Shpejtësia e zërit.

Shpejtësia e zërit– shpejtësia e lëvizjes në mesin e një valë elastike, me kusht që forma e profilit të saj të mbetet e pandryshuar. Për shembull, për një valë avioni që udhëton pa ndryshuar formën me shpejtësi Me në drejtim të boshtit x, presioni i zërit mund të shkruhet si: p=p(x-st), Ku tështë koha dhe funksioni R jep formën e profilit të valës. Për harmoni valët р= А cos(w t – kx + j). Një valë zanore shprehet në terma të frekuencës w dhe numri i valës k formulë Shpejtësia e valëve harmonike quhet edhe shpejtësia fazore e zërit. Në mediat në të cilat forma e valëve me formë arbitrare ndryshon gjatë përhapjes, valët harmonike megjithatë ruajnë formën e tyre, por shpejtësia e fazës është e ndryshme për frekuenca të ndryshme, d.m.th. Ajo ka vendosni shpërndarjen e shpejtësisë së zërit. Në këto raste përdoret edhe koncepti shpejtësia e grupit. Në amplituda të mëdha shfaqen valë elastike efektet jolineare, duke çuar në një ndryshim në formën e çdo valë, përfshirë. harmonik, kështu që koncepti i shpejtësisë së zërit humbet përkufizimin e tij. Në këtë rast, shpejtësia e përhapjes së secilës pikë të profilit të valës varet nga amplituda e presionit në këtë pikë. Kjo shpejtësi rritet me rritjen e presionit në një pikë të caktuar të profilit, gjë që çon në shtrembërim të formës së valës.

Shpejtësia e zërit në gazra dhe lëngje. Në gaze dhe lëngje, zëri përhapet në formën e valëve vëllimore të rrallimit - ngjeshjes, dhe procesi zakonisht ndodh në mënyrë adiabatike, d.m.th. ndryshimi i temperaturës në valën e zërit nuk ka kohë të nivelohet, sepse në ½ periudhë, nxehtësia nuk ka kohë të kalojë nga zonat e nxehta (të ngjeshura) në zonat e ftohta (të rralluara).

Shpejtësia e zërit në gazra është më e vogël se në lëngje, dhe në lëngje, si rregull, më e vogël se në trupat e ngurtë. Tabela 2.1 tregon shpejtësinë e zërit për disa gaze dhe lëngje.

Tabela 2.1

Shpejtësia e zërit në gazet ideale në një temperaturë të caktuar nuk varet nga presioni dhe rritet me rritjen e temperaturës si , ku T është temperatura absolute. Ndryshimi i shpejtësisë së zërit për shkallë është i barabartë me . Në temperaturën e dhomës, ndryshimi relativ në shpejtësinë e zërit në ajër me një ndryshim 1 gradë në temperaturë është afërsisht 0.17%. Në lëngje, shpejtësia e zërit, si rregull, zvogëlohet me rritjen e temperaturës, dhe ndryshimi i temperaturës për shkallë është, për shembull, - 5,5 m/s×deg për acetonin dhe - 3,6 m/s×deg për alkoolin etilik. Një përjashtim nga ky rregull është uji, në të cilin shpejtësia e zërit në temperaturën e dhomës rritet me rritjen e temperaturës me 2,5 m/s×deg, arrin maksimumin në temperaturën » 74°C dhe zvogëlohet me një rritje të mëtejshme të temperaturës. Shpejtësia e zërit në ujë rritet me rritjen e presionit me afërsisht 0,01% për 1 atmosferë; Për më tepër, shpejtësia e zërit në ujë rritet me rritjen e përmbajtjes së kripërave të tretura në të.

Në gazrat e lëngshëm shpejtësia e zërit është më e madhe se në gaz në të njëjtën temperaturë. Kështu, për shembull, në azotin e gaztë në një temperaturë prej minus 195°C, shpejtësia e zërit është 176 m/s, dhe në azotin e lëngët në të njëjtën temperaturë është minus 859 m/s; në heliumin e gaztë dhe të lëngët në minus 269°C është përkatësisht 102 m/s dhe 198 m/s.

Në tretësirat ujore të kripërave, shpejtësia e zërit rritet me rritjen e përqendrimit në të gjithë gamën e përqendrimit. Kështu, matjet e shpejtësisë së zërit mund të shërbejnë për të përcaktuar dhe kontrolluar përqendrimin e përbërësve të përzierjeve dhe tretësirave.

Shpejtësia e zërit në trupat e ngurtë. Shpejtësia e zërit në trupat e ngurtë izotropike përcaktohet nga moduli elastik i substancës. Në një mjedis të ngurtë të pakufizuar, përhapet gjatësore dhe prerëse (tërthore). valët elastike, dhe shpejtësia fazore e zërit për një valë gjatësore është e barabartë me:

, dhe për prerje

,

Ku E– moduli i Young-it; r- dendësia e substancës; G– moduli i prerjes; n- raporti Poisson; TE– moduli vëllimor i ngjeshjes. Në metale, ku n=0.3, mund të gjurmoni varësinë e raportit të shpejtësive të zërit në Fig. 2.2.

Oriz. 2.2. Varësia e raportit të shpejtësive të valëve gjatësore, tërthore, sipërfaqësore dhe valëve në shufra (në d<<1) от коэффициента Пуассона.

Shpejtësia e përhapjes së valëve gjatësore është gjithmonë më e madhe se shpejtësia e valëve prerëse, përkatësisht, relacioni është i kënaqur. Vlerat e shpejtësisë gjatësore dhe tërthore të zërit për disa trupa të ngurtë janë dhënë në tabelën 2.2.

Tabela 2.2

Shpejtësia e zërit në disa trupa të ngurtë.

Në trupat e kufizuar, përveç valëve gjatësore dhe tërthore, ekzistojnë lloje të tjera të valëve. Kështu, një lloj specifik valësh përhapet përgjatë sipërfaqes së lirë të një trupi të ngurtë ose përgjatë kufirit të tij me një medium tjetër - valët sipërfaqësore, shpejtësia e së cilës është më e vogël se të gjitha shpejtësitë e tjera të zërit për një trup të caktuar të ngurtë. Në pllaka, shufra dhe përcjellës të tjerë të fortë akustikë ato përhapen valë normale, shpejtësia e së cilës përcaktohet jo vetëm nga karakteristikat elastike të substancës, por edhe nga gjeometria e trupit. Kështu, për shembull, shpejtësia e zërit për një valë gjatësore në një shufër dimensionet tërthore të së cilës janë shumë më të vogla se gjatësia e valës është e barabartë me: . Tabela 2.2 tregon shpejtësinë e zërit në një shufër të hollë për disa materiale.

Prezantimi.

