Mohou se zvukové vlny odrážet: co, proč, kdy, kde, typy a podrobná fakta

Když uslyšíte „odraz“, okamžitě vás napadne světlo. Možná se divíte, že se mohou odrážet zvukové vlny? A jaký je odraz zvuku? Projděte si článek podrobně a najděte tyto odpovědi.

Zvuk, stejně jako světlo, je druh energie. Energie je přenášena ve formě vlny. Jak světelné vlny, tak zvukové vlny mají některé společné rysy, jako je odraz, lom a difrakce.

Kdy se mohou zvukové vlny odrážet?

Zvuk, mechanické vlnění, se řídí stejnými pravidly odrazu jako světlo.

Jednoduše se tomu říká „odraz zvuku“, když se zvuk odrazí od jakéhokoli leštěného nebo neleštěného povrchu. Jinými slovy, k odrazu zvuku dochází, když zvuková vlna prochází jedním médiem a poté dopadá na povrch druhého a vrací se opačným způsobem.

Zákony odrazu zvukových vln:

  • Úhel odrazu v případě odrazu zvuku bude stejný jako úhel dopadu.

𝛉i =𝛉r

Kde, 𝛉i = Úhel dopadu

             𝛉r = Úhel odrazu

  • Rovina, od které se zvuk odráží, bude stejná jako rovina, ze které je produkován dopadající a normální zvuk.
mohou se zvukové vlny odrážet

V důsledku toho můžeme odvodit, že světlo i zvukové vlny se řídí stejnými zákony odrazu. 

Rozdíl je v tom, že pro odraz zvuku na rozdíl od světla není nutné mít leštěný povrch. Zvuk se také může odrážet od jakéhokoli drsného povrchu. Vyžaduje tedy, aby se jakýkoli povrch nebo překážka odrazily zpět. Odraz zvuku dále ovlivňuje tvar povrchu, od kterého se zvuk odráží.

Zamysleme se nad ilustrací:

Řekněme, že hodíte míč na zeď a ten se odrazí přímo k vám. Nyní, když osvětlujete stěnu baterkou, zažíváte fenomén odrazu světla. Totéž se stane, když mluvíte blízko zdi – slyšíte, co jste právě řekli. Ano, váš odhad je správný; není to nic jiného než odraz zvuku.

Když mluvíte, vznikají zvukové vlny, a když je slyšíte zpět, zvukové vlny slyšitelné frekvence se odrážejí zpět od povrchu stěny. V důsledku toho je odraz zvuku zodpovědný za to, že slyšíte svůj vlastní zvuk.

Nyní uvažujme o odraz zvukových vln z různých povrchů.

Odraz zvuku na různých površích:

Odraz zvuku bude také záviset na typu povrchu, například zda je vzácnější nebo hustší. Pokud se zvuk odráží od hustšího materiálu, pak dojde pouze ke změně fáze o 180 stupňů. Při odrazu od vzácnějšího média se však komprese projeví jako zředění a naopak. Pojďme do toho podrobněji.

Odraz zvuku na tvrdých površích NEBO na pevných hranicích:

Díky kompresi a řídkosti, které tvoří zvukové vlny, se jejich oblasti střídají mezi vysokým a nízkým tlakem. Komprese a redukce jsou termíny používané k současnému popisu oblasti vysokého a nízkého tlaku. V důsledku toho jsou zvukové vlny jakýmsi druhem tlaková vlna stejně.

Uvažujme zvukovou vlnu (tlakovou vlnu nebo podélnou vlnu), která se šíří vzduchem a naráží na tvrdý povrch, jako je stěna. Nyní, když komprese zvukové vlny narazí na tvrdý povrch, v podstatě se snaží tlačit na stěnu použitím síly. Protože je však stěna tvrdým povrchem, tlačí kompresi vytvořenou ve vzduchu v důsledku zvuku opačným směrem působením stejné a opačné síly.

Zachyťte 4

Výsledkem je, že komprese, která se pohybovala správným směrem, se nyní bude pohybovat směrem doleva. V důsledku toho bude posun částice média během dopadu a odrazu v opačném směru. V důsledku toho, pokud vezmeme v úvahu fázový rozdíl mezi dopadajícími a odraženými zvukovými vlnami, stane se 𝜋 radiánem, neboli 180°.

Přístup bude stejný, vezmeme-li nyní v úvahu případ vzácnosti. Vzácnost způsobená incidentem se projeví jako vzácnost.

Jako příklad slouží stěna, kterou jsme již viděli. Vzhledem k tomu, že povrch stěny je tvrdý, váš zvuk se od ní odráží, když mluvíte.

