Karakteristični parametri zvučnih valova

Karakteristični parametri zvučnih valova

Naš animacija prikazuje najvažnije parametre valova, pomoću zvučnih valova.

Fizika

Ključne riječi

val, zvučni val, Valovi, frekvencija, amplituda, fázis, mehanički val, valna duljina, ton, herc, elektromagnetski val, brzina zvuka, visoki val, vibracija, jednostavno harmonijsko kretanje, brzina širenja, izvor, ultrazvuk, infrazvuk, jakost zvuka, periodičnost, država, fizika, fizički, mehanika

Povezani dodatci

Pitanja

  • Je li točno da je brzina širenja zvuka brža, ukoliko glasnije viknemo?
  • Je li točno da brzina širenja zvuka ovisi o frekvenciji?
  • Koja je mjerna jedinica frekvencije?
  • Što je broj titraja?
  • Kakva je povezanost između frekvencije i valne duljine?
  • Kakva je povezanost između frekvencije i amplitude?
  • Koja je mjerna jedinica amplitude?
  • U kojem je sredstvu brzina zvuka veća: u vodi ili u zraku?
  • Kakva je povezanost između frekvencije i brzine širenja?
  • Koliko je velika brzina zvuka u zraku od 15 °C?
  • Što je ultrazvuk?
  • Koje je veličine razlika faza između čestica koje titraju sinkrono?
  • Je li istina da su zvučni valovi koji se šire u plinu, uvijek longitudialni?
  • Što je valna fronta?
  • Kolika je valna duljina zvučnog vala od 20000 Hz u zraku i na nadmorskoj visini? (c=f*λ)

3D modeli

Nastajanje vala

  • fronta vala - Formiraju ih čestice koje titriraju u istoj fazi.
  • valna duljina (λ) - Udaljenost susjednih valnih fronta, oznaka: λ (lambda). U stvarnosti valna duljina čujnog zvuka je u rasponu između 1,6 cm i 16 metara, a njegova brzina širenja je oko 340 m/s.
  • čestica - Pojedine čestice izvode oscilacijsko gibanje.
  • Brzina širenja vala - Brzina širenja je prvenstveno svojstvo sredstva, nije istovjetna sa brzinom gibanja čestica.
  • Frekvencija - Broj titraja u sekundi.
  • Amplituda - Predstavlja maksimalnu vrijednost jednog od parametara titraja, u slučaju zvuka je obično istovjetna sa maksimalnoj vrijednosti tlaka zraka ili odstupanja i opažamo je kao jakost zvuka. Ne ovisi o frekvenciji i o brzini širenja.
  • amplituda
  • zvučnik - Zvučnik emitira longitudialne zvučne valove. Zvuk, slično drugim valovima, ima svojstva valne duljine, frekvencije, brzine širenja i amplitude.

Nastajanje vala

Val nastaje širenjem poremećaja u nekom sredstvu (medij). Zbog svojstava sredstva i izvora valova, oni mogu biti jako raznoliki. Najjednostavniji val je mehanički val koji se širi plinovima, kao na primjer zvuk koji se širi zrakom. Izvor zvuka pokreće molekule zraka, oni svojim titranjem pokreću susjedne molekule, i na takav se način širi titranje.

Ako je smjer gibanja čestica paralelan sa smjerom širenja valova, onda se radi o longitudionalnom valu. Zvuk se u zraku uvijek širi kao longitudionalni val. Zgušćenje i razrjeđenje zraka čine fronte vala. Udaljenost susjednih frontova vala je valna duljina. Ukoliko raste brzina širenja zvuka, raste i njegova valna duljina.

Brzina širenja vala

  • fronta vala - Formiraju ih čestice koje titriraju u istoj fazi.
  • valna duljina (λ) - Udaljenost susjednih valnih fronta, oznaka: λ (lambda). U stvarnosti valna duljina čujnog zvuka je u rasponu između 1,6 cm i 16 metara, a njegova brzina širenja je oko 340 m/s.
  • čestica - Pojedine čestice izvode oscilacijsko gibanje.
  • Brzina širenja vala - Brzina širenja je prvenstveno svojstvo sredstva, nije istovjetna sa brzinom gibanja čestica.
  • Frekvencija - Broj titraja u sekundi.
  • Amplituda - Predstavlja maksimalnu vrijednost jednog od parametara titraja, u slučaju zvuka je obično istovjetna sa maksimalnoj vrijednosti tlaka zraka ili odstupanja i opažamo je kao jakost zvuka. Ne ovisi o frekvenciji i o brzini širenja.
  • amplituda
  • zvučnik - Zvučnik emitira longitudialne zvučne valove. Zvuk, slično drugim valovima, ima svojstva valne duljine, frekvencije, brzine širenja i amplitude.

