Ak zvuková vlna na svojej ceste nenarazí na žiadne prekážky, šíri sa rovnomerne vo všetkých smeroch. No nie každá prekážka sa pre ňu stane prekážkou.
Keď sa zvuk stretne s prekážkou na svojej ceste, môže sa okolo nej ohýbať, odrážať, lámať alebo absorbovať.
difrakcia zvuku
Môžeme sa rozprávať s človekom, ktorý stojí za rohom budovy, za stromom alebo za plotom, hoci ho nevidíme. Počujeme to preto, lebo zvuk je schopný ohnúť sa okolo týchto predmetov a preniknúť do oblasti za nimi.
Schopnosť vlny obísť prekážku sa nazýva difrakcia .
Difrakcia je možná, keď vlnová dĺžka zvukovej vlny presahuje veľkosť prekážky. Nízkofrekvenčné zvukové vlny sú pomerne dlhé. Napríklad pri frekvencii 100 Hz je to 3,37 m So znižovaním frekvencie sa dĺžka ešte predĺži. Preto sa zvuková vlna ľahko ohýba okolo predmetov, ktoré sú jej úmerné. Stromy v parku nám zvuk vôbec neprekážajú, pretože priemery ich kmeňov sú oveľa menšie ako vlnová dĺžka zvukovej vlny.
Vďaka difrakcii prenikajú zvukové vlny cez medzery a otvory v prekážke a šíria sa za nimi.
Do dráhy zvukovej vlny umiestnime plochú obrazovku s otvorom.
Keď zvuková vlnová dĺžka ƛ oveľa väčší ako priemer otvoru D alebo sú tieto hodnoty približne rovnaké, potom za otvorom zvuk dosiahne všetky body oblasti, ktorá je za obrazovkou (oblasť zvukového tieňa). Odchádzajúce čelo vlny bude vyzerať ako pologuľa.
Ak ƛ len o niečo menší ako je priemer štrbiny, potom sa hlavná časť vlny šíri priamo a malá časť sa mierne rozbieha do strán. A v prípade, keď ƛ oveľa menej D , celá vlna pôjde smerom dopredu.
odraz zvuku
V prípade dopadu zvukovej vlny na rozhranie medzi dvoma médiami sú možné rôzne možnosti jej ďalšieho šírenia. Zvuk sa môže odrážať od rozhrania, môže ísť na iné médium bez zmeny smeru, alebo sa môže lámať, teda ísť, meniť svoj smer.
Predpokladajme, že sa v dráhe zvukovej vlny objavila prekážka, ktorej veľkosť je oveľa väčšia ako vlnová dĺžka, napríklad strmý útes. Ako sa bude správať zvuk? Keďže nemôže túto prekážku obísť, odrazí sa od nej. Za prekážkou je akustická tieňová zóna .
Zvuk odrazený od prekážky je tzv ozvena .
Povaha odrazu zvukovej vlny môže byť rôzna. Závisí to od tvaru odrazovej plochy.
odraz nazývaná zmena smeru zvukovej vlny na rozhraní dvoch rôznych médií. Pri odraze sa vlna vracia do média, z ktorého prišla.
Ak je povrch rovný, zvuk sa od neho odráža rovnako, ako sa lúč svetla odráža v zrkadle.
Zvukové lúče odrazené od konkávneho povrchu sú zamerané na jeden bod.
Konvexný povrch rozptyľuje zvuk.
Účinok disperzie je daný konvexnými stĺpmi, veľkými lištami, lustrami atď.
Zvuk neprechádza z jedného média do druhého, ale odráža sa od neho, ak sa hustoty média výrazne líšia. Takže zvuk, ktorý sa objavil vo vode, neprechádza do vzduchu. Odrazený od rozhrania zostáva vo vode. Osoba stojaca na brehu rieky tento zvuk nepočuje. Je to spôsobené veľkým rozdielom vo vlnovom odpore vody a vzduchu. V akustike sa vlnový odpor rovná súčinu hustoty média a rýchlosti zvuku v ňom. Keďže vlnový odpor plynov je oveľa menší ako vlnový odpor kvapalín a pevných látok, pri dopade na hranicu vzduchu a vody sa zvuková vlna odrazí.