Odraz zvukových vln od vzácnějšího média:

Představte si podélnou zvukovou vlnu, která prochází hustším nebo pevným médiem a naráží na rozhraní nebo hranici vzácnějšího média. Když se komprese dopadající zvukové vlny srazí s hranicí vyrobenou z vzácnějšího materiálu, působí na tento povrch síla. Vzhledem k tomu, že povrch vzácnějšího média má menší odpor a komprese zvukové vlny obsahuje vysoký tlak, bude hranice vzácnějšího média posunuta zpět. 

Zachyťte 3

Na rozdíl od hustších médií mohou částice v vzácnějším médiu volně migrovat. Proto dochází ke zředění na průsečíku těchto dvou médií. Dopadající komprese se proto po odrazu od povrchu vzácnějšího materiálu vrací jako zředění. V důsledku toho není zaznamenána žádná změna fáze, když se zvuková vlna z hustšího prostředí odráží od vzácnějšího prostředí. 

Totéž se stane, pokud dojde ke zředění na povrchu vzácnějšího média a odrazí se zpět jako komprese.

Pro ilustraci si představte zvuk šířící se potrubím naplněným vodou. Nyní si představte, že na otevřeném konci trubky je přítomen vzduch. A už víme, že voda je hustší médium pro zvuk než vzduch. Výsledkem je, že vysoký tlak způsobí, že se molekuly vzduchu v okolní oblasti rychle vzdálí, když dojde ke stlačení na rozhraní voda-vzduch. Výsledkem je, že komprese se před odrazem převede na zředění.

Odraz zvukových vln od zakřiveného povrchu:

Jak jsme viděli, různé povrchy odrážejí zvuk různě. Podobným způsobem ovlivňuje zakřivení povrchu, jak se zvuk odráží. Zakřivení povrchu má schopnost měnit intenzitu zvuku. 

Zakřivené povrchy jsou rozděleny do dvou typů: 

  • Konkávní plochy a 
  • Konvexní povrchy.

Nyní to důkladně zvažte.

Odraz zvuku od konkávního povrchu:

Když zvukové vlny narazí na konkávní povrch, odražené vlny se sbíhají podobně jako u světelných vln. Navíc odražené vlny měly rovněž jediný bod ohniska. V důsledku toho se intenzita odražené zvukové vlny zvyšuje, když se odráží od konkávního povrchu.

Zachyťte 2

Tento jev se využívá i v přírodě. Z nedávného vědeckého výzkumu jsme se dozvěděli dvě skutečnosti:

  • Býčí los může používat své parohy jako satelitní disk, pomocí kterého může snadno sbírat a zaostřovat zvuk.
  • Podle hlubokého výzkumu a dlouhých úvah vědců jsou obličejové disky sov kulovité a lze je snadno přesunout, aby sbíraly a poté odrážely zvuk směrem k jejich uším.

I když se vyskytuje v přírodě, často se při snaze odrážet zvuk držíme daleko od konkávních povrchů. Důvodem je, že zaměření na geometrický střed povrchu povede k hlasitému aktivnímu bodu v prostoru. V důsledku toho bude přenos odraženého zvuku na velkou vzdálenost neobvyklý.

Pokud je nutný konkávní tvar, bude pravděpodobně nutné použít materiály pohlcující zvuk. Problémy s hlukem můžete snížit úpravou geometrie křivky s pomocí specialisty na akustiku. Divadlo tohoto fenoménu využívá.

Z hlediska zachování intenzity odraženého zvuku se před reproduktory v kinech obvykle používají konkávní povrchy. Jak jsme však již uvedli, produkoval hlasitý hotspot, proto se odráží hluk nebo abnormální zvuk. Stěny a strop divadla jsou konstruovány z materiálů pohlcujících hluk, aby se tento hluk snížil. Výsledkem je, že se obě techniky vzájemně vylepšují snížením množství zbývajících chyb.

Odraz zvuku od konvexního povrchu:

Když zvukové vlny dopadají na konvexní povrch, odražený zvuk se bude rozcházet ve všech možných směrech. Jak se zvuk rozchází, intenzita zvuku samozřejmě klesá. 

Zachyťte 1

Difúze zvuku z konvexního povrchu napomáhá šíření hudební směsi do všech směrů a zabraňuje nežádoucím odrazům.

Různé geometrie pomáhají při šíření zvuku, což zahrnuje:

  • Polokoule nebo půlválce
  • Povrch s různými úhly jako vzor pilových zubů

Další významné jevy spojené s odrazem zvuku:

Odraz zvuku způsobuje vznik ozvěny a dozvuku. Mezi těmito dvěma jevy však existují určité rozdíly. Pojďme si o tom promluvit.

