Parametrii undelor sonore

Parametrii undelor sonore

Animația explică cei mai importanți parametri ai undelor pornind de la undele sonore.

Fizică

Cuvinte cheie

val, unda de sunet, valuri, frecvență, amplitudine, fázis, undă mecanică, lungime de undă, sunet, hertz, undă electromagnetică, viteza sunetului, val înalt, vibrație, oscilație simplă armonică, viteza de propagare, fierbere, ultrasunet, infrasunet, intensitatea sunetului, periodicitate, de stat, fizică, mecanică

Suplimente asociate

Întrebări

  • Adevărat sau fals?\nSunetul se propagă mai departe dacă strigăm mai tare.
  • Adevărat sau fals?Viteza undei depinde de frecvență.
  • Care este unitatea de măsură a frecvenței?
  • Ce descrie numărul de vibrații pe secundă?
  • Care este relația dintre frecvență și lungimea de undă?
  • Care este relația dintre frecvență și amplitudine?
  • Care este unitatea de măsură a amplitudinii?
  • În ce mediu este mai mare viteza sunetului: în apă sau în aer?
  • Care este relația dintre frecvență și lungimea de undă?
  • Care este viteza sunetului în aer la 15°C?
  • Ce sunt ultrasunetele?
  • Care este diferența de fază dintre două particule care vibrează în aceeași fază?
  • Este adevărat că undele sonore care se propagă prin gaze sunt mereu longitudinale?
  • Ce este un front de undă?
  • Care este lungimea de undă a unei unde sonore de 20 000 Hz care se propagă prin aer la nivelul mării? (c=f*λ)

Animații

Formarea undelor

  • front de undă - O suprafață formată din particule care vibrează în aceeași fază.
  • lungime de undă (λ) - Distanța dintre două fronturi de undă succesive. Are simbolul λ (lambda). În realitate, lungimea de undă a sunetului perceput de majoritatea oamenilor este cuprinsă între 16 mm și 16 m iar viteza sa de propagare este de circa 340 m/s.
  • particulă - Particulele vibrează.
  • viteza undei - Este o caracteristică a mediului de propagare; nu este același lucru cu viteza particulelor.
  • Frecvență - Reprezintă numărul de vibrații pe secundă.
  • Amplitudine - Valoarea maximă a unuia dintre parametrii vibrației. În cazul sunetului, amplitudinea este de obicei echivalată cu valoarea maximă a presiunii aerului sau cu depărtarea maximă. Amplitudinea este direct proporțională cu intensitatea sunetului: cu cât e mai mare amplitudinea, cu atât e mai tare sunetul. Amplitudinea este independentă de frecvență și de viteza sunetului.
  • amplitudine
  • difuzor - Emite unde sonore longitudinale. Sunetul, ca orice altă undă, are lungime de undă, frecvență, viteză de propagare și amplitudine.

Formarea undelor

O undă este o perturbare care se propagă printr-un mediu. Undele sunt foarte diversificate în funcție de caracteristicile mediului de propagare și de sursa perturbării.

Cele mai simple unde sunt undele mecanice care se propagă prin diverse gaze, de exemplu undele sonore care se propagă prin aer. Sursa sunetului declanșează mișcarea moleculelor de aer. Moleculele care vibrează fac moleculele de lângă ele să se miște și ele. Procesul se repetă și astfel se propagă sunetul.

Dacă direcția mișcării particulelor este paralelă cu direcția propagării undei, atunci unda este longitudinală. În aer, sunetul se propagă întotdeauna sub forma undelor longitudinale. Aerul este comprimat și rarefiat, prin urmare se formează fronturi de undă. Distanța dintre fronturile de undă se numește lungime de undă. Dacă crește viteza undei sonore, crește și lungimea de undă.