Koncepti zëri Zakonisht e lidhim atë me dëgjimin dhe rrjedhimisht me proceset fiziologjike në veshë, si dhe me proceset psikologjike në trurin tonë (ku përpunohen ndjesitë që hyjnë në organet e dëgjimit). Përveç kësaj, nën zëri kuptojmë fenomenin fizik që shkakton efekt në veshët tanë, përkatësisht valët gjatësore. Nëse valë të tilla elastike që përhapen në ajër kanë një frekuencë që varion nga 16 përpara 20000 Hz, atëherë, me të arritur në veshin e njeriut, ato shkaktojnë një ndjesi zëri. Në përputhje me këtë, quhen valë elastike në çdo medium që ka një frekuencë brenda kufijve të specifikuar valët e zërit ose thjesht zëri. Quhen valë elastike me frekuenca më të vogla se 16 Hz infratingulli; quhen valë me frekuenca që tejkalojnë 20 000 Hz ultratinguj. Veshi i njeriut nuk mund të dëgjojë infra- dhe ultratinguj.

Për një person që dëgjon, dy karakteristika të tingullit bëhen menjëherë të dukshme, domethënë vëllimi dhe lartësia e tij. Vëllimi lidhet me intensitetin e valës zanore, e cila është në përpjesëtim me katrorin e amplitudës së valës. Lartësia Tingulli tregon nëse është i lartë, si violinë ose violonçel, ose i ulët, si tingulli i një daulleje basi ose një teli basi. Sasia fizike që karakterizon lartësinë e zërit është frekuenca e vibrimit të valës së zërit, e cila u vu re për herë të parë nga Galileo. Sa më e ulët të jetë frekuenca, aq më e ulët është lartësia e zërit, dhe sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më i lartë është zëri.

Një nga karakteristikat e rëndësishme të zërit është ai shpejtësia. Shpejtësia e zërit është shpejtësia me të cilën valët e zërit udhëtojnë nëpër një medium. Në gazra, shpejtësia e zërit është më e vogël se në lëngje, dhe në lëngje është më e vogël se në trupat e ngurtë (dhe për valët tërthore shpejtësia është gjithmonë më e vogël se për ato gjatësore). Shpejtësia e zërit në gaze dhe avuj është nga 150 në 1000 m/s, në lëngje nga 750 në 2000 m/s, në trupa të ngurtë nga 2000 në 6500 m/s. Në ajër në kushte normale shpejtësia e zërit është 330 m/s, në ujë - 1500 m/s.

Abstrakti diskuton gjithashtu efektin, ekzistenca e të cilit u vu në dukje në 1842 nga KRISHTIAN DOPLER (Doppler) (Doppler) (1803-53), fizikan dhe astronom austriak. Ky efekt u emërua më vonë pas tij.

1. Shpejtësia e valëve të zërit në media të ndryshme.

Ne zakonisht mendojmë për tingullin si udhëtim nëpër ajër, sepse zakonisht është ajri që bie në kontakt me daullet tona të veshit dhe dridhjet e tij bëjnë që ato daulle të vibrojnë. Megjithatë, valët e zërit mund të përhapen edhe në substanca të tjera. Një notar mund të dëgjojë zhurmën e dy gurëve që godasin njëri-tjetrin ndërsa janë nën ujë, pasi dridhjet transmetohen në vesh nga uji. Nëse vendosni veshin në tokë, mund të dëgjoni afrimin e një treni ose traktori. Në këtë rast, toka nuk ndikon drejtpërdrejt në daullet tuaja të veshit. Megjithatë, një valë gjatësore që përhapet në tokë quhet valë zanore sepse dridhjet e saj bëjnë që ajri në veshin e jashtëm të lëkundet. Në të vërtetë, valët gjatësore që përhapen në çdo mjedis material shpesh quhen valë zanore. Natyrisht, tingulli nuk mund të përhapet në mungesë të materies. Për shembull, është e pamundur të dëgjosh kumbimin e një zile të vendosur brenda një anijeje nga e cila është nxjerrë ajri [Eksperimenti i Robert Boyle (1660)].

Shpejtësia e zërit ka kuptime të ndryshme në substanca të ndryshme. Në ajër në një temperaturë prej 0 o C dhe një presion prej 1 atm, zëri udhëton me një shpejtësi prej 331,3 m/s. Në ajër dhe mjedise të tjera të gazta dhe të lëngshme, shpejtësia varet nga moduli i ngjeshjes B dhe dendësia e mediumit (substancës) r:

Në helium, dendësia e të cilit është dukshëm më e vogël se dendësia e ajrit, dhe moduli i ngjeshjes është pothuajse i njëjtë, shpejtësia e zërit është pothuajse tre herë më e madhe. Në lëngjet dhe trupat e ngurtë, të cilët janë dukshëm më pak të ngjeshshëm dhe për këtë arsye kanë modul elastik dukshëm më të madh, shpejtësia është përkatësisht më e madhe. Vlerat e shpejtësisë së zërit në substanca të ndryshme janë dhënë në tabelat 1.1, 1.2, 1.3; ato varen më së shumti nga temperatura (shih tabelat 1.4, 1.5), megjithatë kjo varësi është e rëndësishme vetëm për gazet dhe lëngjet. Për shembull, në ajër, me një rritje të temperaturës me 1 o C, shpejtësia e zërit rritet me afërsisht 0.60 m/s:

u"(331+0,60T) m/s,

ku T është temperatura në o C. Për shembull, në 20 o C kemi:

u" m/s = 343 m/s.

2. Efekti Doppler në akustikë.

Ju mund të keni vënë re se zëri i sirenës së një kamioni zjarrfikës, i cili lëviz me shpejtësi të madhe, bie ndjeshëm pasi automjeti ju kalon. Mund të keni vënë re gjithashtu një ndryshim në lartësinë e sinjalit të një makine që kalon pranë jush me shpejtësi të madhe. Hapi i motorit të një makine garash ndryshon gjithashtu kur kalon pranë një vëzhguesi. Nëse një burim tingulli i afrohet vëzhguesit, lartësia e zërit rritet në krahasim me kohën kur burimi i zërit ishte në qetësi. Nëse burimi i zërit largohet nga vëzhguesi, atëherë lartësia e zërit zvogëlohet. Ky fenomen quhet Efekti Doppler dhe ndodh për të gjitha llojet e valëve. Le të shqyrtojmë tani arsyet e shfaqjes së tij dhe të llogarisim ndryshimin në frekuencën e valëve të zërit për shkak të këtij efekti.

Efekti Doppler: a - të dy vëzhguesit në trotuar dëgjojnë zhurmën e sirenës së një kamioni zjarrfikës në këmbë në të njëjtën frekuencë; b - një vëzhgues drejt të cilit po afrohet një makinë zjarrfikëse dëgjon një tingull të një frekuence më të lartë, dhe një vëzhgues nga i cili motori i zjarrit po largohet dëgjon një tingull më të ulët.

