Lub suab nthwv dej yog lub tshuab ua haujlwm ntev ntawm qee zaus. Nyob rau hauv tsab xov xwm peb yuav to taub dab tsi longitudinal thiab transverse nthwv dej yog dab tsi, yog vim li cas tsis txhua txhua txhua yam yoj yog suab. Nrhiav kom paub qhov ceev ntawm nthwv dej thiab frequencies uas lub suab tshwm sim. Cia peb kawm seb lub suab zoo ib yam nyob rau hauv ib puag ncig sib txawv thiab kawm seb yuav ua li cas thiaj nrhiav tau nws qhov nrawm uas siv tus qauv.
Wave tshwm
Cia li xav txog qhov chaw dej, piv txwv li lub pas dej hauv huab cua. Yog tias koj pov pob zeb, ces ntawm qhov chaw ntawm cov dej peb yuav pom cov voj voog sib txawv ntawm qhov chaw. Thiab yuav ua li cas yog tias peb tsis nqa ib lub pob zeb, tab sis ib lub pob thiab coj mus rau hauv oscillatory motion? Lub voj voog yuav tas li tsim los ntawm kev vibrations ntawm lub pob. Peb yuav pom kwv yees li ib yam li qhia hauv computer animation.
Yog tias peb txo lub ntab ntawm qee qhov deb ntawm lub pob, nws kuj yuav oscillate. Thaum cov kev hloov pauv sib txawv hauv qhov chaw dhau sijhawm, cov txheej txheem no hu ua nthwv dej.
Kawm txog cov khoom ntawm lub suab (ntxhiab nthwv dej, nthwv dej nrawm, thiab lwm yam), cov khoom ua si nrov Zaj sawv, lossis Zoo siab Zaj sawv, yog qhov tsim nyog.
Cia li ncab lub caij nplooj ntoos hlav, cia nws txias thiab co nce thiab nqis sharply. Peb yuav pom tias ib tug nthwv dej tshwm sim, uas khiav raws lub caij nplooj ntoos hlav, thiab ces rov qab los. Qhov no txhais tau hais tias nws tau cuam tshuam los ntawm kev cuam tshuam. Peb tau saib yuav ua li cas lub nthwv dej propagated raws lub caij nplooj ntoos hlav thaum lub sij hawm. Cov khoom ntawm lub caij nplooj ntoos hlav txav nce thiab nqis txheeb ze rau lawv qhov sib npaug, thiab cov nthwv dej khiav sab laug thiab sab xis. Xws li nthwv dej hu ua transverse nthwv dej. Nyob rau hauv nws, cov kev taw qhia ntawm nws propagation yog perpendicular rau cov kev taw qhia ntawm oscillation ntawm hais. Nyob rau hauv peb rooj plaub, lub nthwv dej propagation nruab nrab yog lub caij nplooj ntoos hlav.
Tam sim no cia lub caij nplooj ntoo hlav, cia nws txias thiab rub rov qab los. Peb yuav pom tias cov coils ntawm lub caij nplooj ntoos hlav yog compressed raws nws. Lub nthwv dej khiav hauv tib txoj kev. Nyob rau hauv ib qhov chaw lub caij nplooj ntoos hlav yog compressed ntau, nyob rau hauv lwm yam nws yog ntau stretched. Xws li nthwv dej hu ua longitudinal. Cov kev taw qhia ntawm oscillation ntawm nws cov hais coincides nrog cov kev taw qhia ntawm propagation.
Cia peb xav txog qhov nruab nrab ntom ntom, piv txwv li, lub cev tawv. Yog hais tias peb deform nws los ntawm shearing, ib tug nthwv dej yuav tshwm sim. Nws yuav tshwm sim vim lub zog elastic ua haujlwm tsuas yog hauv cov khib nyiab. Cov rog no ua lub luag haujlwm ntawm kev rov ua kom rov qab thiab ua kom muaj zog yoj.
Koj tsis tuaj yeem deform cov kua los ntawm shear. Lub transverse nthwv dej tsis tuaj yeem nthuav tawm hauv cov pa roj thiab kua. Lwm qhov yog longitudinal: nws kis tau rau txhua qhov chaw uas elastic zog ua. Nyob rau hauv ib tug longitudinal yoj, cov hais mus rau ib leeg, ces txav mus, thiab qhov nruab nrab nws tus kheej yog compressed thiab rarefied.
