Ovoz toʻlqini maʼlum chastotadagi mexanik uzunlamasına toʻlqindir. Maqolada biz uzunlamasına va ko'ndalang to'lqinlar nima ekanligini tushunamiz, nima uchun har bir mexanik to'lqin tovush emas. To'lqin tezligini va tovush paydo bo'ladigan chastotalarni aniqlang. Keling, turli muhitlarda tovush bir xil yoki yo‘qligini aniqlaymiz va formuladan foydalanib uning tezligini qanday topishni o‘rganamiz.
Toʻlqin paydo boʻldi
Keling, suv yuzasini, masalan, sokin havodagi hovuzni tasavvur qilaylik. Agar siz toshni tashlasangiz, suv yuzasida markazdan ajralib chiqadigan doiralarni ko'ramiz. Va agar biz toshni emas, balki to'pni olib, uni tebranish harakatiga keltirsak nima bo'ladi? Doiralar doimo to'pning tebranishlari bilan hosil bo'ladi. Biz kompyuter animatsiyasida ko'rsatilganidek, taxminan bir xil narsani ko'ramiz.
Floatni shardan biroz masofaga tushirsak, u ham tebranadi. Vaqt o'tishi bilan fazoda tebranishlar farqlansa, bu jarayon to'lqin deb ataladi.
Ovoz xususiyatlarini (toʻlqin uzunligi, toʻlqin tezligi va h.k.) oʻrganish uchun mashhur Rainbow oʻyinchogʻi yoki Happy Rainbow mos keladi.
Buloqni cho'zamiz, tinchlantiramiz va keskin yuqoriga va pastga silkitamiz. Biz to'lqin paydo bo'lganini ko'ramiz, u buloq bo'ylab yugurib, keyin qaytib keldi. Bu to'siqdan aks ettirilganligini anglatadi. Vaqt o'tishi bilan to'lqinning buloq bo'ylab qanday tarqalishini kuzatdik. Prujinaning zarralari o'z muvozanatiga nisbatan yuqoriga va pastga siljiydi va to'lqin chapga va o'ngga yugurdi. Bunday to'lqin ko'ndalang to'lqin deb ataladi. Unda uning tarqalish yo'nalishi zarrachalarning tebranish yo'nalishiga perpendikulyar. Bizning holatlarimizda to'lqin tarqalish muhiti bahor edi.
Endi bahorni cho'zamiz, tinchlansin va oldinga va orqaga torting. Biz bahorning sariqlari uning bo'ylab siqilganligini ko'ramiz. To'lqin xuddi shu yo'nalishda harakat qiladi. Bir joyda buloq ko'proq siqiladi, boshqasida u ko'proq cho'ziladi. Bunday to'lqin uzunlamasına deyiladi. Uning zarrachalarining tebranish yo'nalishi tarqalish yo'nalishiga to'g'ri keladi.
Keling, zich muhitni, masalan, qattiq jismni tasavvur qilaylik. Agar biz uni kesish orqali deformatsiya qilsak, to'lqin paydo bo'ladi. U faqat qattiq jismlarda ta'sir etuvchi elastik kuchlar tufayli paydo bo'ladi. Bu kuchlar elastik to'lqinni tiklash va hosil qilish rolini o'ynaydi.
Suyuqlikni kesish orqali deformatsiya qila olmaysiz. Ko'ndalang to'lqin gazlar va suyuqliklarda tarqala olmaydi. Yana bir narsa uzunlamasına: elastik kuchlar harakat qiladigan barcha muhitlarda tarqaladi. Uzunlamasına to'lqinda zarralar bir-biriga yaqinlashadi, so'ngra uzoqlashadi va muhitning o'zi siqiladi va siyraklanadi.
Ko'pchilik suyuqlik deb o'ylaydisiqilmaydi, lekin bu shunday emas. Agar siz shpritsning pistonini suv bilan bossangiz, u biroz qisqaradi. Gazlarda siqilish-tortishish deformatsiyasi ham mumkin. Bo'sh shpritsning pistonini bosish havoni siqib chiqaradi.
Tezlik va toʻlqin uzunligi
Maqolaning boshida ko'rib chiqqan animatsiyaga qaytaylik. Biz shartli to'pdan ajralib chiqadigan doiralardan birida ixtiyoriy nuqtani tanlaymiz va unga ergashamiz. Nuqta markazdan uzoqlashadi. Uning harakatlanish tezligi to'lqin tepasining tezligidir. Xulosa qilishimiz mumkin: to'lqinning xususiyatlaridan biri bu to'lqin tezligi.
Animatsiya toʻlqin choʻqqilari bir xil masofada joylashganligini koʻrsatadi. Bu to'lqin uzunligi - uning xususiyatlaridan yana biri. To'lqinlar qanchalik tez-tez bo'lsa, ularning uzunligi shunchalik qisqa bo'ladi.
Nega har bir mexanik toʻlqin tovush emas
Alyuminiy oʻlchagichni oling.
Bu tebranish, shuning uchun tajriba uchun yaxshi. Biz o'lchagichni stolning chetiga qo'yamiz va uni kuchli chiqib ketishi uchun qo'limiz bilan bosamiz. Biz uning chetiga bosamiz va uni keskin qo'yib yuboramiz - bo'sh qismi tebranishni boshlaydi, lekin ovoz bo'lmaydi. Agar siz oʻlchagichni biroz choʻzsangiz, qisqa qirraning tebranishi tovush hosil qiladi.
