Rozprzestrzenianie się dźwięku

Co to jest rozłożenie dźwięku?

Rozprzestrzenianie się dźwięku Zawsze występuje w materialnym pożywce, ponieważ dźwięk jest falą wzdłużną, która na przemian kompresuje i rozszerza średnią cząsteczki. Może rozprzestrzeniać się w powietrzu, cieczach i stałych.

Powietrze jest najczęstszym sposobem rozprzestrzeniania się dźwięku. Wibracje wytwarzane przez źródło dźwiękowe, takie jak głos lub klakson, jest przekazywana z kolei we wszystkich kierunkach do otaczających cząsteczek powietrza i są do jego sąsiadów.

Dźwięk rozłożony z głośnika do ucha

To zaburzenia powodują zmiany ciśnienia powietrza, tworząc fale ciśnieniowe. Te różnice rozprzestrzeniają się, a gdy docierają do błony bębenkowej, zaczyna wibrować i występuje sygnał słuchowy.

Fale transportują energię z tą samą prędkością, jaką jest zakłócenia. Na przykład w powietrzu dźwięk rozprzestrzenia się z prędkością około 343.2 m/s w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia, ta prędkość jest charakterystyczna dla medium, jak zobaczymy później.

Jak następuje rozprzestrzenianie się dźwięku?

Rozmnażanie dźwięku występuje zasadniczo na dwa sposoby, pierwszy to dźwięk, który pochodzi bezpośrednio ze źródła, które go pochodzą. Drugi to przez fale dźwiękowe, które znajdują odzwierciedlenie w przeszkodach, takich jak ściany pokoi, powodując powstanie pola dźwiękowego pogłosu.

Te odbicia fal dźwiękowych mogą wystąpić wiele razy, a to, co jest interpretowane jako dźwięk, jest ciśnienie akustyczne wynikające z pola bezpośredniego i pola pogłosu.

W tym procesie fale dźwiękowe nadają energię do środowiska i osłabiają odległość, aż zniknie.

Prędkość propagacji dźwięku

Prędkość, z jaką rozprzestrzenia się dźwięk w różnych mediach, zależy od jego właściwości. Najbardziej odpowiednie są gęstość, elastyczność, wilgotność, zasolenie i temperatura. Kiedy się zmieniają, prędkość dźwięku też.

Gęstość pożywki jest miarą bezwładności tego samego, co implikuje odporność na przejście fali ciśnieniowej. Bardzo gęsty materiał w zasadzie sprzeciwia się przejściu dźwięku.

Może ci służyć: kompresja: koncepcja i formuły, obliczenia, przykłady, ćwiczenia

Ze swojej strony elastyczność wskazuje, jak łatwo jest to, że medium odzyskuje swoje właściwości po zakłóceniu. W elastycznym medium fale dźwiękowe poruszają się łatwiej niż przez sztywne medium, ponieważ cząsteczki są bardziej skłonne do wibracji wielokrotnie.

Istnieje wielkość fizyczna Moduł ściśliwości Opisać, jak elastyczne jest medium.

Równanie prędkości dźwięku

Ogólnie rzecz biorąc, dźwięk rozprzestrzenia się w medium z prędkością podaną przez:

Gdzie właściwość sprężystości jest modułem i właściwością ściśliwości M i gęstość ρ:

Wreszcie temperatura jest kolejnym ważnym czynnikiem, gdy dźwięk rozprzestrzenia się przez gaz, taki jak powietrze, który jest środkiem, przez który rozprzestrzenia się większość fal dźwiękowych. Po uwzględnieniu modelu gazu idealnego, iloraz b/ρ zależy wyłącznie od jego temperatury t.

W ten sposób prędkość dźwięku w powietrzu w 0ºC wynosi 331 m/s, a przy 20 ° C, jego wartość wynosi 343 m/s. Różnica jest wyjaśniona, ponieważ wraz z rosnącą temperaturą, stan wibracyjny cząsteczek powietrza również wzrasta, ułatwiając przejście zakłóceń.

Oznacza propagacja

Dźwięk to fala mechaniczna, która do rozłożonego medium wymaga materiału materialnego. Dlatego nie ma możliwości przeniesienia dźwięku w pustce, w przeciwieństwie do fal elektromagnetycznych, które mogą to zrobić bez większego problemu.

Powietrze

Powietrze jest najczęstszym środowiskiem transmisji dźwięku, a także w innych gazach. Zaburzenia są przenoszone przez starcia między cząsteczkami gazowymi, tak że im wyższa gęstość gazu, tym bardziej dźwięk porusza się.

