Fale

Ruch falowy
Polega na przenoszeniu drgań wywołanych w pewnym miejscu ośrodka na sąsiadujące cząsteczki.

Fale podłużne
np. fala dźwiękowa w powietrzu lub wodzie, wszystkie ośrodki
Fale infradźwiękowe - < 16 Hz – 20,000 Hz> Fale ultradźwiękowe
Droga słyszalna przez ucho


Fale poprzeczne
Tylko w ciałach stałych ( + powierzchnia cieczy).

Fala stojąca – powstaje gdy fala wychodząca ze źródła dźwięku nakłada się z falą odbitą. W fali stojącej amplituda zmienia swoją wartość wzdłuż kierunku rozchodzenia się fal. W węzłach amplituda fali stojącej równa się zero.

Częstotliwość fali jest zgodna z częstotliwością drgań cząsteczek przypadających na sekundę

Częstotliwość rezonansowa- Jeżeli odległość między ścianami jest równa wielokrotności połowy długości fali to częstotliwości odpowiadające takim długościom fali nazywamy częstotliwościami rezonansowymi.

Ton – fala dźwiękowa wytworzona przez źródło drgające ruchem harmonicznym

Wysokość tonu -zależy od jego częstotliwości. Mamy doczynienia z tonami niskimi, średnimi i wysokimi. Ton niski odpowiada harmonicznej fali dźwiękowej o małej częstotliwości.

f0- częstotliwość drgań źródła

Brzmienie – to liczba tonów oraz ich natężenie nadają dźwiękowi cechę, którą nazywamy barwą dźwięku lub jego brzmieniem.

Echo – nazywamy falę dźwiękową odbitą od przeszkody.

Okres drgań – T - f = 1 / T

Czoło fali to punkty ośrodka do których dochodzi fala w tym samym czasie.

Prędkość fali to prędkość przemieszczania się czoła fali.

Długość fali to droga przejścia prędkości fali w czasie.


Fale dźwiękowe – to fale sprężyste, których zakres częstotliwość pokrywa się z pasmem słyszalności człowieka. Obejmują one pasmo od 16 Hz do 20,000 Hz.


Polaryzacja – uporządkowanie kierunku drgań fali. Zjawisku podlegają tylko fale poprzeczne.

Poziom natężenia dźwięku - I – definiuje się jako stosunek energii przechodzącej w jednostce czasu, czyli mocy akustycznej, do pola powierzchni S ustawionej prostopadle do kierunku rozchodzenia się dźwięku: I = P/ S
(P – moc fali akustycznej (W), S- powierzchnia prostopadła do kierunku rozchodzenia się fali ( m2)

Promień fali- wektor prostopadły do powierzchni falowej

Interferencja – zjawisko nakładania się fal na siebie nazywamy interferencją

Zjawisko Dopplera – Zjawisko względnej zmiany częstotliwości fal obserwowanej podczas ruchu źródła fal lub odbiornika względem ośrodka nazywamy zjawiskiem Dopplera.

Zasada Huygensa – Każda cząstka ośrodka pobudzona do drgań przez falę jest źródłem nowej fali elementarnej.

Zasada Myngensa - każdy punkt ośrodka do którego dociera fala staje się źródłem nowej fali kulistej bądź kolistej.



Fale infradźwiękowe – fale poniżej dolnej granicy pasma akustycznego poniżej 16 Hz. Nie są odbierane przez ucho ludzkie. Odbierane są przez ryby i zwierzęta morskie, które w ten sposób otrzymują informacje o zbliżającym się sztormie. Fale te niekiedy wywołują niekorzystny wpływ na organizm ludzki.

Fale ultradźwiękowe- wykorzystywane są do obróbki mechanicznej ciał stałych, nieniszczącego badania struktury ciał stałych ( np. jakości spoin rurociągów lub kadłubów statków). W medycynie ultradźwięki są stosowane w diagnostyce i terapii. Bardzo ważnym zastosowaniem ultradźwięków jest echosonda stosowana powszechnie na statkach i jachtach.

Prędkość dźwięku – w powietrzu dźwięk rozchodzi się z prędkością 340 m/s.

Jeżeli częstotliwość drgań pręta jest równa częstotliwości drgań własnych słupa powietrza w rurze, to zachodzi rezonans. W czasie rezonansu w rurze powstaje regularny układ węzłów i strzałek. Wystąpienie rezonansu objawia się tym, że znajdujący się w rurze sproszkowany korek pozostaje tam gdzie drgania są najmniejsze, czyli w węzłach. Odległość między węzłami można wyznaczyć. Oznaczamy ją przez „d”. Rezonans zachodzi tylko wtedy, gdy częstotliwość drgań pręta jest równa częstotliwości drgań słupa powietrza.

Rezonator – to np. puste naczynia o różnych rozmiarach

0 – długość fali jaką miałby dźwięk gdyby źródło spoczywało.

0= v /f o
Częstotliwość fali f= v / 0

Poziom natężenia dźwięku:
= log I / I0

Io= 10 –12 W/m2 – natężenie dźwięku.

= v * T v / f
f= V / x
 * f = V - związek długości fali częstotliwości i prędkości.


I = E / s t = T/ S [ I] = W/ m2

E/S = energia na jednostkę powierzchni.


Próg słyszalności: I = 10 –12

Próg bólu: I = 10 W/m2
p= 28 Pg

p/ Pa * 100% *  0,028%

Poziom natężenia dźwięku: L = 10 log I/ I0 [L] = [dB]
Służy do subiektywnego porównywania dźwięku.