Колебания и волны · механические волны
Механические волны и звук: скорость, длина волны, формулы
Механические волны и звук — важная тема раздела «Колебания и волны». Разберём связь между скоростью, частотой и длиной волны и формулы для звуковых задач.
Что такое механическая волна и звук
Механическая волна — это распространение колебаний в упругой среде. Звук — механическая продольная волна с частотой от 16 Гц до 20 кГц. Волну характеризуют длина λ, частота ν (или период T) и скорость распространения v.
Ключевые соотношения
- Скорость волны связана с длиной и частотой: v = λ·ν.
- Скорость звука зависит от среды (в воде и твёрдых телах больше, чем в воздухе).
Формулы
v = λ·ν = λ / T— связь скорости, длины и частоты
λ = v / ν— длина волны
t = l / v— время прохождения волной расстояния l
L = 10·lg(I / I₀)— уровень громкости звука (дБ)
Скорость звука в воздухе ≈ 340 м/с, в воде ≈ 1500 м/с. Частота волны не изменяется при переходе в другую среду — изменяются λ и v.
Как решать задачи
- Выпишите дано и переведите в СИ.
- Воспользуйтесь связью v = λν, чтобы найти неизвестную величину.
- Для задач на время используйте t = l/v, для громкости — логарифмическую формулу.
Готовые решённые задачи
Частые вопросы
Как связаны скорость, частота и длина волны?▾
v = λ·ν, где v — скорость волны, λ — длина волны, ν — частота. Отсюда λ = v/ν.
Изменяется ли частота волны при переходе в другую среду?▾
Нет, частота определяется источником и не изменяется. При переходе в другую среду изменяются скорость v и длина волны λ.
Что такое уровень громкости звука?▾
Это логарифмическая характеристика интенсивности: L = 10·lg(I/I₀) в децибелах, где I₀ — порог слышимости.