Może ci służyć: energia grawitacyjna: formuły, cechy, zastosowania, ćwiczeniaTa animacja pokazuje, jak dźwięk rozprzestrzenia się w powietrzu. Źródło powoduje, że cząsteczki gazowe ściskają i rozszerzają się naprzemiennie

Jak powiedzieliśmy wcześniej, temperatura wpływa na propagację dźwięku w gazach, ponieważ gdy jest większy, kolizje między cząsteczkami są częstsze.

W powietrzu zależność od prędkości dźwięku v z temperaturą t w Kelvin jest podana przez:

Wiele razy temperatura nie jest rozmieszczona jednorodnie w jednym miejscu, na przykład sala koncertowa. Najgorętsze powietrze jest bliżej podłogi, a ponad publiczność może być do 5 ° C.

Ciecze i substancje stałe

W cieczach dźwięk porusza się szybciej niż w gazach, a jeszcze bardziej w stałych. Na przykład w słodkiej wodzie i słonej wodzie, zarówno w temperaturze 25 °.

Łatwo jest to sprawdzić, wkładając głowę do wody, więc hałas silników naczyń jest o wiele lepiej niż w powietrzu.

Ale w materiałach stałych, takich jak stal i szkło, dźwięk może osiągnąć do 5920 m/s, dlatego napędzają znacznie lepiej.

Proste eksperymenty propagacji dźwięku

Propagacja dźwięku jest zawsze wykonywana w materialnym medium

Eksperyment 1

Fale dźwiękowe zakłócają konstruktywnie lub destrukcyjnie, innymi słowy, nakładają się. Efekt ten można łatwo doświadczyć poprzez prosty eksperyment:

Materiały

-1 para głośników, takich jak te używane na komputerach stacjonarnych.

-Telefon komórkowy, który ma zainstalowaną aplikację generatora fal.

-Miarka

Procedura

Eksperyment odbywa się w szerokim i przezroczystym pokoju. Głośniki są umieszczone obok siebie, z oddzieleniem 80 cm i identyczną orientacją.

Może ci służyć: prasa hydrauliczna

Teraz głośniki są podłączone do telefonu i oba włączają się z równym tomem. W generatorze wybierana jest pewna częstotliwość, na przykład 1000 Hz.

Następnie musisz poruszać się wzdłuż linii, która dołącza do głośników, ale utrzymanie rozdziału około 3 m. Natychmiast zauważa się, że w niektórych punktach intensywność dźwięku rośnie (konstruktywna zakłócenia) w niektórych punktach i innych spadkach (zakłócenia niszczycielskie).

Obserwuje się również, że stojąc w równoległym punkcie głośników, zawsze jest to miejsce konstruktywnej ingerencji.

Eksperyment 2

To doświadczenie, które wymaga uczestnictwa dwóch osób, służy weryfikacji, że obiekty mają funkcje.

Materiały

2 identyczne puste butelki.

Procedura

Uczestnicy muszą utrzymywać butelki w pozycji i pionowej, a odległość około 2 m jest oddzielona. Jeden z ludzi wieje przez usta butelki, wpływając na odrzutowiec z powietrza, druga osoba pionowo trzyma butelkę obok ucha.

Osoba, która natychmiast słucha, zauważa, że ​​dźwięk wydaje się pochodzić z własnej butelki, chociaż oryginalny dźwięk występuje w butelce, którą dmucha druga osoba. To zjawisko nazywa się rezonans.

Doświadczenie można powtórzyć, jeśli butelka osoby, która wieje, jest wypełniona w połowie drogi. W tym przypadku dźwięk jest również nagrany, ale bardziej ostry.

Bibliografia

1. Podstawowe koncepcje hałasu środowiskowego. Odzyskany z: Sicaweb.Cedex.Jest.
2. Chile naukowe. Rozprzestrzenianie się dźwięku. Odzyskane z: fizyka.Ch.
3. Talii. Słuchaj i zobacz: 61 Eksperymenty akustyczne i optyczne. Edycje University of Murcia.
4. Ramón, f. Dźwięk, temperatura i wilgotność. Odzyskane z: equaphon-university.internet.
5. Sears, Zemansky. 2016. Fizyka uniwersytecka z nowoczesną fizyką. 14. Wyd. Tom 1. osoba.
6. Syntec. Rozprzestrzenianie się dźwięku. Odzyskane z: AcDACustics.com.