Ljudvågors egenskaper

Ljudvågors egenskaper

Denna animation demonstrerar vågors viktigaste egenskaper genom ljudvågor.

Fysik

Nyckelord

våg, ljudvåg, vågor, frekvens, amplitud, fázis, mekanisk våg, våglängd, ljud, hertz, elektromagnetiskt våg, ljudhastighet, vägg av våg, vibrationer, Likformig cirkulär rörelse, spridningshastighet, vår, ultraljud, infraljud, ljudintensitet, periodicitet, Status, fysik, Fysik, mekanik

Relaterade objekt

Frågor

  • Är det sant att ju högre man skriker, desto snabbare färdas ljudet?
  • Är det sant att våghastigheten beror på frekvensen?
  • Vilken enhets används för att ange frekvens?
  • Vilken term beskriver antalet vibrationer per sekund?
  • Vad är förhållandet mellan frekvens och våglängd?
  • Vad är förhållandet mellan frekvens och amplitud?
  • Vilken enhets används för att ange amplitud?
  • Var färdas ljudet snabbare: i vatten eller i luft?
  • Vad är förhållandet mellan frekvens och våghastighet?
  • Hur snabbt färdas ljudet i luften vid 15 °C?
  • Vad är ultraljud?
  • Vad är fasskillnaden mellan två vibrerande partiklar som är i fas?
  • Är det sant att ljudvågor som färdas i gaser alltid är longitudinella?
  • Vad är en vågfront?
  • Vad är våglängden på en ljudvåg på 20 000 Hz som färdas i luften på havsnivå? (c=f*λ)

Scener

Vågbildning

  • vågfront - En yta som består av partiklar som vibrerar i samma fas.
  • våglängd (λ) - Avståndet mellan två successiva vågfronter. Den betecknas med λ (lambda). Våglängden på ljud som kan uppfattas av det mänskliga örat ligger på mellan 16 millimeter och 16 meter och dess våghastighet är cirka 340 m/s.
  • partikel - Partiklarna vibrerar.
  • våghastighet - En egenskap hos mediet självt. Det är inte likvärdigt med partikelhastigheten.
  • frekvens - Antalet vibrationer per sekund.
  • Amplitud - Maxvärdet för en av vibrationens parametrar. Vad gäller ljud identifieras amplituden vanligtvis med lufttryckets eller förskjutningens maximala värde. Amplitud är direkt relaterad till ljudstyrkan: ju högre amplituden är desto starkare blir ljudet. Den är oberoende av frekvens och ljudets hastighet.
  • amplitud
  • högtalare - Högtalaren avger longitudinella ljudvågor. Ljud, liksom alla andra vågor, kännetecknas av våglängd, frekvens, våghastighet och amplitud.

Vågbildning

En våg är en störning som färdas genom ett medium. Vågor kan vara väldigt olika beroende på mediets särdrag och upphovet till störningen.

De enklaste typerna av vågor är mekaniska vågor som färdas genom olika gaser, exempelvis ljudvågor som färdas genom luft. Ljudkällan gör så att luftmolekyler börjar röra på sig. Därefter får de molekyler som redan är i rörelse även de närliggande molekylerna att vibrera. Denna process upprepas och på så sätt sprids vibrationen.

Om riktningen för partikelrörelsen är parallell med riktningen för vågspridningen är vågen en longitudinell våg. I luften sprids ljudet alltid som longitudinella vågor. Luft pressas samman för att sedan tunnas ut och på så sätt bildas vågfronter. Avståndet mellan vågfronterna kallas våglängd. Om ljudets våghastighet ökar, ökar även dess våglängd.

