Коливання і хвилі · механічні хвилі
Механічні хвилі та звук: швидкість, довжина хвилі, формули
Механічні хвилі й звук — важлива тема розділу «Коливання і хвилі». Розберемо зв’язок між швидкістю, частотою і довжиною хвилі та формули для звукових задач.
Що таке механічна хвиля і звук
Механічна хвиля — це поширення коливань у пружному середовищі. Звук — механічна поздовжня хвиля з частотою від 16 Гц до 20 кГц. Хвилю характеризують довжина λ, частота ν (або період T) і швидкість поширення v.
Ключові співвідношення
- Швидкість хвилі пов’язана з довжиною й частотою: v = λ·ν.
- Швидкість звуку залежить від середовища (у воді й твердих тілах більша, ніж у повітрі).
Формули
v = λ·ν = λ / T— зв’язок швидкості, довжини й частоти
λ = v / ν— довжина хвилі
t = l / v— час проходження хвилею відстані l
L = 10·lg(I / I₀)— рівень гучності звуку (дБ)
Швидкість звуку в повітрі ≈ 340 м/с, у воді ≈ 1500 м/с. Частота хвилі не змінюється при переході в інше середовище — змінюються λ і v.
Як розв’язувати задачі
- Випишіть дано й переведіть у СІ.
- Скористайтеся зв’язком v = λν, щоб знайти невідому величину.
- Для задач на час використайте t = l/v, для гучності — логарифмічну формулу.
Готові розв’язані задачі
Часті питання
Як пов’язані швидкість, частота і довжина хвилі?▾
v = λ·ν, де v — швидкість хвилі, λ — довжина хвилі, ν — частота. Звідси λ = v/ν.
Чи змінюється частота хвилі при переході в інше середовище?▾
Ні, частота визначається джерелом і не змінюється. При переході в інше середовище змінюються швидкість v і довжина хвилі λ.
Що таке рівень гучності звуку?▾
Це логарифмічна характеристика інтенсивності: L = 10·lg(I/I₀) у децибелах, де I₀ — поріг чутності.