Γνωρίστε την έννοια των ηχητικών κυμάτων

Έχει σκεφτεί ποτέ κανείς πώς φτάνει ο ήχος στα αυτιά μας; Γιατί, αν βλέπουμε πυροτεχνήματα στο βάθος, μερικές φορές ακούμε τον ήχο μόνο όταν τα πυροτεχνήματα σβήνουν; Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τα ηχητικά κύματα.

Ο ήχος είναι ένας τύπος διαμήκους κύματος που προκύπτει από τη δόνηση ενός αντικειμένου. Τα διαμήκη κύματα είναι κύματα των οποίων η κατεύθυνση διάδοσης είναι παράλληλη προς την κατεύθυνση της δόνησης. Κοιτάξτε την παρακάτω εικόνα.

Όταν κάποιος χτυπήσει το τύμπανο, η επιφάνεια του τυμπάνου θα δονηθεί και θα σφίξει, καθώς θα τεντώσει τη στήλη αέρα. Τα δονούμενα μόρια αέρα θα εξαπλωθούν σε διάφορες κατευθύνσεις. Τα μόρια αέρα που είναι ελλιμενισμένα θα παράγουν υψηλή πίεση, ενώ τα μόρια που τεντώνονται θα παράγουν χαμηλή πίεση. Τα κύματα υψηλής και χαμηλής πίεσης κινούνται εναλλάξ στον αέρα. Αυτά τα κύματα θα παραληφθούν από το ανθρώπινο αυτί έτσι ώστε να μπορούμε να ακούσουμε τον ήχο.

(Διαβάστε επίσης: Ποιες είναι οι ιδιότητες των κυμάτων;)

Τα ηχητικά κύματα περιλαμβάνονται σε μηχανικά κύματα που απαιτούν ένα μέσο διάδοσης. Το μέσο αυτής της διάδοσης κυμάτων μπορεί να είναι στερεό, υγρό ή αέριο. Επομένως, τα ηχητικά κύματα δεν μπορούν να εξαπλωθούν σε κενό, όπως στο διάστημα.

Τα ηχητικά κύματα έχουν περιορισμένη ταχύτητα διάδοσης. Επομένως, όταν βλέπουμε τα πυροτεχνήματα στο βάθος, βλέπουμε πρώτα τα πυροτεχνήματα και μετά τον ήχο της έκρηξης. Τα κύματα φωτός έχουν την υψηλότερη ταχύτητα που γνωρίζουμε μέχρι σήμερα και τα ηχητικά κύματα δεν μπορούν να ταιριάξουν, πόσο μάλλον να τα ξεπερνούν.

Η ταχύτητα των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από το μέσο διάδοσης. Ο ήχος μέσω στερεών ταξιδεύει γρηγορότερα από τα αέρια. Η ταχύτητα διάδοσης αυτών των κυμάτων αυξάνεται επίσης καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου.

Για να υπολογίσουμε την ταχύτητα της διάδοσης του ήχου με βάση το μέσο, ​​μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τους ακόλουθους τύπους.

Οι ήχοι διαδίδονται γρήγορα σε στερεά

τύπος ηχητικών κυμάτων 1

Y = Συντελεστής στερεού Young

ρ = η πυκνότητα του στερεού

Οι ήχοι διαδίδονται γρήγορα σε στερεά

τύπος ηχητικών κυμάτων 2

B = Μαζικός συντελεστής υγρού

ρ = πυκνότητα του υγρού

Γρήγορα σέρνεται ήχος στο αέριο

τύπος ηχητικών κυμάτων 3

γ = σταθερά αερίου

R = γενική σταθερά αερίου (8,31 J / mol K)

T = Απόλυτη θερμοκρασία του αερίου

M = Σχετική μοριακή μάζα αερίου