Äänen leviäminen

Mikä on äänen leviäminen?

Se äänen leviäminen Sitä esiintyy aina materiaaliväliaineessa, koska ääni on pitkittäinen aalto, joka vuorotellen puristaa ja laajentaa keskipitkiä molekyylejä. Se voi levitä ilman, nesteiden ja kiinteiden aineiden kautta.

Ilma on yleisin keino äänen leviämiseen. Äänilähteen tuottama tärinä, kuten ääni tai sarvi, siirretään vuorotellen kaikkiin suuntiin ympäröiviin ilmamolekyyleihin ja ovat naapureilleen.

Ääni leviää kaiuttimesta korvaan

Tämä häiriö aiheuttaa ilmanpaineen vaihtelut, aiheuttaen paineaaltoja. Nämä variaatiot leviävät ja kun ne saavuttavat korvakorvan, se alkaa värähtyä ja kuulon signaali tapahtuu.

Aallot kuljettavat energiaa samalla nopeudella kuin häiriö. Esimerkiksi ilmassa ääni leviää nopeudella noin 343.2 m/s normaalissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, tämä nopeus on väliaineen ominaisuus, kuten me myöhemmin näemme.

Kuinka äänen leviäminen tapahtuu?

Äänen eteneminen tapahtuu periaatteessa kahdella tavalla, ensimmäinen on ääni, joka tulee suoraan siitä peräisin olevasta lähteestä. Toinen on ääniaaltojen kautta, jotka heijastuvat esteisiin, kuten huoneiden seinät, jolloin saadaan äänekohta.

Nämä ääniaaltojen heijastukset voivat esiintyä monta kertaa, ja se, mikä tulkitaan ääneksi, on akustinen paine, joka johtuu suorasta äänikentästä ja Reverberant -kentästä.

Tässä prosessissa ääniaallot antavat energiaansa ympäristölle ja heikentävät etäisyyttä, kunnes se katoaa.

Äänen etenemisnopeus

Nopeus, jolla ääni leviää eri mediassa, riippuu sen ominaisuuksista. Asiaankuuluvat ovat tiheys, joustavuus, kosteus, suolapitoisuus ja lämpötila. Kun ne muuttuvat, myös äänen nopeus.

Elatusaineen tiheys on saman hitauden mitta, mikä merkitsee vastustuskykyä paine -aallon läpikulkulle. Erittäin tiheä materiaali periaatteessa vastustaa äänen kulkua.

Voi palvella sinua: Kompressio: Konsepti ja kaavat, laskelmat, esimerkit, harjoitukset

Joustavuus puolestaan ​​osoittaa, kuinka helppoa on, että väliaine palauttaa ominaisuudet, kun se on häiriintynyt. Joustavassa väliaineessa ääniaallot liikkuvat helpommin kuin jäykän väliaineen avulla, koska molekyylit ovat halukkaampia värähtelemään uudestaan ​​ja uudestaan.

On fyysinen suuruus, jota kutsutaan Puristusmoduuli Kuvata kuinka elastinen on väliaine.

Äänenopeusyhtälö

Yleensä ääni leviää mediaan, jonka nopeus on antanut:

Missä joustava ominaisuus on puristuvuus m -moduuli ja ominaisuus ja tiheys ρ:

Lopuksi lämpötila on toinen tärkeä tekijä, kun ääni leviää kaasun, kuten ilma. Kun ihanteellinen kaasumalli otetaan huomioon, osamäärä b/ρ riippuu pelkästään sen lämpötilasta t.

Tällä tavalla äänen nopeus ilmassa 0ºC on 331 m/s, kun taas 20 ºC: n arvo on 343 m/s. Ero selitetään, koska lämpötilan noustessa myös ilmamolekyylien värähtelytila ​​nousee helpottaen häiriöiden kulkua.

Eteneminen tarkoittaa

Ääni on mekaaninen aalto, joka tarvitsee materiaalin väliaineen levitettäväksi. Siksi äänellä ei ole mitään keinoa välittää tyhjyydessä, toisin kuin sähkömagneettiset aallot, jotka voivat tehdä niin ilman suurta ongelmaa.

Ilma

Ilma on yleisin äänensiirron ympäristö sekä muissa kaasuissa. Häiriöt välitetään kaasumaisten molekyylien välisillä yhteenottoilla siten, että mitä suurempi kaasun tiheys, sitä enemmän ääni kulkee.