Ryby vo vode nepočujú zvuk, ktorý sa objavuje nad hladinou vody, ale zreteľne rozlišujú zvuk, ktorého zdrojom je vo vode vibrujúce teleso.
lom zvuku
Zmena smeru šírenia zvuku je tzv lom . Tento jav nastáva, keď zvuk prechádza z jedného média do druhého a rýchlosť jeho šírenia v týchto médiách je rôzna.
Pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla odrazu sa rovná pomeru rýchlostí šírenia zvuku v médiách.
kde i - uhol dopadu,
r je uhol odrazu,
v1 je rýchlosť šírenia zvuku v prvom médiu,
v2 je rýchlosť šírenia zvuku v druhom médiu,
n je index lomu.
Lom zvuku sa nazýva lom .
Ak zvuková vlna nedopadá kolmo na povrch, ale pod iným uhlom ako 90°, potom sa lomená vlna odchýli od smeru dopadajúcej vlny.
Lom zvuku možno pozorovať nielen na rozhraní medzi médiami. Zvukové vlny môžu meniť svoj smer v nehomogénnom médiu – atmosfére, oceáne.
V atmosfére je lom spôsobený zmenami teploty vzduchu, rýchlosťou a smerom pohybu vzdušných hmôt. A v oceáne sa objavuje v dôsledku heterogenity vlastností vody – rôzneho hydrostatického tlaku v rôznych hĺbkach, rôznych teplôt a rôznej slanosti.
absorpcia zvuku
Keď zvuková vlna dopadne na povrch, časť jej energie sa pohltí. A koľko energie môže médium absorbovať, možno určiť na základe poznania koeficientu absorpcie zvuku. Tento koeficient ukazuje, akú časť energie zvukových vibrácií pohltí 1 m 2 prekážky. Má hodnotu od 0 do 1.
Jednotka merania absorpcie zvuku sa nazýva sabin . Názov dostal podľa amerického fyzika Wallace Clement Sabin, zakladateľ architektonickej akustiky. 1 sabin je energia, ktorú absorbuje 1 m 2 povrchu, ktorého koeficient absorpcie je 1. To znamená, že takýto povrch musí absorbovať absolútne všetku energiu zvukovej vlny.
Dozvuk
Wallace Sabin
Vlastnosť materiálov pohlcovať zvuk je široko využívaná v architektúre. Pri výskume akustiky prednáškovej sály, ktorá je súčasťou Foggovho múzea, Wallace Clement Sabin dospel k záveru, že existuje vzťah medzi veľkosťou sály, akustickými podmienkami, typom a plochou materiálov pohlcujúcich zvuk, a doba dozvuku .
Reverb nazývaný proces odrazu zvukovej vlny od prekážok a jej postupné tlmenie po vypnutí zdroja zvuku. V uzavretom priestore sa zvuk môže odraziť od stien a predmetov viackrát. V dôsledku toho sa objavujú rôzne echo signály, z ktorých každý znie akoby oddelene. Tento efekt sa nazýva reverb efekt .
Najdôležitejšou vlastnosťou miestnosti je doba dozvuku , ktorú zaviedol a vypočítal Sabin.
kde V - objem miestnosti,
ALE - všeobecná absorpcia zvuku.
kde a i je koeficient absorpcie zvuku materiálu,
Si je plocha každého povrchu.
Ak je doba dozvuku dlhá, zvuky sa akoby „potulujú“ po miestnosti. Vzájomne sa prekrývajú, prehlušujú hlavný zdroj zvuku a sála začína dunieť. S krátkym časom dozvuku steny rýchlo absorbujú zvuky a ohluchnú. Preto musí mať každá miestnosť svoj presný výpočet.
Na základe výsledkov svojich výpočtov Sabin usporiadal materiály pohlcujúce zvuk tak, aby sa znížil „echo efekt“. A Boston Symphony Hall, na ktorej bol akustickým konzultantom, je stále považovaná za jednu z najlepších sál na svete.
Zvuk je jednou zo zložiek nášho života a človek ho počuje všade. Aby sme mohli tento jav zvážiť podrobnejšie, musíme najprv pochopiť samotný koncept. Ak to chcete urobiť, musíte sa obrátiť na encyklopédiu, kde je napísané, že "zvuk sú elastické vlny šíriace sa v akomkoľvek elastickom médiu a vytvárajúce v ňom mechanické vibrácie." Zjednodušene povedané, ide o počuteľné vibrácie v akomkoľvek médiu. Hlavné charakteristiky zvuku závisia od toho, čo to je. Po prvé, rýchlosť šírenia, napríklad vo vode, je iná ako v inom médiu.