Våghastighet

  • vågfront - En yta som består av partiklar som vibrerar i samma fas.
  • våglängd (λ) - Avståndet mellan två successiva vågfronter. Den betecknas med λ (lambda). Våglängden på ljud som kan uppfattas av det mänskliga örat ligger på mellan 16 millimeter och 16 meter och dess våghastighet är cirka 340 m/s.
  • partikel - Partiklarna vibrerar.
  • våghastighet - En egenskap hos mediet självt. Det är inte likvärdigt med partikelhastigheten.
  • frekvens - Antalet vibrationer per sekund.
  • Amplitud - Maxvärdet för en av vibrationens parametrar. Vad gäller ljud identifieras amplituden vanligtvis med lufttryckets eller förskjutningens maximala värde. Amplitud är direkt relaterad till ljudstyrkan: ju högre amplituden är desto starkare blir ljudet. Den är oberoende av frekvens och ljudets hastighet.
  • amplitud
  • högtalare - Högtalaren avger longitudinella ljudvågor. Ljud, liksom alla andra vågor, kännetecknas av våglängd, frekvens, våghastighet och amplitud.

Våghastighet

Våghastighet är hastigheten med vilken vågfronter färdas genom ett medium. Detta motsvarar inte hastigheten som själva partiklarna rör sig i.

Våghastigheten beror främst på mediets egenskaper. Men även andra parametrar har betydelse, till exempel mediets temperatur.

I luft är ljudets hastighet ungefär 1 200 km/h vid 0°C men vid -57°C minskar den till 1 060 km/h. I ett tätare medium kan ljudets hastighet vara mycket högre än så.

Frekvens

  • vågfront - En yta som består av partiklar som vibrerar i samma fas.
  • våglängd (λ) - Avståndet mellan två successiva vågfronter. Den betecknas med λ (lambda). Våglängden på ljud som kan uppfattas av det mänskliga örat ligger på mellan 16 millimeter och 16 meter och dess våghastighet är cirka 340 m/s.
  • partikel - Partiklarna vibrerar.
  • våghastighet - En egenskap hos mediet självt. Det är inte likvärdigt med partikelhastigheten.
  • frekvens - Antalet vibrationer per sekund.
  • Amplitud - Maxvärdet för en av vibrationens parametrar. Vad gäller ljud identifieras amplituden vanligtvis med lufttryckets eller förskjutningens maximala värde. Amplitud är direkt relaterad till ljudstyrkan: ju högre amplituden är desto starkare blir ljudet. Den är oberoende av frekvens och ljudets hastighet.
  • amplitud
  • högtalare - Högtalaren avger longitudinella ljudvågor. Ljud, liksom alla andra vågor, kännetecknas av våglängd, frekvens, våghastighet och amplitud.

Frekvens

Antalet vågfronter som når mottagaren under en sekund kallas frekvens.

Med ljudvågor är det så att ju högre frekvens de har, desto högre tonläge uppfattar vi. Dovare ljud har lägre frekvens.

Standard enheten för att mäta frekvens är hertz (Hz). Om vi till exempel uppfattar ett ljud på 1000 Hz betyder det att 1000 vågfronter når våra öron under en sekund.

Ju högre våghastighet och ju mindre våglängd, desto högre vågfrekvens.

Förhållandet mellan dessa tre parametrar kan beskrivas med följande formel:
c = f * λ
(där c är våghastigheten, f är frekvensen och λ är våglängden).

Det mänskliga örat kan urskilja ljudvågor med frekvenser mellan 20 Hz och 20 000 Hz. Mycket dova ljud med frekvenser under 20 Hz kallas infraljud. Exempelvis elefanter använder infraljud för att kommunicera. Ljud med högre frekvens än 20 000 Hz kallas ultraljud. Fladdermöss och delfiner använder ultraljud för att orientera sig.

Amplitud

  • vågfront - En yta som består av partiklar som vibrerar i samma fas.
  • våglängd (λ) - Avståndet mellan två successiva vågfronter. Den betecknas med λ (lambda). Våglängden på ljud som kan uppfattas av det mänskliga örat ligger på mellan 16 millimeter och 16 meter och dess våghastighet är cirka 340 m/s.
  • partikel - Partiklarna vibrerar.
  • våghastighet - En egenskap hos mediet självt. Det är inte likvärdigt med partikelhastigheten.
  • frekvens - Antalet vibrationer per sekund.
  • Amplitud - Maxvärdet för en av vibrationens parametrar. Vad gäller ljud identifieras amplituden vanligtvis med lufttryckets eller förskjutningens maximala värde. Amplitud är direkt relaterad till ljudstyrkan: ju högre amplituden är desto starkare blir ljudet. Den är oberoende av frekvens och ljudets hastighet.
  • amplitud
  • högtalare - Högtalaren avger longitudinella ljudvågor. Ljud, liksom alla andra vågor, kännetecknas av våglängd, frekvens, våghastighet och amplitud.