Viteza undelor

  • front de undă - O suprafață formată din particule care vibrează în aceeași fază.
  • lungime de undă (λ) - Distanța dintre două fronturi de undă succesive. Are simbolul λ (lambda). În realitate, lungimea de undă a sunetului perceput de majoritatea oamenilor este cuprinsă între 16 mm și 16 m iar viteza sa de propagare este de circa 340 m/s.
  • particulă - Particulele vibrează.
  • viteza undei - Este o caracteristică a mediului de propagare; nu este același lucru cu viteza particulelor.
  • Frecvență - Reprezintă numărul de vibrații pe secundă.
  • Amplitudine - Valoarea maximă a unuia dintre parametrii vibrației. În cazul sunetului, amplitudinea este de obicei echivalată cu valoarea maximă a presiunii aerului sau cu depărtarea maximă. Amplitudinea este direct proporțională cu intensitatea sunetului: cu cât e mai mare amplitudinea, cu atât e mai tare sunetul. Amplitudinea este independentă de frecvență și de viteza sunetului.
  • amplitudine
  • difuzor - Emite unde sonore longitudinale. Sunetul, ca orice altă undă, are lungime de undă, frecvență, viteză de propagare și amplitudine.

Viteza undelor

Viteza undei este viteza cu care se deplasează fronturile de undă într-un mediu. Aceasta nu este același lucru cu viteza cu care se deplasează particulele propriu-zise.

Viteza undei depinde în principal de calitatea mediului. Ea este însă influențată și de alți parametri ai mediului, cum ar fi temperatura acestuia.

În aer, la 0°C, viteza undelor sonore este de aproximativ 1200 km/h. La -57°C, este de doar 1060 km/h.

Într-un mediu solid, viteza sunetului poate fi mult mai mare.

Frecvența

  • front de undă - O suprafață formată din particule care vibrează în aceeași fază.
  • lungime de undă (λ) - Distanța dintre două fronturi de undă succesive. Are simbolul λ (lambda). În realitate, lungimea de undă a sunetului perceput de majoritatea oamenilor este cuprinsă între 16 mm și 16 m iar viteza sa de propagare este de circa 340 m/s.
  • particulă - Particulele vibrează.
  • viteza undei - Este o caracteristică a mediului de propagare; nu este același lucru cu viteza particulelor.
  • Frecvență - Reprezintă numărul de vibrații pe secundă.
  • Amplitudine - Valoarea maximă a unuia dintre parametrii vibrației. În cazul sunetului, amplitudinea este de obicei echivalată cu valoarea maximă a presiunii aerului sau cu depărtarea maximă. Amplitudinea este direct proporțională cu intensitatea sunetului: cu cât e mai mare amplitudinea, cu atât e mai tare sunetul. Amplitudinea este independentă de frecvență și de viteza sunetului.
  • amplitudine
  • difuzor - Emite unde sonore longitudinale. Sunetul, ca orice altă undă, are lungime de undă, frecvență, viteză de propagare și amplitudine.

Frecvența

Numărul fronturilor de undă care ajung la observator într-o secundă reprezintă frecvența undei.

În cazul undelor sonore, cu cât este mai înaltă frecvența, cu atât este mai ascuțit sunetul perceput. Sunetele mai joase au frecvențe mai scăzute.

Unitatea standard pentru măsurarea frecvenței este hertzul (Hz). De exemplu, dacă percepem un sunet de 1000 Hz, înseamnă că 1000 de fronturi de undă ajung la urechea noastră într-o secundă.

Cu cât este mai mare viteza undei și cu cât este mai mică lungimea de undă, cu atât este mai mare frecvența undei. Relația dintre acești trei parametri poate fi descrisă cu ajutorul formulei: c = f * λ (unde c este viteza undei, f este frecvența și λ lungimea de undă).

Urechea umană poate detecta sunete cu frecvențe între 20 și 20 000 Hz. Sunetele foarte joase, care au o frecvență sub 20 Hz, se numesc infrasunete. Elefanții folosesc infrasunete pentru a comunica. Sunetele cu o frecvență de peste 20 000 Hz se numesc ultrasunete. Liliecii și delfinii folosesc ultrasunetele pentru a se orienta.

Amplitudinea

  • front de undă - O suprafață formată din particule care vibrează în aceeași fază.
  • lungime de undă (λ) - Distanța dintre două fronturi de undă succesive. Are simbolul λ (lambda). În realitate, lungimea de undă a sunetului perceput de majoritatea oamenilor este cuprinsă între 16 mm și 16 m iar viteza sa de propagare este de circa 340 m/s.
  • particulă - Particulele vibrează.
  • viteza undei - Este o caracteristică a mediului de propagare; nu este același lucru cu viteza particulelor.
  • Frecvență - Reprezintă numărul de vibrații pe secundă.
  • Amplitudine - Valoarea maximă a unuia dintre parametrii vibrației. În cazul sunetului, amplitudinea este de obicei echivalată cu valoarea maximă a presiunii aerului sau cu depărtarea maximă. Amplitudinea este direct proporțională cu intensitatea sunetului: cu cât e mai mare amplitudinea, cu atât e mai tare sunetul. Amplitudinea este independentă de frecvență și de viteza sunetului.
  • amplitudine
  • difuzor - Emite unde sonore longitudinale. Sunetul, ca orice altă undă, are lungime de undă, frecvență, viteză de propagare și amplitudine.

