Fale dźwiękowe: infradźwięki, dźwięki słyszalne i ultradźwięki

Czy słonie potrafią przewidzieć nadchodzące tsunami? Aby odpowiedzieć na to pytanie musimy zrozumieć czym są fale dźwiękowe.

Fale dźwiękowe rozchodzą się i przenoszą energię w ośrodku sprężystym np. w powietrzu, są przykładem fal mechanicznych podłużnych. Prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej zależy od rodzaju ośrodka.

Jak powstaje dźwięk i jakie są jego cechy? Którego rodzaju fal dźwiękowych używają słonie: infradźwięków, dźwięków słyszalnych, czy ultradźwięków? Jak przedstawić dźwięki w postaci graficznej na oscylogramie. Odpowiedzi znajdziecie w tym artykule!

1. Powstawanie dźwięku

Jak powstaje i rozchodzi się dźwięk? Źródłami dźwięku są drgające ciała np. głośnik, „warczący silnik”, niespokojne morze czy struny głosowe. Źródła te przekazują swoje drgania ośrodkowi sprężystemu np. powietrzu. W ten sposób tworzy się fala dźwiękowa podłużna, charakteryzująca się naprzemiennym zagęszczeniem i rozrzedzeniem cząsteczek ośrodka. Dźwięk może być rejestrowany przez odbiornik np. mikrofon lub ludzkie ucho.

2. Cechy dźwięków

Jak możemy opisać dźwięk? Opowiadając o wrażeniach z koncertu na pewno wspomnimy o tym czy było głośno, rozróżnimy niskie dźwięki (basy) i wysokie (treble) oraz opiszemy rodzaje instrumentów. Takie są właśnie cechy dźwięków:

  • Głośność (natężenie) – zależy od amplitudy drgań, energii fali
  • Wysokość dźwięku – zależy (nieliniowo) od częstotliwości drgań
  • Barwa dźwięku – zależy od dźwięków składowych, pozwala rozróżnić nam brzmienie różnych instrumentów

Dźwięki, ze względu na ich częstotliwość dzielimy na:

  • Infradźwięki czyli dźwięki poniżej progu słyszalności
  • Dźwięki słyszalne o częstotliwości 20 – 20 000 Hz oraz
  • Ultradźwięki czyli dźwięki powyżej progu słyszalności.

3. Infradźwięki

  • Infradźwięki to wszystkie dźwięki poniżej progu słyszalności czyli o częstotliwości poniżej ok. 20 Hz. Infradźwięki są słabo tłumione i mogą rozchodzić się na duże odległości.
  • Przykładami naturalnych źródeł infradźwięków są wodospady, fale morskie, wulkany i niektóre zwierzęta. Niektóre zwierzęta np. słonie czy wieloryby używają infradźwięków do komunikacji. Infradźwięki wytwarzają też klimatyzacja, ciężkie pojazdy, wentylatory, drgania mostów.
  • Ludzie nie słyszą infradźwięków ale oddziałują one na nas niekorzystnie powodując np. ból głowy, uczucie zmęczenia i pogorszenie widzenia. Infradźwięki są wykorzystane w broni akustycznej, służącej do obezwładniania osób.

4. Dźwięki słyszalne

  • Dźwięki słyszalne to fale o częstotliwości od 20 Hz do 20 kHz. Z wiekiem nasz słuch się pogarsza, dotyczy to zwłaszcza dźwięku o wysokich częstotliwościach. Prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s.

5. Ultradźwięki

  • Ultradźwięki to wszystkie dźwięki powyżej progu słyszalności czyli o częstotliwości powyżej 20 000 Hz. Ultradźwięki charakteryzują się małą długością fali co powoduje, że są użyteczne w geolokacji oraz uzyskiwaniu obrazów medycznych.
  • Naturalnymi źródłami ultradźwięków są niektóre zwierzęta np. delfin, wieloryb, nietoperz, które wykorzystują ultradźwięki do echolokacji – nawigacji przy pomocy dźwięku.
  • Przykładami zastosowań ultradźwięków przez człowieka są: sonar – system do nawigacji na morzu i w powietrzu, USG – urządzenie pozwalające na nieinwazyjne uzyskanie obrazu tkanek oraz scaling – usuwanie kamienia nazębnego .

6. Oscylogram

Do przedstawienia dźwięków w sposób graficzny, na wykresie używamy oscylogramu. Oscylogram dźwięku jest wykresem amplitudy fal dźwiękowych od czasu. Z wykresu możemy wywnioskować głośność oraz wysokość dźwięku pamiętając że:

  • Głośność zależy od amplitudy fal („wysokości fal na wykresie”)
  • Wysokość dźwięku zależy od jego częstotliwości („stopnia pofalowania wykresu”)

CIEKAWOSTKA

Czy słonie potrafią przewidzieć nachodzące tsunami? To prawdopodobne, słonie są w stanie usłyszeć infradźwięki wydawane przez fale morskie, które przemieszczając się z prędkością 340 m/s dotrą do słoni szybciej niż fala tsunami o prędkości 220 m/s. W 2004 roku na Sri Lance stada słoni rozpoczęły ucieczki w głąb lądu po czym kraj nawiedziło olbrzymie tsunami.


PRZYDATNY ARTYKUŁ? Udostępnij link innym:

Facebooktwittermail

Dodaj do Google Classroom

Następny temat:
Fale elektromagnetyczne

Pozostałe tematy z działu: RUCH DRGAJĄCY I FALOWY

Ruch drgający – amplitudaokres drgańczęstotliwość | Ruch okresowy wahadła | Ruch ciężarka na sprężynie | Przemiany energii w ruchu drgającym | Wykresy ruchu drgającego | Czym jest fala? | Fale mechaniczne | Fale dźwiękowe: infradźwięki, dźwięki słyszalne, ultradźwięki | Fale elektromagnetyczne