FIZYKA -TRANSPORT ENERGII W RUCHU FALOWYM

1.Fala mechaniczna to zaburzenie rozchodzące się w ośrodku dzięki przekazywaniu energii ruchu drgającego przez cząsteczki tworzące ośrodek , zatem fala mechaniczna przenosi energię .

2.Wielkościami opisującymi fale mechaniczne są : okres , częstotliwość ,długość fali oraz prędkość rozchodzenia się tej fali.

PRZENOSZENIE ENERGII PRZEZ FALĘ MECHANICZNĄ

3.Energia jest miarą zdolności do wykonywania pracy.

4.Szczególnym rodzajem fal mechanicznych są fale dźwiękowe .

5.Człowiek może zarejestrować fale dźwiękowe , których częstotliwości są z zakresu 16 Hz - 20kHz .

6.Dźwięk o częstotliwości mniejszej niż 16 Hz nazywamy infradźwiękami a dźwięki których częstotliwości przekracza 20kHz- to ultradźwięki. Zarówno ultradźwięki jak i infradźwięki nie są słyszalne przez człowieka.

Stosunek ilości energii ΔE, jaką przenosi fala przez powierzchnię ustawianą prostopadle do kierunku jej rozchodzenia się , i iloczynu wielkości tej powierzchni ΔS i czasu Δt , nazywamy natężeniem fali I:

I= Δ E/ ΔS x Δt' [I]= 1J/1m² x 1s= 1W/1m²

7.W wypadku fal dźwiękowych , którymi dalej będziemy się zajmować wielkość tę nazywamy natężeniem dźwięku.

8. Najmniejszym natężeniem dźwięku , jakie może zarejestrować ludzkie ucho, nazywamy progiem słyszalność. Dla dźwięku o częstotliwości 1kHz ma ono wartość I0 =10 W/ m².

9.Dźwięki o niskiej częstotliwości , aby były słyszalne , muszą mieć większe natężenie niż dźwięki o wysokiej częstotliwości.

10.Drugą charakterystyczną wielkością opisującą dźwięk jest próg bólu , czyli natężenie dźwięku , przy którym człowiek zaczyna odczuwać ból. Po przekroczeniu tej wartości natężenia może nastąpić trwałe uszkodzenie słuchu.

11.Ludzkie ucho nie rejestruje w jednakowy sposób zmian natężenia dźwięku.

12. Poziom natężenia dźwięku opisuje stosunek natężenia dźwięku względem natężenia odpowiadającego progowi słyszalności, czyli I0=10 W/ m².

13.Jednostką poziomu natężenia dźwięku jest bel (B). Częściej stosuje się jednak dziesięciokrotnie mniejszą jednostkę-decybel (dB).

14.Poziom natężenia dźwięku Λ wynosi n 10 dB, gdy natężenie I danego dźwięku można obliczyć ze wzoru: Λ= n 10 dB, gdy I= I0 10 .

15.Poziom natężenie dźwięku odpowiadający progowi słyszalności ma wartość 0 dB.

16.Jednakowe zmiany natężenia dźwięku nie powoduje jednakowych zmian poziomu natężenia dźwięku.

EFFEKT DOPPLERA

17.To co usłyszymy- zmianę częstotliwości dźwięku- nazywamy efektem Dopplera. Jest on związany z ruchem źródła dźwięku i obserwatora względem siebie.

* Obraz fal rozchodzących się wokół nieruchomego źródła .*Obraz fal rozchodzących się wokół źródła będącego w ruchu.

18.Gdy do obserwatora zbliża się źródło , to zarejestrowana przez niego częstotliwość jest większa niż częstotliwość zaburzeń emitowanych przez nieruchome źródło . I, odwrotnie , gdy źródło się oddala od obserwatora , to częstotliwość jest mniejsza. Należy pamiętać ,że częstotliwość źródła się nie zmienia.

19.Częstotliwość zarejestrowaną przez obserwatora można obliczyć ze wzoru:

f '= v/v+u f gdzie : v- prędkość dźwięku,

u- prędkość źródła ,

f- częstotliwość dźwięku ,

f ` częstotliwość zarejestrowana .

INSTRUMENTY MUZYCZNE

20.Zjawisko interferencji można obserwować w ośrodku , którego zaburzenie będzie spowodowane przez przynajmniej dwa źródła. Zaburzenia wytworzone przez każde ze źródeł będą się rozchodziły w całym ośrodku.

21. Cząsteczki ośrodka , w którym rozchodzi się fala mechaniczna , drgają wokół położenia równowagi . Jeśli w tej samej chwili dotrą do niej dwie fale , to amplituda drgań cząsteczki zwiększa się lub cząsteczka przestanie drgać. Pierwszy przypadek będzie możliwy, gdy fale w tym punkcie mają zgodną fazę .Mówimy wtedy o interferencji konstruktywnej. Jeśli fazy będą przeciwne, to nastąpi wygaszenie, czyli interferencja destruktywna.

a)

b)

*Zjawisko interferencji a)konstruktywnej ,b) destruktywnej

22 Oczywiście nie zawsze musi nastąpić maksymalne wzmocnienie czy całkowite wygaszenie drgań.

23.Inferencja czyli zjawisko sumowania amplitud drgań ośrodka pochodzących od różnych źródeł, towarzyszy wszystkim zjawiskom o charakterze falowym. Dźwięk jest falą mechaniczną , zatem fale dźwiękowe będą także ze sobą interferować.

24.W wyniku interferencji fali padającej i odbitej powstaje obraz interferencyjny , które nazywamy falą stojącą.

25. Punkty , których wychylenie jest największe, równe amplitudzie fali padającej, nazywamy strzałkami fali stojącej.

26. To właśnie dzięki falom stojącym instrumenty muzyczne wytwarzają dźwięk.

27.Instrumenty dzieli się na trzy grupy:

a) instrumenty strunowe

b) instrumenty dęte

c) instrumenty perkusyjne

28.W instrumentach strunowych struna jest rozciągnięta między dwoma punktami odległymi od siebie o l. W sumie powstaje fala stojąca o długości λ=2l i częstotliwości: f=v/2l'.

29.W instrumentach dętych źródłem dźwięku jest drgający słup powietrza. Piszczałka otwarta :=>Kiedy na jedną krawędź skierowany zostaje strumień powietrza , w rurze powstaje fala stojąca o długości λ=2l i częstotliwości: f=v/2l'. Piszczałka zamknięta=> fala stojąca o długości λ=4l i częstotliwości: f=v/4l'.

DLACZEGO SŁYSZYMY?

30.Dźwięk jest fają magnetyczną. Aby mogła się ona rozchodzić , potrzebny jest ośrodek , którego cząsteczki będą drgały i przekazywały sobie energię.

31.Fale mechaniczne rozchodzą się tylko w przestrzeni , w której znajdują się cząstki ośrodka. Gdy cząstek nie ma nie ma również nośnika , który przenosiłby energię drgań źródła dźwięku.

32.Ramiona kamertonu rytmicznie się poruszają , powodując zagęszczenie powietrza w kierunku , którym rozchodzą się fale i odwrotnie- powodując rozrzedzenie powietrza , gdy poruszają się w kierunku przeciwnym do kierunku rozchodzenia się fali.

33.Falę dźwiękową możemy potraktować jako ciąg zagęszczeń i rozrzedzeń powietrza.

34.Ucho jest jednym z najważniejszych narządów organizmu człowieka. Jeśli nie będzie ono sprawnie funkcjonowało , to w znaczny sposób zostanie ograniczona zdolność człowiek do komunikowania się z otoczeniem.

---