Amplitudinea

Intensitatea cu care se percepe sunetul nu depinde de frecvență sau de viteza de propagare, ci de amplitudinea vibrației, adică de depărtarea maximă dintre pozițiile extreme ale particulelor care vibrează într-un mediu.

În cazul undelor nemecanice, amplitudinea nu poate fi interpretată ca fiind depărtarea maximă, așa că în acest context se referă la valoarea maximă a unui alt parametru. În cazul undelor electromagnetice, amplitudinea poate fi interpretată ca fiind intensitatea maximă a câmpului sau voltajul maxim.

Dacă fronturile de undă formează o linie dreaptă sau un plan, atunci amplitudinea vibrației nu va scădea în timpul propagării. În general, însă, fronturile de undă sunt sferice, așa că energia transportată de undă se disipează într-un spațiu mai mare, prin urmare amplitudinea scade pe măsură ce unda se îndepărtează de sursă.

Faza

  • Fazele undelor - Diferența de fază dintre două particule care vibrează în aceeași fază este de 0°, respectiv de 180° între particulele care vibrează în antifază.

Faza

Deoarece vibrația este un proces ciclic, poziția actuală a particulei în ciclu poate fi descrisă printr-un unghi de la la 360°. Depărtarea unei particule față de poziția de echilibru depinde de faza în care se află.

Particulele care se află în aceeași fază se mișcă în aceeași direcție tot timpul, așadar diferența de fază dintre ele este 0. Dacă diferența de fază dintre particule este de 180°, atunci ele se mișcă mereu în direcție opusă (se află în antifază). Dacă diferența este de 90°, atunci particulele se află în cvadratură de fază.

Narațiune

Formarea undelor

O undă este o perturbare care se propagă printr-un mediu. Undele sunt foarte diversificate în funcție de caracteristicile mediului de propagare și de sursa perturbării.

Cele mai simple unde sunt undele mecanice care se propagă prin diverse gaze, de exemplu undele sonore care se propagă prin aer. Sursa sunetului declanșează mișcarea moleculelor de aer. Moleculele care vibrează fac moleculele de lângă ele să se miște și ele. Procesul se repetă și astfel se propagă sunetul.

Dacă direcția mișcării particulelor este paralelă cu direcția propagării undei, atunci unda este longitudinală. În aer, sunetul se propagă întotdeauna sub forma undelor longitudinale. Aerul este comprimat și rarefiat, prin urmare se formează fronturi de undă. Distanța dintre fronturile de undă se numește lungime de undă. Dacă crește viteza undei sonore, crește și lungimea de undă.

Viteza undelor

Viteza undei este viteza cu care se deplasează fronturile de undă într-un mediu. Aceasta nu este același lucru cu viteza cu care se deplasează particulele propriu-zise.

Viteza undei depinde în principal de calitatea mediului. Ea este însă influențată și de alți parametri ai mediului, cum ar fi temperatura acestuia.

În aer, la 0°C, viteza undelor sonore este de aproximativ 1200 km/h. La -57°C, este de doar 1060 km/h.

Într-un mediu solid, viteza sunetului poate fi mult mai mare.

Frecvența

Numărul fronturilor de undă care ajung la observator într-o secundă reprezintă frecvența undei. Cu cât este mai înaltă frecvența unui sunet, cu atât este mai ascuțit sunetul perceput. Sunetele mai joase au frecvențe mai scăzute.

Frecvența se măsoară în hertzi (Hz). De exemplu, dacă percepem un sunet de 1000 Hz, înseamnă că 1000 de fronturi de undă ajung la urechea noastră într-o secundă.

Cu cât este mai mare viteza undei și cu cât este mai mică lungimea de undă, cu atât este mai mare frecvența undei.