Le të shqyrtojmë, për qëllime specifike, një kamion zjarrfikës, sirena e të cilit, kur automjeti është i palëvizshëm, lëshon një tingull të një frekuence të caktuar në të gjitha drejtimet, siç tregohet në Fig. 2.1, a. Lëreni tani kamionin e zjarrit të fillojë të lëvizë dhe sirena vazhdon të lëshojë valë zanore me të njëjtën frekuencë. Sidoqoftë, gjatë vozitjes, valët e zërit të emetuara nga sirena përpara do të jenë më afër njëra-tjetrës sesa nëse makina nuk lëvizte, siç tregohet në Fig. 2.1, b. Kjo ndodh sepse, gjatë lëvizjes së tij, kamioni i zjarrfikësve “kap” valët e lëshuara më parë. Kështu, një vëzhgues pranë rrugës do të vërejë një numër më të madh të kreshtave të valëve që kalojnë pranë tij për njësi të kohës, dhe, për këtë arsye, për të frekuenca e zërit do të jetë më e lartë. Nga ana tjetër, dallgët që përhapen pas makinës do të jenë më larg njëra-tjetrës, pasi makina duket se “shkëputet” prej tyre. Rrjedhimisht, për njësi të kohës, më pak kreshta valësh do të kalojnë pranë vëzhguesit pas makinës dhe lartësia e zërit do të jetë më e ulët.

Oriz. 2.2.

Për të llogaritur ndryshimin në frekuencë, ne përdorim Fig. 2.2. Ne do të supozojmë se në kuadrin tonë të referencës ajri (ose mediumi tjetër) është në qetësi. Në Fig. 2.2 burimi i zërit (për shembull, një sirenë) është në qetësi. Tregohen kreshtat e njëpasnjëshme të valëve, me njërën prej tyre që sapo emetohet nga burimi i zërit. Distanca midis këtyre kreshtave është e barabartë me gjatësinë e valës l. Nëse frekuenca e lëkundjes së burimit të zërit është e barabartë me ¦, atëherë koha e kaluar ndërmjet emetimit të kreshtave të valëve është e barabartë me

T= 1/¦.

Në Fig. 2.3 Burimi i zërit lëviz me shpejtësi u ist. Gjatë kohës T (sapo është përcaktuar), kreshta e parë e valës do të përshkojë distancën d =uT, Ku u- shpejtësia e valës së zërit në ajër (e cila, natyrisht, do të jetë e njëjtë, pavarësisht nëse burimi lëviz apo jo). Në të njëjtën kohë, burimi i zërit do të lëvizë në një distancë d ist = u ist T. Atëherë distanca midis kreshtave të njëpasnjëshme të valës është e barabartë me gjatësinë e re të valës l`, do të shkruhet në formular

l` = d + d ist = ( u+u ist) T= (u+u ist)/¦,

sepse T= 1/¦. Frekuenca ¦` e valës jepet me shprehjen

¦`= u/l` = u¦/ ( u+u ist),

¦` = ¦/(1 +u ist /u) [burimi i zërit largohet nga vëzhguesi në qetësi].

Meqenëse emëruesi i thyesës është më i madh se një, kemi ¦`<¦. Например, если источник создаёт звук на частоте 400 Гц, когда он находится в покое, то, когда источник начинает двигаться в направлении от наблюдателя, стоящего на месте, со скоростью 30 м/с, последний услышит звук на частоте (при температуре 0 о C)

¦` = 400 Hz / 1 + (30 m/s)/(331 m/s) = 366,64 Hz.

Gjatësia e re e valës për një burim që i afrohet vëzhguesit me shpejtësi u ist, do të jetë i barabartë

l` = d - d ist.

Në këtë rast, frekuenca ¦` jepet nga shprehja

¦` = ¦/(1 -u ist /u) [burimi i zërit i afrohet vëzhguesit në qetësi].

Efekti Doppler ndodh gjithashtu kur burimi i zërit është në qetësi (në raport me mjedisin në të cilin përhapen valët e zërit) dhe vëzhguesi është në lëvizje. Nëse një vëzhgues i afrohet një burimi tingulli, ai dëgjon një tingull më të lartë se ai i lëshuar nga burimi. Nëse vëzhguesi largohet nga burimi, atëherë zëri i duket më i ulët. Në mënyrë sasiore, ndryshimi i frekuencës këtu ndryshon pak nga rasti kur burimi është në lëvizje dhe vëzhguesi është në pushim. Në këtë rast, distanca midis kreshtave të valës (gjatësia e valës l) nuk ndryshon, por shpejtësia e lëvizjes së kreshtave në raport me vëzhguesin ndryshon. Nëse vëzhguesi i afrohet burimit të zërit, atëherë shpejtësia e valëve në raport me vëzhguesin do të jetë e barabartë me u` = u + u obs, ku uështë shpejtësia e përhapjes së zërit në ajër (supozojmë se ajri është në qetësi), dhe u obs – shpejtësia e vëzhguesit. Prandaj, frekuenca e re do të jetë e barabartë me

¦`= u` /l = (u + u obs)/ l,

ose, sepse l= u /¦,

¦` = (1 +u obs /u) ¦ [vëzhguesi i afrohet një burimi të palëvizshëm të zërit].

Në rastin kur vëzhguesi largohet nga burimi i zërit, shpejtësia relative do të jetë e barabartë me u` = u - u e vëzhgueshme,

¦` = (1 -u obs /u) ¦ [vëzhguesi largohet nga burimi i palëvizshëm i zërit].

Nëse një valë zanore reflektohet nga një pengesë lëvizëse, atëherë frekuenca e valës së reflektuar për shkak të efektit Doppler do të ndryshojë nga frekuenca e valës rënëse, d.m.th. do të ndodhë i ashtuquajturi zhvendosje e frekuencës Doppler. Nëse përplasja dhe valët zanore të reflektuara mbivendosen mbi njëra-tjetrën, do të lindë një mbivendosje dhe kjo do të çojë në rrahje. Frekuenca e rrahjeve është e barabartë me diferencën midis frekuencave të dy valëve. Ky manifestim i efektit Doppler përdoret gjerësisht në pajisje të ndryshme mjekësore, të cilat zakonisht përdorin valë ultrasonike në intervalin e frekuencës megahertz. Për shembull, valët e ultrazërit të reflektuara nga qelizat e kuqe të gjakut mund të përdoren për të përcaktuar shpejtësinë e rrjedhjes së gjakut. Në mënyrë të ngjashme, kjo metodë mund të përdoret për të zbuluar lëvizjen e gjoksit të fetusit, si dhe për të monitoruar nga distanca rrahjet e zemrës. Duhet të theksohet se efekti Doppler është gjithashtu baza e metodës së zbulimit të radarit për automjetet që tejkalojnë shpejtësinë e përcaktuar, por në këtë rast përdoren më shumë valë elektromagnetike (radio) sesa valë zanore.

Saktësia e marrëdhënieve (2.1) dhe (2.2) zvogëlohet nëse u ist ose u vëzhgimet po i afrohen shpejtësisë së zërit. Kjo për faktin se zhvendosja e grimcave të mediumit nuk do të jetë më proporcionale me forcën e rivendosjes, d.m.th. do të shfaqen devijime nga ligji i Hukut, kështu që shumica e arsyetimit tonë teorik do të humbasë forcën.

konkluzioni.

Tingull përhapet në formën e një vale gjatësore në ajër dhe media të tjera. Shpejtësia e zërit në ajër rritet me rritjen e temperaturës; në 0 o C është afërsisht 331 m/s.

