Частота и длина волны

Природа звуковых колебаний и волн

Звук – разновидность колебательных движений (волн) в воздухе, воде и твердых телах. Колеблющееся тело (струна музыкального инструмента, голосовые связки и т.п.) непрерывно излучают упругие волны в воздушной среде.

Звуковые волны продольны – это когда колебания частиц происходят вдоль распространения волны.

Основные характеристики

На практике звуковые волны характеризуются

1) длиной волны,

2) частотой колебаний

3) скоростью их распространения.

1) Т – период колебания волны, с

2) а - амплитуда волны – расстояние , на которое колеблющаяся частица отклоняется от положения равновесия, м;

3) λ - длина волны – это расстояние распространяя за время Т, м;

Частоты звука

Человеческое ухо воспринимает колебания с частотой в пределах f = 20 ÷20 000 Гц, что соответствует λ = 17 м ÷ 1,7 см.

Звуковые колебания с частотой:

f < 20 Гц - инфразвук; f > 20 000 Гц - ультразвук.

Скорость звука через атмосферное давление

с= √1,41 · (р / ρ), где

1,41- отношение теплоемкостей воздуха при постоянном давлении с_р и постоянном объеме с_υ;

р - атмосферное давление, Па ;

ρ - плотность воздуха. кг / м³.

Отношение р / ρ зависит от температуры воздуха, тогда скорость звука в воздухе можно выразить через температуру:

с = 20 √Т^о.

где:

Т^о - температура по Кельвину (разница 273^ос температура по Цельсию).

При возрастании температуры скорость увеличиается.

( При 0 ^оС с = 331,5 м/с; при 18 ^оС с = 342 м/с ).

Скорость звука через длину волны

с =λ / Т

где

λ - длина волны, м;

с - скорость звука, м/с;

Т - период колебаний, с.

Частота и длина волны

Физическое состояние среды в звуковом поле (зона распространения звука) характеризуется звуковым давлением (р) и колебательной скоростью частиц ( υ ).

В изотропных средах скорость звука ссвязана с частотой колебаний частиц fуравнением :

f = с / λ, где λ – длина волны.

Связь частоты с длиной волны можно изобразить графически (рисунок 4).