Amplitud

Den upplevda ljudstyrkan beror inte på frekvens eller spridningshastighet. Den bestäms av vibrationens amplitud, det vill säga av den maximala förskjutningen av mediets partiklar vid en given plats.

När det gäller icke-mekaniska vågor kan amplituden inte tolkas som maximal förskjutning utan då gäller maxvärde från en annan parameter. När det gäller elektromagnetiska vågor kan amplituden tolkas som maxfältstyrka eller maximal spänning.

Om vågfronten formar en rak linje eller ett plan kommer inte vibrationens amplitud att minska under spridningen. I allmänhet är dock vågfronter sfäriska så energin som vågen bär sprids över ett större område i rummet och dess amplitud minskar när den rör sig bort från störningskällan.

Fas

  • Vågfaser - Fasskillnaden mellan två vibrerande partiklar som är i fas är lika med 0. Fasskillnaden mellan de som är i antifas är 180 grader.

Fas

Eftersom vibration är en cyklisk process kan den aktuella platsen för en partikel inom en cykel karakteriseras med en 0-360° vinkel. En partikels förskjutning från jämviktspositionen beror på dess aktuella fas.

Partiklar som är i fas rör sig alltid i samma riktning så fasskillnaden mellan dem är 0. Om fasskillnaden mellan de vibrerande partiklarna är 180° rör sig partiklarna alltid i motsatt riktning (de är i antifas). Om fasskillnaden är 90° är partiklarna i faskvadratur.

Berättarröst

Vågbildning

Vågor formas när en störning fortplantas genom ett medium. Vågor kan vara väldigt olika beroende på mediets egenskaper och upphovet till störningen.

De enklaste typerna av vågor är mekaniska vågor som färdas genom olika gaser, exempelvis ljudvågor som färdas genom luft. Ljudkällan gör så att luftmolekyler börjar röra på sig. Därefter får de molekyler som redan är i rörelse även de närliggande molekylerna att vibrera. Denna process upprepas och på så sätt fortplantas vibrationen.

Om riktningen för partikelrörelsen är parallell med riktningen för vågspridningen är vågen en longitudinell våg. I luft sprids ljud alltid som longitudinella vågor. Luft pressas samman för att sedan tunnas ut och på så sätt bildas vågfronter. Avståndet mellan vågfronterna kallas våglängd. Om ljudets våghastighet ökar, ökar även dess våglängd.

Våghastighet

Våghastighet är hastigheten med vilken vågfronter färdas genom ett medium. Detta motsvarar inte hastigheten som själva partiklarna rör sig i.

Våghastigheten beror främst på mediets egenskaper. Men även andra parametrar har betydelse, till exempel mediets temperatur.

I luft är ljudets hastighet ungefär 1 200 km/h vid 0°C men vid -57°C minskar den till 1 060 km/h. I ett tätare medium kan ljudets hastighet vara mycket högre än så.

Frekvens

Antalet vågfronter som når mottagaren under en sekund kallas frekvens.

Med ljudvågor är det så att ju högre frekvens de har, desto högre tonläge uppfattar vi. Dovare ljud har lägre frekvens.

Standardenheten för att mäta frekvens är hertz (Hz). Om vi till exempel uppfattar ett ljud på 1000 Hz betyder det att 1000 vågfronter når våra öron under en sekund.

Ju högre våghastighet och ju mindre våglängd, desto högre vågfrekvens.

