Səs dalğası müəyyən tezlikdə mexaniki uzununa dalğadır. Məqalədə uzununa və eninə dalğaların nə olduğunu, niyə hər mexaniki dalğanın səs olmadığını anlayacağıq. Dalğanın sürətini və səsin yarandığı tezlikləri tapın. Fərqli mühitlərdə səsin eyni olub olmadığını öyrənək və düsturdan istifadə edərək onun sürətini necə tapmağı öyrənək.
Dalğa görünür
Gəlin su səthini, məsələn, sakit havada gölməçəni təsəvvür edək. Bir daş atsanız, suyun səthində mərkəzdən ayrılan dairələri görəcəyik. Bəs biz daş yox, top götürsək və onu salınan hərəkətə gətirsək nə olacaq? Dairələr topun titrəyişləri ilə daim yaranacaq. Biz kompüter animasiyasında göstərildiyi kimi təxminən eyni şeyi görəcəyik.
Şandırmanı topdan müəyyən məsafədə aşağı salsaq, o da salınacaq. Zamanla məkanda dalğalanmalar fərqli olduqda, bu proses dalğa adlanır.
Səsin xassələrini (dalğa uzunluğu, dalğa sürəti və s.) öyrənmək üçün məşhur Göy qurşağı oyuncağı və ya Xoşbəxt Göy qurşağı uyğundur.
Yayı uzadaq, sakitləşsin və kəskin şəkildə aşağı-yuxarı silkələyək. Görəcəyik ki, bulaq boyunca uzanan, sonra geri qayıdan bir dalğa yarandı. Bu o deməkdir ki, maneədən əks olunur. Dalğanın zamanla bulaq boyunca necə yayıldığını müşahidə etdik. Yayın hissəcikləri tarazlıqlarına nisbətən yuxarı və aşağı hərəkət etdi və dalğa sağa və sola qaçdı. Belə dalğaya eninə dalğa deyilir. Onda onun yayılma istiqaməti hissəciklərin salınma istiqamətinə perpendikulyardır. Bizim vəziyyətimizdə dalğanın yayılma mühiti yay idi.
İndi yayı uzadaq, sakitləşib irəli-geri çəkək. Yayın rulonlarının onun boyunca sıxıldığını görəcəyik. Dalğa eyni istiqamətdə axır. Bir yerdə yay daha sıxılır, başqa bir yerdə daha çox uzanır. Belə bir dalğa uzununa adlanır. Onun hissəciklərinin salınma istiqaməti yayılma istiqaməti ilə üst-üstə düşür.
Gəlin sıx bir mühiti, məsələn, sərt bir cismi təsəvvür edək. Əgər onu kəsməklə deformasiya etsək, dalğa yaranacaq. Yalnız bərk cisimlərdə hərəkət edən elastik qüvvələr hesabına meydana çıxacaq. Bu qüvvələr elastik dalğanı bərpa etmək və yaratmaq rolunu oynayır.
Mayeni kəsməklə deformasiya edə bilməzsiniz. Transvers dalğa qazlarda və mayelərdə yayıla bilməz. Başqa bir şey uzununadır: elastik qüvvələrin hərəkət etdiyi bütün mühitlərdə yayılır. Uzunlamasına dalğada hissəciklər bir-birinə yaxınlaşır, sonra uzaqlaşır və mühit özü sıxılır və seyrəkləşir.
Bir çox insan maye olduğunu düşünürsıxıla bilməz, lakin bu belə deyil. Şprisin pistonunu su ilə bassanız, bir az daralacaq. Qazlarda sıxılma-dartılma deformasiyası da mümkündür. Boş şprisin pistonuna basmaqla hava sıxılır.
Sürət və dalğa uzunluğu
Gəlin məqalənin əvvəlində nəzərdən keçirdiyimiz animasiyaya qayıdaq. Şərti topdan ayrılan dairələrdən birində ixtiyari bir nöqtə seçirik və ona əməl edirik. Nöqtə mərkəzdən uzaqlaşır. Onun hərəkət etdiyi sürət dalğa zirvəsinin sürətidir. Nəticə edə bilərik: dalğanın xüsusiyyətlərindən biri dalğanın sürətidir.
Animasiya dalğanın zirvələrinin eyni məsafədə yerləşdiyini göstərir. Bu dalğa uzunluğu - onun başqa bir xüsusiyyətidir. Dalğalar nə qədər tez-tez olarsa, onların uzunluğu da bir o qədər qısalır.
Niyə hər mexaniki dalğa səsli deyil
Alüminium hökmdar götürün.
O, sıçrayışlıdır, ona görə də təcrübə üçün yaxşıdır. Hökmdarı masanın kənarına qoyuruq və güclü şəkildə çıxması üçün əlimizlə sıxırıq. Biz onun kənarına basırıq və kəskin şəkildə buraxırıq - sərbəst hissə titrəməyə başlayacaq, lakin səs olmayacaq. Hökmdarı bir az uzatsanız, qısa kənarın titrəməsi səs yaradacaq.