Brzina širenja vala

Brzina gibanja frontova vala je brzina širenja koja nije istovjetna sa brzinom gibanja čestica. Brzina širenja vala ponajviše ovisi o kakvoći sredstva, a i o ostalim parametrima, kao što je na primjer temperatura.

Brzina širenja zvuka u zraku temperature 0 °C iznosi oko 1200 km/h, dok na temperaturi -57 °C ta iznosi samo oko 1060 km/h.
Međutim, u čvrstom sredstvu brzina zvuka može biti i znatno veća.

Frekvencija

  • fronta vala - Formiraju ih čestice koje titriraju u istoj fazi.
  • valna duljina (λ) - Udaljenost susjednih valnih fronta, oznaka: λ (lambda). U stvarnosti valna duljina čujnog zvuka je u rasponu između 1,6 cm i 16 metara, a njegova brzina širenja je oko 340 m/s.
  • čestica - Pojedine čestice izvode oscilacijsko gibanje.
  • Brzina širenja vala - Brzina širenja je prvenstveno svojstvo sredstva, nije istovjetna sa brzinom gibanja čestica.
  • Frekvencija - Broj titraja u sekundi.
  • Amplituda - Predstavlja maksimalnu vrijednost jednog od parametara titraja, u slučaju zvuka je obično istovjetna sa maksimalnoj vrijednosti tlaka zraka ili odstupanja i opažamo je kao jakost zvuka. Ne ovisi o frekvenciji i o brzini širenja.
  • amplituda
  • zvučnik - Zvučnik emitira longitudialne zvučne valove. Zvuk, slično drugim valovima, ima svojstva valne duljine, frekvencije, brzine širenja i amplitude.

Frekvencija

Frekvencija je broj frontova vala koji dopiru do posmatrača u jednoj sekundi. Drugim imenom se zove broj titraja. U slučaju zračnih valova, na primjer, što je veća frekvencija zvuka, time nam se čini zvuk viši. Frekvencija dubljih glasova je niža. Mjerna jedinica frekvencije je Hz (hertz). Ako, na primjer svojim ušima opažamo zvuk od 1000 Hz, to znači da svake sekunde do naših ušiju dopire 1000 valnih frontova. Što je veća brzina širenja i što je manja valna duljina, time je frekvencija veća. Odnos između ova tri parametra može se opisati formulom:

c=f*λ

(Gdje je c brzina širenja, f frekvencija, a λ valna duljina)

Čovječje uho može opažati zvučne valove u rasponu od 20 Hz do 20000 Hz. Zvučni valovi čija je frekvencija manja od 20 Hz jako su duboki i nazivamo ih infrazvuci. Slonovi na primjer komuniciraju i infrazvukom. Zvučni valovi čija je frekvencija veća od 20000 Hz jako su visoki i nazivamo ih ultrazvuci. Šišmiši i dupini koriste ultrazvuke za orijentiranje u prostoru.

Amplituda

  • fronta vala - Formiraju ih čestice koje titriraju u istoj fazi.
  • valna duljina (λ) - Udaljenost susjednih valnih fronta, oznaka: λ (lambda). U stvarnosti valna duljina čujnog zvuka je u rasponu između 1,6 cm i 16 metara, a njegova brzina širenja je oko 340 m/s.
  • čestica - Pojedine čestice izvode oscilacijsko gibanje.
  • Brzina širenja vala - Brzina širenja je prvenstveno svojstvo sredstva, nije istovjetna sa brzinom gibanja čestica.
  • Frekvencija - Broj titraja u sekundi.
  • Amplituda - Predstavlja maksimalnu vrijednost jednog od parametara titraja, u slučaju zvuka je obično istovjetna sa maksimalnoj vrijednosti tlaka zraka ili odstupanja i opažamo je kao jakost zvuka. Ne ovisi o frekvenciji i o brzini širenja.
  • amplituda
  • zvučnik - Zvučnik emitira longitudialne zvučne valove. Zvuk, slično drugim valovima, ima svojstva valne duljine, frekvencije, brzine širenja i amplitude.