Akýkoľvek zvukový analóg má určité vlastnosti (fyzikálne vlastnosti) a vlastnosti (odraz týchto vlastností v ľudských pocitoch). Napríklad trvanie-trvanie, frekvencia-výška, skladba-timbre atď.
Rýchlosť zvuku vo vode je oveľa vyššia ako, povedzme, vo vzduchu. Preto sa šíri rýchlejšie a je oveľa ďalej počuteľný. To sa deje kvôli vysokej molekulárnej hustote vodného média. Je 800-krát hustejšia ako vzduch a oceľ. Z toho vyplýva, že šírenie zvuku závisí vo veľkej miere od média. Pozrime sa na konkrétne čísla. Takže rýchlosť zvuku vo vode je 1430 m / s, vo vzduchu - 331,5 m / s.
Nízkofrekvenčný zvuk, ako napríklad hluk, ktorý vydáva lodný motor, je vždy počuť trochu predtým, ako sa loď dostane do zorného poľa. Jeho rýchlosť závisí od viacerých vecí. Ak teplota vody stúpa, prirodzene sa zvyšuje aj rýchlosť zvuku vo vode. To isté sa deje so zvýšením slanosti vody a tlaku, ktorý sa zvyšuje s rastúcou hĺbkou vodného priestoru. Taký jav, ako sú tepelné kliny, môže mať špeciálnu úlohu pri rýchlosti. Sú to miesta, kde sa stretávajú vrstvy vody rôznych teplôt.
Aj na takýchto miestach je to iné (vzhľadom na rozdielnosť teplotných podmienok). A keď zvukové vlny prechádzajú cez takéto vrstvy rôznej hustoty, strácajú väčšinu svojej sily. Tvárou v tvár termoklinu sa zvuková vlna čiastočne a niekedy úplne odráža (stupeň odrazu závisí od uhla, pod ktorým zvuk dopadá), po čom sa na druhej strane tohto miesta vytvorí tieňová zóna. Ak vezmeme do úvahy príklad, keď sa zdroj zvuku nachádza vo vodnom priestore nad termoklinou, potom bude takmer nemožné počuť niečo ešte nižšie.
Ktoré sú publikované nad hladinou, nikdy nepočuť v samotnej vode. A naopak, keď je pod vodnou vrstvou: nad ňou neznie. Pozoruhodným príkladom sú moderní potápači. Ich sluch je značne znížený v dôsledku toho, že voda ovplyvňuje a vysoká rýchlosť zvuku vo vode znižuje kvalitu určovania smeru, z ktorého sa pohybuje. Tým sa otupuje stereofónna schopnosť vnímať zvuk.
Pod vrstvou vody sa do ľudského ucha dostávajú najviac cez kosti lebky hlavy a nie ako v atmosfére cez ušné bubienky. Výsledkom tohto procesu je jeho vnímanie súčasne oboma ušami. Ľudský mozog v tomto čase nedokáže rozlíšiť, odkiaľ signály prichádzajú a v akej intenzite. Výsledkom je vynorenie sa vedomia, že zvuk sa akoby valí zo všetkých strán súčasne, aj keď to zďaleka nie je pravda.
Okrem vyššie uvedeného majú zvukové vlny vo vodnom priestore také vlastnosti, ako je absorpcia, divergencia a rozptyl. Prvým je, keď sila zvuku v slanej vode postupne mizne v dôsledku trenia vodného prostredia a solí v ňom. Divergencia sa prejavuje odstránením zvuku od jeho zdroja. Zdá sa, že sa v priestore rozpúšťa ako svetlo a v dôsledku toho jeho intenzita výrazne klesá. A výkyvy úplne miznú kvôli rozptylu na všemožných prekážkach, nehomogenitách média.
Vo vode sa zvuk absorbuje stokrát menej ako vo vzduchu. Napriek tomu je počuteľnosť vo vodnom prostredí oveľa horšia ako v atmosfére. Vysvetľujú to zvláštnosti ľudského vnímania zvuku. Vo vzduchu je zvuk vnímaný dvoma spôsobmi: prenosom vzdušných vibrácií do ušných bubienkov (vzduchové vedenie) a takzvaným kostným vedením, kedy zvukové vibrácie vnímajú a prenášajú do načúvacieho prístroja kosťami ušného ucha. lebka.
