Dźwięk: wysokość, barwa, amplituda i echo

Potrzebne wiadomości: Okres, częstotliwość i droga przebyta w czasie.

Co drga w powietrzu?

Dźwięk w powietrzu rozchodzi się jako zmiany ciśnienia i gęstości. Cząsteczki wykonują drgania wzdłuż kierunku rozchodzenia, więc jest to fala podłużna. Energia może wędrować daleko, podczas gdy cząsteczki drgają wokół lokalnych położeń. Przepływ powietrza z wentylatora nie jest tym samym co fala dźwiękowa.

Wyższa częstotliwość zwykle oznacza wyższy dźwięk. Większa amplituda przy porównywalnej częstotliwości wiąże się z większym natężeniem, lecz odczuwana głośność zależy też od słuchu i częstotliwości. Barwa zależy m.in. od składu harmonicznych oraz narastania i zaniku dźwięku.

Zakresy i zastosowania

Umownie słyszalny zakres młodego zdrowego ucha podaje się około 20 Hz–20 kHz; granice różnią się między osobami. Infradźwięki mają mniejszą częstotliwość, ultradźwięki większą. To nie oznacza automatycznie bezpieczeństwa dźwięku niesłyszalnego. W ultrasonografii lub pomiarze odległości wykorzystuje się m.in. odbicie fali.

Zależność v=\lambda f łączy szybkość fali z długością i częstotliwością. Przy echu d=vt/2, ponieważ zmierzony czas obejmuje drogę w obie strony. Jeśli echo w powietrzu przy v=340 m/s wraca po 0,10 s, przeszkoda jest 17 m od nadajnika. Zwiększenie głośności nie skraca tego czasu w przyjętym modelu.

Zadania do tego tematu

• Odległość od ściany z echa
• Fala 680 herców w powietrzu
• Ta sama nuta na flecie i skrzypcach

Dalsza lektura

Materiał referencyjny