Үн толкуну – белгилүү жыштыктагы механикалык узундуктагы толкун. Макалада биз узунунан жана туурасынан кеткен толкундар эмне экенин түшүнөбүз, эмне үчүн ар бир механикалык толкун үн эмес. Толкундун ылдамдыгын жана үндүн пайда болгон жыштыгын табыңыз. Келиңиз, үндүн ар кандай чөйрөлөрдө бирдей экендигин аныктап, формуланын жардамы менен анын ылдамдыгын кантип табууну үйрөнөлү.
Толкун пайда болот
Суунун бетин элестетип көрөлү, мисалы, тынч аба ырайында көлмө. Эгер сиз таш ыргытсаңыз, анда суунун бетинде биз борбордон алыстаган тегерекчелерди көрөбүз. Ал эми ташты эмес, шарды алып, термелүү кыймылга келтирсек эмне болот? Тегерекчелер тынымсыз топтун термелүүсү менен пайда болот. Биз болжол менен компьютердик анимацияда көрсөтүлгөн нерсени көрөбүз.
Эгер сүзгүчтү шардан бир аз аралыкта түшүрсөк, ал да термелет. Убакыттын өтүшү менен мейкиндикте термелүүлөр айырмаланганда, бул процесс толкун деп аталат.
Үндүн касиеттерин (толкун узундугу, толкун ылдамдыгы ж.б.) изилдөө үчүн атактуу Rainbow оюнчугу же Happy Rainbow ылайыктуу.
Булакты сунуп, тынчытып, катуу силкип, өйдө-ылдый. Булакты бойлой чуркап, кайра кайтып келген толкун пайда болгонун көрөбүз. Бул тоскоолдуктан чагылдырылганын билдирет. Убакыттын өтүшү менен булактын боюнда толкун кандайча тараганын байкадык. Булактын бөлүкчөлөрү тең салмактуулугуна салыштырмалуу өйдө-ылдый жылып, толкун оңго жана солго чуркады. Мындай толкун туурасынан кеткен толкун деп аталат. Анда анын таралуу багыты бөлүкчөлөрдүн термелүү багытына перпендикуляр. Биздин учурда толкундун таралуу чөйрөсү булак болгон.
Эми пружинаны сунуп, тынчып, алдыга-артка тарталы. Анын боюнда пружинанын спиралдары кысылганын көрөбүз. Толкун ошол эле багытта жүрөт. Бир жеринде пружина кысылып, экинчи жеринде керилип турат. Мындай толкун узунунан деп аталат. Анын бөлүкчөлөрүнүн термелүү багыты таралуу багыты менен дал келет.
Келгиле, тыгыз чөйрөнү, мисалы, катуу денени элестетели. Аны кыркып деформация кылсак, толкун пайда болот. Ал катуу заттарда гана таасир этүүчү серпилгич күчтөрдүн эсебинен пайда болот. Бул күчтөр серпилгич толкунду калыбына келтирүүчү жана жаратуучу ролду ойнойт.
Сиз суюктукту кесүү аркылуу деформациялай албайсыз. Туурасынан кеткен толкун газдарда жана суюктуктарда тарай албайт. Дагы бир нерсе узунунан: ал серпилгич күчтөр аракет кылган бардык чөйрөлөрдө тарайт. Узунунан кеткен толкунда бөлүкчөлөр бири-бирине жакындап, андан соң алыстап, чөйрөнүн өзү кысылып, сейрек кездешет.
Көп адамдар суюктук деп ойлошоткысылышы мүмкүн эмес, бирок бул андай эмес. Шприцтин поршенин суу менен бассаңыз, ал бир аз кичирейет. Газдарда кысуу-тартуу деформациясы да мүмкүн. Бош шприцтин поршени басканда аба кысып калат.
Ылдамдык жана толкун узундугу
Макаланын башында караган анимацияга кайрылып көрөлү. Шарттуу шардан алыстаган тегеректердин биринде каалаган чекитти тандап, аны ээрчийбиз. Чекит борбордон алыстайт. Анын кыймылынын ылдамдыгы толкун чокусунун ылдамдыгы болуп саналат. Биз жыйынтык чыгарсак болот: толкундун мүнөздөмөлөрүнүн бири - толкундун ылдамдыгы.
Анимация толкундун чокулары бирдей аралыкта жайгашканын көрсөтүп турат. Бул толкун узундугу - анын дагы бир мүнөздөмөлөрү. Толкундар канчалык көп болсо, алардын узундугу ошончолук кыска болот.
Эмне үчүн ар бир механикалык толкун үндүү эмес
Алюминий сызгычты алыңыз.
Бул секирип турат, андыктан тажрыйба үчүн жакшы. Сызгычты столдун четине коюп, катуу чыгып тургандай кылып колубуз менен басабыз. Биз анын четине басып, кескин коёбуз - бош бөлүгү титиреп баштайт, бирок үн чыкпайт. Сызгычты бир аз гана узартсаңыз, кыска четинин титирөөсүнөн үн чыгат.