Efekti Doppler është se lëvizja e një burimi tingulli ose dëgjuesi shkakton një ndryshim në lartësinë e zërit. Karakteristikë e çdo valë (dritë, zë, etj.). Kur burimi i afrohet marrësit l zvogëlohet, dhe me distancë rritet me një sasi l - l O = nl O /c, Ku l o - gjatësia e valës së burimit, c- shpejtësia e përhapjes së valës, n- shpejtësia relative e burimit. Me fjalë të tjera, nëse burimi i zërit dhe dëgjuesi afrohen, lartësia e zërit rritet; nëse largohen nga njëri-tjetri, atëherë lartësia e zërit zvogëlohet.

Bibliografi.

1. Enciklopedia e Madhe e Kirilit dhe Metodit 2001 (2 CD-ROM).

2. Giancoli D. Fizikë: Në 2 vëllime T. 1: Trans. nga anglishtja - M.: Mir, 1989. – 656 f., ill.

3. Enochovich A. S. Një libër i shkurtër referimi mbi fizikën. – Botimi 2, i rishikuar dhe i plotësuar. – M.: Shkolla e lartë, 1976. – 288 f., ill.

4. Savelyev I.V. Kursi i fizikës së përgjithshme: Libër shkollor. kompensim. Në 3 vëllime T. 2. Elektriciteti dhe magnetizmi. Valët. Optika. – Botimi i 3-të, rev. - M.: Shkencë. Ch. ed. fizikës dhe matematikës lit., 1988. – 496 f., ill.

AplikacionA.

AplikacionB.

Tabelat.

Shënim. Koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së zërit tregon se sa metra në sekondë rritet shpejtësia e zërit në një substancë kur temperatura e saj rritet me 1 o C. Shenja minus tregon se ky lëng ka një koeficient negativ të temperaturës së shpejtësisë. Kjo do të thotë se me rritjen e temperaturës, shpejtësia e zërit në lëng zvogëlohet. Përjashtim bën uji me rritjen e temperaturës nga 0 në 74 o C, shpejtësia e zërit në të rritet. Shpejtësia më e lartë e zërit në ujë në 74 o C është 1555.5 m/s.

1.25. 3 VALËT E ZËRVE

Koncepti i një valë zanore. Shpejtësia e zërit në media të ndryshme. Karakteristikat fizike të zërit: intensiteti, spektri, lartësia, vëllimi, prishja. Ultratingulli dhe aplikimi i tij. Efekti Doppler. Valët goditëse.

Valët e zërit.

Një lloj i rëndësishëm i valëve gjatësore janë valët e zërit . Ky është emri i valëve me frekuenca midis 17 dhe 20,000 Hz. Studimi i zërit quhet akustikë. Në akustikë studiohen valët që përhapen jo vetëm në ajër, por edhe në çdo medium tjetër. Valët elastike me frekuencë nën 17 Hz quhen infratinguj, dhe me frekuencë mbi 20,000 Hz - ultratinguj.

Valët e zërit janë dridhje elastike që përhapen në formën e një procesi valor në gaze, lëngje dhe trupa të ngurtë..

Presion i tepërt i zërit. Ekuacioni i valëve zanore.

Ekuacioni i valës elastike ju lejon të llogaritni zhvendosjen e çdo pike në hapësirë ​​përmes së cilës vala kalon në çdo moment në kohë. Por si mund të flasim për zhvendosjen e ajrit ose grimcave të lëngshme nga pozicioni i ekuilibrit? Tingulli, i përhapur në një lëng ose gaz, krijon zona të ngjeshjes dhe rrallimit të mediumit, në të cilat presioni rritet ose zvogëlohet në përputhje me presionin e mediumit të patrazuar.

Nëse është presioni dhe dendësia e mjedisit të patrazuar (mjedisi nëpër të cilin vala nuk kalon), dhe është presioni dhe dendësia e mediumit kur procesi valor përhapet në të, atëherë sasia quhet presioni i tepërt . Madhësia ka një vlerë maksimale të presionit të tepërt (amplituda e mbipresionit ).

Ndryshimi në presionin e tepërt për një valë zanore të rrafshët (d.m.th., ekuacioni i valës së zërit të rrafshët) është:

ku y është largësia nga burimi i lëkundjeve të pikës në të cilën përcaktojmë presionin e tepërt në kohën t.

Nëse prezantojmë vlerën e densitetit të tepërt dhe amplituda e saj në të njëjtën mënyrë siç kemi prezantuar vlerën e presionit të tepërt të zërit, atëherë ekuacioni i një valë zanore të rrafshët mund të shkruhet si më poshtë:

. (30.2)

Shpejtësia e zërit- shpejtësia e përhapjes së valëve të zërit në medium. Si rregull, shpejtësia e zërit në gazra është më e vogël se në lëngje, dhe në lëngje shpejtësia e zërit është më e vogël se në trupat e ngurtë. Sa më e madhe të jetë dendësia, aq më e madhe është shpejtësia e zërit. Shpejtësia e zërit në çdo mjedis llogaritet me formulën: ku β është ngjeshshmëria adiabatike e mediumit;

Karakteristikat objektive dhe subjektive të zërit.

Vetë fjala “tingull” pasqyron dy koncepte të ndryshme, por të ndërlidhura: 1) tingulli si fenomen fizik; 2) zëri është perceptimi që përjeton aparati i dëgjimit (veshi i njeriut) dhe ndjesitë që lindin në të. Prandaj, karakteristikat e zërit ndahen në objektiv , të cilat mund të maten me pajisje fizike, dhe Meobjektiv , përcaktohet nga perceptimi i një tingulli të caktuar nga një person.

Karakteristikat objektive (fizike) të zërit përfshijnë karakteristikat që përshkruajnë çdo proces valor: frekuencën, intensitetin dhe përbërjen spektrale. Tek tabela 1. Përfshihen të dhëna krahasuese të karakteristikave objektive dhe subjektive.

Tabela 1.

Frekuenca e zërit matet me numrin e dridhjeve të grimcave të mediumit që marrin pjesë në procesin e valës në 1 sekondë.

Intensiteti vala matet me energjinë e transferuar nga vala për njësi të kohës nëpër një sipërfaqe njësi (e vendosur pingul me drejtimin e përhapjes së valës).

Përbërja spektrale (spektri) tingulli tregon se nga cilat dridhje përbëhet një tingull i caktuar dhe si shpërndahen amplituda midis përbërësve të tij individualë.

Të dallojë spektrat e vazhdueshme dhe të linjës . Për të vlerësuar në mënyrë subjektive zëshmërinë, quhen sasitë niveli i zërit dhe niveli i volumit .

Tabela 2 - Karakteristikat objektive të proceseve valore mekanike.

Për të karakterizuar sasitë që përcaktojnë perceptimin e zërit, nuk janë aq të rëndësishme vlerat absolute të intensitetit të zërit dhe presioni i zërit, por lidhja e tyre me vlerat e caktuara të pragut. Prandaj, prezantohet koncepti i intensitetit relativ dhe niveleve të presionit të zërit.

