Звук породжує тіло, яке рухається, вібрує з певною частотою. Якщо коливання занадто повільні, то повітря просто обходить об’єкт і звук не виникає. У статті ми розповімо, що перешкоджає поширенню звуку, але спершу розберемося, що собою являє звукова хвиля. Розглянемо процес появи звуку в повітрі, воді, твердих тілах.
Як виникає і розходиться у повітрі звукова хвиля
Джерело звуку рухається і тим самим змінює тиск повітря в близько розташованих шарах. З кожним відхиленням тіла повітря поперемінно стискається і разреживается. Зміни тиску передаються від шару до шару — так поширюється пружна хвиля. Відстань, на якому звук можна буде сприйняти, визначається довжиною хвилі, тобто дистанцією між найближчими точками стиснення повітря. Довжина хвилі в свою чергу залежить від частоти коливань. Звуки великої частоти ми називаємо високими, а малої — низькими.
Акустична хвиля в різних середовищах
Поширення звуку в середовищі залежить від її будови та характеристик. Рідини, повітря, тверді тіла — всі ці речовини влаштовані по-різному, тому проводять звук неоднаково.
Частинки води і твердих тіл утримує між собою кристалічна решітка. Атоми пов’язані електричними силами, тому вода не може повністю розтектися, а тверді об’єкти зберігають форму. Як тільки звуковий тиск зміщує одну частинку, за нею йдуть і інші. Це властивість називається пружністю і означає здатність середовища, тіла протистояти деформації. Чим більш пружна середовище, тим швидше вона проводить звук.
У порівнянні з твердими тілами і рідинами повітря найменш пружний. Це пояснюється його будовою. Частинки не утримують між собою ніякі зв’язку, тому повітря весь час прагне розсіятися. Цьому перешкоджає сила тяжіння і постійні зіткнення атомів між собою.
При 0° С швидкість поширення звуку в повітрі 340 м/с, у воді — 1480 м/с. В твердих тілах, особливо металах, звук проходить набагато швидше (до 5-6 тис. м/с).
Що перешкоджає поширенню звуку
Від тіла звук розходиться в усі боки однаково, але тільки в тому випадку, якщо на його шляху немає перешкод. Не всі перешкоди заважають поширенню звуку. Очевидно, що аркушем картону, як від світла, від шуму не закриєшся. Справа в тому, що звукові хвилі обходять перешкоди, якщо їх розмір менший довжини хвилі. Довжина хвиль, які ми чуємо, становить 0,015-15 м. Дерево хвиля може обігнути, а будівлю або скелясті гори — ні. Від таких великих об’єктів вона відображається. Як і світло, звукова хвиля відбивається під кутом, рівним за величиною кута падіння. В момент відображення ми чуємо відлуння.
Перехід звуку з середовища в середу
Він можливий, тільки якщо щільності двох середовищ не надто відрізняються. Наприклад, повітря і води різниця дуже велика. Звук, підійшовши до межі, відображається від поверхні ріки. Тільки маленька частина енергії хвилі витрачається на вібрацію верхніх шарів води. Під водою, поблизу її поверхні, звуки ще чутні, а на метровій глибині вже немає.
Середовища, що володіють звукоізоляційними властивостями
У будівлях з тонкими стінами хороша чутність, тому що звук приводить їх в коливальний рух. Стіни відтворюють шум у сусідньому приміщенні. Що перешкоджає поширенню звуку, що ізолює акустичну хвилю? Пробкова крихта, мінеральна вата, штукатурка з мікрочастинками, поролон — всі ці матеріали мають загальну властивість: у них безліч відсіків, пор. Звук, потрапляючи в ці порожнечі, багаторазово відбивається і поглинається.
Що перешкоджає поширенню звуку в природі? Приклад поглинання акустичної хвилі в природних умовах — туман. При ясній погоді краще чути і на більшій відстані. Туман — це неоднорідний повітря, він містить крапельки води. Частина хвилі поглинають «відсіки» між водою і повітрям.
Поглинання звуків різної частоти
Є звуки, які поглинаються з працею, все залежить від їх частоти. Низькі звуки (пароплавний гудок, дзвін великого дзвону) чути за десятки кілометрів. Їх частота становить 30-50 Гц, тому вони погано поглинаються середовищем. Високі звуки поширюються не так далеко, тому що легко поглинаються. Наприклад, ультразвук з частотою понад 20 тис. Гц ми взагалі не сприймаємо.