V závislosti od typu potápačskej výstroje potápač vníma zvuk vo vode s prevahou buď vzdušného alebo kostného vedenia. Prítomnosť trojrozmernej prilby naplnenej vzduchom umožňuje vnímať zvuk vedením vzduchu. Značná strata zvukovej energie je však nevyhnutná v dôsledku odrazu zvuku od povrchu prilby.
Pri zostupe bez výstroja alebo vo výstroji s priliehavou prilbou prevláda kostné vedenie.
Znakom vnímania zvuku pod vodou je aj strata schopnosti určiť smer k zdroju zvuku. Je to spôsobené tým, že ľudské sluchové orgány sú prispôsobené rýchlosti šírenia zvuku vo vzduchu a určujú smer k zdroju zvuku v dôsledku rozdielu v čase príchodu zvukového signálu a relatívnej hladine akustického tlaku vnímanej každé ucho. Vďaka zariadeniu ušnice dokáže človek vo vzduchu aj jedným uchom určiť, kde sa nachádza zdroj zvuku - vpredu alebo vzadu. Vo vode je všetko inak. Rýchlosť šírenia zvuku vo vode je 4,5-krát väčšia ako vo vzduchu. Preto je rozdiel v čase príjmu zvukového signálu každým uchom taký malý, že je takmer nemožné určiť smer k zdroju zvuku.
Pri použití tvrdej prilby ako súčasti výbavy je možnosť určenia smeru k zdroju zvuku vo všeobecnosti vylúčená.
Biologické účinky plynov na ľudský organizmus
Otázka biologických účinkov plynov nevznikla náhodou a je spôsobená tým, že procesy výmeny plynov pri dýchaní človeka za normálnych podmienok a takzvaného hyperbarického (t.j. pod vysokým tlakom) sa výrazne líšia.
Je známe, že bežný atmosférický vzduch, ktorý dýchame, je nevhodný na dýchanie pilotov pri letoch vo veľkých výškach. Obmedzené využitie nachádza aj na dýchanie potápačov. Pri zostupe do hĺbok viac ako 60 m je nahradený špeciálnymi zmesami plynov.
Zvážte hlavné vlastnosti plynov, ktoré v čistej forme aj v zmesiach s inými používajú potápači na dýchanie.
Vo svojom zložení je vzduch zmesou rôznych plynov. Hlavné zložky vzduchu sú: kyslík - 20,9%, dusík - 78,1%, oxid uhličitý - 0,03%. Okrem toho malé množstvá vo vzduchu obsahujú: argón, vodík, hélium, neón, ako aj vodnú paru.
Plyny tvoriace atmosféru môžeme podľa účinku na ľudský organizmus rozdeliť do troch skupín: kyslík – neustále sa spotrebúva na „udržanie všetkých životných procesov; dusík, hélium, argón atď. – nezúčastňujú sa výmeny plynov; oxid uhličitý - vo zvýšenej koncentrácii je pre organizmus škodlivý.
Kyslík(O2) je bezfarebný plyn bez chuti a zápachu s hustotou 1,43 kg/m3. Pre človeka má veľký význam ako účastníka všetkých oxidačných procesov v organizme. V procese dýchania sa kyslík v pľúcach spája s krvným hemoglobínom a prenáša sa do celého tela, kde je neustále spotrebovaný bunkami a tkanivami. Prerušenie dodávky alebo dokonca zníženie jeho prísunu do tkanív spôsobuje hladovanie kyslíkom, sprevádzané stratou vedomia, v ťažkých prípadoch aj ukončením života. Tento stav môže nastať, keď obsah kyslíka vo vdychovanom vzduchu pri normálnom tlaku klesne pod 18,5 %. Na druhej strane, pri zvýšení obsahu kyslíka vo vdychovanej zmesi alebo pri dýchaní pod tlakom nad prípustný kyslík vykazuje toxické vlastnosti - dochádza k otrave kyslíkom.
Dusík(N) - bezfarebný plyn bez zápachu a chuti s hustotou 1,25 kg/m3, je hlavnou zložkou atmosférického vzduchu podľa objemu a hmotnosti. Za normálnych podmienok je fyziologicky neutrálny, nezúčastňuje sa metabolizmu. Keď sa však tlak zvyšuje s hĺbkou ponoru potápača, dusík prestáva byť neutrálny a v hĺbkach 60 metrov a viac vykazuje výrazné narkotické vlastnosti.
