4. Fale dźwiękowe

Fale dźwiękowe rozchodzą się w ośrodkach sprężystych: w ciałach stałych, cieczach i gazach. Dźwięki rozchodzą się dobrze w metalach, szkle, w murach, skałach, wodzie. Materiały miękkie (guma, papier), plastyczne źle przenoszą dźwięki, mówimy o nich, że są izolatorami akustycznymi. W próżni fale dźwiękowe nie rozchodzą się.

W powietrzu prędkość rozchodzenia się dźwięku zależy nieco od jego ciśnienia i temperatury.

Na dworcach, w dużych pomieszczeniach mamy problemy ze zrozumieniem dźwięków z powodu zjawiska zwanego pogłosem (dźwięki odbijają się wielokrotnie od przeszkód w pobliżu i docierają naraz do ucha odbiorcy). Sale koncertowe, teatralne oraz studia nagraniowe budowane są tak aby wyeliminować zjawisko pogłosu.

Człowiek słyszy dźwięki o częstotliwości od 20Hz do 20000Hz. Zakres ten nazywamy zakresem słyszalności ucha ludzkiego. Dźwięki o większej częstotliwości nazywamy ultradźwiękami. Dźwięki te są słyszalne dla niektórych zwierząt. Nietoperze posługują się ultradźwiękami do orientacji w terenie natomiast delfiny porozumiewają się ze sobą ultradźwiękami. Dźwięki o mniejszej częstotliwości niż 20Hz nazywamy infradźwiękami. Źródłem infradźwięków mogą być pracujące maszyny.

Posługując się mikrofonem możemy zapisać dźwięk. Mikrofon przekształca drgania powietrza (zmiany ciśnienia powodowane przez falę dźwiękową) na drgania elektryczne. Drgania te można obejrzeć na ekranie komputera w postaci wykresu.

Widzimy, że głośnemu dźwiękowi odpowiada większa amplituda.

Dźwięki wysokie wywoływane są przez drgania powietrza o dużej częstotliwości, a dźwięki niskie odpowiadają małej częstotliwości drgań.

Jeśli słyszymy dźwięk o tej samej wysokości grany przez różne instrumenty to zazwyczaj potrafimy je rozróżnić. Wiemy jakie to są instrumenty. Mówimy, że instrumenty mają określoną barwę dźwięku.

Ważną funkcję w przyrodzie pełnią zjawiska powtarzające się w czasie. Przykładami zjawisk regularnie powtarzających się w czasie są na przykład: ruch krzesełka na wirującej karuzeli, ruch huśtawki, tłoka w cylindrze samochodu czy bicie serca. Drgają struny w instrumentach muzycznych, drga grunt podczas trzęsienia ziemi, pracujący młot pneumatyczny. Opiszemy drgania na przykładzie wahadła i sprężyny.