Pojęcie Fal Dźwiękowych


Fale dźwiękowe są podłużnymi falami mechanicznymi. Mogą one rozchodzić się w ciałach stałych, cieczach i gazach.Zakres częstotliwości jakie mogą mieć podłużne fale mechaniczne,jest bardzo szeroki, przy czym falami dźwiękowymi nazywamy te fale o takich częstotliwościach, które w działaniu na ludzkie ucho i mózg wywołują wrażenie słyszenia. Zakres tych częstotliwości rozciągający się od około 20Hz do około 20 000Hz, jest nazywany zakresem słyszalnym. Podłużne fale mechaniczne o częstotliwościach mniejszych od częstotliwości słyszalnych są nazywane infradźwiękami, a fale o częstotliwościach większych niż słyszalne – falami ultradźwiękowymi. W powietrzu atmosferycznym fale dźwiękowe rozchodzą się z prędkością około 330 m/s. Ucho ludzkie rejestruje więc fale o długości od około 1,65 cm aż do 16,5 m. Na podstawie subiektywnych wrażeń słuchowych przypisujemy dźwiękom trzy cechy: głośność, wysokość, barwę. Każde z tych pojęć wiąże się z określoną cechą fizyczną fali dźwiękowej. Głośność dźwięku jest związana z natężeniem fali dźwiękowej. Wysokość dźwięku jest związana z częstotliwością fali. Im większa jest częstotliwość fali, tym wyższy jest dźwięk. Barwa dźwięku zależy natomiast od widma fali. Dźwięki wysyłane np. przez strunę instrumentu muzycznego są wynikiem nałożenia się fal o pewnej najniższej częstotliwości i o częstotliwościach, które są jej wielokrotnościami, zwanymi harmonicznymi. One decydują o barwie. Bardzo niewiele dźwięków jest prostymi falami harmonicznymi. Dźwięki tego rodzaju nazywamy tonami. Tonem jest np. dźwięk wydawany przez kamerton. Zaburzenie dźwiękowe rozchodzi się w powietrzu z określoną, stałą prędkością. Najłatwiej zaobserwować to dla impulsów falowych. Bezpośrednie wyznaczenie prędkości dźwięku polega na przykład na porównaniu czasu t, w którym do obserwatora dotarł błysk i huk wystrzału oddalonego obiektu o l. Prędkość dźwięku można obliczyć ze wzoru : v = l : t