Енергичен аспект на Superprof Sound Wave

17 юни 2019 г., 8 минути време за четене

Различните видове вълни

Слънчевата светлина е електромагнитна вълна

Има три различни вида вълни:

Механична вълна: Магнитните вълни изискват материал, който се деформира, за да се разпространи. Този материал има способността да възстановява първоначалното си състояние благодарение на силите на възстановяване, които обръщат деформацията.
Електромагнитната вълна: Що се отнася до електромагнитните вълни, те не се нуждаят от никаква опора за движение: те съответстват на периодични трептения на електрически и магнитни полета, които след това могат да се движат във вакуум.
Гравитационната вълна: Гравитационните вълни вече нямат опора за движение, тъй като се разпространяват деформациите на геометрията на пространство-времето.

Разпространението на вълна

Вълната се разпространява в среда, която го позволява, защото разпространението е резултат от задвижването на частица във времето, но и в пространството по отношение на средата. Това е възможно само ако източникът е в вибрационно състояние.

Можем да характеризираме разпространението на вълна чрез нейната скорост на разпространение, като използваме следната формула:

c скоростта на вълната;
λ дължината на вълната;
f честотата на вълната.

Забележка: Скоростта на светлината е 300 000 km.s -1, а скоростта на звуковата вълна е 344 m.s -1

Проблемни

Как животните могат да възприемат звуците около тях ?

Преди това сме изучавали създаването и разпространението на звукова вълна. Но какво възприема приемникът на звук ?

Анализ на проблема

Звуковата вълна е механична вълна, така че има кинетична енергия и потенциална енергия.
- Кинетична енергия: Всяко движещо се тяло има такова. Тя може да бъде макроскопична: тогава тя зависи от скоростта на движещото се тяло и следователно от микроскопичната референтна рамка: тя е свързана с молекулярно възбуждане. Увеличаването на микроскопичната кинетична енергия води до повишаване на температурата.
- Потенциална енергия: Зависи от относителното положение на различните части на системата: само деформируема система ще може да притежава в макроскопичен мащаб потенциална енергия.
Два вида звуков приемник:
- Микрофонът усеща моментални вариации в скоростта или свръхналягането на звуковата вълна и доставя електрически сигнал, който може да се види на осцилоскоп.
- Ухото, подобно на окото в оптиката, е квадратичен приемник: периодите на звука са много по-ниски от времето за реакция на ухото, ухото може да получи само средна стойност. Следователно ухото не е чувствително към моментните вибрации на вълната, тъй като средната му стойност е нула.
Интензивността на звука се изразява в dB. Прекалената интензивност на звука е опасна за човешкото ухо.

Изменение на енергията на вълната по време на нейното разпространение

Когато се разпространява, вълната се придружава от временна модификация на свойствата на средата, като например положението, скоростта и разстоянието между съставните частици на модифицираната среда.

По този начин енергията, независимо дали е потенциална или кинетична, варира при достигане на сигнала. Имайте предвид обаче, че промяната в енергията е временна и се движи стъпка по стъпка: тя продължава само докато вълната премине.

Свойствата на вълната

Периодът на музикална вълна

Периодът на вълната представлява продължителността на пълна вибрация, до връщането в първоначалното положение. Той се отбелязва като T и има продължителност в секунди.

T: продължителността на основния модел (напомняне за преобразуване: 1 ms = 1 x 10 -3 s).

Честота на вълните

Честотата характеризира броя на вибрациите в една секунда. Изчислено в Hertz със символа Hz, се получава чрез следното изчисление:

с T времето в секунди.

Например, човешкият глас произвежда звуци с честота, варираща от 50 Hz до 1000 Hz.

Амплитудата на вълната

Амплитудата съответства на вариацията на налягането на средата, в която вълната се разпространява в случай на акустична вълна. За електромагнитна вълна неговата амплитуда е максималното напрежение и се обозначава с Umax. Неговата единица е Волта (V).

Дължината на вълната

Дължината на вълната се характеризира с най-малкото разстояние между две точки на вълната, разположени на едно и също място. по оста y. Представлявайки разстоянието, изминато от вълната през нейния период, то е нейният пространствен еквивалент.

Децибелът

Внимавайте, продължителното излагане на звуци с прекалено силен звук може необратимо да увреди слуха ви.

Децибелът в акустиката на околната среда се използва за индикация на нивото на шума. В действителност, това количество дава възможност да се изрази съществуващото съотношение на мощността между акустичното налягане и референтната стойност, която е избрана като съответстваща на незабележим звук.

По принцип нивото на звука в свободно поле, което означава без препятствия по пътя на вълната, е обратно пропорционално на квадрата на разстоянието, тоест на разстоянието, умножено по себе си.

Доклади за звуково налягане или разстояние до стойностите на източника и децибели

ReportdB

1	0
1.12	1
1.26	2
1.4	3
1.6	4
1.8	5
2	6
2.2	7
2.5	8
2.8	9
3.2	10
4	12
5	14.
6.3	16.
8	18.
10	20.
18.	25
32	50
100	40
320	50