Amplituda

Jakost zvuka, koju može opažati uho ne određuju dosadašnji parametri, znači jakost zvuka ne ovisi o frekvenciji i o brzini širenja. Jakost zvuka ovisi o amplitudi titraja, odnosno maksimalne udaljenosti čestica sredstva od ravnotežnog položaja. U slučaju da valovi nisu mehanički, amplituda se ne može definirati kao maksimalna udaljenost, stoga je jačina tih valova određena drugim parametrima. Na primjer, u slučaju elektromagnetskih valova, amplituda se može tumačiti kao maksimalna jačina polja ili maksimalni napon. Ako fronte vala čine ravnu liniju ili ravninu, tada se amplituda titraja ne smanjuje tokom širenja. Međutim, val uglavnom formira frontu vala u obliku kugle, stoga se njena energija u okolnom prostoru rasprši, a amplituda se, udaljavajući se od izvora, smanjuje.

Faza

  • Faze valova - Fazna razlika čestica koje titraju sinkrono, iznosi 0, a čestica koje se kreću suprotno 180 stupnjeva.

Faza

Titranje je periodički proces koji se može povezati sa kružnim gibanjem, stoga se trenutni položaj čestice unutar perioda može odrediti faznim kutem od 0-360 stupnjeva. Odstupanje čestice u odnosu na stanje mirovanja je funkcija njene trenutne faze. Čestice u istoj fazi titraju sinkrono, te je razlika faza među njima 0. Ako je razlika faza između dvije čestice 180 stupnjeva, tada se one uvijek suprotno kreću. Ako je razlika faza između dvije čestice 90 stupnjeva, među njima vlada razlika u iznosu od četvrtine perioda.

Naracija

Nastajanje vala

Val nastaje širenjem poremećaja u nekom sredstvu (medij). Zbog svojstava sredstva i izvora valova, oni mogu biti jako raznoliki.
Najjednostavniji val je mehanički val koji se širi plinovima, kao na primjer zvuk koji se širi zrakom. Izvor zvuka pokreće molekule zraka, oni svojim titranjem pokreću susjedne molekule, i na takav se način širi titranje.
Ako je smjer gibanja čestica paralelan sa smjerom širenja valova, onda se radi o longitudionalnom valu. Zvuk se u zraku uvijek širi kao longitudionalni val. Zgušćenje i razrjeđenje zraka čine fronte vala. Udaljenost susjednih frontova vala je valna duljina. Ukoliko raste brzina širenja zvuka, raste i njegova valna duljina.

Brzina širenja vala

Brzina širenja vala

Brzina gibanja frontova vala je brzina širenja koja nije istovjetna sa brzinom gibanja čestica. Brzina širenja vala ponajviše ovisi o kakvoći sredstva, a i o ostalim parametrima, kao što je na primjer temperatura.
Brzina širenja zvuka u zraku temperature 0 °C iznosi oko 1200 km/h, dok na temperaturi -57 °C ta iznosi samo oko 1060 km/h.
Međutim, u čvrstom sredstvu brzina zvuka može biti i znatno veća.

Frekvencija

Frekvencija je broj frontova vala koji dopiru do posmatrača u jednoj sekundi. Drugim imenom se zove broj titraja.
U slučaju zračnih valova, na primjer, što je veća frekvencija zvuka, time nam se čini zvuk viši. Frekvencija dubljih glasova je niža. Mjerna jedinica frekvencije je Hz (hertz).
Ako, na primjer svojim ušima opažamo zvuk od 1000 Hz, to znači da svake sekunde do naših ušiju dopire 1000 valnih frontova. Što je veća brzina širenja i što je manja valna duljina, time je frekvencija veća.
Čovječje uho može opažati zvučne valove u rasponu od 20 Hz do 20000 Hz. Zvučni valovi čija je frekvencija manja od 20 Hz jako su duboki i nazivamo ih infrazvuci. Slonovi na primjer komuniciraju i infrazvukom. Zvučni valovi čija je frekvencija veća od 20000 Hz jako su visoki i nazivamo ih ultrazvuci. Šišmiši i dupini koriste ultrazvuke za orijentiranje u prostoru.

