Një valë zanore është një valë mekanike gjatësore e një frekuence të caktuar. Në artikull do të kuptojmë se çfarë janë valët gjatësore dhe tërthore, pse jo çdo valë mekanike është e shëndoshë. Gjeni shpejtësinë e valës dhe frekuencat në të cilat shfaqet zëri. Le të zbulojmë nëse zëri është i njëjtë në mjedise të ndryshme dhe të mësojmë se si të gjejmë shpejtësinë e tij duke përdorur formulën.
Dalja shfaqet
Le të imagjinojmë një sipërfaqe ujore, për shembull një pellg në mot të qetë. Nëse hidhni një gur, atëherë në sipërfaqen e ujit do të shohim rrathë që ndryshojnë nga qendra. Dhe çfarë do të ndodhë nëse marrim jo një gur, por një top dhe e sjellim atë në lëvizje lëkundëse? Rrathët do të gjenerohen vazhdimisht nga dridhjet e topit. Do të shohim afërsisht të njëjtën gjë siç tregohet në animacionin kompjuterik.
Nëse e ulim notuesin në një distancë nga topi, ai gjithashtu do të lëkundet. Kur luhatjet ndryshojnë në hapësirë me kalimin e kohës, ky proces quhet valë.
Për të studiuar vetitë e zërit (gjatësia e valës, shpejtësia e valës, etj.), është e përshtatshme lodra e famshme Rainbow, ose Ylberi i lumtur.
Ta shtrijmë pranverën, ta lëmë të qetësohet dhe ta tundim fort lart e poshtë. Do të shohim se u shfaq një valë, e cila kaloi përgjatë burimit dhe më pas u kthye. Kjo do të thotë se reflektohet nga pengesa. Ne vëzhguam se si vala u përhap përgjatë pranverës me kalimin e kohës. Grimcat e sustës lëviznin lart e poshtë në lidhje me ekuilibrin e tyre dhe vala ecte majtas e djathtas. Një valë e tillë quhet valë tërthore. Në të, drejtimi i përhapjes së tij është pingul me drejtimin e lëkundjes së grimcave. Në rastin tonë, mediumi i përhapjes së valës ishte një pranverë.
Tani ta zgjasim sustën, ta lëmë të qetësohet dhe të tërhiqet përpara e mbrapa. Do të shohim që mbështjelljet e sustës janë të ngjeshura përgjatë tij. Vala shkon në të njëjtin drejtim. Në një vend susta është më e ngjeshur, në një tjetër është më e shtrirë. Një valë e tillë quhet gjatësore. Drejtimi i lëkundjes së grimcave të saj përkon me drejtimin e përhapjes.
Le të imagjinojmë një medium të dendur, për shembull, një trup të ngurtë. Nëse e deformojmë me prerje, do të lindë një valë. Do të shfaqet për shkak të forcave elastike që veprojnë vetëm në trupat e ngurtë. Këto forca luajnë rolin e rivendosjes dhe gjenerimit të një valë elastike.
Ju nuk mund të deformoni një lëng me prerje. Një valë tërthore nuk mund të përhapet në gazra dhe lëngje. Një gjë tjetër është gjatësore: përhapet në të gjitha mjediset ku veprojnë forcat elastike. Në një valë gjatësore, grimcat i afrohen njëra-tjetrës, më pas largohen dhe vetë mediumi kompresohet dhe rrallohet.
Shumë njerëz mendojnë se lëngjeti pakompresueshëm, por nuk është kështu. Nëse e shtypni pistën e shiringës me ujë, ajo do të tkurret pak. Në gazra, është gjithashtu i mundur deformimi shtypës-tërheqës. Shtypja e pistës së një shiringe të zbrazët ngjesh ajrin.
Shpejtësia dhe gjatësia e valës
Le t'i kthehemi animacionit që shqyrtuam në fillim të artikullit. Ne zgjedhim një pikë arbitrare në një nga rrathët që divergjojnë nga topi i kushtëzuar dhe e ndjekim atë. Pika largohet nga qendra. Shpejtësia me të cilën lëviz është shpejtësia e kreshtës së valës. Mund të konkludojmë: një nga karakteristikat e valës është shpejtësia e valës.
Animacioni tregon se kreshtat e valës janë të vendosura në të njëjtën distancë. Kjo është gjatësia e valës - një tjetër nga karakteristikat e saj. Sa më të shpeshta të jenë valët, aq më e shkurtër është gjatësia e tyre.
Pse çdo valë mekanike nuk është e shëndoshë
Merr një vizore alumini.
Është kërcyes, kështu që është i mirë për përvojën. Vëmë vizoren në buzë të tavolinës dhe e shtypim me dorë që të dalë fort. Ne shtypim buzën e saj dhe e lëshojmë ashpër - pjesa e lirë do të fillojë të dridhet, por nuk do të ketë zë. Nëse e zgjatni vizoren vetëm pak, dridhja e skajit të shkurtër do të krijojë një tingull.
