konspekt laborki z fizyki.doc

Wprowadzenie Teoretyczne

Fale dźwiękowe w gazach i ciałach stałych -

Fala to zaburzenie, które się rozprzestrzenia w ośrodku lub przestrzeni. Fale przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii.

Fale dźwiękowe – są podłużnymi falami mechanicznymi rozchodzącymi się w ośrodkach sprężystych: ciałach stałych, cieczach i gazach. Są to fale ciśnieniowe.

Ze względu na zakres częstotliwości wyróżnia się trzy rodzaje fal dźwiękowych:

infradźwięki - poniżej 20 Hz

dźwięki słyszalne - 20 Hz - 20 kHz

ultradźwięki - powyżej 20 kHz

Interferencja fal- zjawisko wzajemnego nakładania się fal zgodnie z tzw. Zasadą superpozycji fal (wychylenie w danym punkcie jest sumą wychyleń wszystkich przebiegających przez ten punkt fal)

Fala stojąca – jest ona wynikiem interferencji dwóch fal o takich samych amplitudach i częstościach biegnących w przeciwnych kierunkach.

Prędkość dźwięku w gazach – jest zależna od temperatury, im większa jest temp. Tym większa jest prędkość dźwięku. Dla powietrza w warunkach normalnych( 20 C i 101325 Pa) wynosi 343 m/s. Stopnie swobody: liczba stopni swobody gazu i oznacza ile możliwych ruchów w przestrzeni może wykonywać cząsteczka danego gazu:

i= 3 dla gazu jednoatomowego

i= 5 dla gazu dwuatomowego

i = 6 dla gazu trzy i więcej atomowego

Prędkość rozchodzenia się dźwięku dla różnych ośrodków:

·         powietrze - 340 m/s

·         woda - 1500 m/s

·         beton - 3800 m/s

·         stal - 5100 m/s - 6000 m/s

·         aluminium - 6300 m/s

·         ołów - 2100 m/s

Podstawowe pojęcia akustyczne:

Ton - to drgania z jedną częstotliwością.

Słyszalność dźwięku zależy nie tylko od jego częstotliwości, ale od energii docierającej do ucha w jednostce czasu. Ucho ludzkie ma różną czułość dla różnych częstotliwości dźwięków. Najwyższa dla dźwięków o częstotliwości ok. 1-3kHz.

Echo – fala akustyczna odbita od przeszkody i docierająca do obserwatora po zaniku wrażenia słuchowego fali docierającej bezpośrednio. Wrażenie echa pojawia się, gdy opóźnienie pomiędzy falą bezpośrednią a falą odbitą jest większe niż 100 ms.

Pogłos -zjawisko stopniowego zanikania energii dźwięku po ucichnięciu źródła, związane z występowaniem dużej liczby fal odbitych od powierzchni pomieszczenia. Ucho ludzkie odczuwa pogłos jako przedłużenie dźwięku. Pogłos jest określany ilościowo przez czas pogłosu, czyli ilość sekund potrzebną na spadek energii akustycznej o 60 dB.

Zjawisko Dopplera - zjawisko obserwowane dla fal, polegające na powstawaniu różnicy częstotliwości wysyłanej przez źródło fali oraz zarejestrowanej przez obserwatora, który porusza się względem źródła fali. Dla fal rozprzestrzeniających się w ośrodku, takich jak na przykład fale dźwiękowe, efekt zależy od prędkości obserwatora oraz źródła względem ośrodka, w którym te fale się rozchodzą.

Dudnienia – okresowe zmiany amplitudy drgania wypadkowego powstałego ze złożenia dwóch drgań o zbliżonych częstotliwościach. Dudnienia obserwuje się dla wszystkich rodzajów drgań, w tym i wywołanych falami.