Fala mechaniczna - fala rozchodząca się w ośrodkach sprężystych (ciała stałe, ciecze i gazy) poprzez rozprzestrzenianie się drgań tego ośrodka. Przykładami fal mechanicznych są fale morskie, fale dźwiękowe, fale sejsmiczne. Fale mechaniczne mogą być falami podłużnymi (np. fala dźwiękowa) lub poprzecznymi (np. fala na wodzie).

Fala dźwiękowa - fala podłużna o małym natężeniu rozchodząca się w ośrodkach sprężystych, odbierana i rejestrowana przez narząd słuchu dająca ostatecznie wrażenie słuchowe. Fala akustyczna posiada wszystkie cechy fali sprężystej mechanicznej.

Równanie fali sprężystej:

y =

k - liczba falowa

Długość fali - najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej amplitudzie

Częstotliwość fali - liczba powtórzeń ruchu drgającego w jednostce czasu; jest odwrotnością okresu

Okres - czas jedne ruchu drgającego.

Prędkość rozchodzenia się dźwięku: dla powietrza jest równa 340 m/s.

Wraz ze wzrostem częstotliwości okres maleje.

Fale dźwiękowe ze względu na ich częstotliwość można podzielić na następujące zakresy:

• f<20 Hz – infradźwięki są to fale generowane przez źródła o bardzo dużych rozmiarach, np. powstające podczas trzęsień ziemi

• 20<f<16000(20000) Hz – dźwięki słyszalne

• f>16(20) kHz – ultradźwięki np. wytwarzane w zjawisku piezoelektrycznym

Fala stojąca –

fala powstała w wyniku nałożenia się dwóch fal o jednakowej długości,

takiej samej amplitudzie, mających przeciwne kierunki rozchodzenia się.

Falę stojącą utworzą fala padająca i odbita

– fala w strunie, fala w słupie powietrza,

optyczna fala stojąca między zwierciadłami w rezonatorze lasera

y = Asin(kx)cos(ωt)

Cechy dźwięku

• fizyczne: częstotliwość, natężenie, widmo dźwięku

Natężenie

P – moc dźwięku przechodzącego przez pow. A

p – amplituda ciśnienia akust.

ρ – gęstość ośrodka

v – prędkość dźwięku

Poziom natężenia dźwięku

– logarytmiczna miara natężenia dźwięku w stosunku do pewnej,

umownie przyjętej wartości odniesienia (I₀=10^-12W/m²)

jednostka – decybel [dB]

Widmo dźwięku

Superpozycja fal – sumowanie niezależnych ruchów falowych. Fala wypadkowa, która jest wynikiem nałożenia się kilku ruchów falowych jest sumą fal składowych

Dowolną falę akustyczną można przedstawić w postaci superpozycji składowych sinusoidalnych.

• psychologiczne:

wysokość dźwięku odpowiada częstotliwości, im dźwięk jest wyższy tym jego częstotliwość też jest wyższa

głośność odpowiada natężeniu dźwięku

barwa, odpowiada widmu dźwięku

Izofony

Wyznaczanie prędkości dźwięku metodą rezonansu akustycznego.

Rura Kundta

 rezonator akustyczny w kształcie długiej rury z jednej strony zamkniętej, z umieszczonym wewnątrz źródłem drgań.

fp=fr

Vp/λp=Vr/λr

l=λr/2 2l=λr

l – długość rury

d=1/2*λp 2d=λp

d – odległość od węzła do węzła

Prawo Webnera-Fechnera

Jeśli porównywane są wielkości bodźców, na naszą percepcję oddziałuje nie arytmetyczna różnica pomiędzy nimi, lecz stosunek porównywanych wielkości.

w = k*lnB/B₀

w – intensywność wrażenia,

B – wielkość bodźca