Amplituda

Jakost zvuka, koju može opažati uho ne određuju dosadašnji parametri, znači jakost zvuka ne ovisi o frekvenciji i o brzini širenja.
Jakost zvuka ovisi o amplitudi titraja, odnosno maksimalne udaljenosti čestica sredstva od ravnotežnog položaja.
U slučaju da valovi nisu mehanički, amplituda se ne može definirati kao maksimalna udaljenost, stoga je jačina tih valova određena drugim parametrima. Na primjer, u slučaju elektromagnetskih valova, amplituda se može tumačiti kao maksimalna jačina polja ili maksimalni napon.
Ako fronte vala čine ravnu liniju ili ravninu, tada se amplituda titraja ne smanjuje tokom širenja. Međutim, val uglavnom formira frontu vala u obliku kugle, stoga se njena energija u okolnom prostoru rasprši, a amplituda se, udaljavajući se od izvora, smanjuje.

Faza

Titranje je periodički proces koji se može povezati sa kružnim gibanjem, stoga se trenutni položaj čestice unutar perioda može odrediti faznim kutem od 0-360 stupnjeva. Odstupanje čestice u odnosu na stanje mirovanja je funkcija njene trenutne faze.
Čestice u istoj fazi titraju sinkrono, te je razlika faza među njima 0. Ako je razlika faza između dvije čestice 180 stupnjeva, tada se one uvijek suprotno kreću. Ako je razlika faza između dvije čestice 90 stupnjeva, među njima vlada razlika u iznosu od četvrtine perioda.

Povezani dodatci

Glasničenje

Prilikom glasničenja (ili fonacije) zbog zraka koji izlazi iz pluća, glasnice zatrepere.

Kako radi zvučnik?

Zvučnik pomoću elektromagnetske indukcije proizvodi zvučne valove.

Oscilacija i cirkulacija

Okomita projekcija uravnoteženo kružećeg tijela harmonično oscilira.

Concorde (1969)

Prvi redovni putnički zrakoplov koji je nadmašio brzinu zvuka je poletio 1976. godine.

Potres

Potres je jedna od prirodnih nepogoda nevjerojatne razorne moći.

Tsunami

Tsunamiji su izuzetno visoki valovi nemjerljive destuktivne moći.

Vlak TGV POS

Brzi vlak TGV POS prometuje između Pariza i južne Njemačke brzinom od 320 km na sat.

B-2 „Spirit” (SAD, 1989)

Bombarder B-2 „Spirit” je bio raspoređen u balkanskom ratu, Afganistanu i Iraku.

Bubnjevi

Kod ovog instrumenta zvuk nastaje udaranjem, i ima posebno puno inačica.

Dopplerov efekt

Poznato je iskustvo da je ton izvora zvuka viši dok nam isti prilazi, a nizak dok se isti udaljava od nas.

Eksperiment mjesečevog radara (Zoltán Bay, 1946)

Mađarski znanstvenik je bio prvi, kome je 1946. godine uspjelo detektirati radarske odjeke sa Mjeseca.

Gitara

Gitara je glazbalo sa žicama kod kojega se zvuk proizvodi okidanjem žica, dok se pritiskanjem žica uz vrat gitare mijenja visina tona.

Gravitacijski valovi (opservatorij LIGO)

Kretanje masivnih tijela povećanom brzinom uzrokuje pulsiranja u prostorvremenu koje se zovu gravitacijski valovi.

Kako funkcionira sonar?

Ova animacija pokazuje kako funkcionira sonar.

Vrste valova

Valovi imaju iznimno značajnu ulogu u više različitih područja našeg života.

Afrički slon

Najveća životinja koja živi na kopnu.

Dobri dupin

Dupini su morski sisavci, koji se orijentiraju pomoću zvučnih signala.

Električno zvono

Uređaj koji radi uz pomoć elektromagneta.

Mali potkovnjak

Šišmiši su u stanju da se orijentiraju pa tako i love pomoću ultrazvuka.

Uho i proces slušanja

Uši pretvaraju zvučne valove u živčane impulse koji se šalju u mozak.

Added to your cart.