Ntau tus neeg xav tias kuaincompressible, tab sis qhov no tsis yog li ntawd. Yog tias koj nias lub plunger ntawm lub syringe nrog dej, nws yuav qis me ntsis. Hauv cov pa roj, compressive-tensile deformation kuj ua tau. Nias lub plunger ntawm ib lub syringe npliag compresses cua.
Speed thiab wavelength
Cia peb rov qab mus rau cov animation uas peb tau txiav txim siab thaum pib ntawm tsab xov xwm. Peb xaiv ib qho kev txiav txim siab ntawm ib lub voj voog diverging los ntawm lub pob muaj cai thiab ua raws li nws. Lub ntsiab lus txav deb ntawm qhov chaw. Qhov ceev ntawm nws txav yog qhov ceev ntawm lub nthwv dej crest. Peb tuaj yeem xaus: ib qho ntawm cov yam ntxwv ntawm nthwv dej yog qhov ceev ntawm nthwv dej.
Cov duab yeeb yaj kiab qhia tau hais tias cov crests ntawm nthwv dej nyob ntawm tib qhov deb. Qhov no yog lub wavelength - lwm yam ntawm nws cov yam ntxwv. Qhov nthwv dej ntau zaus, lawv qhov ntev dua.
Vim li cas tsis yog txhua lub tshuab hluav taws xob yog suab
Tau ib tus kav txhuas.
Nws bouncy, yog li nws zoo rau kev paub. Peb muab tus pas ntsuas rau ntawm ntug ntawm lub rooj thiab nias nws nrog peb txhais tes kom nws protrudes muaj zog. Peb nias rau ntawm nws ntug thiab tso tawm kom nrawm - qhov dawb yuav pib vibrate, tab sis yuav tsis muaj suab. Yog tias koj txuas tus pas ntsuas me ntsis, qhov kev vibration ntawm ntug luv yuav tsim lub suab.
qhov kev paub no qhia li cas? Nws pom tau tias lub suab tsuas yog tshwm sim thaum lub cev txav nrawm txaus thaum lub nthwv dej nrawm hauv nruab nrab siab. Cia peb qhia ib tug ntxiv yam ntxwv ntawm nthwv dej - zaus. Tus nqi no qhia tias muaj pes tsawg vibrations ib ob lub cev ua. Thaum peb tsim nthwv dej hauv huab cua, suab tshwm sim nyob rau hauv qee yam mob - thaum txaussiab zaus.
Nws yog ib qho tseem ceeb kom nkag siab tias lub suab tsis yog nthwv dej, txawm hais tias nws muaj feem cuam tshuam nrog cov tshuab tsis muaj zog. Suab yog qhov kev xav uas tshwm sim thaum lub suab (acoustic) nthwv dej nkag mus rau hauv pob ntseg.
Cia peb rov qab los rau tus kav. Thaum qhov loj dua txuas ntxiv, tus pas ntsuas oscillates thiab tsis muaj suab nrov. Qhov no puas tsim nthwv dej? Tseeb, tab sis nws yog ib tug neeg kho tshuab nthwv dej, tsis yog lub suab nthwv dej. Tam sim no peb tuaj yeem txhais lub suab nthwv dej. Qhov no yog ib tug neeg kho tshuab longitudinal yoj, qhov zaus ntawm uas yog nyob rau hauv thaj tsam ntawm 20 Hz mus rau 20 txhiab Hz. Yog tias qhov zaus tsawg dua 20 Hz lossis ntau dua 20 kHz, ces peb yuav tsis hnov nws, txawm tias kev vibrations yuav tshwm sim.
Sound source
Txhua lub cev oscillating tuaj yeem yog qhov chaw ntawm acoustic nthwv dej, nws tsuas yog xav tau qhov nruab nrab elastic, piv txwv li, huab cua. Tsis tsuas yog lub cev muaj zog tuaj yeem co, tab sis kuj muaj kua thiab roj. Huab cua raws li kev sib xyaw ntawm ntau cov pa roj tuaj yeem ua tsis tau tsuas yog kev nthuav tawm nruab nrab xwb - nws nws tus kheej muaj peev xwm tsim tau ib qho acoustic yoj. Nws yog nws vibrations uas underlie lub suab ntawm cua twj. Lub flute lossis trumpet tsis vibrate. Nws yog cov huab cua uas tsis tshua muaj zog thiab compressed, muab ib qho kev ceev rau nthwv dej, vim peb hnov lub suab.
