В предыдущих статьях я разобрал, что такое звук, как он появляется и распространяется. Разобрал, что такое резонанс, от чего появляется, чем полезен и чем вреден.
Как появляется звук и о том, как он распространяется. | Обитель физика. |
Давайте разберемся, что такое эхо.
Эхо - это отраженный и повторенный несколько раз звук, который отразился от каких либо вещей(стен, камней, деревьев, скал и прочее.)
Как и почти все волны, звук может поглощаться, отражаться и проходить сквозь препятствия. Именно благодаря свойству звука проходить сквозь препятствия, мы можем слышать наших любимых соседей по квартире😣.
Почему мы не слышим эхо в малой комнате?
Звук, который мы произносим в комнате, отражается, но наше ухо, не воспринимает его, оно считает, что это один и тот же звук. Чтобы наше ухо смогло ощутить разницу в звуках, то есть услышать наше собственное эхо, нужно, чтобы разница во времени была 0,06 секунды.
Каким минимальным размером должна быть комната, чтобы мы смогли услышать эхо. Для этого простого расчета нам понадобиться формула.
Средняя скорость распространения звука в воздухе примерно равна 340 м/с, время равно 0,06 секунд. Из-за того, что звук отразится, конечное расстояние необходимо будет поделить на два(2). У меня получилось 20,4 метра, поделим на два, получим 10,2 метра. Скорость звука может зависеть от многих условий, от плотности, от массы молекул, от температуры воздуха и прочее, поэтому число, которое я получил, может быть неточным для вашего случая. Например, в воде скорость звука выше, чем в воздухе.
Важно! У каждого предмета разная способность отражать звук, все зависит от материала, из которого он создан. Чем более ровная поверхность материала, тем лучше звук отражается, чем больше неровностей и шероховатостей, тем звук хуже отражается, но лучше поглощается. Рыхлые вещества, то есть вещества, в которых много дырок, например, снег, ткань, песок и прочее, практически полностью поглощают звук.
Схожие акустические явления.
Не стоит путать эхо с увеличением частоты звука в комнате, возможно, вы замечали акустическое явление, когда в комнате ваш голос становился громче. Скорее это всего комната, где мало предметов и нет обоев, а также мягкой мебели, которая хорошо поглощает звук и не дает ему отразится. Увеличение частоты звука в комнате происходит из-за интерференции волн, которые отражаются от каких либо предметов и складываются друг с другом и в результате дают так называемый звуковой резонанс(увеличение амплитуды звуковой волны).
Особенности звучания эхо и звука при отражении.
Бывают случаи, когда звук уничтожает сам себя, то есть этот процесс называется обратным звуковому резонансу, рассматривая определение интерференции вы поймете о чем я говорю.
Ликвидацию звука мы практически не замечаем при эхо, потому что звуковые волны, чья амплитуда увеличилась, покрывают потери. Да и полное уничтожение при отражение довольно редко происходит в нашем случае, потому что мала вероятность, что в точке встречи волн встретится полуволна одной волны и длинна волны другой, читая дальше вы поймете о чем я. Ваше слово, которые вы крикните в бесснежном лесу, будет состоять из пучка звуков разной частоты и длинной волны, отдельные части звука(обертоны) также могут интерферировать, то есть становиться громче или исчезать. Поэтому некоторое буквы могут быть громче или тише остальных при эхо или отражении.
Есть еще одна загвоздка. Дело в том, что одни волны могут отражаться от более дальних предметов в лесу, а другие от более ближних. В таком случае волны, которые прошли больше расстояния, и волны, которые прошли меньшее расстояние, перестают быть когерентны, потому что частота поменялась. Поэтому интерференции не может быть между более дальними отраженными волнами и более ближними отраженными волнами. Чаще всего интерференция происходит между первоначальной волной и отраженной, то есть можно сказать в тот момент, когда первичная волна только достигло препятствия и какая-то ее часть тут же отразилась.
Важно! То, что может произойти при эхо непредсказуемо. Увеличение(амплитуды) громкости звука происходит за счет сложения энергий звуковых волн.
Интерференция - это наложение двух когерентных волн друг на друга, при сложении которых появляется картина интерференции, то есть картина максимумов амплитуды(удвоенной) и минимумов(амплитуда равна нулю) амплитуды волн.
Когерентные волны - это волны с одинаковой частотой и постоянной разностью моментов(фаз) колебаний.
Чтобы было проще представить, что такое момент колебания, посмотрите на маятник, любое изображенное расположение маятника можно назвать его моментом колебания. (1/4-той полного колебания, 1/2-ой полного колебания и т.д)
От чего зависит увеличение амплитуды или ее уменьшение при интерференции?
Максимальная амплитуда получается, когда разность расстояния(хода), которого прошли волны, равна длине когерентных волн.
Минимальная амплитуда получается, когда разность расстояния(хода), которого прошли волны, равна нечетному числу полуволн.
Когда разность расстояния(хода) становится равна примерно полуволне или длине волны, то амплитуда результирующего колебания принимает промежуточное значение между нулевой амплитудой(минимальной) и удвоенной(максимальной).
Ну, а на этом все.
Материал довольно сложный, если есть вопросы, задавайте, если есть какие-то замечания, буду рад слышать от вас критику. Если понравилась статья, то: Подписывайся, дальше будет много интересного, ставь лайк, мне будет очень приятно. Всего доброго, читатель😜!
