Strona2

uf

22

Źródła i charakter fal dźwiękowych. Przyczyną zjawisk dźwiękowych są drgania cząsteczek ośrodków sprężystych, rozchodzące się w postaci fal podłużnych Fale o częstotliwościach od 20 do 20 000 Hz wywołują w uchu i mózgu ludzkim wrażenia słuchowe i noszą nazwę fal dźwiękowych. Źródłami fal dźwiękowych mogą być pobudzone do drgań ciała stałe, np. struny skrzypiec, ludzkie struny głosowe, membrana głośnika: drgające ciecze, np. fale morskie; drgające słupy powietrza, np. w piszczałkach organów.

Gdy źródło fal porusza się z prędkością przekraczającą prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej, powstaje tzw. fala uderzeniowa. Wokół źródła tworzą się kuliste fale podłużne, a powierzchnia tworzącej się fali uderzeniowej ma kształt stożka o kącie wierzchołkowym u,

gdzie sin ^a/i — Y_v_

Cechy dźwięku. Ucho ludzkie posiada wrażliwość, umożliwiającą rozróżnienie następujących cech dźwięku: wysokości, barwy i natężenia. Fizyczną miarą wysokości dźwięku jest częstotliwość f fali dźwiękowej. Dźwięki o jednakowej wysokości, lecz różnej barwie, a więc pochodzące np. z dwóch różnych instrumentów muzycznych, różnią się kształtem krzywej drgań Różnice te są spowodowane charakterystycznym dla danego źródła nakładaniem się na podstawowe drgania harmoniczne drgań harmonicznych o większych częstotliwościach i są określane mianem barwy dźwięku. Dźwięki wytwarzane przez źródła, które drgają ruchem harmonicznym mają wykres drgań w kształcie sinusoidy i nazywają się tonami. Czułość ucha ludzkiego zmienia się w zależności od częstotliwości i natężenia słyszanych dźwięków Próg słyszalności jest równy najmniejszemu, wyczuwalnemu natężeniu dźwięku. Największa czułość ucha odpowiada drganiom 1000 - 3000 Hz i wynosi 10'¹² W/m² Rozpiętość między progiem słyszalności i bólu jest bardzo duZa i dla dźwięków o częstotliwości 1000 Hz wynosi 10¹'¹ Miarą poziomu natężenia dźwięku jest logarytm dziesiętny stosunku natężenia J badanego dźwięku do natężenia dźwięku Jo, odpowiadającego progowi słyszalności. Jednostką poziomu

natężenia dźwięku jest bel

A ⁼ l°g~ [5]

dn

Jednostką głośności jest fon. Dźwięk o określonej częstotliwości ma głośność tylu fonów, ile decybeli ma poziom natężenia tak samo głośno słyszanego dźwięku o częstotliwości 1000 Hz.

Fale stojące w strunach i slupach powietrza.

struna    pręt    piszczałka otwarta:    piszczałka zamknięta:

*-- --    •    : =TH__---ł

Polaryzacja fal - zjawisko polegające na uporządkowaniu drgań tak, aby odbywały się w jednej płaszczyźnie (możliwe tylko dla fali poprzecznej) np. przepuszczenie sznura przez szczelinę.

Zjawisko Dopplera polega na pozornej zmianie częstotliwości odbieranei fali dźwiękowej, jaka zachodzi w przypadku wzajemnego zbliżania się lub oddalania źródła i obserwatora (słuchacza)

v₀ - prędkość obserwatora. V_z - prędkość źródła. v - prędkość dźwięku

znaki górne odpowiadają sytuacji, gdy źródło i obserwator zbliżają się znaki dolne odpowiadają sytuacji, gdy źródło i obserwator oddalają się