Vyhodil:

Termín echo označuje opakované slyšení odraženého zvuku. Když se zvuk odráží ve velkém prostoru, je slyšet ozvěna. 

Jakýkoli obrovský prostor může vytvořit ozvěnu, včetně otevřených i uzavřených prostor. Vzdálenost mezi zdrojem a odrážejícím se tělesem musí být větší než 50 stop, aby bylo možné ozvěnu efektivně slyšet. Kvůli relativně velké vzdálenosti bude mezi slyšitelnými zvuky časová prodleva. Můžeme tedy slyšet dva nebo více odlišných zvuků.

Představte si, že stojíte ve velké prázdné místnosti a hlasitě mluvíte „Ahoj“. Poté v důsledku odrazu zvuku ve velké ploše a přes tvrdý povrch uslyšíte slovo ahoj opakovaně jako „Ahoj“,…..“Ahoj,“…..“Ahoj. Zvuk půjde ven do místnosti a bude se odrážet od stěn k vašim uším. Čím více času trvá, než se zvuk dostane k vašemu uchu, tím rušivější je.

Možná jste to udělali na dovolené v horské stanici tím, že jste v kopcích křičeli své jméno. Možná jste si všimli, že ozvěna se objevuje také během přeslechů v telefonních hovorech.

Dozvuk:

Když je vzdálenost mezi zdrojem zvuku a odrazným povrchem velmi malá, původní zvuk se smísí s odraženým zvukem. V důsledku překrývání různých zvuků vzniká trvalý nebo souvislý zvuk. Tomu se říká dozvuk.

Možná jste to zaslechli, pokud jste mluvili v obrovské kupoli, hledišti nebo hale. V důsledku různých odrazů zvuku v těchto typech umístění se odražené zvuky často mísí s původním zvukem. Často potřebujete slyšet efekt dozvuku, pokud k těmto odrazům dojde během 50 milisekund nebo 0.05 sekundy.

Aplikace odrazu zvuku:

Vlastnost zvuku odrážet se využívá k tomu, abychom si usnadnili život. Následují aplikace odrazu zvuku:

  1. Stetoskop: Stetoskop používaný lékaři pracuje na teorii odrazu zvuku. Lékař pomocí něj poslouchá tlukot srdce pacientů. Díky různým odrazům zvuku, ke kterému dochází uvnitř stetoskopu, může lékař zřetelně slyšet tlukot srdce pacienta.
AYRzhaHJeqlFGLT UR FN4qQN5rCJmpm6BY7AXOt05fVPM7PN7Oa6yAO7R3mJUsTCo42WCo25Hl59a8yrXgOj 2rkTMiZStCd4J2rLnyaX7dpQGk86V1Og2C5pmR40vGpWncVN1T2OLz pWrwA
  1. Naslouchátko: Dalším zdravotnickým prostředkem, který využívá principu odrazu zvuku, je sluchadlo. Toto zařízení používají lidé, kteří mají potíže se sluchem. Zvuk se v tomto zařízení odráží v tenčí oblasti, takže může být směrován k uším s vysokou úrovní intenzity.
  2. Sen: Ano, teorie odrazu zvuku platí i pro sonar. Zařízení, které využívá odrážející signál k výpočtu vzdálenosti a rychlosti podvodních objektů, se nazývá sonar. Používá se na lodích k identifikaci jakýchkoli hrozeb pro loď, aby se zabránilo tragickým nehodám, jako je Titanic. Námořnictvo jej také využívá k hledání min a ponorek.
  3. zvuková deska: Zvukové desky jsou jednoduše zakřivené povrchy, které jsou umístěny tak, aby zdroj zvuku zůstal zaostřený. Rovnoměrně odrážejí zvukové vlny v celé místnosti nebo hledišti. V důsledku toho použití rezonanční desky zlepšuje kvalitu zvuku.
  4. Megafon: Vícenásobné odrazy se také používají v megafonu. Má trychtýřovitý tvar. Výsledkem je, že když je zvuk produkován uvnitř trychtýře megafonu, vlny se mnohokrát odrážejí, než se pohybují po cestě, která vede k otvoru trychtýře. V důsledku toho se amplituda zvuku na začátku zvyšuje.

Doufáme, že vám tento článek užitečným způsobem poskytl všechny informace, které potřebujete vědět o odrazu zvukových vln. Navštivte prosím naše webové stránky a přečtěte si další články související s vědou, jako je tento.

Přečtěte si více o Co je Strike and Dip?

Také čtení:

Zanechat komentář