Çfarë tregon kjo përvojë? Ajo tregon se zëri shfaqet vetëm kur një trup lëviz mjaft shpejt kur shpejtësia e valës në medium është e lartë. Le të prezantojmë një karakteristikë tjetër të valës - frekuencën. Kjo vlerë tregon se sa dridhje në sekondë bën trupi. Kur krijojmë një valë në ajër, zëri shfaqet në kushte të caktuara - kur është mjaftfrekuencë e lartë.
Është e rëndësishme të kuptohet se tingulli nuk është valë, megjithëse lidhet me valët mekanike. Tingulli është ndjesia që ndodh kur valët e zërit (akustike) hyjnë në vesh.
Le të kthehemi te sundimtari. Kur pjesa më e madhe zgjatet, vizori lëkundet dhe nuk bën zë. A krijon kjo një valë? Sigurisht, por është një valë mekanike, jo një valë zanore. Tani mund të përcaktojmë një valë zanore. Kjo është një valë gjatësore mekanike, frekuenca e së cilës është në rangun nga 20 Hz në 20 mijë Hz. Nëse frekuenca është më e vogël se 20 Hz ose më shumë se 20 kHz, atëherë nuk do ta dëgjojmë, megjithëse do të ndodhin dridhje.
Burimi i zërit
Çdo trup lëkundës mund të jetë burim i valëve akustike, atij i duhet vetëm një medium elastik, për shembull, ajri. Jo vetëm një trup i ngurtë mund të lëkundet, por edhe një lëng dhe një gaz. Ajri si një përzierje e disa gazrave mund të jetë jo vetëm një mjet përhapjeje - ai vetë është i aftë të gjenerojë një valë akustike. Janë dridhjet e tij që qëndrojnë në themel të tingullit të instrumenteve frymore. Flauti ose boria nuk dridhen. Është ajri që rrallohet dhe ngjeshet, i jep valës një shpejtësi të caktuar, si rezultat i së cilës dëgjojmë zërin.
Përhapja e zërit në mjedise të ndryshme
Kemi zbuluar se substanca të ndryshme tingëllojnë: të lëngshme, të ngurta, të gazta. E njëjta gjë vlen edhe për aftësinë për të kryer një valë akustike. Tingulli përhapet në çdo mjedis elastik (të lëngët, të ngurtë, të gaztë), përveç vakumit. Në një hapësirë boshe, le të themi në hënë, nuk do të dëgjojmë zhurmën e një trupi që vibron.
Shumica e tingujve të perceptuar nga njerëzit janë në ajër. Peshqit, kandil deti dëgjojnë një valë akustike që divergjente nëpër ujë. Ne, nëse zhytemi nën ujë, do të dëgjojmë edhe zhurmën e një varke me motor që kalon. Për më tepër, gjatësia e valës dhe shpejtësia e valës do të jenë më të larta se në ajër. Kjo do të thotë se tingulli i motorit do të jetë i pari që do të dëgjohet nga një person që zhytet nën ujë. Peshkatari, i cili është ulur në barkën e tij në të njëjtin vend, do të dëgjojë zhurmën më vonë.
Në trupat e ngurtë, zëri udhëton edhe më mirë dhe shpejtësia e valës është më e lartë. Nëse vendosni një objekt të fortë, veçanërisht metal, në vesh dhe trokitni lehtë mbi të, do të dëgjoni shumë mirë. Një shembull tjetër është zëri juaj. Kur dëgjojmë për herë të parë fjalimin tonë, të regjistruar më parë në një regjistrues zëri ose nga një video, zëri duket i huaj. Pse po ndodh kjo? Sepse në jetë nuk dëgjojmë aq shumë dridhje tingujsh nga goja, sa dridhje valësh që kalojnë nëpër kockat e kafkës sonë. Tingulli i reflektuar nga këto pengesa ndryshon disi.
Shpejtësia e zërit
Shpejtësia e një valë zanore, nëse marrim parasysh të njëjtin tingull, do të jetë e ndryshme në mjedise të ndryshme. Sa më i dendur të jetë mediumi, aq më shpejt zëri arrin në veshin tonë. Treni mund të shkojë aq larg nga ne sa zhurma e rrotave nuk do të dëgjohet ende. Megjithatë, nëse e vendosni veshin te shinat, ne mund të dëgjojmë qartë zhurmën.
Kjo sugjeron që valët e zërit udhëtojnë më shpejt në trupat e ngurtë sesa në ajër. Figura tregon shpejtësinë e zërit në mjedise të ndryshme.
Ekuacioni i valës
Shpejtësia, frekuenca dhe gjatësia e valës janë të ndërlidhura. Për trupat që vibrojnë me frekuencë të lartë, vala është më e shkurtër. Tingujt me frekuencë të ulët mund të dëgjohen në një distancë më të madhe, sepse ato kanë një gjatësi vale më të madhe. Ka dy ekuacione valore. Ato ilustrojnë ndërvarësinë e karakteristikave të valëve nga njëra-tjetra. Duke ditur çdo dy sasi nga ekuacionet, mund të llogarisni të tretën:
с=ν × λ, ku c është shpejtësia, ν është frekuenca, λ është gjatësia e valës.
Ekuacioni i dytë i valës akustike:
s=λ / T, ku T është periudha, d.m.th. koha për të cilën trupi bën një lëkundje.
