Швидкість і довжина хвилі
Повернемося до анімації, яку ми розглядали на початку статті. Виберемо довільну точку на одному з розбіжних від умовного м’яча кіл і простежимо за нею. Точка віддаляється від центру. Швидкість, з якою вона переміщується, — це швидкість руху гребеня хвилі. Можемо зробити висновок: одна з характеристик хвилі — це швидкість хвилі.
На анімації видно, що гребені хвилі розташовуються на однаковій відстані. Це і є довжина хвилі – ще одна її характеристика. Чим частіше хвилі, тим менше їх довжина.
Чому не всяка механічна хвиля є звуковий
Візьмемо алюмінієву лінійку.
Вона пружна, тому підійде для досвіду. Покладемо лінійку на край столу і притиснемо рукою так, щоб вона сильно виступала. Натиснемо на її край і різко відпустимо — вільна частина почне вібрувати, але звуку при цьому не буде. Якщо висунути лінійку тільки трохи, то коливання короткого краю створять звук.
Що показує цей досвід? Він демонструє, що звук виникає тільки тоді, коли тіло рухається досить швидко, коли швидкість хвилі в середовищі висока. Введемо ще одну характеристику хвилі — частоту. Ця величина показує, скільки коливань в секунду робить тіло. Коли ми створюємо в повітрі хвилю, то звук виникає при певних умовах — при досить великій частоті.
Важливо розуміти, що звук — це не хвиля, хоча він і має відношення до механічних хвиль. Звук — це відчуття, яке виникає при попаданні в вухо звукових (акустичних) хвиль.
Повернемося до лінійки. Коли висунута велика частина, то лінійка коливається і не видає звук. Створюється при цьому хвиля? Звичайно, але це механічна хвиля, а не звукова. Тепер можна дати визначення звукової хвилі. Це механічна поздовжня хвиля, частота якої знаходиться в діапазоні від 20 Гц до 20 тис. Гц. Якщо частота менше 20 Гц або більше 20 КГц, то ми її не почуємо, хоч коливання і виникнуть.
