Zvuk a zvukové vlnění
Verze z 19. 5. 2014, 17:12, kterou vytvořil Dita Lazárková (lazarkovadita@gmail.com) (diskuse | příspěvky) (→Dopplerův efekt)
Zvuk a zvukové vlnění
Zvuk
- šíří se pomocí média – vzduchu
- podmínkou vzniku zvuku je nějaký pohyb → částečky kmitají ve frekvencích, které člověk vnímá jako zvuk
- to, co se šíří, nejsou pohyby molekul, ale poruchy tlaku – tzv. vzruchová vlna
- když se částečky přiblíží, vzniká lokální zvýšení tlaku
- → vzduch je systém hustšího a řidšího tlaku
Definice zvuku:
"Podélné kmitání elastického prostředí, které je způsobené pohybem zdroje zvuku. Kmitání musí být v rozsahu slyšitelných frekvencích"
- zvuk je mechanické vlnění, potřebuje prostředí → nešíří se ve vakuu (na rozdíl od světla)
- všechny zvuky se dají rozložit na soustavu sinusoid
Vlastnosti zvuku
- perioda - trvání jednoho cyklu vlny
- - značka: T
- - jednotka: sekunda
- frekvence - převrácená hodnota periody, kolik period se vejde do 1 s
- - značka: f
- - jednotka: Herz
- - f = 1/T
- oktáva má 12 půltónů (= ST / semitone) = 2f (tzn., že tón o oktávu výše má 2× vyšší frekvenci)
- amplituda – vyjadřuje sílu zvuku – nakolik se zdroj vychyluje z rovnovážné polohy
- - max. amplituda
- - rozkmit („peak-to-peak“)
- - amplituda neříká nic o tom, jak se zvuk vnímá (max. amplituda může být stejná, ale časem se zmenšuje × zůstává stejná)
- → efektivní amplituda (ang. rms = „root mean square“) – zprůměrovaná síla → lepší popis
- fáze, fázový posun – nevnímají se
- rychlost zvuku (c)
- - je vlastností média
- - zákl. hodnota = 330 m/s (asi milionkrát pomalejší než světlo) – asi v 0°C v 0 m.n.m.
- - v normálním prostředí asi 340 m/s
- - ve vokálním traktu asi 350 m/s (v héliu ještě rychleji)
- - v kapalných látkách rychleji a v pevných nejrychleji
- vlnová délka – říká, jak dlouhá je perioda
- - λ (délková jednotka) = T * c
- - frekvence udává, kolik vln se v sekundě nachází na délce 340 m
Huygensův princip
- zvuk se šíří všemi směry stejně rychle → kulová vlnoplocha (její body kmitají se stejnou fází)
- každý bod vlnoplochy je zdrojem elementárního vlnění
- všechny body se vyruší a vzniká nová vlnoplocha
- modeluje zvuk přes překážky a kolem nich
- → protihlukové zábrany: vysoká frekvence se šíří jen nahoru (dole je stín), nízká i dolů za překážku
- zvukový stín – kam za překážkou nepronikne zvuk
- vlnoplocha – plocha, kam dorazí zvuková vlna
- - na jejím povrchu je shodné kmitání
Dopplerův efekt
- síla zvuku závisí na poloze zdroje a pozorovatele
- když stojí dva posluchači na různých stranách zdroje, slyší stejně
- když dva posluchači stojí a zdroj mezi nimi jede směrem k jednomu, ten slyší silněji a vyšší tóny
- pokud rychlost zdroje (letadlo, pistole, bič) překročí rychlost zvuku, šíří se vlny až za ním → „obaly“ vln se sečtou a až dorazí k posluchači, ten slyší akustický třesk (projde jím Machova linie)