Dane informacyjne

2. Dane informacyjne • Nazwa szkoły: - I Liceum Ogólnokształcące im. Marii Skłodowskiej-Curie w Pile • ID grupy: - 97/70-_MF-_G1 • Kompetencja: - Matematyczno-fizyczna • Temat: -Fala dźwiękowa • Semestr: - zimowy/2010/2011

3. Fizyka dźwięku

4. Czym jest dźwięk Szczególny rodzajem fal mechanicznych są fale dźwiękowe. Spotykamy się z nimi codziennie kiedy mówimy i kiedy słuchamy. Często umilają nam życie ale i bywają szkodliwe. Dźwięki,to wywołane drganiami fale zgęstnień lub rozrzedzeń (zmian ciśnienia) powietrza,wody lub innego ośrodka Dźwiękami i zjawiskami mu towarzyszącymi zajmuje się dział fizyki zwany akustyką

5. Fala dźwiękowa • Fale dźwiękowe są to tak zwane fal podłużne czyli takie,w których cząsteczki ośrodka drgają w tym samym kierunku,w którym rozchodzi się fala. • Fala dźwiękowa nie może rozchodzić się w próżni

6. Cechy dźwięku • Wysokość dźwięku • Natężenie dźwięku • Barwa dźwięku

7. Wysokość dźwięku jaką słyszymy jest zależna od długości fali czyli od odległości pomiędzy sąsiednimi obszarami maksymalnego zagęszczenia cząsteczek.Im mniejsza długość fali (a zarazem wyższa częstotliwość) tym wyższy dźwięk. • Ucho ludzkie słyszy dźwięki ,których częstotliwość zawiera się w zakresie 16-16000Hz

8. Do pomiaru natężenia dźwięku używa się skali logarytmicznej i jednostek zwanych decybelami (dB).Najcichszy dźwięk ma poziom 0dB – odpowiada to • Próg bólu –natężenie ,które uszkadza narząd słuchu człowieka ma wartość 130dB • Natężenie dźwięku – uśredniona energia fali akustycznej padającej na jednostkową powierzchnię. • Jednostką natężenia dźwięku jest W/m² • Natężenie dźwięku zależy od ampiltudy fali czyli maksymalnej zmiany ciśnienia.

9. Barwaw bardzo dużym stopniu określa subiektywny odbiór danego dźwięku. Zróżnicowanie barw dźwięków pozwala nam odróżniać poszczególne głosy i instrumenty. Ponieważ barwa jest cechą odbieraną subiektywnie to jej powiązanie z fizycznymi właściwościami fali dźwiękowej jest skomplikowane. Występuje pewna analogia pomiędzy barwą postrzeganą wzrokiem a barwą dźwięku. Barwa postrzegana wzrokiem zależna jest od składu widmowego światła. Barwa dźwięku też w zasadniczym stopniu zależna jest od składu widmowego sygnału akustycznego, czyli proporcji poszczególnych częstotliwości składowych. Do opisu barwy stosuje się szeroką gamę terminów. Znaczenie części tych terminów nie jest zbyt precyzyjnie określone. Najbardziej klasyczne określenia barwy to: barwa ciepła - charakteryzująca się większą zawartością składowych o niskich częstotliwościach, barwa jasna - charakteryzująca się dużą zawartością składowych o wysokoczęstotliwościowych, barwa ciemna - charakteryzująca się małą zawartością składowych wysokoczęstotliwościowych.

10. Opis matematyczny. • Cząsteczki powietrza drgając poruszają się ruchem harmonicznym, który opisuje równanie: x(t) = A cos(t+) gdzie:  = 2/T, T =1/f, A – amplituda,  - częstość kołowa (kątowa), T – okres, f – częstość (częstotliwość).

11. Prędkość fal dźwiękowych w gazach • Prędkość fali dźwiękowej v jest stała dla każdego ośrodka gazowego. Zależy ona od gęstości gazu  i panującego w nim ciśnienia p, co opisuje wzór Newtona: v = 1,185∙(p/ )½. • Prędkość fali dźwiękowej w powietrzu zmierzył Ernest Chladini uwzględniając zależność ciśnienia od temperatury gazu t: v = 20,08∙(t + 273,15)½

12. Prędkość fal dźwiękowych w cieczach • W cieczach prędkość fali dźwiękowej wyraża się wzorem: v = 10∙(K/)½, gdzie K to moduł ściśliwości objętościowej. • Prędkość ta waha się między 1000 a 1600 m/s. • Prędkość fali dźwiękowej w cieczach zwiększa się z temperaturą. Tylko woda wykazuje anomalię, polegającą na tym, że prędkość fali w wodzie wzrasta tylko do 80C, po czym nieznacznie maleje.

13. Prędkość fal dźwiękowych w powietrzu w zależności od panującej temperatury

14. Prędkość fal dźwiękowych w ciałach stałych • Prędkość podłużnej fali dźwiękowej określoną wzorem: v = 10∙(E/)½, gdzie E to moduł ściśliwości (moduł Younga).

15. Odbicie i załamanie fal dźwiękowych • Odbicie i załamanie fal dźwiękowych zachodzi na granicy dwóch ośrodków. Tymi zjawiskami rządzą prawa: • odbicia: α = α • załamania: n1sinα = n2sinβ,

16. Interferencja fal dźwiękowych. • W zależności od właściwości fal oddziałujących ze sobą może dojść do: • całkowitego wygaszenia, • powstania dudnienia, • powstania fali stojącej.

17. Fale stojące.

18. Rezonans akustyczny • Rezonans czyli współdrganie zachodzi, jeśli fala dźwiękowa napotykając na ciało sprężyste zdolne do drgań o takiej samej częstotliwości jak jej własna wprawi je w drgania. • Wyróżnia się rezonans swobodny i wymuszony. • Zjawisko to ma zastosowanie w działaniu instrumentów muzycznych

19. Zjawisko Dopplera. • Jeśli następuje zmiana odległości między źródłem fali dźwiękowej i obserwatorem, to słyszana częstość różni się od faktycznej częstotliwości źródła fali. • Częstotliwość pozorna f i rzeczywista f0 powiązane są następującą zależnością: f = f0∙(1±v/v0), gdzie: v0 – prędkość fali dźwiękowej; v – prędkość względna źródła i obserwatora.

20. Zobaczyć dźwięk • Jak stworzyć obraz fali dźwiękowej? Muzyki, słów, czy dźwięków przyrody? Wizualną reprezentację dźwięku widzimy często w programach odtwarzających muzykę jako podskakujące słupki spektrogramu albo drgającą strunę oscyloskopu.

21. Figury Chladniego

22. Prezentację wykonali • Adam Szczepaniak • Kinga Krusik • Elżbieta Zduniak • Żaneta Terlecka • Paulina Wypych • Jakub Bielawski • Przemysław Kaczmarek • Filip Jarczak • Krzysztof Knap • Michał Kowalczuk • Sara Kwidzyńska • Monika Salitra

23. Bibliografia • Wikipedia.org • D. Holliday, R. Resnick „Podstawy fizyki 2”