Zvučni talasi: koncept i karakteristike

Svet koji nas okružuje može se sigurno nazvati svet zvukova, jer smo uvek okruženi glasovima, muzikom, twitterom ptica, zvukom vjetra. Zvučni talasi pomažu ljudima da komuniciraju, dobijaju informacije o svijetu oko njih. Za životinje zvuci nisu ništa važniji. Sa stanovišta fizike zvuci su mehaničke oscilacije koje se propagiraju u elastičnom mediju: vodu, vazduh, čvrsto i tako dalje. Ljudske uši su u stanju da čuju zvuk kada su audio frekvencije u rasponu od 16 do 20,000 Hz. Oscilacije sa višim ili nižim frekvencijama nisu čuli za osobu.

Akustika nauke bavi se raznim pitanjima, uključujući pitanja vezana za karakteristike i osobine slušanja. Predmet proučavanja fiziološke akustike je direktno organ saslušanja, njegova struktura, delovanje i uređaj. Arhitektonska akustika se bavi proučavanjem kako se zvučni talasi propagiraju u prostoriji, ispituje uticaj oblika i dimenzija prostora na zvuk, proučava osobine materijala sa stanovišta razmnožavanja i supresije zvukova. Muzička akustika bavi se proučavanjem muzičkih instrumenata, istražuje uslove za najbolji zvuk datog instrumenta.

Fizička akustika proučava samu zvučnu vibraciju, zvučne talase, nedavno je počela da pokriva i fluktuacije koje leže izvan sposobnosti ljudskog auditornog sistema.

Osnovni koncepti akustike

Pojava zvuka je usled mehaničkih vibracija elastičnih tela i medija. Vazduh je provodnik za zvuk. Ovo je dokazano iskustvom Roberta Bojla. Ako stavite zvučno tijelo pod zvono vazdušne pumpe, tada kada se vazduh ispušta iz ispod zvona, zvuk će postati slabiji. Kada se vazduh pod zvonom završi, zvuk će se zaustaviti u potpunosti.

Tokom oscilacija, tijelo naizmenično stvara vakuum u sloju vazduha pored svoje površine, a onda komprimuje ovaj sloj. Kao rezultat, širenje talasa u vazdušnom prostoru počinje sa oscilacijom vazdušnog sloja na površini tela.

Kako zvučni talasi propagiraju u svemiru, zvuk je oslabljen, koji je povezan sa određenim ireverzibilnim procesima. Značenje je da deo medija koji se prenosi zvučnim talasom apsorbuje medijum.

Koeficijent apsorpcije je količina koja je jednaka odnosu zvučne energije apsorbirane od strane medija do energije koja je ušla u medijum. Na koeficijent apsorpcije utiče unutrašnje trenje ili viskoznost medija, njegova toplotna provodljivost, gustina medija i brzina širenja talasa.

Širenje u mediju, talas jednog dana dostigne svoju granicu. Posle ove granice počinje još jedan medijum koji se sastoji od drugih čestica i u kojem je druga brzina zvuka. Na ovoj granici, reflektuje se zvuk. U ovom slučaju, retka dejstva čestica pretvara u zgušnjavanje i kondenzaciju - u vakuum.

Ovaj efekat dolazi zato što vibracije koje talas dovodi do granice medija prenose se na čestice drugog medija i postaju izvor novog talasa. Sekundarni talas će se širiti ne samo u drugom okruženju, već iu onom iz kojeg je prvobitno došao. Ovo je reflektovani zvučni talas.

Na granici medija dolazi do parcijalnog prolaska zvuka u drugi medijum i parcijalne apsorpcije zvuka. Dio reflektovane energije zavisiće od odnosa gustina medija, tako i od stanja interfejsa. Na primer, refleksija zvučnog talasa koji se propagira u vazduhu, sa površine tečnosti ili čvrste materije, se javlja gotovo u potpunosti. Zvučni talasi koji se razmnožavaju u čvrstom stanju skoro će se potpuno odraziti na granici sa vazduhom.

Sa fenomenom refleksije direktno je povezan sa pojavom eha. Suština ovog fenomena je da zvuk dolazi od izvora do neke prepreke koja postaje granica medija i odražava iz nje, vraćajući se u mjesto porekla talasa.