Urechea umană poate detecta sunete cu frecvențe între 20 și 20 000 Hz. Sunetele foarte joase, care au o frecvență sub 20 Hz, se numesc infrasunete. Elefanții folosesc infrasunete pentru a comunica. Sunetele cu o frecvență de peste 20 000 Hz se numesc ultrasunete. Liliecii și delfinii folosesc ultrasunetele pentru a se orienta.

Amplitudinea

Intensitatea cu care se percepe sunetul nu depinde de frecvență sau de viteza de propagare, ci de amplitudinea vibrației, adică de depărtarea maximă dintre pozițiile extreme ale particulelor care vibrează într-un mediu.

În cazul undelor nemecanice, amplitudinea nu poate fi interpretată ca fiind depărtarea maximă, așa că în acest context se referă la valoarea maximă a unui alt parametru. În cazul undelor electromagnetice, amplitudinea poate fi interpretată ca fiind intensitatea maximă a câmpului sau voltajul maxim.

Dacă fronturile de undă formează o linie dreaptă sau un plan, atunci amplitudinea vibrației nu va scădea în timpul propagării. În general, însă, fronturile de undă sunt sferice, așa că energia transportată de undă se disipează într-un spațiu mai mare, prin urmare amplitudinea scade pe măsură ce unda se îndepărtează de sursă.

Faza

Deoarece vibrația este un proces ciclic, poziția actuală a particulei în ciclu poate fi descrisă printr-un unghi de la la 360°. Depărtarea unei particule față de poziția de echilibru depinde de faza în care se află.

Particulele care se află în aceeași fază se mișcă în aceeași direcție tot timpul, așadar diferența de fază dintre ele este 0. Dacă diferența de fază dintre particule este de 180°, atunci ele se mișcă mereu în direcție opusă (se află în antifază). Dacă diferența este de 90°, atunci particulele se află în cvadratură de fază.

Suplimente asociate

Cum funcționează difuzorul?

Difuzorul generează unde sonore prin inducție electromagnetică.

Mișcarea oscilatorie armonică și mișcarea circulară uniformă

Mișcarea oscilatorie armonică poate fi considerată proiecția tridimensională a mișcării circulare uniforme.

Producerea vocii

La producerea sunetelor, aerul expirat din plămâni face corzile vocale să vibreze.

Concorde (1969)

Primul avion supersonic de pasageri a fost introdus în anul 1976.

Cutremur (seism)

Cutremurul este unul dintre cele mai devastatoare fenomene naturale de pe Terra.

Trenul TGV POS

Trenul circulă între Paris și Germania de Sud cu o viteză de 320 km/h.

Tsunami

Valurile tsunami sunt valuri foarte înalte cu o putere de distrugere extraordinară.

B-2 Spirit (SUA, 1989)

Bombardierul american strategic de tip stealth B-2 Spirit a fost utilizat atât în războaiele balcanice, cât şi în Afganistan şi Irak.

Chitară

Chitara este un instrument cu coarde ciupite de diferite forme.

Cum funcționează sonarul?

Animația prezintă modul de funcționare al unui sonar.

Efectul Doppler

Este binecunoscut faptul că sunetul unei surse de sunet care se apropie este mai înalt decât sunetul unei surse care se îndepărtează.

Radarul lunar (Zoltán Bay, 1946)

Cercetătorul maghiar a fost primul om de știință care în 1946 a detectat semnale radar reflectate de pe suprafața Lunii.

Tipuri de unde

Undele joacă un rol extrem de important în multe aspecte ale vieții noastre.

Tobe

Toba este un instrument muzical de percuție. Există numeroase varietati de tobe.

Unde gravitaționale (observatorul LIGO)

Corpurile masive aflate în mișcare accelerată, produc în jurul lor fluctuații în curbura spațiu-timp, numite unde gravitaționale.

Delfinul cu bot gros

Delfinii cu bot gros sunt mamifere marine care se orientează cu ajutorul ultrasunetelor.

Elefantul african

Cel mai mare animal de uscat de pe Pământ.

Liliacul mic cu potcoavă

Liliecii folosesc ultrasunete pentru a se orienta și a vâna.

Soneria electrică

Soneria electrică este un dispozitiv mecanic care are la bază un electromagnet.

Urechea și mecanismul auzului

Urechea captează undele sonore din aer și le transformă în impulsuri electrice care sunt procesate de creier.

Added to your cart.