Në mënyrë që një valë zanore të perceptohet nga veshi, është e nevojshme që intensiteti i saj të kalojë një vlerë minimale të quajtur Plartësia e dëgjueshmërisë . Vlera është e ndryshme për frekuenca të ndryshme. Për frekuencën, pragu i dëgjimit është në rendin e madhësisë. Përvoja ka vërtetuar se në çdo frekuencë ekziston një kufi i sipërm i intensitetit të zërit, mbi të cilin një person përjeton dhimbje. Sasia quhet pragu i dhimbjes.

Niveli i intensitetit (niveli i intensitetit të zërit) është i barabartë me logaritmin dhjetor të raportit të intensitetit të zërit në një frekuencë të caktuar me intensitetin e zërit në të njëjtën frekuencë në pragun e dëgjueshmërisë:

.

Vëllimi i zërit - perceptimi subjektiv i fuqisë së zërit (vlera absolute e ndjesisë dëgjimore). Zëri i zërit varet kryesisht nga presioni i zërit dhe frekuenca e dridhjeve të zërit. Vëllimi i një tingulli ndikohet gjithashtu nga timbri i tij, kohëzgjatja e ekspozimit ndaj dridhjeve të zërit dhe faktorë të tjerë. Niveli i volumit është e barabartë me logaritmin dhjetor të raportit të intensitetit të zërit në një frekuencë të caktuar me intensitetin e zërit në një frekuencë prej 1000 Hz në pragun e dëgjueshmërisë:

.

Njësia e nivelit të intensitetit është bel (B): . Një e dhjeta e të bardhës quhet decibel (dB): 0.1B = 1dB. Formula për përcaktimin e nivelit të intensitetit në decibel do të marrë formën:

.

Nëse shkruajmë formulën për nivelin e volumit në formë , atëherë njësia matëse SI me këtë përkufizim të sasisë është një njësi e quajtur von. Në një frekuencë prej 1000 Hz, shkallët e sfondit dhe decibelit janë të njëjta për frekuencat e tjera;

Niveli i presionit të zërit është e barabartë me produktin prej 20 herë logaritmin e raportit të presionit të zërit në një frekuencë të caktuar ndaj presionit të zërit në pragun e dëgjueshmërisë. Njësia matëse në këtë rast është decibel.

.

Ultratinguj: Valët mekanike me një frekuencë lëkundjeje më të madhe se 20,000 Hz nuk perceptohen nga njerëzit si zë.

Ultratingulli është një lëvizje oshiluese përhapëse e ngjashme me valën e grimcave të një mediumi dhe karakterizohet nga një numër karakteristikash dalluese në krahasim me dridhjet në diapazonin e dëgjueshëm. Në rangun e frekuencës tejzanor është relativisht e lehtë të merret rrezatimi i drejtuar; Dridhjet tejzanor janë të përshtatshëm për fokusimin, si rezultat i të cilit rritet intensiteti i dridhjeve tejzanor në zona të caktuara të ndikimit. Kur përhapet në gaze, lëngje dhe trupa të ngurtë, ultratingulli gjeneron fenomene unike, shumë prej të cilave kanë gjetur zbatim praktik në fusha të ndryshme të shkencës dhe teknologjisë. Kanë kaluar pak më shumë se njëqind vjet që nga fillimi i kërkimit në fushën e dridhjeve tejzanor. Gjatë kësaj kohe, në pasurinë e njerëzimit janë shfaqur dhjetëra teknologji ultratinguj shumë efikase, që kursejnë burime dhe miqësore me mjedisin. Këto përfshijnë: teknologjitë për forcimin, kallajimin dhe saldimin e metaleve, parandalimin e formimit të shkallëve në sipërfaqet e shkëmbimit të nxehtësisë, shpimin e materialeve të brishta dhe veçanërisht të forta, tharjen e substancave termo-lëvizëse, nxjerrjen e lëndëve të para shtazore dhe bimore, tretjen, sterilizimin e substancave të lëngshme, spërkatjen e imët të medikamente, lëndë djegëse të rënda, përftimi i emulsioneve dhe suspensioneve ultrafine, ngjyrave shpërndarëse, saldimi i metaleve dhe polimere, larje, pastrim të pjesëve pa përdorimin e tretësve të ndezshëm dhe toksikë.

Vitet e fundit, ultratingulli ka filluar të luajë një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në industri dhe kërkime shkencore. Studimet teorike dhe eksperimentale janë kryer me sukses në fushën e kavitacionit tejzanor dhe rrjedhave akustike, të cilat bënë të mundur zhvillimin e proceseve të reja teknologjike që ndodhin nën ndikimin e ultrazërit në fazën e lëngshme. Aktualisht, po formohet një drejtim i ri i kimisë - kimia tejzanor, e cila bën të mundur përshpejtimin e shumë proceseve teknologjike kimike dhe marrjen e substancave të reja. Kërkimi shkencor kontribuoi në shfaqjen e një dege të re të akustikës - akustikën molekulare, e cila studion ndërveprimin molekular të valëve të zërit me lëndën. Janë shfaqur fusha të reja të aplikimit të ultrazërit: introskopia, holografia, akustika kuantike, metria fazore ultrasonike, akustoelektronika.

Krahas kërkimeve teorike dhe eksperimentale në fushën e ultrazërit janë kryer edhe shumë punë praktike. Janë zhvilluar makina universale dhe speciale ultrasonike, instalime që funksionojnë nën presion të shtuar statik, instalime të mekanizuara tejzanor për pastrimin e pjesëve, gjeneratorë me frekuencë të shtuar dhe një sistem të ri ftohjeje dhe konvertues me një fushë të shpërndarë në mënyrë uniforme.

Një tingëllues eko është një pajisje për përcaktimin e thellësisë së detit. Lokatori tejzanor përdoret për të përcaktuar distancën nga një pengesë në rrugë. Kur ultrazëri kalon nëpër një lëng, grimcat e lëngshme fitojnë përshpejtime të mëdha dhe ndikojnë fuqishëm në trupa të ndryshëm të vendosur në lëng. Kjo përdoret për të përshpejtuar një shumëllojshmëri të gjerë të proceseve teknologjike (për shembull, përgatitja e solucioneve, larja e pjesëve, rrezitja e lëkurës, etj.). Ekografia përdoret për zbulimin e defekteve në pjesët metalike Në mjekësi bëhet ekzaminimi me ultratinguj i organeve të brendshme.

Efekti Doppler quhet ndryshimi i frekuencës së lëkundjeve të perceptuara nga marrësi kur burimi i këtyre lëkundjeve dhe marrësi lëvizin në raport me njëri-tjetrin.

Për të marrë në konsideratë efektin Doppler, supozoni se burimi i zërit dhe marrësi lëvizin përgjatë vijës së drejtë që i lidh ato; v une qendroj v pr - respektivisht shpejtësia e lëvizjes së burimit dhe marrësit, dhe ato janë pozitive nëse burimi (marrësi) i afrohet marrësit (burimi), dhe negative nëse largohet. Frekuenca e lëkundjes së burimit është v 0 .

