fale akustyczne- podłużne fale mechaniczne, mogące rozchodzić się w ciałach stałych, cieczach i gazach
drgania harmoniczne; fale o częstotliwościach mniejszych od fal dz
więkowych nazywamy infradz
więkami
(poddz
wiekowe), a fale o częstotliwościach większych ultradz
więkami (naddz
więkowe); powstają w wyniku
drgań strun, drgań słupów powietrza oraz drgań różnych płyt i membran.
Prędkość dz
więku w powietrzu: v= ; - prędkość dz
więku w temperaturze =273,16 K
Fale dz
więkowe okresowe dzielimy na tony i dz
więki złożone. Tony wywołują zmiany ciśnienia w ośrodku o
przebiegu drgań harmonicznych prostych. Dz
więki złożone powstają w wyniku wzajemnego nakładania się
różnych drgań harmonicznych. Dz
więki charakteryzujemy: wysokością, barwą i natężeniem. Wysokość dz
więku
rośnie ze wzrostem częstotliwości. Barwa dz
więku jest związania z zawartością w fali dz
więkowej wielu drgan o
różnych przebiegach i częstotliwościach. Natężenie dz
więku zależy od amplitudy fali dz
więkowej. Dz
więkom o
większym natężeniu odpowiada fala dz
więkowa o większej amplitudzie drgań.
Natężenie fali: I=
Prędkość rozchodzenia się fal:
-Podłużna: v= ; - gęstość; E- moduł Younga
-poprzeczna:v= ; G- moduł sprężystości postaciowej (sztywności)
Drgania harmoniczne
okres drgań harmonicznych: T=
częstotliwość drgań: f=
prędkość: v= sin
przyspieszenie: a cos
Drgania swobodne: równanie różniczkowe drgań swobodnych:
Ek=
Ep=
Całkowita energia mechaniczna: E=
zależność x(t)
zależność v(t)
zależność a(t)
zależność Ek(t) i Ep(t)
Zjawisko Dopplera: gdy obserwator porusza się w kierunku spoczywającego z
ródła dz
więku, słyszy dz
więk wyższy niż wtedy, gdy jest w
spoczynku, gdy zaś oddala się od tego z
ródła, słyszy dz
więk niższy
a) z
ródło jest nieruchome
b) z
ródło zbliża się do obserwatora
Zjawiska falowe
-Zasada Huygensa tłumaczy w geometryczny sposób rozchodzenie się fal w ośrodku sprężystym (obowiązuje
również dla fal elektromagnetycznych) i wyjaśnia takie zjawiska falowe, jak: odbicie, załamanie czy ugięcie fali.
Formułuje się ją następująco:Każdy punkt ośrodka, do którego dociera fala, staje się z
ródłem nowej fali
kolistej względnie kulistej.
-Odbicie fali  jeżeli fala pada na przeszkodę, to ulega odbiciu, przy czym kąt
padania, normalna do powierzchni odbijającej oraz promień odbity leżą w jednej
płaszczyz
nie. Kąt padania jest równy kątowi odbicia.
-Załamanie fali  jeżeli fala przechodzi przez granicę dwóch ośrodków, różniących się prędkością rozchodzenia
się fali, to ulega załamaniu. Kąt padania, normalna do powierzchni granicznej i kąt
załamania leżą w jednej płaszczyz
nie oraz gdzie: v1, v2  prędkości rozchodzenia się
fal w ośrodku pierwszym i drugim.
-Ugięcie (dyfrakcja)  jeżeli rozchodząca się fala napotyka na swej drodze przeszkodę o
rozmiarach zbliżonych do jej długości , to ulega na niej dyfrakcji. Dyfrakcja polega na
zaburzeniu prostoliniowego rozchodzenia się fali w danym ośrodku.
-Interferencja to nakładanie się fal rozchodzących się z dwóch lub większej liczby z
ródeł. Nakładanie się fal
zachodzi bezkolizyjnie, fale przenikają się nawzajem. W wyniku interferencji może wystąpić wzmocnienie lub
wygaszenie fali . Interferencja możliwa jest tylko dla fal o tych samych długościach (częstotliwościach) i stałej
różnicy faz. Wzmacnianie zachodzi w miejscach, w których spotykają się dwa grzbiety lub dwie doliny fal.
Wygaszenie występuje w miejscach spotkania się doliny jednej fali
z grzbietem drugiej fali.
W punkcie S zachodzi wygaszenie.
W punkcie S zachodzi wzmocnienie.
Z1, Z2  miejsca wzbudzenia fal; r1, r2  drogi przebyte przez fale od miejsca wzbudzenia do punktu nałożenia
S.
-Wzmocnienie interferencyjne zachodzi wówczas, gdy spełniony jest warunek:"r = r1  r2 = n, gdzie n = 0, 1,
2, 3...
-Wygaszenie interferencyjne zachodzi wówczas, gdy spełniony jest warunek:
gdzie n = 1, 2, 3...
-Dudnienia są szczególnym przypadkiem interferencji dwóch fal
o minimalnie różniących się częstotliwościach (np. f1 = 400 Hz i f2 = 410 Hz). W wyniku takiej interferencji
powstaje fala o okresowo zmiennej amplitudzie.
Częstotliwość dudnień fd wyraża się wzorem:
Td  okres dudnień.