Ако виждаш това съобщение, значи уебсайтът ни има проблем със зареждането на външни ресурси.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Основно съдържание

Въведение в звук: обобщение

Преговори ключови термини и умения за звукови вълни, включително как да идентифицираш възли и върхове за стоящи вълни в тръби. 

Основни понятия

ТерминЗначение
Отворена тръбаТръба, която е отворена в двата края.
Затворена тръбаТръба, която е отворена в единия край и затворена в другия.
РезонансДруг термин за стоящи звукови вълни.

Стоящи звукови вълни при отворени и затворени тръби

Звуковите вълни са по посоката на движението (надлъжни) в среда като въздух. Молекулите на средата вибрират напред-назад от позицията си на равновесие. Поради това молекулите биват компресирани (притиснати) в някои части на вълната, което води до различия в налягането с предвидим модел. Например, когато един музикант духне в тръба като флейта, създаденият звук излиза като вълни, които се движат по дължината на тръбата.
Точно както при другите вълни, енергията на звуковите вълни се увеличава с амплитудата на вълната. Силата на звука също се увеличава с амплитудата на вълната.
В отворени и затворени тръби звуковите вълни могат да съществуват като стоящи вълни, стига да има поне един възел.

Отворени тръби

В отворена тръба средата (например въздух) при отворените краища вибрира хоризонтално, успоредно на дължината на тръбата. Това означава, че стоящата вълна има върхове на преместването при краищата на тръбата за всички хармонични вълни и възел в средата за фундаменталната вълна.
Фигура 1: Преместване на въздушните молекули, представено като стояща звукова вълна в отворена тръба.
Най-простата стояща вълна в една отворена тръба е фундаменталната, която има 2 върха и 1 възел. Следователно има половин дължина на вълната между върховете. За отворена тръба с дължина L, дължината на вълната λ на стоящата вълна, която съответства на фундаменталната честота, е:
L=λ2λ=2L
Където фундаменталната честота е:
f1=vλf1=v2L
Стоящи вълни с всяко кратно цяло число на фундаменталната честота могат да се поберат в отворена тръба.
Друг начин да разглеждаме стоящите вълни в отворени тръби е като вместо това разгледаме как въздушното налягане варира по дължината на тръбата. За отворени тръби въздушното налягане в краищата се изравнява с атмосферното. Следователно налягането остава константа при отворените краища и те са възли на налягане.
Фигура 2: Вариране на налягането, представено като стояща вълна в отворена тръба.

Затворени тръби

Въздушните молекули не са свободни да вибрират напред-назад успоредно на тръбата, така че стоящата вълна има възел в затворения край. Отвореният край на тръбата е винаги връх, тъй като въздушните молекули могат да вибрират хоризонтално успоредно на дължината на тръбата.
Фигура 3: Преместване на въздушни молекули, представено като стояща звукова вълна в затворена тръба.
Най-простият случай на стояща вълна в затворена тръба е с 1 връх и 1 възел. Следователно има само една-четвърт от една дължина на вълната между върховете. За затворена тръба с дължина L стоящата вълна, която съответства на фундаменталната честота, е:
L=λ/4λ=4L
Фундаменталната честота е:
f1=vλf1=v4L
За затворени тръби можем да имаме хармоници само с нечетни числа дължини на вълните, понеже затворените тръби, по определение, имат възел в единия край и връх в другия, така че няма начин да са налични дължини на вълните четни числа.
Можем също да разгледаме стоящите вълни в затворени тръби по отношение на въздушното налягане по дължината на тръбата. За затворени тръби въздушното налягане в затворения край варира, тъй като не е нужно да се изравнява с атмосферата. Налягането в отворения край е константа, така че вълната на налягането има възел в отворения край и връх в затворения край.
Фигура 4: Вариране на налягането, представено като стояща звукова вълна в затворена тръба.

Чести грешки и погрешни разбирания

Понякога хората забравят, че звуковите вълни изискват среда. Звуковите вълни не могат да се движат през вакуум (празно пространство), понеже няма въздушни молекули, които да вибрират и да създадат вариации в налягането.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.