1. Burimi dhe marrësi janë në qetësi në raport me mediumin, dmth. v ist = v pr =0. Nëse v - shpejtësia e përhapjes së një valë zanore në mjedisin në fjalë, pastaj gjatësia e valës l= vT= v/ v 0 . Duke u përhapur në mjedis, vala do të arrijë marrësin dhe do të bëjë që elementi i saj i ndjeshëm ndaj zërit të lëkundet me një frekuencë.

Prandaj frekuenca v tingulli që marrësi do të regjistrojë është i barabartë me frekuencën v 0 në të cilën vala e zërit emetohet nga burimi.

2. Marrësi i afrohet burimit dhe burimi është në qetësi, dmth. v pr >0, v ist =0. Në këtë rast, shpejtësia e përhapjes së valës në raport me marrësin do të jetë e barabartë me v + v etj Meqenëse gjatësia e valës nuk ndryshon, atëherë

(30.4)

d.m.th., frekuenca e lëkundjeve të perceptuara nga marrësi, në ( v+ v etj) / v herë frekuencën e lëkundjeve të burimit.

3. Burimi i afrohet pasardhësit dhe marrësi është në qetësi, dmth. vështë >0, v pr =0.

Shpejtësia e përhapjes së lëkundjeve varet vetëm nga vetitë e mediumit, prandaj, në një kohë të barabartë me periudhën e lëkundjes së burimit, vala e emetuar prej tij do të përshkojë një distancë drejt marrësit. vT(e barabartë me gjatësinë e valës l) pavarësisht nëse burimi është në lëvizje apo në qetësi. Në të njëjtën kohë, burimi do të përshkojë një distancë në drejtim të valës v ist T(Fig. 224), d.m.th., gjatësia e valës në drejtim të lëvizjes do të shkurtohet dhe do të bëhet e barabartë l"=l-v ist T=(v-v ist) T, Pastaj

(30.5)

pra frekuenca n dridhjet e perceptuara nga marrësi do të rriten me v/(v – v ist) herë. Në rastet 2 dhe 3, nëse v ist<0 и v etj<0, знак будет обратным.

4. Burimi dhe marrësi lëvizin në raport me njëri-tjetrin. Duke përdorur rezultatet e marra për rastet 2 dhe 3, mund të shkruajmë një shprehje për frekuencën e lëkundjeve të perceptuara nga marrësi:

(30.6)

Për më tepër, shenja e sipërme merret nëse, kur burimi ose marrësi lëvizin, ata afrohen më shumë, shenja e poshtme - nëse largohen nga njëri-tjetri.

Nga formulat e mësipërme rezulton se efekti Doppler është i ndryshëm në varësi të faktit nëse burimi ose marrësi lëviz. Nëse drejtimet e shpejtësisë v në v nëse nuk përkojnë me vijën e drejtë që kalon përmes burimit dhe marrësit, atëherë në vend të këtyre shpejtësive në formulën (30.6) është e nevojshme të merren projeksionet e tyre në drejtimin e kësaj drejtëze.

Vala e goditjes: sipërfaqe këputjeje që lëviz në raport me gazin/lëngën/ngurtë dhe në kryqëzimin e së cilës presioni, dendësia,

temperatura dhe shpejtësia përjetojnë një kërcim.

Valët goditëse ndodhin gjatë shpërthimeve, shpërthimeve, gjatë lëvizjeve supersonike të trupave, gjatë valëve të fuqishme elektrike. shkarkimet etj. Për shembull, gjatë një shpërthimi shpërthyes, formohen produkte shpërthimi me nxehtësi të madhe, të cilat kanë një densitet të lartë dhe janë nën presion të lartë. Në momentin fillestar ato rrethohen nga ajri i qetë me densitet normal dhe presion atmosferik. Produktet zgjeruese të shpërthimit kompresojnë ajrin përreth, dhe në çdo moment të kohës ngjeshet vetëm ajri i vendosur në një vëllim të caktuar; jashtë këtij vëllimi ajri mbetet në gjendje të patrazuar. Me kalimin e kohës, vëllimi i ajrit të kompresuar rritet. Sipërfaqja që ndan ajrin e kompresuar nga ajri i patrazuar përfaqëson pjesën e përparme të valës goditëse. Në një numër rastesh të lëvizjes supersonike të trupave në gaz (predha artilerie, ulje të anijeve kozmike), drejtimi i lëvizjes së gazit nuk përkon me normalen në sipërfaqen e frontit të valës goditëse, dhe më pas lindin valë goditëse të pjerrëta. .

Një shembull i shfaqjes dhe përhapjes së një valë shoku është ngjeshja e gazit në një tub nga një pistoni. Nëse pistoni lëviz ngadalë në gaz, atëherë përmes gazit me shpejtësinë e zërit A vrapime akustike valë shtypëse (elastike). Nëse shpejtësia e pistonit nuk është e vogël në krahasim me shpejtësinë e zërit, lind një valë goditëse, shpejtësia e përhapjes së së cilës përmes gazit të patrazuar është më e madhe se shpejtësia e lëvizjes së grimcave të gazit (e ashtuquajtura shpejtësi masive). që përkon me shpejtësinë e pistonit. Distancat midis grimcave në një valë goditëse janë më të vogla se në një gaz të patrazuar për shkak të ngjeshjes së gazit. Nëse pistoni fillimisht shtyhet në gaz me një shpejtësi të ulët dhe përshpejtohet gradualisht, atëherë një valë goditëse nuk formohet menjëherë. Së pari, shfaqet një valë kompresimi me shpërndarje të vazhdueshme të densitetit r dhe presionit R. Me kalimin e kohës, pjerrësia e pjesës së përparme të valës së kompresimit rritet, pasi shqetësimet nga pistoni që lëviz me përshpejtim e kapin atë dhe e intensifikojnë atë, duke rezultuar në një kërcim të mprehtë në të gjithë dinamikën hidrodinamike. sasitë, pra vala goditëse

Vala goditëse në gaze reale. Në një gaz real në temperatura të larta ndodh ngacmimi i dridhjeve molekulare, shpërbërja e molekulave, reaksionet kimike, jonizimi etj., gjë që shoqërohet me shpenzimin e energjisë dhe ndryshimin e numrit të grimcave. Në këtë rast, energjia e brendshme e varet në mënyrë komplekse fq Dhe ρ dhe parametrat e gazit prapa pjesës së përparme.

Për të rishpërndarë energjinë e një gazi, të ngjeshur dhe të nxehtë në një valë të fortë goditjeje, mbi shkallë të ndryshme lirie, zakonisht kërkohen shumë përplasje molekulash. Prandaj, gjerësia e shtresës Dx në të cilën ndodh kalimi nga gjendja fillestare në atë përfundimtare të ekuilibrit termodinamik, d.m.th., gjerësia e frontit të valës së goditjes, në gazet reale është zakonisht shumë më e madhe se gjerësia e goditjes viskoze dhe përcaktohet nga koha relaksim proceset më të ngadalta: ngacmimi i dridhjeve, disociimi, jonizimi, etj.

Oriz. 25.1 Shpërndarja e temperaturës (a) dhe densitetit (b) në një valë goditëse që përhapet në një gaz real .

