Звуковые волны

Звуковая волна соответствует распространению механических возмущений в упругой среде. Эти возмущения воспринимаются, в частности, человеческим ухом, который интерпретирует их как звуки. Наука, изучающая эти волны, называется акустикой.

Звуковые волны могут отражаться, например, когда слышно эхо. Они также могут претерпевать преломления, когда пересекают стену. Звуковые волны, в отличие от световых, не распространяются в вакууме. В их основе обязательно лежит материальная среда.

Характеристики акустических волн

Частота, выраженная в герцах (Гц), является одной из основных характеристик звуковой волны. Таким образом, частоты звуковых волн, воспринимаемых человеком, составляют примерно от 20 Гц до 20 кГц.

Ниже этих значений мы находимся в диапазоне инфразвука, который, например, слоны используют для общения на больших расстояниях, и выше, в диапазоне ультразвука, который собаки и кошки способны слышать.

Есть и другие физические характеристики звука, такие как:

• интенсивность звука, выраженная в децибелах (дБ), соответствующая амплитуде связанной с ним волны; интенсивность звука может вызывать шумовые помехи; таким образом, уровень оживленного разговора может достигать 60 дБ, а болевой порог составляет около 130 дБ.
• тембр, связанный с формой волны; На самом деле звуковые волны обычно не представляются с помощью идеальных синусоид.

Скорость распространения звуковой волны

Скорость звука зависит от природы, температуры и давления среды, в которой распространяется акустическая волна. В случае распространения в идеальном газе скорость увеличивается с увеличением плотности и/или сжимаемости газа.

При нормальных условиях температуры и давления скорость звука в воздухе составляет около 340 м/с. В воде скорость звука почти в пять раз выше.

Когда объект движется быстрее звука в данной среде, считается, что он пересекает звуковой барьер.