Oxid uhličitý(CO2) je bezfarebný plyn kyslej chuti. Je 1,5-krát ťažší ako vzduch (hustota 1,98 kg/m3), a preto sa môže hromadiť v spodných častiach uzavretých a zle vetraných miestností.
Oxid uhličitý vzniká v tkanivách ako konečný produkt oxidačných procesov. Určité množstvo tohto plynu je v tele vždy prítomné a podieľa sa na regulácii dýchania a prebytok je krvou prenášaný do pľúc a odvádzaný vydychovaným vzduchom. Množstvo oxidu uhličitého emitovaného osobou závisí predovšetkým od stupňa fyzickej aktivity a funkčného stavu organizmu. Pri častom, hlbokom dýchaní (hyperventilácia) sa obsah oxidu uhličitého v tele znižuje, čo môže viesť k zástave dýchania (apnoe) až strate vedomia. Na druhej strane zvýšenie jeho obsahu v dýchacej zmesi viac ako je prípustné vedie k otrave.
Z ostatných plynov, ktoré tvoria vzduch, sa najviac využívajú potápači hélium(Nie). Je to inertný plyn, bez zápachu a chuti. S nízkou hustotou (asi 0,18 kg/m3) a výrazne nižšou schopnosťou vyvolávať narkotické účinky pri vysokých tlakoch je široko používaný ako náhrada dusíka na prípravu umelých dýchacích zmesí pri zostupoch do veľkých hĺbok.
Použitie hélia v zložení dýchacích zmesí však vedie k ďalším nežiaducim javom. Jeho vysoká tepelná vodivosť a následne zvýšený prenos telesného tepla si vyžaduje zvýšenú tepelnú ochranu alebo aktívne zahrievanie potápačov.
Tlak vzduchu. Je známe, že atmosféra okolo nás má hmotnosť a vyvíja tlak na zemský povrch a všetky objekty na ňom. Atmosférický tlak meraný na hladine mora sa vyrovnáva v trubiciach s prierezom G cm2 so stĺpcom ortuti vysokým 760 mm alebo vodou vysokým 10,33 m. Ak sa táto ortuť alebo voda odváži, ich hmotnosť bude 1,033 kg. To znamená, že „normálny atmosférický tlak sa rovná 1,033 kgf / cm2, čo v systéme SI zodpovedá 103,3 kPa *. (* V systéme SI je jednotkou tlaku pascal (Pa). Ak je potrebný prevod, používajú sa pomery: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).
V praxi potápačských výpočtov je však nepohodlné používať takéto presné jednotky merania. Preto sa jednotka tlaku berie ako tlak, ktorý sa číselne rovná 1 kgf / cm2, ktorý sa nazýva technická atmosféra (at). Jedna technická atmosféra zodpovedá tlaku 10 m vodného stĺpca.
Vzduch sa ľahko stlačí, keď sa tlak zvýši, čím sa zníži objem v pomere k tlaku. Tlak stlačeného vzduchu sa meria tlakomerom, ktorý ukazuje pretlak t.j. tlak nad atmosférickým tlakom. Jednotka pretlaku sa označuje ati. Súčet pretlaku a atmosférického tlaku sa nazýva absolútny tlak(ata).
Za normálnych pozemských podmienok vzduch zo všetkých strán rovnomerne tlačí na človeka. Ak vezmeme do úvahy, že povrch ľudského tela je v priemere 1,7-1,8 m2, sila tlaku vzduchu, ktorý naň dopadá, je 17-18 tisíc kgf (17-18 tf). Človek však tento tlak necíti, keďže jeho telo je zo 70% zložené z prakticky nestlačiteľných kvapalín a vo vnútorných dutinách - pľúca, stredné ucho a pod. - je vyvážené protitlakom vzduchu, ktorý tam je a komunikuje. s atmosférou.
Pri ponorení do vody je človek vystavený nadmernému tlaku zo stĺpca vody nad ním, ktorý sa zväčšuje o 1 ati každých 10 m. Zmeny tlaku môžu spôsobiť bolesť a stlačenie, na zabránenie ktorým musí potápač dodávať dýchací vzduch pod tlakom. rovná absolútnemu tlakovému prostrediu.