Siv suab hauv ib puag ncig sib txawv
Peb pom tias cov khoom sib txawv suab: kua, khoom, gaseous. Tib yam mus rau lub peev xwm los ua ib qho acoustic yoj. Suab propagates nyob rau hauv ib qho nruab nrab elastic (kua, khoom, gaseous), tshwj tsis yog lub nqus tsev vacuum. Hauv qhov chaw khoob, hais rau lub hli, peb yuav tsis hnov lub suab ntawm lub cev vibrating.
Feem ntau ntawm cov suab pom los ntawm tib neeg yog huab cua. Ntses, jellyfish hnov ib tug acoustic nthwv dej diverging los ntawm dej. Peb, yog tias peb dhia dej hauv qab dej, kuj yuav hnov lub suab nrov ntawm lub nkoj tsav hla. Ntxiv mus, lub wavelength thiab nthwv dej ceev yuav siab dua nyob rau hauv huab cua. Qhov no txhais tau hais tias lub suab ntawm lub cev muaj zog yuav yog thawj zaug hnov los ntawm ib tug neeg dhia dej hauv qab dej. Tus neeg nuv ntses uas zaum hauv nws lub nkoj hauv qhov chaw, yuav hnov lub suab tom qab.
Nyob rau hauv cov khib nyiab, lub suab mus zoo dua, thiab cov nthwv dej nrawm dua. Yog tias koj muab ib yam khoom nyuaj, tshwj xeeb tshaj yog hlau, rau koj pob ntseg thiab coj mus rhaub rau nws, koj yuav hnov zoo heev. Lwm qhov piv txwv yog koj lub suab. Thaum peb thawj zaug hnov peb cov lus, yav tas los kaw rau ntawm lub suab kaw los yog los ntawm video, lub suab zoo li txawv txawv. Vim li cas qhov no tshwm sim? Vim hais tias nyob rau hauv lub neej peb tsis hnov ntau lub suab vibrations ntawm peb lub qhov ncauj li vibrations ntawm nthwv dej dhau los ntawm cov pob txha ntawm peb pob txha taub hau. Lub suab cuam tshuam los ntawm cov teeb meem no hloov me ntsis.
Sound speed
Qhov nrawm ntawm lub suab nthwv dej, yog tias peb xav txog tib lub suab, yuav txawv ntawm qhov chaw sib txawv. Qhov nruab nrab denser, lub suab nrawm mus txog peb pob ntseg. Lub tsheb ciav hlau tuaj yeem mus deb ntawm peb lub suab ntawm lub log yuav tsis tau hnov. Txawm li cas los xij, yog tias koj muab koj lub pob ntseg rau ntawm txoj hlua, peb tuaj yeem hnov qhov nrov nrov.
Qhov no qhia tias cov suab nthwv dej taug kev nrawm dua hauv cov khoom hnyav dua hauv huab cua. Daim duab qhia qhov ceev ntawm lub suab hauv ib puag ncig sib txawv.
Wave equation
Speed, zaus thiab wavelength yog interconnected. Rau lub cev uas vibrate ntawm lub siab zaus, lub nthwv dej yog luv dua. Cov suab nrov tsawg tuaj yeem hnov ntawm qhov deb dua vim tias lawv muaj lub wavelength ntev dua. Muaj ob qhov sib npaug sib npaug. Lawv piav qhia txog kev sib cuam tshuam ntawm yoj yam ntxwv ntawm ib leeg. Paub txog ob qhov ntau ntawm qhov sib npaug, koj tuaj yeem suav qhov thib peb:
с=ν × λ, qhov twg c yog qhov nrawm, ν yog qhov zaus, λ yog qhov wavelength.
thib ob acoustic yoj kab zauv:
s=λ / T, qhov twg T yog lub sijhawm, piv txwv li lub sijhawm uas lub cev ua rau ib qho oscillation.
