D¼wiêk - co to jest? - wstêpne wiadomo¶ci z akustyki

 

 Nauka o d¼wiêkach, to Akustyka.
Nazwa, to jedna sprawa, ale dla fizyka naprawdê istotne jest znalezienie odpowiedzi na bardziej podstawowe pytanie:

Co to jest d¼wiêk?

Czyli: czym jest d¼wiêk od strony fizycznej? 
Zbierzmy sobie to co na powy¿szy temat ustali³a nauka:

po pierwsze d¼wiêk jest fal±  - wiêcej o falach znajduje siê w dziale Fale

Tu dla przypomnienia podam tylko, ¿e falê stanowi rozchodz±ce siê w o¶rodku zaburzenie, zmiany jakiej¶ wielko¶ci..

obszary o wiêkszej gêsto¶ci powietrza maj± ciemny odcieñ, a obszary rozrzedzeñ - jasny.

Tym co zmienia siê (zaburza) w przypadku d¼wiêku, 
rozchodz±cego siê w powietrzu, czy wodzie jest gêsto¶æ i ci¶nienie o¶rodka.

Gdyby fali d¼wiêkowej przyjrzeæ siê dok³adniej (jakby j± "sfotografowaæ"), to da³oby siê zobaczyæ, ¿e stanowi± go cykliczne zgêszczenia i rozrzedzenia powietrza. Te obszary zagêszczeñ i rozrzedzeñ przesuwaj± siê z prêdko¶ci± d¼wiêku w pewnym kierunku, i je¿eli tak siê zdarzy - mog± wpa¶æ do czyjego¶ ucha i wywo³aæ w nim wra¿enie d¼wiêku.

D¼wiêk rozchodz±cy siê w p³ynach (w powietrzu, w wodzie) jest fal± pod³u¿n±. Oznacza to, ¿e kierunek zgêszczania siê i rozrzedzania siê cz±steczek jest zgodny z kierunkiem rozchodzenia siê fali. 

Gdyby¶my w pewnej "zajrzeli do wnêtrza" gazu w którym rozchodzi siê d¼wiêk, to zauwa¿yliby¶my, obszary rozmieszczone przemiennie obszary wiêkszej i mniejszej gêsto¶ci cz±steczek.

Przy omawianiu ruchu falowego warto rozró¿niæ dwie ró¿ne prêdko¶ci z nim zwi±zane:

prêdko¶æ ruchu cz±steczek powietrza
prêdko¶æ przesuwania siê fali d¼wiêkowej (wiêcej wiadomo¶ci na ten temat oferuje rozdzia³ Prêdko¶æ d¼wiêku w ró¿nych o¶rodkach)

Obie te prêdko¶ci s± ró¿ne, choæ od siebie zale¿ne. Same cz±steczki poruszaj± siê ¶rednio szybciej ni¿ fala d¼wiêkowa z nimi zwi±zana.

Fala jako ca³o¶æ, nie przemieszcza ze sob± wszystkich cz±steczek od ¼ród³a d¼wiêku do ucha - wiêkszo¶æ z nich ca³y czas pozostaje w niewielkim obszarze w jakim by³y na pocz±tku. Przesuwa siê tylko samo zgêszczenie tych cz±steczek, obejmuj±c coraz to nowe obszary przestrzeni.

Inaczej mówi±c, je¿eli w jednej chwili zgêszczenie znajdowa³o siê w obszarze A, za¶ rozrzedzenie w obszarze B, to w chwilê pó¼niej mo¿e byæ odwrotnie zagêszcz± siê cz±steczki w B, a rozrzedz± w A. Jednak same cz±steczki nie przesuwaj± siê z A do B - przekazywany jest tylko sam "rozkaz" zagêszczania i rozrzedzania.

I jeszcze jedno.
- nie ka¿da zmiana gêsto¶ci i ci¶nienia powietrza jest s³yszalna przez ludzkie ucho. 
Dlaczego?

Po pierwsze, ucho uchu nierówne - to co dla jednych jest s³yszalne, dla innych bêdzie cisz±...
Po drugie, s± takie rodzaje zmian ci¶nienia powietrza, których nie us³yszy ¿aden cz³owiek - poniewa¿ s± albo zbyt s³abe (ciche), albo zachodz± zbyt wolno, lub zbyt szybko.

Dzia³y i tematy powi±zane:

Co to jest fala? | Fale poprzeczne i pod³u¿ne.

 

Akustyka - wstêp - co to jest d¼wiêk? >> D¼wiêki nies³yszalne przez cz³owieka