Длина, скорость и частота звуковой, ифразвуковой и ультразвуковой волн.

Онлайн калькуляторы переводов длины волны в частоту и частоты в длину волны.

Звуковые волны – это механические колебания, которые берут своё начало в источнике звука и далее распространяются в какой-либо среде (в газе, жидкости или твёрдом теле). Достигнув органов слуха человека (или иной особи), они воспринимаются им как звук.
Для распространения звука необходима какая-либо упругая среда. В вакууме звуковые волны распространяться не будут, так как там нечему колебаться. Поэтому ори, не ори в космические дали, всё одно - хрен тебя там кто услышит, тем более, что там никого и нет.

Так же, как и в случае с электромагнитными волнами, соотношение, связывающее длину звуковой волны с частотой колебаний, в общем случае выглядит следующим образом:

λ (м) = V (м/сек) / F (Гц), где V (м/сек) - это скорость распространения звука в среде.

Частота колебаний звукового сигнала F (Гц) - параметр стабильный и, практически не зависящий от среды распространения.
А вот скорость звука V (м/сек), а соответственно и длина звуковой волны - это величины, которые зависят не только от плотности вещества, но и от его упругости, а в случае с жидкостями и особенно с газами - и от температуры, и атмосферного давления.

Зависимость скорости звуковой волны от свойств упругой среды легко прослеживается по следующей формуле:

V (м/сек) = √Eупр (паскаль) / ρ (кг/м3) , где Eупр - это модуль объёмной

упругости среды, а ρ - плотность среды.
Модуль упругости, так же как и плотность - это справочные величины, прописанные для конкретных материалов. Для газов эти величины имеют ярко выраженную зависимость от температуры и атмосферного давления. Если вдаваться в подробности, то скорость звука в газах может быть представлена следующей формулой:

V (м/сек) = √γ*Ратм / ρ , где γ = cp/сv - это отношение удельной теплоёмкости при постоянном давлении к удельной теплоёмкости при постоянном объёме, а Pатм — атмосферное давление, которое связано с температурой газообразной среды.
Поэтому, чтобы никого не грузить и радоваться жизни, приведу приближённую зависимость скорости звука (при нормальном атмосферном давлении) от температуры среды:

V (м/сек) = (331 + 0,6 * T°), где 331 м/сек - это скорость звука при 0°С,

а T° - температура в градусах Цельсия.

Теперь можно совместить формулы и получить простое соотношение, связывающее длину звуковой волны с частотой колебаний с учётом температуры среды:

λ (м) = (331 + 0,6 * T°) / F (Гц).

Всё это без лишнего напряга несложно посчитать при помощи калькулятора или деревянных счёт. Ну а для тяжёлых на подъём, приведу пару он-лайн таблиц переводов одного из параметров в другой.
Калькуляторы предполагают, что расчёты длины и частоты звуковой волны производятся для воздушной среды при нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба при температуре 0°C).

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ДЛИНЫ ЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ ПО ЧАСТОТЕ

   Частота звуковых колебаний f        
   Температура Т(°С) (по умолчанию 20°)        
  
   Длина волны         


КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЧАСТОТЫ ПО ДЛИНЕ ЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ

   Длина волны λ при заданной Т        
   Температура Т(°С) (по умолчанию 20°)        
  
   Частота колебаний         


"Редкая птица со шнобелем дочешет до середины Днепра. А если и дочешет, то гикнется и копыта отбросит...". Так же и редкое человеческое ухо способно услышать полный диапазон звуковых частот, условно находящийся в пределах 16—20 000 Гц.
Ниже ( 0,001—16Гц ) - инфразвук.
Выше ( 20-100кГц ) - низкочастотный ультразвук,
ещё выше (100кГц-1МГц) - высокочастотный ультразвук.



 

Главная страница | Наши разработки | Полезные схемы | Это нужно знать | Вопросы-ответы | Весёлый перекур
© 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved