волна

Наука звуковых волн

от

Как наблюдать за волнами

Если у вас есть время на руках, пока вы бездельничаете на пляже, попробуйте посмотреть, как могут вести себя волны. Вы заметите, что волны, распространяющиеся по воде, могут совершать любые умные поступки, например, врезаться в стену и отражаться прямо назад с более или менее одинаковой интенсивностью. Они также могут рассыпаться в рябь, ползти вверх по пляжу, и делать другие умные вещи. То, что происходит здесь с волнами на воде, на самом деле не имеет ничего общего с водой: это просто способ, которым энергия ведет себя, когда она переносится волнами. Подобные вещи случаются с другими видами волн — со светом и со звуком тоже.
Наука звуковых волн

Вы можете отражать звуковую волну от чего-то так же, как свет отражается от зеркала, или волны воды отскакивают от морской стены и возвращаются в море. Встаньте на некоторое расстояние от большой плоской стены и несколько раз хлопайте в ладоши. Почти сразу же вы услышите призрачное повторение своего хлопка, слегка не в ногу с ним. То, что вы слышите, это, конечно, отражение звука, более известное как эхо: это звуковая энергия в вашем хлопке, идущая к стене, отскакивающая назад и в конце концов попадающая в ваши уши. Есть задержка между звуком и эхом, потому что для того, чтобы звук дотянулся до стены и обратно, требуется время (чем больше расстояние, тем больше задержка).

Об энергии звуковых волн

Звуковые волны теряют энергию при движении. Вот почему мы можем только слышать вещи и почему звуки распространяются не так хорошо в бурные дни (когда ветер рассеивает их энергию), чем в спокойные. То же самое происходит в океанах. Волны хрустящей воды иногда могут преодолевать огромные расстояния через океан, но они также могут быть испорчены, когда непогода рассеивает свою энергию на короткие расстояния.

На что похожи звуковые волны

Звуковые волны похожи на волны света и воды в других отношениях. Когда водяные волны, преодолевая большие расстояния через океан, обтекают мыс или залив, они распространяются по кругу, как рябь. Звуковые волны делают то же самое, поэтому мы можем слышать за углом. Представьте, что вы сидите в комнате вне коридора, и намного дальше вверх по коридору есть идентичная комната, где кто-то практикует трубу внутри. Звуковые волны распространяются от трубы, распространяясь, как они идут. Они выбегают по коридору, мчатся по нему, проникают через дверной проем в вашу комнату и в конце концов достигают ваших ушей. Волны тенденции должны распространяться, поскольку они перемещаются и огибают углы, которые называют дифракцией.

Как путешествует звук

от

Когда вы слышите звон будильника, вы слушаете энергию, совершающую путешествие. Он отправляется откуда-то из часов, путешествует по воздуху и через некоторое время прибывает в ваши уши. Это немного похоже на волны, распространяющиеся по морю: они начинаются с места, где ветер дует над водой (первоначальный источник энергии, такой как звонок или зуммер в вашем будильнике), путешествуют по поверхности океана ( это среда, которая позволяет волнам путешествовать), и в конечном итоге вымыть на пляже (похоже на звуки, поступающие в ваши уши). Если вы хотите узнать больше о том, как путешествуют морские волны, прочитайте нашу статью о науке о серфинге.

Как путешествует звук

Линейное произведение, сравнивающее продольные звуковые волны и поперечные океанские волны.

Существует одно принципиально важное различие между волнами, натыкающимися на море, и звуковыми волнами, которые достигают наших ушей. Морские волны распространяются как колебания вверх и вниз: вода движется вверх и вниз (не перемещаясь никуда), когда энергия волны движется вперед. Волны, подобные этой, называются поперечными волнами. Это просто означает, что вода вибрирует под прямым углом к ​​направлению, в котором движется волна.

Звуковые волны работают совершенно по-другому. Когда звуковая волна движется вперед, в некоторых местах она объединяется, а в других распространяется. Это создает чередующийся шаблон сжатых областей (известных как сжатия) и вытянутых областей (известных как разрежения).

Другими словами, звук толкает и тянет воздух назад и вперед, где вода встряхивает его вверх и вниз. Волны воды сотрясают энергию над поверхностью моря, в то время как звуковые волны выбрасывают энергию через тело воздуха. Звуковые волны — это волны сжатия. Их также называют продольными волнами, потому что воздух вибрирует в том же направлении, что и волна.