Voi palvella sinua: Gravitaatioenergia: kaavat, ominaisuudet, sovellukset, harjoituksetTämä animaatio osoittaa, kuinka ääni leviää ilmassa. Lähde aiheuttaa kaasumolekyylien puristumisen ja laajentumisen vuorotellen

Kuten olemme aiemmin sanoneet, lämpötila vaikuttaa äänen leviämiseen kaasuissa, koska kun se on suurempi, molekyylien väliset törmäykset ovat yleisempiä.

Ilmassa riippuvuus äänen V: n nopeudesta lämpötilan T kanssa Kelvinissä antaa:

Monta kertaa lämpötilaa ei ole jaettu homogeenisesti yhdessä paikassa, esimerkiksi konserttisali. Kuumin ilma on lähempänä lattiaa, kun taas yleisön yläpuolella voi olla jopa 5 ° C kylmempi, mikä vaikuttaa äänen leviämiseen kotelossa, koska ääni liikkuu nopeammin kuumimmilla alueilla.

Nesteet ja kiinteät aineet

Nesteissä ääni kulkee nopeammin kuin kaasuissa ja kiinteissä aineissa vielä enemmän. Esimerkiksi makeassa vedessä ja suolavedessä, molemmat lämpötilassa 25 ºC, äänen nopeus on vastaavasti 1493 m/s ja 1533 m/s, noin neljä kertaa enemmän kuin ilmassa, suunnilleen suunnilleen.

Se on helppo tarkistaa asettamalla pään veteen, joten alusmoottorien melu kuuluu paljon paremmin kuin ilmassa.

Mutta kiinteissä materiaaleissa, kuten teräksessä ja lasissa, ääni voi saavuttaa jopa 5920 m/s, siksi ne ajavat paljon paremmin.

Yksinkertaiset äänen etenemiskokeet

Äänen eteneminen suoritetaan aina materiaalissa väliaineessa

Koe 1

Ääniaallot häiritsevät rakentavasti tai tuhoavasti, toisin sanoen päällekkäin. Tämä vaikutus voidaan helposti kokea yksinkertaisen kokeilun avulla:

Materiaalit

-1 kaiutinpari, kuten työpöytätietokoneissa käytetyt.

-Matkapuhelin, jossa on asennettu aaltogeneraattorisovellus.

-Mittanauha

Menettely

Koe suoritetaan leveässä ja selkeässä huoneessa. Kaiuttimet sijoitetaan vierekkäin, erottelu 80 cm ja identtinen suuntaus.

Voi palvella sinua: Hydraulinen puristus

Nyt kaiuttimet ovat kytkettynä puhelimeen ja molemmat kytkeytyvät päälle tasa -arvoisesti. Generaattorissa valitaan tietty taajuus, kuten 1000 Hz.

Sitten sinun on liikuttava kaiuttimiin liittyvää linjaa pitkin, mutta ylläpitää noin 3 metrin erottelua. Heti huomataan, että joissain kohdissa äänen voimakkuus kasvaa (rakentava häiriö) joissakin kohdissa ja toisissa vähentymisissä (tuhoisat häiriöt).

On myös havaittu, että kun seisovat kaiuttimien yhtä kaukana olevassa pisteessä, tämä on aina rakentava häiriöpaikka.

Koe 2

Tämä kokemus, joka vaatii kahden ihmisen osallistumista, varmistaa, että esineillä on ominaisuuksia.

Materiaalit

2 identtistä tyhjää pulloa.

Menettely

Osallistujien on pidettävä pullonsa paikoillaan ja pystysuoraan ja noin 2 m etäisyys on erotettu. Yksi ihmisistä puhaltaa pullon suun läpi vaikuttaen ilman suihkukoneen, toinen henkilö pitää pullonsa korvan vieressä.

Henkilö, joka kuuntelee välittömästi, että ääni näyttää tulevan heidän omasta pullostaan, vaikka pullossa esiintyy alkuperäinen ääni, jonka toinen henkilö puhaltaa. Tätä ilmiötä kutsutaan resonanssi.

Kokemus voidaan toistaa, jos puhaltaavan henkilön pullo on täytetty puolivälissä. Tässä tapauksessa ääni tallennetaan myös, mutta akuuttia.

Viitteet

1. Ympäristömelun peruskonseptit. Toipunut: Sicaweb.Cedex.On.
2. Tieteellinen chile. Äänen leviäminen. Toipunut: fyysinen.CH.
3. Kannen. Kuule ja katso: 61 akustista ja optista kokeilua. Murcian yliopiston painos.
4. Ramón, f. Ääni, lämpötila ja kosteus. Palautettu: Equapon-yliopistosta.netto.
5. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14. päivä. Ed. Osa 1. Pearson.
6. Syntec. Äänen leviäminen. Toipunut: acdacustics.com.