Звукот е вид на енергија што патува низ воздухот, течностите и цврстите материи во форма на бранови. Тој игра клучна улога во нашиот секојдневен живот, овозможувајќи ни да комуницираме, да уживаме во музиката, па дури и да се движиме во околината. Оваа лекција истражува во основите на звучните бранови, истражувајќи ги нивните својства, однесување и ефекти.
Звучните бранови се вибрации кои патуваат низ медиум (воздух, вода или цврсти материи) како резултат на движењето на објектот. Овие вибрации предизвикуваат честичките во медиумот да се движат напред-назад од нивните позиции на мирување, создавајќи области на компресија и реткост. Звучните бранови се надолжни бранови, што значи дека движењето на честичките е паралелно со насоката на патувањето на бранот.
Звучните бранови имаат неколку клучни карактеристики кои одредуваат како го перцепираме звукот:
Брзината на звукот е под влијание на медиумот низ кој патува и генерално е поголема кај цврстите и течностите отколку во гасовите. Формулата за пресметување на брзината на звукот во воздухот на собна температура (20°C) е:
\( v = 343 \, \textrm{Госпоѓица} \)каде \(v\) е брзината на звукот во метри во секунда (m/s).
Звучните бранови влегуваат во нашите уши и предизвикуваат вибрирање на тапанчето. Овие вибрации се пренесуваат преку ситните коски на нашето средно уво и се претвораат во електрични сигнали од кохлеата во внатрешното уво. Нашиот мозок потоа ги толкува овие сигнали како звук.
Звучните бранови можат да отскокнуваат од површините, феномен познат како рефлексија. Ова е принципот зад ехото. Квалитетот на рефлектираниот звук зависи од текстурата на површината и аголот на инциденца.
Прекршувањето настанува кога звучните бранови патуваат од еден медиум до друг, предизвикувајќи промена во брзината и насоката. Ова може да резултира со интересни ефекти, како што е очигледната промена на висината на движечкиот извор на звук (доплер ефект).
Кога ќе се сретнат два или повеќе звучни бранови, тие се мешаат еден со друг. Ова може да резултира во области со зголемен интензитет (конструктивни пречки) или намален интензитет (деструктивни пречки), што ќе влијае на јачината и квалитетот на звукот.
Пример за звучни бранови во акција е камертон. Кога ќе се удри, вибрира на одредена фреквенција, создавајќи звучни бранови кои патуваат низ воздухот и можат да се слушнат.
Едноставен експеримент за да се демонстрира одразот на звукот е да викате или плескате во празна просторија или кањон; слушаното ехо е звучните бранови кои се враќаат назад.
За да го истражите ефектот на медиумот врз звукот, може да допрете на маса и потоа да го притиснете увото на масата. Звукот што се слуша низ цврстата маса е погласен и појасен од звукот што се пренесува преку воздухот, што покажува дека звукот патува побрзо и со помала загуба на енергија во цврстите материи.
Звучните бранови наоѓаат примена во многу области, вклучително и медицината (ултразвучно снимање), навигација и мапирање (хидролокатор), па дури и чистење (со користење на ултразвучни средства за чистење). Разбирањето на принципите на звучните бранови овозможува напредок во овие и многу други области.
Звучните бранови се фасцинантен и составен дел од нашиот свет, кои влијаат на сè, од комуникација до технологија. Истражувајќи ги нивните својства, однесување и апликации, стекнуваме подлабока благодарност за науката за звукот и неговото влијание врз нашите животи.