Keďže sa potápači musia vysporiadať so stlačeným vzduchom alebo zmesami plynov, je vhodné pripomenúť si základné zákony, ktoré dodržiavajú, a uviesť niekoľko vzorcov potrebných pre praktické výpočty.
Vzduch, podobne ako iné skutočné plyny a zmesi plynov, sa s určitou aproximáciou riadi fyzikálnymi zákonmi, ktoré sú absolútne platné pre ideálne plyny.
POTÁPAČSKÁ VÝSTROJ
Potápačská výstroj je súbor prístrojov a výrobkov, ktoré má potápač na sebe na zabezpečenie života a práce vo vodnom prostredí po určitú dobu.
Potápačské vybavenie je vhodné na daný účel, ak môže poskytnúť:
dýchanie osoby, keď vykonáva prácu pod vodou;
izolácia a tepelná ochrana pred vystavením studenej vode;
dostatočná pohyblivosť a stabilná poloha pod vodou;
bezpečnosť pri ponorení, výstupe na povrch a v procese práce;
bezpečné spojenie s povrchom.
V závislosti od úloh, ktoré sa majú vyriešiť, sa potápačské vybavenie delí na:
podľa hĺbky použitia - pre zariadenia pre malé (stredné) hĺbky a hlbokomorské;
podľa spôsobu poskytovania zmesi dýchacích plynov - pre autonómne a hadicové;
podľa spôsobu tepelnej ochrany - pre zariadenia s pasívnou tepelnou ochranou, elektricky a vodou ohrievané;
podľa spôsobu izolácie - pre vybavenie s vodotesnými a plynotesnými neoprénovými oblekmi "suchého" typu a priepustného "mokrého" typu.
Najucelenejšiu predstavu o funkčných vlastnostiach prevádzky potápačského vybavenia poskytuje jeho klasifikácia podľa spôsobu udržiavania zloženia plynnej zmesi potrebnej na dýchanie. Tu sa rozlišuje vybavenie:
vetrané;
s otvorenou schémou dýchania;
s polouzavretým vzorom dýchania;
s uzavretým dýchaním.
Zvuk sa šíri cez zvukové vlny. Tieto vlny prechádzajú nielen cez plyny a kvapaliny, ale aj cez pevné látky. Pôsobenie akýchkoľvek vĺn je hlavne v prenose energie. V prípade zvuku má transport podobu nepatrných pohybov na molekulárnej úrovni.
V plynoch a kvapalinách zvuková vlna posúva molekuly v smere svojho pohybu, teda v smere vlnovej dĺžky. V pevných látkach sa môžu zvukové vibrácie molekúl vyskytnúť aj v smere kolmom na vlnu.
Zvukové vlny sa šíria zo svojich zdrojov všetkými smermi, ako je znázornené na obrázku vpravo, ktorý ukazuje, že kovový zvon sa pravidelne zráža s jazykom. Tieto mechanické kolízie spôsobujú, že zvon vibruje. Energia vibrácií sa prenáša na molekuly okolitého vzduchu a tie sú odtláčané preč od zvona. V dôsledku toho sa zvyšuje tlak vo vzduchovej vrstve susediacej so zvonom, ktorý sa potom šíri vo vlnách všetkými smermi od zdroja.
Rýchlosť zvuku je nezávislá od hlasitosti alebo tónu. Všetky zvuky z rádia v miestnosti, či už hlasné alebo tiché, vysoké alebo nízke, sa dostanú k poslucháčovi súčasne.
Rýchlosť zvuku závisí od typu prostredia, v ktorom sa šíri a od jeho teploty. V plynoch sa zvukové vlny šíria pomaly, pretože ich riedka molekulárna štruktúra len málo bráni kompresii. V kvapalinách sa rýchlosť zvuku zvyšuje a v pevných látkach je ešte rýchlejšia, ako je znázornené na obrázku nižšie v metroch za sekundu (m/s).
vlnová dráha
Zvukové vlny sa šíria vzduchom podobným spôsobom, ako je znázornené na obrázkoch vpravo. Čelá vĺn sa pohybujú od zdroja v určitej vzdialenosti od seba, určenej frekvenciou kmitov zvonu. Frekvencia zvukovej vlny je určená spočítaním počtu vlnoploch, ktoré prejdú daným bodom za jednotku času.
Čelo zvukových vĺn sa vzďaľuje od vibrujúceho zvona.