Temperaturat dhe dendësia në valën e goditjes kanë formën e treguar në Fig. 25.1 ku vala goditëse viskoze përshkruhet si një shpërthim.

Vala goditëse në trupat e ngurtë. Energjia dhe presioni në trupat e ngurtë kanë një natyrë të dyfishtë: ato shoqërohen me lëvizjen termike dhe me bashkëveprimin e grimcave (përbërësit termikë dhe elastikë). Teoria e forcave ndërpartikulare nuk mund të japë një varësi të përgjithshme të përbërësve elastikë të presionit dhe energjisë nga dendësia në një gamë të gjerë për substanca të ndryshme, dhe, për rrjedhojë, është teorikisht e pamundur të ndërtohet një funksion që lidhet me ( fq,ρ) para dhe pas ballit të valës së goditjes. Prandaj, llogaritjet për trupat e ngurtë (dhe të lëngshëm) përcaktohen nga përvoja ose në mënyrë gjysmë empirike. Për ngjeshje të konsiderueshme të trupave të ngurtë nevojiten presione prej miliona atmosferash, të cilat tani arrihen në studime eksperimentale. Në praktikë, valët e dobëta të goditjes me presione 10 4 -10 5 atm kanë një rëndësi të madhe. Këto janë presione që zhvillohen gjatë shpërthimit, shpërthimeve në ujë, ndikimeve të produkteve të shpërthimit në pengesa, etj. Në një numër substancash - hekuri, bismuti dhe të tjera, kalimet fazore - shndërrimet polimorfike - ndodhin në valën e goditjes. Në presione të ulëta në trupat e ngurtë, valët elastike , përhapja e të cilave, si përhapja e valëve të dobëta të ngjeshjes në gaze, mund të konsiderohet në bazë të ligjeve të akustikës.

SHPEJTËSIA E TINGUT- shpejtësia e përhapjes në mjedis. Përcaktohet nga elasticiteti dhe dendësia e mediumit. Për vrapim pa ndryshuar formë me shpejtësi Me në drejtim të boshtit X, presioni i zërit R mund të paraqitet në formë p = p(x - - ct), Ku t- koha. Për harmoni të rrafshët, valët në një medium pa dispersion dhe SZ. e shprehur me frekuencën w dhe k Floy c = w/k. Me shpejtësi Me përhapet faza harmonike. valët, pra Me thirrur edhe faza S. z. Në mediat në të cilat forma e një vale arbitrare ndryshon gjatë përhapjes, harmonike. valët megjithatë ruajnë formën e tyre, por shpejtësia fazore rezulton të jetë e ndryshme për frekuenca të ndryshme, d.m.th. shpërndarja e zërit.Në këto raste përdoret edhe koncepti shpejtësia e grupit. Në amplituda të mëdha të valës elastike, shfaqen efekte jolineare (shih. Akustika jolineare), duke çuar në një ndryshim në çdo valë, përfshirë ato harmonike: shpejtësia e përhapjes së çdo pike të profilit të valës varet nga presioni në këtë pikë, duke u rritur me rritjen e presionit, gjë që çon në shtrembërim të formës së valës.

Shpejtësia e zërit në gazra dhe lëngje. Në gaze dhe lëngje, zëri përhapet në formën e valëve vëllimore të ngjeshjes-shkarkimit. Nëse procesi i përhapjes ndodh në mënyrë adiabatike (që, si rregull, është rasti), d.m.th., ndryshimi i temperaturës në valën e zërit nuk ka kohë të nivelohet edhe pas 1 / 2 , periudha që nxehtësia nga zonat e nxehta (të ngjeshura) nuk ka kohë të kalojë në zonat e ftohta (të rralluara), atëherë S. z. e barabartë me , Ku Rështë presioni në substancë, është dendësia e saj dhe indeksi s tregon se derivati ​​merret në entropi konstante. Ky S. z. thirrur adiabatike. Shprehje për S. z. mund të shkruhet edhe në një nga format e mëposhtme:

Ku TE ferr - adiabatik. moduli i ngjeshjes së gjithanshme të materies, - adiabatik. kompresueshmëria, - izotermike kompresueshmëria, = - raporti i kapaciteteve të nxehtësisë në presion dhe vëllim konstant.

Në trupat e kufizuar, përveç valëve gjatësore dhe tërthore, ekzistojnë lloje të tjera të valëve. Kështu, përgjatë sipërfaqes së lirë të një trupi të ngurtë ose përgjatë kufirit të tij me një medium tjetër, ato përhapen valët akustike sipërfaqësore, shpejtësia e së cilës është më e vogël se shpejtësia e valëve trupore karakteristike për një material të caktuar. Për pllaka, shufra dhe materiale të tjera të forta akustike. valëpërcjellësit janë karakteristikë valë normale Shpejtësia e së cilës përcaktohet jo vetëm nga vetitë e substancës, por edhe nga gjeometria e trupit. Kështu, për shembull, S. z. për një valë gjatësore në një shufër me një st, përmasat tërthore të së cilës janë shumë më të vogla se gjatësia e valës së zërit, të ndryshme nga S. z. në një mjedis të pakufizuar me l(Tabela 3):

Metodat për matjen e S.z. mund të ndahet në rezonante, interferometrike, pulsuese dhe optike (shih. Difraksioni i dritës me ultratinguj).Naib. Saktësia e matjes arrihet duke përdorur metodat e fazës së pulsit. Optike metodat bëjnë të mundur matjen e S. z. në frekuenca hipersonike (deri në 10 11 -10 12 Hz). Saktësia abs. matjet S. z. në pajisjet më të mira përafërsisht. 10 -3%, ndërsa saktësia është relative. matje të rendit prej 10 -5% (për shembull, kur studiojmë varësinë Me në temperaturë ose magnetike fushat ose përqendrimi i papastërtive ose defekteve).

Matjet e S. z. përdoren për të përcaktuar shumës. vetitë e materies, të tilla si raporti i kapaciteteve të nxehtësisë për gazet, kompresueshmëria e gazeve dhe lëngjeve, moduli elastik i trupave të ngurtë, temperatura e Debye, etj. (shih. Akustika molekulare). Përcaktimi i ndryshimeve të vogla në S. z. është i ndjeshëm. Metoda e fiksimit të papastërtive në gazra dhe lëngje. Në trupat e ngurtë, matja e S. z. dhe varësia e saj nga të ndryshme faktorët (temperatura, fusha magnetike, etj.) ju lejon të studioni strukturën e materies: strukturën e brezit të gjysmëpërçuesve, strukturën e sipërfaqes Fermi në metale, etj.

