[Date Prev][Date Next][Thread Prev][Thread Next][Date Index][Thread Index]

звуковая волна



Привет всем!

>
> Пух! Если можно - разбери звуковую волну: соударение молекул, зоны
> разряжения-уплотнения, как образуется вектор движения, скорость,
продольные
> и поперечные колебания, плз.
>
> Привет!
> Клейн.
>

Представим себе большой барабан. Такой, что краев не видно,
а только одна натянутая мембрана. И ударим по этому барабану.
В момент удара - на очень короткое время - мембрана прогнется,
и следовательно с одной стороны потеснит молекулы воздуха,
а с другой, наоборот, останется пустое место - без молекул, которые
немедленно в эту пустоту ринутся. Таким образом с одной стороны
мембраны образуется небольшой объем воздуха с повышенной
концетрацией молекул, а с другой - с пониженной. Концентрация
увеличится не потому, что молекул станет вообще больше (откуда им взяться?),
а потому, что они вблизи мембраны станут ближе друг к другу.
ударом по мембране мы как бы толкаем молекулы вблизи мембраны
к молекулам соседнего слоя воздуха. Повышение
концентрации приведет к тому, что в небольшом
объеме вблизи мембраны образуется повышенное давление.
Из области повышенного давления молекулы воздуха будут
двигаться в соседние области, где давление ниже. Таким образом,
давление вблизи мембраны будет уменьшаться (раз молекулы "уходят"
из области - уменьшается их концентрация) а в соседней области
давление будет расти, так как молекулы теперь сдвинутся плотнее там.
Далее снова произойдет перемещение молекул из области высокого
давления - в область низкого. В каждой точке молекулы будут совершать
колебания туда-сюда.
Вот например проследим за одной из них. Пусть она оказалась
в области высокого давления и полетела из нее в область низкого.
Поскольку она не одна такая, в той области, куда молекула полетела,
давление начало расти, так что спустя некоторое время молекуле
придется лететь обратно, поскольку теперь на новом месте давление
высокое, а на прежнем - низкое, ведь все молекулы постарались
оттуда уйти. Важно! На самом деле все молекулы вдоль
всей трассы распространения волны двигаются туда-сюда на очень маленькие
расстояния. Когда кто-нибудь услышит наш удар по мембране,
то в ушную раковину ему влетят, конечно не те молекулы,
что были возле нашего барабана, а те, что летали вблизи уха.
В пространстве распространяется энергия, причем
скорость распространения волны совсем не та,
что скорость движения молекул.
Подходящий пример: все, наверное видели, как трогается
с места длинный товарный поезд. Локомотив начинает
движение и дергает за собой первый вагон, тот в свою очередь
дергает второй и так далее. И этот толчок - ясно слышно -
распространяется по составу очень быстро, намного быстрее,
чем вагоны начинают двигаться. Просто вагону, чтоб дернуть
следующий, нужно проехать совсем небольшое расстояние -
длину зазора в сцепке. Не знаю уж какое там расстояние,
но наверное не больше сантиметров двадцати. Даже с маленькой
скоростью вагон тратит на преодоление этого расстояния
очень мало времени. Именно это время и определяет скорость
распространения импульса вдоль состава. С молекулами
в воздухе - точно также. Чем разреженнее воздух, т.е.
чем дальше молекулы друг от друга, тем медленнее распространяется
звук. Поэтому в воде - скорость звука больше, а в твердых телах,
особенно в металлах - еще больше.
Удар по барабану - это довольно короткий импульс.
Поэтому мы слышим короткий звук. До воспринимающей
мембраны - перепонки в нашем ухе долетает, грубо говоря, только
одна зона повышенного давления. Она и давит нам на ухо -
очень не долго. А вот если ударить по гитарной струне, например,
то она некоторое время будет совершать колебания, "расталкивая"
воздух туда - сюда, создавая цепочку чередующихся зон
высокого и низкого давления, которые, достигая нашего уха
заставляют перепонку также колебаться туда-сюда и мы
слышим уже другой звук.
Волна, о которой мы только что говорили, в физике называется
продольной, потому что молекулы совершают колебания
вдоль направления распространения волны.
Если колебания совершаются поперек направления распространения,
как при волнении водной поверхности, то волна - поперечная.


Привет всем!

Пух.



Home | Date Index | Thread Index | Author Index

Klein-by Mailing List Archive
Febrary 2001