V rovnomerne ohriatom vzduchu sa zvuk šíri konštantnou rýchlosťou.
Druhá fronta nasleduje za prvou vo vzdialenosti rovnajúcej sa vlnovej dĺžke.
Intenzita zvuku je maximálna v blízkosti zdroja.
Grafické znázornenie neviditeľnej vlny
Zvukové ozvučenie hlbín
Lúč sonarových lúčov, pozostávajúci zo zvukových vĺn, ľahko prechádza oceánskou vodou. Princíp činnosti sonaru je založený na skutočnosti, že zvukové vlny sa odrážajú od dna oceánu; toto zariadenie sa zvyčajne používa na určenie vlastností podvodného reliéfu.
Elastické pevné látky
Zvuk sa šíri v drevenej doske. Molekuly väčšiny pevných látok sú viazané do elastickej priestorovej mriežky, ktorá sa slabo stláča a zároveň urýchľuje prechod zvukových vĺn.
Zaujímavé fakty: kde sa zvuk šíri rýchlejšie?
Počas búrky je najskôr viditeľný záblesk a až po chvíli sa ozve dunenie hromu. Toto oneskorenie nastáva v dôsledku skutočnosti, že rýchlosť zvuku vo vzduchu je oveľa menšia ako rýchlosť svetla prichádzajúceho z blesku. Je zaujímavé zapamätať si, v ktorom médiu sa zvuk šíri najrýchlejšie a kde sa nešíri vôbec?
Experimenty a teoretické výpočty rýchlosti zvuku vo vzduchu sa robili už od 17. storočia, no až o dve storočia neskôr francúzsky vedec Pierre-Simon de Laplace odvodil konečný vzorec na jej určenie. Rýchlosť zvuku závisí od teploty: so zvyšovaním teploty vzduchu sa zvyšuje a s poklesom klesá. Pri 0° je rýchlosť zvuku 331 m/s (1192 km/h), pri +20° je to už 343 m/s (1235 km/h).
Rýchlosť zvuku v kvapalinách je vo všeobecnosti väčšia ako rýchlosť zvuku vo vzduchu. Experimenty na určenie rýchlosti sa prvýkrát uskutočnili na Ženevskom jazere v roku 1826. Dvaja fyzici nastúpili do člnov a rozišli sa na 14 km. Na jednom člne zapálili pušný prach a zároveň udreli na zvon spustený do vody. Zvuk zvonu s pomocou špeciálneho klaksónu, tiež spusteného do vody, zachytili na inom člne. Rýchlosť zvuku vo vode bola určená z časového intervalu medzi zábleskom svetla a príchodom zvukového signálu. Pri teplote +8° to bolo približne 1440 m/s. Ľudia pracujúci v podvodných štruktúrach potvrdzujú, že zvuky z brehu sú pod vodou jasne počuteľné a rybári vedia, že ryby odplávajú pri najmenšom podozrivom hluku na brehu.
Rýchlosť zvuku v pevných látkach je väčšia ako v kvapalinách a plynoch. Napríklad, ak priložíte ucho na koľajnicu, potom po náraze na druhý koniec koľajnice bude človek počuť dva zvuky. Jeden z nich "príde" k uchu pozdĺž koľajnice, druhý - vzduchom. Zem má dobrú zvukovú vodivosť. Preto boli v dávnych dobách počas obliehania do múrov pevnosti umiestnení „poslucháči“, ktorí podľa zvuku prenášaného zemou mohli určiť, či nepriateľ kopal k múrom alebo nie, či sa kavaléria ponáhľala alebo nie. Mimochodom, vďaka tomu môžu ľudia, ktorí stratili sluch, niekedy tancovať na hudbu, ktorá sa k ich sluchovým nervom dostáva nie cez vzduch a vonkajšie ucho, ale cez podlahu a kosti.
Rýchlosť zvuku - rýchlosť šírenia elastických vĺn v prostredí, a to ako pozdĺžnych (v plynoch, kvapalinách alebo pevných látkach), tak aj priečnych, šmykových (v pevných látkach), je určená elasticitou a hustotou prostredia. Rýchlosť zvuku v pevných látkach je väčšia ako v kvapalinách. V kvapalinách vrátane vody sa zvuk šíri viac ako 4-krát rýchlejšie ako vo vzduchu. Rýchlosť zvuku v plynoch závisí od teploty média, v monokryštáloch - od smeru šírenia vlny.