Lit.: Landau L. D., L i f sh i c E. M., Teoria e elasticitetit, botimi 4, M., 1987; ato, Hidrodinamika, botimi i 4-të, M., 1988; Bergman L., dhe aplikimi i tij në shkencë dhe teknologji, përkth. nga gjermanishtja, botimi i dytë, M., 1957; Mikhailov I. G., Solovyov V. A., Syrnikov Yu P., Bazat e akustikës molekulare, M., 1964; Tabelat për llogaritjen e shpejtësisë së zërit në ujin e detit, L., 1965; Akustika fizike, ed. W. Mason, përkth. nga anglishtja, vëll 1, pjesa A, M., 1966, ch. 4; t 4, pjesa B, M., 1970, ch. 7; Kolesnikov A.E., Matjet me ultratinguj, botimi i dytë, M., 1982; T r u e l l R., E l b a u m Ch., Ch i k B., Metodat tejzanor në fizikën e gjendjes së ngurtë, përkth. nga anglishtja, M., 1972; Kristalet akustike, ed. M. P. Shaskolskaya, M., 1982; Krasilnikov V.A., Krylov V.V., Hyrje në akustikën fizike, M., 1984. A. L. Polyakova.

Tingulli është shoqëruesi i një personi gjatë gjithë jetës së tij, por pak njerëz mendojnë se çfarë është. Nga pikëpamja fizike, tingulli mund të përkufizohet si lëvizje lëkundëse e grimcave në një mjedis elastik të shkaktuar nga një burim, me pak fjalë - valë elastike. Shpejtësia e zërit varet nga vetitë e mediumit në të cilin ai përhapet: në gaze shpejtësia e zërit rritet me rritjen e temperaturës dhe presionit, në lëngje zvogëlohet me rritjen e temperaturës (përjashtim bën uji, në të cilin shpejtësia e zërit arrin një maksimale në 74°C dhe fillon të ulet vetëm me rritjen e kësaj temperature). Për ajrin, kjo varësi duket si kjo:

C = 332 + 0,6t c

ku t c është temperatura e ambientit, °C.

Tabela 1. Shpejtësia e zërit në gazra, në një temperaturë prej 0 ° C dhe një presion prej 1 atm.

Tabela 2. Shpejtësia e zërit në lëngje në një temperaturë prej 20 °C.

Në trupat e ngurtë, shpejtësia e zërit përcaktohet nga moduli elastik i substancës dhe dendësia e saj, ndërsa ndryshon në drejtimet gjatësore dhe tërthore në trupat e ngurtë të pakufishëm izotropikë.

Tabela 3. Shpejtësia e zërit në një trup të ngurtë.

Tabelat tregojnë qartë se shpejtësia e zërit në gazra është shumë më e ulët se në trupat e ngurtë, kjo është arsyeja pse në filmat aventurë shpesh mund të shihni njerëz që vënë veshin në tokë për të përcaktuar praninë e një ndjekjeje hekurudha, kur zhurma e një treni që vjen dëgjohet dy herë - herën e parë transmetohet përgjatë binarëve dhe herën e dytë përmes ajrit.

Procesi i lëvizjes osciluese të një valë zanore në një mjedis elastik mund të përshkruhet duke përdorur shembullin e lëkundjes së një grimce ajri:

Një grimcë ajri e detyruar të lëvizë nga pozicioni i saj fillestar për shkak të ndikimit të një burimi tingulli, veprojnë nga forcat elastike të ajrit, të cilat përpiqen ta kthejnë atë në vendin e saj origjinal, por për shkak të veprimit të forcave inerciale, kur kthehet, grimca nuk ndalet, por fillon të largohet nga pozicioni fillestar në drejtim të kundërt, ku, nga ana tjetër, mbi të veprojnë edhe forcat elastike dhe procesi përsëritet.

Figura 1. Procesi i dridhjes së grimcave të ajrit

Në figurë (Figura nr. 2), molekulat e ajrit përfaqësohen figurativisht me pika të vogla (ka më shumë se një milion prej tyre në një metër kub ajër). Presioni në rajonin e ngjeshjes është pak më i lartë se presioni atmosferik, dhe në rajonin e rrallimit, përkundrazi, është nën presionin atmosferik. Drejtimi i shigjetave të vogla tregon se, mesatarisht, molekulat lëvizin në të djathtë nga një zonë me presion të lartë dhe në të majtë nga një zonë me presion të ulët. Secila prej molekulave të përfaqësuara së pari udhëton një distancë të caktuar në të djathtë, dhe pastaj të njëjtën distancë në të majtë, në lidhje me pozicionin e saj origjinal, ndërsa vala e zërit lëviz në mënyrë të njëtrajtshme në të djathtë.

Figura 2. Lëvizja e valëve zanore

Është logjike të shtrohet pyetja - pse vala e zërit lëviz djathtas? Përgjigja mund të gjendet duke shqyrtuar me kujdes shigjetat në figurën e mëparshme: në vendin ku shigjetat përplasen me njëra-tjetrën, formohet një grumbullim i ri molekulash, të cilat do të vendosen në anën e djathtë të zonës së ngjeshjes origjinale; largohuni nga pika e përplasjes së shigjetave, densiteti i molekulave zvogëlohet dhe formohet një zonë e re rrallimi, prandaj, lëvizja graduale e zonave me presion të lartë dhe të ulët çon në lëvizjen e valës së zërit në të djathtë. .

Figura 3. Procesi i lëvizjes së një valë zanore

Lëvizja valore e këtij lloji quhet lëkundje harmonike ose sinusoidale, e cila përshkruhet si më poshtë:

x(t) = Asin(wt + φ)

Një valë e thjeshtë harmonike ose sinusale është paraqitur në figurë (Figura nr. 4):

Figura 4. Vala sinus

Gjatësia e valës varet nga frekuenca dhe shpejtësia e zërit:

Gjatësia e valës (m) = Shpejtësia e valës (m/s) / Frekuenca (Hz)

Prandaj, frekuenca përcaktohet si më poshtë:

Frekuenca (Hz) = Shpejtësia e valës (m/s) / Gjatësia e valës (m)

Nga këto ekuacione është e qartë se me rritjen e frekuencës, gjatësia e valës zvogëlohet.

Tabela 4. Gjatësia e valës në varësi të frekuencës së zërit (në temperaturën e ajrit 20 °C)

Intensiteti i zërit zvogëlohet me rritjen e distancës nga burimi i zërit. Nëse një valë zanore nuk has ndonjë pengesë në rrugën e saj, atëherë tingulli nga burimi udhëton në të gjitha drejtimet. Figura (Figura nr. 5) tregon natyrën e ndryshimit të intensitetit të zërit - intensiteti i zërit mbetet konstant, por zona e ndikimit rritet, kjo është arsyeja pse intensiteti i zërit zvogëlohet në një pikë të caktuar.

Figura 5. Procesi i përhapjes së valëve zanore

Në varësi të llojit të burimit të zërit, ekzistojnë disa lloje të valëve të zërit: të sheshta, sferike dhe cilindrike.

Figura 6. Llojet e burimeve të zërit dhe paraqitja skematike e frontit të valës
a - pjatë e zgjatur; b - burimi i pikës; c - burim linear.

Kur përhapen, valët e rrafshët nuk ndryshojnë formën dhe amplituda, valët sferike nuk ndryshojnë formën (amplituda zvogëlohet me 1/r), valët cilindrike ndryshojnë edhe formën dhe amplituda (zvogëlohen si 1/№r).