Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
ENERGIAFALI
Historiapojęciafali
19
JużPitagoras(570-497przedChr.)wiedział,żedźwiękprzenosiruchpowietrza.Po-
temArystoteles(384-322przedChr.)zauważył,żedźwiękipowstająwskutek„ude-
rzaniapowietrzaprzezciało”.NiecopóźniejStraton(340-270przedChr.)pogłębił
myślPitagorasa,twierdząc,iżpropagacjafaltoprzekazywanieruchuwpowietrzu.
Małotego,wiedziałon,żefalaakustycznato„kurczenieirozszerzanie”oraz„doga-
nianieizderzanie”warstwpowietrza.WIIrozdzialeVksięgidziełaOarchitekturze
ksiągdziesięćWitruwiusz(70przedChr.-rokśmiercinieznany)pisze,żedźwiękjest
odczuwalnywskutek„uderzeniauchaprzezpowietrze”.Niestety,Witruwiusznie
przyjąłmodeluStratonaipisał,żefalato„płynącyprądpowietrza”.Myliłsięrów-
nieżP.Gassendi(1592-1655),dlaktóregofalabyła„strumieniemmałychiniewi-
docznychdrobin”.DopieroI.Newton(1642-1727)powróciłdokoncepcjiStratona,
definiującfalęjako„szybkiezmianyciśnieniaidrganiapowietrza”.Zmianyciśnienia
to„kurczenieirozszerzanie”,adrganiato„doganianieizderzanie”.
2020
ENERGIAFALI
Zfizykiszkolnejwiadomo,żepracatoprocesprzekazywaniaenergii.
Wprzypadkusprężyny,najpierwpracęwykonujemłotek,któryściska
pierwszyodcinek,wprawiającgorównocześniewruch(rys.2.1).Wten
sposóbmłotek(źródłofali)dostarczasprężynieenergiimechanicznej
wpostacienergiikinetycznej
E
k
orazenergiipotencjalnej
E
p
.Ponieważ
obarodzajeenergiiniesąuwięzionetakjakenergiawdrgającymwahadle,
leczprzenosząsięzmiejscanamiejsce,suma
E+
k
E
p
jestenergiąfali.Do-
kładnietaksamoruchmembranygłośnikajednocześniespręża(alboroz-
pręża)inadajeprędkość(dodatniąalboujemną)przylegającejwarstwie
powietrza.Wskutektegootaczającyośrodekzyskujeenergięakustyczną
wpostacipotencjalnejikinetycznej.
Zagęszczanieirozrzedzanieośrodka(np.sprężyny,
n
s
ą
n
s
±
n
)ozna-
czatransportenergiipotencjalnej,atowarzyszącytemuruchdrgający
świadczyorównoczesnymtransporcieenergiikinetycznej.Zatemfalaaku-
stycznawośrodkusprężystymtopropagacja(transport,przenoszenie)
energiikinetycznejipotencjalnej.Prędkośćprzenoszeniaenergiijestpręd-
kościąpropagacjifali
c
.Każdyfragmentośrodka-cząstkaakustyczna
(elementfali)-drgadookoławłasnegopołożeniarównowagi.Dlategofale
akustycznenieprzesuwająpowietrza,takjaktorobiwiatr.Odczuwalny
ruchpowietrzatowarzyszyfalomodużejamplitudzie,np.wybuchom.
Chcącwykorzystaćwiedzęuzyskanązrefleksjinadfaląpodłużną
wsprężynie,przyjrzyjmysięterazfaligenerowanejprzezpłaskąpo-
wierzchnięgłośnikawrurze-dźwiękowodzieostałymprzekrojupo-