Бул тажрыйба эмнени көрсөтүп турат? Ал үн чөйрөдө толкун ылдамдыгы жогору болгондо, дене жетиштүү ылдам кыймылдаганда гана пайда болоорун көрсөтөт. Толкундун дагы бир өзгөчөлүгүн - жыштык менен тааныштыралы. Бул маани дененин секундасына канча термелүүсүн көрсөтөт. Биз абада толкун жаратканда, үн белгилүү бир шарттарда - жетиштүү болгондо пайда болотжогорку жыштык.
Үн механикалык толкундарга байланыштуу болсо да, толкун эмес экенин түшүнүү маанилүү. Үн – үн (акустикалык) толкундар кулакка киргенде пайда болуучу сезим.
Келгиле, башкаруучуга кайрылалы. Чоңураак бөлүгү узартылганда сызгыч термелет жана үн чыгарбайт. Бул толкун жаратабы? Албетте, бирок бул үн толкуну эмес, механикалык толкун. Эми биз үн толкунун аныктай алабыз. Бул механикалык узунунан келген толкун, анын жыштыгы 20 Гцден 20 миң Гцге чейинки диапазондо. Эгерде жыштык 20 Гцден аз же 20 кГцден ашса, термелүүлөр пайда болсо да, биз аны укпайбыз.
Үн булагы
Ар кандай термелүүчү дене акустикалык толкундардын булагы боло алат, ага серпилгич чөйрө гана керек, мисалы, аба. Катуу дене гана эмес, суюктук жана газ дагы титире алат. Аба бир нече газдардын аралашмасы катары таралуу чөйрөсү гана болбостон, ал өзү акустикалык толкунду жаратууга жөндөмдүү. Бул үйлөмө аспаптардын үнүнүн негизинде анын термелүүсү. Сыбызгы же сурнай термелбейт. Бул сейрек жана кысылган аба, толкунга белгилүү бир ылдамдыкты берет, анын натыйжасында үндү угабыз.
Үн ар кандай чөйрөлөрдө жайылууда
Биз ар кандай заттардын үнүн чыгарарын билдик: суюк, катуу, газ. Ошол эле акустикалык толкун өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө да тиешелүү. Үн вакуумдан башка ар кандай серпилгич чөйрөдө (суюк, катуу, газ түрүндө) тарайт. Бош мейкиндикте, айда айталы, биз дирилдеген дененин үнүн укпайбыз.
Адамдар кабылдаган үндөрдүн көбү аба аркылуу кабыл алынат. Балыктар, медузалар суу аркылуу тараган акустикалык толкунду угат. Суунун астына чөмүлсөк, жанынан өтүп бараткан моторлуу кайыктын үнүн да угабыз. Мындан тышкары, толкун узундугу жана толкун ылдамдыгы абага караганда жогору болот. Бул мотордун үнү суу астында чумкуган адамга биринчи болуп угат дегенди билдирет. Ошол эле жерде кайыгында отурган балыкчы үндү кийинчерээк угат.
Катуу заттарда үн дагы жакшы тарайт жана толкун ылдамдыгы жогору. Кулагыңызга катуу нерсени, өзгөчө металлды коюп, таптасаңыз, абдан жакшы угасыз. Дагы бир мисал сиздин үнүңүз. Мурда үн жазгычка же видеого жазылган сөзүбүздү биринчи жолу укканыбызда үн бөтөндөй сезилет. Эмне үчүн бул болуп жатат? Анткени жашоодо биз оозубуздан үн термелүүсүн эмес, баш сөөгүбүздүн сөөктөрү аркылуу өткөн толкундардын термелүүсүн угабыз. Бул тоскоолдуктардан чагылган үн бир аз өзгөрөт.
Үн ылдамдыгы
Үн толкунунун ылдамдыгы, эгер бир үндү эске алсак, ар кандай чөйрөдө ар кандай болот. Орто канчалык тыгыз болсо, үн кулагыбызга ошончолук тез жетет. Поезд бизден ушунчалык алыс кете алат, али дөңгөлөктөрдүн үнү угулбайт. Бирок, кулагыңызды рельске такап койсоңуз, дүбүрөнү даана угабыз.
Бул үн толкундары абага караганда катуу заттарда тез тарай турганын көрсөтүп турат. Сүрөт түрдүү чөйрөлөрдөгү үн ылдамдыгын көрсөтөт.
Толкун теңдемеси
Ылдамдык, жыштык жана толкун узундугу бири-бири менен байланышкан. Жогорку жыштыкта титиреп турган денелер үчүн толкун кыскараак. Төмөн жыштыктагы үндөрдүн толкун узундугу узунураак болгондуктан, алар алыстан угулат. Эки толкун теңдемелери бар. Алар толкун мүнөздөмөлөрүнүн бири-биринен көз карандылыгын көрсөтөт. Теңдемелерден каалаган эки чоңдукту билип, үчүнчүнү эсептей аласыз:
с=ν × λ, мында c – ылдамдык, ν – жыштык, λ – толкун узундугу.
Экинчи акустикалык толкун теңдемеси:
s=λ / T, мында T - мезгил, б.а. дене бир термелүүчү убакыт.
