2. Dane informacyjne
• Nazwa szkoły:
- I Liceum Ogólnokształcące im. Marii Skłodowskiej-Curie
w Pile
• ID grupy:
- 97/70-_MF-_G1
• Kompetencja:
- Matematyczno-fizyczna
• Temat:
-Fala dźwiękowa
• Semestr:
- zimowy/2010/2011

3. Fizyka dźwięku

4. Czym jest dźwięk
Szczególny rodzajem fal mechanicznych są fale dźwiękowe.
Spotykamy się z nimi codziennie kiedy mówimy i kiedy słuchamy.
Często umilają nam życie ale i bywają szkodliwe.
Dźwięki,to wywołane drganiami fale zgęstnień lub rozrzedzeń (zmian ciśnienia)
powietrza,wody lub innego ośrodka
Dźwiękami i zjawiskami mu towarzyszącymi zajmuje się dział fizyki zwany akustyką

5. Fala dźwiękowa
• Fale dźwiękowe są to tak zwane fal podłużne czyli takie,w których
cząsteczki ośrodka drgają w tym samym kierunku,w którym rozchodzi
się fala.
• Fala dźwiękowa nie może rozchodzić się w próżni

6. Cechy dźwięku
• Wysokość dźwięku
• Natężenie dźwięku
• Barwa dźwięku

7. • Wysokość dźwięku jaką
słyszymy jest zależna od
długości fali czyli od
odległości pomiędzy
sąsiednimi obszarami
maksymalnego zagęszczenia
cząsteczek.Im mniejsza
długość fali (a zarazem
wyższa częstotliwość) tym
wyższy dźwięk.
• Ucho ludzkie słyszy
dźwięki ,których częstotliwość
zawiera się w zakresie
16-16000Hz

8. •Natężenie
dźwięku – •Do pomiaru natężenia
uśredniona dźwięku używa się skali
energia fali logarytmicznej i
akustycznej jednostek zwanych
padającej na decybelami
jednostkową (dB).Najcichszy dźwięk
powierzchnię. ma poziom 0dB –
•Jednostką odpowiada to
natężenia
dźwięku jest W/ •Próg bólu –natężenie
m² ,które uszkadza narząd
słuchu człowieka ma
wartość 130dB
•Natężenie
dźwięku zależy
od ampiltudy fali
czyli
maksymalnej
zmiany ciśnienia.

9. • Barwa w bardzo dużym stopniu określa
subiektywny odbiór danego dźwięku. Zróżnicowanie
barw dźwięków pozwala nam odróżniać poszczególne
głosy i instrumenty. Ponieważ barwa jest cechą
odbieraną subiektywnie to jej powiązanie z fizycznymi
właściwościami fali dźwiękowej jest skomplikowane.
Występuje pewna analogia pomiędzy barwą
postrzeganą wzrokiem a barwą dźwięku. Barwa
postrzegana wzrokiem zależna jest od składu
widmowego światła. Barwa dźwięku też w zasadniczym
stopniu zależna jest od składu widmowego sygnału
akustycznego, czyli proporcji poszczególnych
częstotliwości składowych.
Do opisu barwy stosuje się szeroką gamę terminów.
Znaczenie części tych terminów nie jest zbyt
precyzyjnie określone. Najbardziej klasyczne określenia
barwy to:
barwa ciepła - charakteryzująca się większą zawartością
składowych o niskich częstotliwościach,
barwa jasna - charakteryzująca się dużą zawartością
składowych o wysokoczęstotliwościowych,
barwa ciemna - charakteryzująca się małą zawartością
składowych wysokoczęstotliwościowych.

10. Opis matematyczny.
• Cząsteczki powietrza drgając poruszają się ruchem
harmonicznym, który opisuje równanie:
x(t) = A cos(ω t+φ )
gdzie: ω = 2π/T, T =1/f,
A – amplituda, ω - częstość kołowa (kątowa),
T – okres, f – częstość (częstotliwość).

11. Prędkość fal dźwiękowych w gazach
• Prędkość fali dźwiękowej v jest stała dla każdego
ośrodka gazowego. Zależy ona od gęstości gazu ρ
i panującego w nim ciśnienia p, co opisuje wzór
Newtona:
v = 1,185∙(p/ ρ )½.
• Prędkość fali dźwiękowej w powietrzu zmierzył
Ernest Chladini uwzględniając zależność ciśnienia
od temperatury gazu t:
v = 20,08∙(t + 273,15)½

12. Prędkość fal dźwiękowych w
cieczach
• W cieczach prędkość fali dźwiękowej wyraża się
wzorem:
v = 10∙(K/ρ )½,
gdzie K to moduł ściśliwości objętościowej.
• Prędkość ta waha się między 1000 a 1600 m/s.
• Prędkość fali dźwiękowej w cieczach zwiększa się
z temperaturą. Tylko woda wykazuje anomalię,
polegającą na tym, że prędkość fali w wodzie
wzrasta tylko do 80°C, po czym nieznacznie
maleje.

13. Prędkość fal dźwiękowych w
powietrzu w zależności od panującej
temperatury

14. Prędkość fal dźwiękowych w ciałach
stałych
• Prędkość podłużnej fali dźwiękowej
określoną wzorem:
v = 10∙(E/ρ )½,
gdzie E to moduł ściśliwości (moduł
Younga).

15. Odbicie i załamanie fal
dźwiękowych
• Odbicie i załamanie fal
dźwiękowych zachodzi
na granicy dwóch
ośrodków. Tymi
zjawiskami rządzą
prawa:
• odbicia: α = α
• załamania: n1sinα =
n2sinβ,

16. Interferencja fal dźwiękowych.
• W zależności od właściwości fal
oddziałujących ze sobą może dojść do:
– całkowitego wygaszenia,
– powstania dudnienia,
– powstania fali stojącej.

17. Fale stojące.

18. Rezonans akustyczny
• Rezonans czyli współdrganie zachodzi, jeśli fala
dźwiękowa napotykając na ciało sprężyste zdolne
do drgań o takiej samej częstotliwości jak jej
własna wprawi je w drgania.
• Wyróżnia się rezonans swobodny i wymuszony.
• Zjawisko to ma zastosowanie w działaniu
instrumentów muzycznych

19. Zjawisko Dopplera.
• Jeśli następuje zmiana odległości między źródłem fali
dźwiękowej i obserwatorem, to słyszana częstość różni się
od faktycznej częstotliwości źródła fali.
• Częstotliwość pozorna f i rzeczywista f0 powiązane są
następującą zależnością:
f = f0∙(1±v/v0),
gdzie: v0 – prędkość fali dźwiękowej;
v – prędkość względna źródła i obserwatora.

20. Zobaczyć dźwięk
• Jak stworzyć obraz fali dźwiękowej? Muzyki, słów, czy dźwięków
przyrody? Wizualną reprezentację dźwięku widzimy często w
programach odtwarzających muzykę jako podskakujące słupki
spektrogramu albo drgającą strunę oscyloskopu.

21. Figury Chladniego

22. Prezentację wykonali
• Adam Szczepaniak
• Kinga Krusik
• Elżbieta Zduniak
• Żaneta Terlecka
• Paulina Wypych
• Jakub Bielawski
• Przemysław Kaczmarek
• Filip Jarczak
• Krzysztof Knap
• Michał Kowalczuk
• Sara Kwidzyńska
• Monika Salitra

23. Bibliografia
• Wikipedia.org
• D. Holliday, R. Resnick
„Podstawy fizyki 2”