Bu tajriba nimani koʻrsatadi? Bu shuni ko'rsatadiki, tovush faqat jism etarlicha tez harakatlanayotganda, muhitdagi to'lqin tezligi yuqori bo'lganda paydo bo'ladi. Keling, to'lqinning yana bir xususiyatini - chastotani keltiramiz. Bu qiymat tananing soniyada qancha tebranish hosil qilishini ko'rsatadi. Havoda to'lqin hosil qilganimizda, tovush ma'lum sharoitlarda - etarli bo'lganda paydo bo'ladiyuqori chastota.
Ovoz mexanik toʻlqinlar bilan bogʻliq boʻlsa-da, toʻlqin emasligini tushunish muhimdir. Ovoz - tovush (akustik) to'lqinlar quloqqa kirganda paydo bo'ladigan sezgi.
Keling, hukmdorga qaytaylik. Katta qismi uzaytirilganda, o'lchagich tebranadi va hech qanday tovush chiqarmaydi. Bu to'lqin hosil qiladimi? Albatta, lekin bu tovush to'lqini emas, balki mexanik to'lqin. Endi biz tovush to'lqinini aniqlashimiz mumkin. Bu mexanik uzunlamasına to'lqin bo'lib, uning chastotasi 20 Gts dan 20 ming Gts gacha. Agar chastota 20 Gts dan kam yoki 20 kHz dan ortiq bo'lsa, tebranishlar paydo bo'lishiga qaramay, biz uni eshitmaymiz.
Ovoz manbai
Har qanday tebranuvchi jism akustik to'lqinlar manbai bo'lishi mumkin, unga faqat elastik muhit kerak, masalan, havo. Nafaqat qattiq jism, balki suyuqlik va gaz ham tebranishi mumkin. Bir nechta gazlar aralashmasi sifatida havo nafaqat tarqalish muhiti bo'lishi mumkin - uning o'zi ham akustik to'lqin yaratishga qodir. Puflama cholg'u asboblarining ovozi asosida uning tebranishlari yotadi. Fleyta yoki truba tebranmaydi. Bu kam uchraydigan va siqilgan havo, to'lqinga ma'lum tezlikni beradi, natijada biz tovushni eshitamiz.
Turli muhitda ovoz tarqalishi
Biz turli xil moddalarning tovush chiqarishini aniqladik: suyuq, qattiq, gazsimon. Xuddi shu narsa akustik to'lqinni o'tkazish qobiliyatiga ham tegishli. Tovush vakuumdan tashqari har qanday elastik muhitda (suyuq, qattiq, gazsimon) tarqaladi. Aytaylik, bo'sh joyda, biz tebranish jismining ovozini eshitmaymiz.
Odamlar tomonidan idrok etiladigan tovushlarning aksariyati havo orqali eshitiladi. Baliqlar, meduzalar suv bo'ylab tarqaladigan akustik to'lqinni eshitadilar. Agar biz suv ostiga sho'ng'isak, o'tayotgan motorli qayiqning shovqinini ham eshitamiz. Bundan tashqari, to'lqin uzunligi va to'lqin tezligi havodan yuqori bo'ladi. Demak, suv ostiga sho‘ng‘iyotgan odam birinchi bo‘lib motorning ovozini eshitadi. O‘sha joyda qayig‘ida o‘tirgan baliqchi shovqinni keyinroq eshitadi.
Qattiq jismlarda tovush yanada yaxshi tarqaladi va toʻlqin tezligi yuqoriroq boʻladi. Qattiq buyumni, ayniqsa metallni qulog'ingizga qo'ysangiz va unga teginsangiz, siz juda yaxshi eshitasiz. Yana bir misol, sizning ovozingiz. Ilgari ovoz yozish moslamasida yoki videodan yozib olingan nutqimizni birinchi marta eshitganimizda, ovoz begonadek tuyuladi. Nima uchun bu sodir bo'lmoqda? Chunki hayotda biz og'zimizdan tovushli tebranishlarni emas, balki bosh suyagi suyaklaridan o'tadigan to'lqinlarning tebranishlarini eshitamiz. Bu toʻsiqlardan aks etgan tovush biroz oʻzgaradi.
Ovoz tezligi
Ovoz toʻlqinining tezligi, agar bir xil tovushni hisobga olsak, turli muhitlarda har xil boʻladi. Muhit qanchalik zichroq bo'lsa, tovush qulog'imizga tezroq etib boradi. Poyezd bizdan shu qadar uzoqqa borishi mumkinki, g‘ildiraklarning ovozi hali eshitilmaydi. Biroq, agar qulog'ingizni relsga qo'ysangiz, biz shovqinni aniq eshitamiz.
Bu tovush toʻlqinlarining qattiq jismlarda havoga qaraganda tezroq tarqalishini koʻrsatadi. Rasmda turli muhitlarda tovush tezligi koʻrsatilgan.
Toʻlqin tenglamasi
Tezlik, chastota va toʻlqin uzunligi bir-biriga bogʻlangan. Yuqori chastotada tebranadigan jismlar uchun to'lqin qisqaroq. Past chastotali tovushlar uzoqroq masofada eshitilishi mumkin, chunki ular uzoqroq to'lqin uzunligiga ega. Ikkita to'lqin tenglamalari mavjud. Ular to'lqin xususiyatlarining bir-biridan o'zaro bog'liqligini ko'rsatadi. Tenglamalardan istalgan ikkita miqdorni bilib, uchinchisini hisoblashingiz mumkin:
s=n × l, bu erda c - tezlik, n - chastota, l - to'lqin uzunligi.
Ikkinchi akustik toʻlqin tenglamasi:
s=l / T, bu erda T - davr, ya'ni tananing bitta tebranish vaqti.