Bu təcrübə nəyi göstərir? O nümayiş etdirir ki, səs yalnız mühitdə dalğa sürəti yüksək olduqda cisim kifayət qədər sürətli hərəkət etdikdə yaranır. Dalğanın daha bir xüsusiyyətini - tezliyi təqdim edək. Bu dəyər bədənin saniyədə neçə vibrasiya etdiyini göstərir. Biz havada dalğa yaratdıqda, səs müəyyən şəraitdə - kifayət qədər olduqda baş veriryüksək tezlik.
Səsin mexaniki dalğalarla əlaqəli olmasına baxmayaraq dalğa olmadığını başa düşmək vacibdir. Səs səs (akustik) dalğaları qulağa daxil olduqda yaranan hissdir.
Gəlin hökmdarın yanına qayıdaq. Böyük hissə uzadıldıqda, hökmdar salınır və heç bir səs vermir. Bu dalğa yaradırmı? Əlbəttə, amma bu səs dalğası deyil, mexaniki dalğadır. İndi səs dalğasını təyin edə bilərik. Bu, tezliyi 20 Hz ilə 20 min Hz aralığında olan mexaniki uzununa dalğadır. Tezlik 20 Hz-dən az və ya 20 kHz-dən çox olarsa, vibrasiya baş versə də, biz onu eşitməyəcəyik.
Səs mənbəyi
İstənilən salınan cisim akustik dalğaların mənbəyi ola bilər, ona yalnız elastik mühit lazımdır, məsələn, hava. Yalnız bərk cisim deyil, həm də maye və qaz titrə bilər. Bir neçə qazın qarışığı kimi hava təkcə yayılma mühiti ola bilməz - özü də akustik dalğa yaratmağa qadirdir. Nəfəs alətlərinin səsinin əsasını məhz onun vibrasiyaları təşkil edir. Fleyta və ya truba titrəmir. Nadirləşən və sıxılan havadır, dalğaya müəyyən sürət verir və bunun nəticəsində səsi eşidirik.
Fərqli mühitlərdə səsin yayılması
Fərqli maddələrin səsləndiyini öyrəndik: maye, bərk, qaz. Eyni şey akustik dalğa keçirmə qabiliyyətinə də aiddir. Səs vakuum istisna olmaqla, istənilən elastik mühitdə (maye, bərk, qaz halında) yayılır. Boş yerdə, ayda deyin ki, titrəyən cismin səsini eşitməyəcəyik.
İnsanların qəbul etdiyi səslərin çoxu havada olur. Balıqlar, meduzalar suyun içindən ayrılan akustik dalğanı eşidirlər. Biz suyun altına dalsaq, oradan keçən motorlu qayığın səsini də eşidərik. Üstəlik, dalğa uzunluğu və dalğa sürəti havadan daha yüksək olacaq. Bu o deməkdir ki, motorun səsi suyun altında dalış edən şəxs tərəfindən ilk eşidiləcək. Eyni yerdə qayığında oturan balıqçı səs-küyü sonra eşidəcək.
Bərk cisimlərdə səs daha yaxşı yayılır və dalğa sürəti daha yüksəkdir. Qulağınıza sərt bir əşya, xüsusən də metal qoyub, onu vursanız, çox yaxşı eşidəcəksiniz. Başqa bir nümunə öz səsinizdir. Əvvəllər səs yazıcısında və ya videodan yazılan nitqimizi ilk dəfə eşidəndə səs yad görünür. Bu niyə baş verir? Çünki həyatda ağzımızdan səs titrəyişlərini deyil, kəllə sümüklərimizdən keçən dalğaların titrəyişlərini eşidirik. Bu maneələrdən əks olunan səs bir qədər dəyişir.
Səs sürəti
Səs dalğasının sürəti, eyni səsi nəzərə alsaq, müxtəlif mühitlərdə fərqli olacaq. Orta nə qədər sıx olarsa, səs qulağımıza bir o qədər tez çatır. Qatar bizdən o qədər uzağa gedə bilər ki, hələ təkərlərin səsi eşidilməyəcək. Bununla belə, əgər qulağınızı relslərə dayasanız, gurultuyu aydın eşidə bilərik.
Bu, səs dalğalarının bərk cisimlərdə havadan daha sürətli yayıldığını göstərir. Şəkil müxtəlif mühitlərdə səs sürətini göstərir.
Dalğa tənliyi
Sürət, tezlik və dalğa uzunluğu bir-birinə bağlıdır. Yüksək tezlikdə titrəyən cisimlər üçün dalğa daha qısa olur. Aşağı tezlikli səslər daha uzun dalğa uzunluğuna malik olduğundan daha uzaq məsafədə eşidilə bilər. İki dalğa tənliyi var. Onlar dalğa xüsusiyyətlərinin bir-birindən asılılığını göstərir. Tənliklərdən hər hansı iki kəmiyyəti bilməklə üçüncünü hesablaya bilərsiniz:
с=ν × λ, burada c sürət, ν tezlik, λ dalğa uzunluğudur.
İkinci akustik dalğa tənliyi:
s=λ / T, burada T dövrdür, yəni bədənin bir rəqs etdiyi vaxtdır.
