Механічні і звукові хвилі

Хвильовий процес - процес перенесення енергії без перенесення речовини.

Механічна хвиля - обурення, що поширюється в пружною середовищі.

Наявність пружного середовища - необхідна умова поширення механічних хвиль.

Перенесення енергії і імпульсу в середовищі відбувається в результаті взаємодії між сусідніми частинками середовища.

Хвилі бувають поздовжні і поперечні.

Поздовжня механічна хвиля - хвиля, в якій рух частинок середовища відбувається в напрямку поширення хвилі. Поперечна механічна хвиля - хвиля, в якій частинки середовища переміщаються перпендикулярно напрямку поширення хвилі.

Поздовжні хвилі можуть поширюватися в будь-якому середовищі. Поперечні хвилі в газах і рідинах не виникають, так як в них

відсутні фіксовані положення частинок.

Періодичне зовнішній вплив викликає періодичні хвилі.

Гармонійна хвиля - хвиля, що породжується гармонійними коливаннями частинок середовища.

Довжина хвилі - відстань, на яке поширюється хвиля за період коливань її джерела:

[V - швидкість поширення хвилі].

Швидкість механічної хвилі - швидкість поширення обурення в середовищі. Поляризація - впорядкованість напрямків коливань частинок в середовищі.

Площина поляризації - площину, в якій коливаються частки середовища в хвилі. Лінійно-поляризована механічна хвиля - хвиля, частинки якої коливаються вздовж певного напряму (лінії).

Поляризатор - пристрій, що виділяє хвилю певної поляризації.

Стояча хвиля - хвиля, що утворюється в результаті накладення двох гармонійних хвиль, що поширюються назустріч один одному і мають однаковий період, амплітуду і поляризацію.

Пучності стоячій хвилі - положення точок, що мають максимальну амплітуду коливань.

Вузли стоячій хвилі - непереміщуваними точки хвилі, амплітуда коливань яких дорівнює нулю.

На довжині l струни, закріпленої на кінцях, укладається ціле число п полуволн поперечних стоячих хвиль:

Такі хвилі називаються модами коливань.

Мода коливань для довільного цілого числа n> 1 називається n-й гармонікою або n-м обертоном. Мода коливань для n = 1 називається першою гармонікою або основний модою коливань. Звукові хвилі - пружні хвилі в середовищі, що викликають у людини слухові відчуття.

Частота коливань, відповідних звукових хвилях, лежить в межах від 16 Гц до 20 кГц.

Швидкість поширення звукових хвиль визначається швидкістю передачі взаємодії між частинками. Швидкість звуку в твердому тілі vп. як правило, більше швидкості звуку в рідині Vж. яка, в свою чергу, перевищує швидкість звуку в газі Vг.

Звукові сигнали класифікують по висоті, тембру і гучності. Висота звуку визначається частотою джерела звукових коливань. Чим більше частота коливань, тим вище звук; коливань малих частот відповідають низькі звуки. Тембр звуку визначається формою звукових коливань. Різниця форми коливань, що мають однаковий період, пов'язане з різними відносними амплітудами основної моди і обертоном. Гучність звуку характеризується рівнем інтенсивності звуку. Інтенсивність звуку - енергія звукових хвиль, що падає на площу 1 м 2 за 1 с.

Одиниця інтенсивності звуку - ват на квадратний метр (Вт / м 2). рівень інтенсивності

де I - інтенсивність звуку, I0 = 10 -12 Вт / м 2 - інтенсивність, відповідна порогу чутності.

Поріг чутності характеризується мінімальною інтенсивністю звуку, яка може фіксуватися людським вухом.

Одиниця рівня інтенсивності - децибел (дБ).