Det mänskliga örat kan urskilja ljudvågor med frekvenser mellan 20 Hz och 20 000 Hz. Mycket dova ljud med frekvenser under 20 Hz kallas infraljud. Exempelvis elefanter använder infraljud för att kommunicera. Ljud med högre frekvens än 20 000 Hz kallas ultraljud. Fladdermöss och delfiner använder ultraljud för att orientera sig.

Amplitud

Den upplevda ljudstyrkan beror inte på frekvens eller spridningshastighet. Den bestäms av vibrationens amplitud, det vill säga av den maximala förskjutningen av mediets partiklar vid en given plats.

När det gäller icke-mekaniska vågor kan amplituden inte tolkas som maximal förskjutning utan då gäller maxvärde från en annan parameter. När det gäller elektromagnetiska vågor kan amplituden tolkas som maxfältstyrka eller maximal spänning.

Om vågfronten formar en rak linje eller ett plan kommer inte vibrationens amplitud att minska under spridningen. I allmänhet är dock vågfronter sfäriska så energin som vågen bär sprids över ett större område i rummet och dess amplitud minskar när den rör sig bort från störningskällan.

Fas

Eftersom vibration är en cyklisk process kan den aktuella platsen för en partikel inom en cykel karakteriseras med en 0–360° vinkel. En partikels förskjutning från jämviktspositionen beror på dess aktuella fas.

Partiklar som är i fas rör sig alltid i samma riktning så fasskillnaden mellan dem är 0. Om fasskillnaden mellan de vibrerande partiklarna är 180° rör sig partiklarna alltid i motsatt riktning (de är i antifas). Om fasskillnaden är 90° är partiklarna i faskvadratur.

Relaterade objekt

Fonation

En ton skapas genom att stämbanden vibreras av luften som strömmar ur lungorna.

Harmonisk svängningsrörelse och likformig cirkulär rörelse

En harmonisk svängningsrörelse kan anses vara den linjära projektionen av en likformig cirkulär rörelse.

Hur fungerar en högtalare?

I högtalare alstras ljudvågor genom elektromagnetisk induktion.

Concorde (1969)

Det första överljudsplanet för passagerartrafik sattes i trafik år 1976.

Jordbävning

En jordbävning är ett av de mest förödande naturfenomenen.

TGV POS höghastighetståg

Tåget som har en färdhastighet på 320 km/h går mellan Paris och södra Tyskland.

Tsunami

Tsunamivågor är mycket höga vågor med en enorm destruktiv kraft.

B-2 Spirit (USA, 1989)

Det amerikanska bombplanet "Northrop Grumman B-2 Spirit" med smygteknik har använts bland annat i krigen på Balkan, i Afghanistan och Irak.

Dopplereffekt

Det är ett välkänt fenomen att ett ljud som närmar sig observatören är högre än ett ljud som avlägsnar sig.

Gitarr

Gitarren är ett stränginstrument som förekommer i olika former.

Gravitationsvågor (LIGO)

Massiva accelererande eller kretsande kroppar skapar krusningar i rumtiden. De kallas för gravitationsvågor.

Hur fungerar en sonar?

Denna animation visar hur en sonar fungerar.

Radarexperiment (Zoltán Bay, 1946)

En ungersk vetenskapsman var först med att upptäcka radarekon från månen år 1946.

Typer av vågor

Vågor spelar en viktig roll i våra liv.

Trummor

Trummor spelas genom att man slår på trumskinnet. Det finns många olika sorters trummor.

Afrikansk elefant

Det största landlevande däggdjuret på jorden.

Dvärghästskonäsa

Fladdermöss använder ultraljud för navigering och för att jaga byten.

Elektrisk ringklocka

Mekanisk ringklocka som fungerar med hjälp av en elektromagnet.

Öresvin

Öresvinet, som även kallas flasknosdelfin, är ett havslevande däggdjur som orienterar sig med hjälp av ultraljud.

Örat och hörselmekanismen

Örat omvandlar vibrationer i luften till elektriska signaler som sedan bearbetas av hjärnan.

Added to your cart.