Механические волны. Звуковые волны

Волной называют процесс распространения колебаний с течением времени.

Механическая волна переносит энергию, но не переносит вещество.

Волны, в которых частицы среды во время колебаний сдвигаются в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны, называются поперечными.

Волны, в которых частицы среды во время колебаний сдвигаются вдоль направления распространения волны, называются продольными.

Продольные волны могут распространяться в любой среде. Поперечные волны могут распространяться только в твёрдой среде.

Частоту колебаний каждой точки среды называют частотой волны ν= N/t

Величину, обратную частоте, называют периодом волны: Т=t/N

  Длина волны λ – это расстояние между двумя ближайшими точками, которые колеблются в одной фазе. Расстояние, на которое распространяются колебания за время одного периода, называется длиной волны.

Скорость волны для определённой среды υ=λT Эту формулу называют формулой волны.

Механические колебания с частотой от 17 до 20 000 Гц называются звуковыми.

Скорость звука зависит от плотности среды. В воздухе – 340 м/с. В воде – 1435 м/с. В стали – 5000 м/с.. Если частота колебаний меньше 17 Гц, то это инфразвук, если больше 20000 Гц – это ультразвук.

Звуки даже одного тона могут быть разной громкости. Эта характеристика звука связана с энергией колебаний в источнике и в волне. Энергия колебаний определяется амплитудой колебаний.  Громкость, следовательно, зависит  от амплитуды  колебаний. Единица громкости называется децибелом (дБ). Например, громкость звука шороха листьев оценивается 10 дБ, шепота-20 дБ, уличного шума-70 дБ. Шум громкостью 130 дБ ощущается кожей и вызывает ощущение боли.  Высота звука зависит от частоты.

Отражением звука объясняется и эхо. Эхо — это звуковые волны, отраженные от какого-либо препятствия (зданий, холмов, леса и т.п.) и возвратившиеся к своему источнику. Если до нас доходят звуковые волны, последовательно отразившиеся от нескольких препятствий и разделенные интервалом времени t>50 - 60 мс то возникает многократное эхо. Некоторые из таких эхо приобрели всемирную известность. Так, например, скалы, раскинутые в форме круга возле Адерсбаха в Чехии, в определенном месте троекратно повторяют 7 слогов, а в замке Вудсток  в Англии эхо отчетливо повторяет 17 слогов.

- Письменно ответить на вопросы и решить задачи.

Вопросы по прочитанному:

1. Колебания с частотой от16 до 20000 Гц создают ….?.

2. От чего зависит высота звука?

3. От чего зависит громкость звука?

4. От чего зависит скорость звука?

5. Где применяют ультразвук?

  Задачи: (решить)

1)На расстоянии 1060 м от наблюдателя ударяют молотком по железнодорожному рельсу. Наблюдатель, приложив ухо к рельсу, услышал звук на 3 с раньше, чем он дошел к нем по воздуху. Чему равна скорость звука в стали? Скорость звука в воздухе принять равной 330 м/с.

2)Найти разность фаз между двумя точками звуковой волны, если разность их расстояний от источника составляет 25 см, а частота колебаний 680 Гц. Скорость звука принять равной 340 м/с.

3)Какова глубина моря, если посланный с помощью гидролокатора звуковой сигнал вернулся назад через 0,9 с? Скорость звука в воде считать равной 1400 м/с.