Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt 330 m/s, während die in Wasser unter typischen Bedingungen 1480 m/s beträgt. Aber ändert sich die Tonfrequenz mit dem Medium? Lassen Sie uns im Detail diskutieren.
Die Schallfrequenz bleibt gleich, aber Wellenlänge und Geschwindigkeit ändern sich in verschiedenen Medien. Die Frequenz hängt nur von der Quelle der Schallwelle ab, während Geschwindigkeit und Wellenlänge die Parameter sind, die sich beim Durchlaufen verschiedener Medien ändern, da sie von dem Medium abhängen, in dem sich die Welle ausbreitet.
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Warum ändert sich die Frequenz in verschiedenen Medien nicht?
Schallwellen fallen unter die Kategorie der Longitudinalwellen und benötigen zur Ausbreitung ein materielles Medium.
Die Anzahl der Wellen, die sich in einer Sekunde durch einen festen Punkt des Mediums bewegen, oder die Anzahl der Schwingungen eines Teilchens im Medium, während sich die Welle fortbewegt, ist ihre Frequenz. Wenn ein Teilchen im Medium mit einer bestimmten Frequenz schwingt, beginnt auch sein benachbartes Teilchen mit der gleichen Frequenz zu schwingen. Die Frequenz ist unabhängig vom Medium, während die Geschwindigkeit von Schallwellen von der Elastizität und Dichte des Mediums abhängt.
v=√E/ρ
Die Frequenz der Schallwelle ändert sich nur bei einer Änderung der Quelle der Welle und ist unabhängig von der Steifigkeit des materiellen Mediums.
Darum; Die Schallgeschwindigkeit ist in Festkörpern und Flüssigkeiten unterschiedlich.
Wir wissen, v = fλ
Woher, v ist die Geschwindigkeit, f ist die Frequenz, λ die Wellenlänge der Schallwelle ist.
Geschwindigkeit und Wellenlänge von Schallwellen ändern sich so, dass die Frequenz konstant bleibt. Daher hätten Schallwellen, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, große Wellenlängen, so dass sich die Frequenz nicht ändert.
Einige Fälle/Beispiele zu Ändert sich die Tonfrequenz mit dem Medium
Unser Gehirn nimmt die Schallwellenfrequenz als Tonhöhe wahr. Die Änderung der Tonhöhe eines Tons ist also gleichbedeutend mit der Änderung seiner Frequenz. Hier sind einige Beispiele, die analysieren, ob sich die Tonfrequenz mit dem Medium ändert:
- Die Tonfrequenz eines beliebigen Musikinstruments
- Das Zwitschern der Vögel
- Der Ton, der durch das Läuten von Glocken erzeugt wird
Die Tonfrequenz eines beliebigen Musikinstruments
Die von einem Musikinstrument erzeugte Tonfrequenz ändert sich nicht mit dem Medium, da sie nur von seiner Quelle abhängt.
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Beispielsweise ändert sich die Frequenz des von einer Gitarre erzeugten Tons nicht, wenn er sich durch verschiedene Medien ausbreitet. Seine Frequenz ändert sich nur, wenn der Musiker die Noten ändert. Die Saiten der Gitarre sind die Quelle der Frequenz des von der Gitarre erzeugten musikalischen Klangs. Die Frequenzänderung wird von den Zuhörern als Tonhöhenänderung wahrgenommen.
Das Zwitschern der Vögel
Die Quelle der vom Vogelgezwitscher erzeugten Schallfrequenz ist ihr Stimmband. Immer wenn sich die Schwingungen der Stimmbänder ändern, ändert sich die Frequenz, aber sie ändert sich nicht mit dem Medium.
Der Klang, der durch das Läuten von Glocken entsteht
Um es grober zu erklären, nehmen Sie an, dass eine Glocke viermal pro Sekunde vibriert. Dies impliziert, dass die Frequenz 4 Hz beträgt. Die umgebenden Luftmoleküle beginnen mit der gleichen Frequenz zu schwingen und übertragen sich auf ihre Nachbarmoleküle. Kein anderes Mittel kann die Schwingungsfrequenz ändern, selbst wenn das Medium gewechselt wird.
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Häufig gestellte Fragen: Ändert sich die Schallfrequenz mit dem Medium?
Ist die Schallwelle transversal oder longitudinal? Erklären Sie jeden von ihnen.
Klingen Welle ist ein Beispiel für eine Längswelle Welle.
Eine Longitudinalwelle kann als die Art von Welle beschrieben werden, bei der die Schwingung der Teilchen im Medium entlang der Ausbreitungsrichtung der Welle erfolgt. Im Gegensatz dazu wird eine Welle, bei der die Schwingung von Teilchen in einem Medium senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle verläuft, als Transversalwelle bezeichnet.
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Lichtwelle, eine elektromagnetische Strahlung, ist eine Beispiel für eine Transversalwelle wobei die Schwingungen des elektrischen Feldes, die Schwingungen des magnetischen Feldes und die Ausbreitungsrichtung senkrecht aufeinander stehen.
Was ist der Doppler-Effekt in Geräuschen?
Doppler-Effekt bei Schallwellen ist die scheinbare Änderung der Schallfrequenz, wie sie vom Beobachter wahrgenommen wird, wenn sich entweder die Quelle oder der Beobachter oder beide nähern oder voneinander entfernen.
Eine einfache Demonstration des Doppler-Effekts ist, wenn sich ein schallerzeugendes Objekt auf uns zubewegt, die Frequenz des Schalls ansteigt oder wir Schall mit hoher Tonhöhe hören. Und wenn sich die Quelle von uns entfernt, nimmt die Frequenz des Schalls ab oder wir hören einen tiefen Ton.
Das am häufigsten beobachtete Beispiel, das diesen Effekt demonstriert, ist die Änderung der Tonhöhe des Geräusches, das von einem Krankenwagen gehört wird, wenn er sich mit seiner Sirene schneller bewegt. Wenn sich der Krankenwagen uns nähert, hören wir einen hohen Ton und wenn er sich entfernt, hören wir einen tiefen Ton.
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Die Formel zum Auffinden der beobachteten Schallfrequenz im Doppler-Effekt ist gegeben durch
f'=f (v' v0)/(v' vs)
Wobei f‘ die beobachtete Frequenz ist
f ist die tatsächliche Frequenz
v ist die Geschwindigkeit von Schallwellen
v0 ist die Geschwindigkeit des Beobachters
vs ist die Geschwindigkeit der Quelle
Je nachdem, ob sich die Quelle und der Beobachter nähern oder entfernen, und je nachdem, wie schnell die Quelle und der Beobachter sind, wird die obige Formel in verschiedenen Situationen leicht variieren. Es gibt vier verschiedene Fälle:
- Wenn sich die Quelle dem ruhenden Beobachter nähert
Da der Beobachter ruht, v0 = 0. Daher lautet die Gleichung
f'=f (v/vvs)
- Wenn sich die Quelle von einem ruhenden Beobachter entfernt
Hier, v0=0 und die Geschwindigkeitsrichtung der Quelle ist entgegengesetzt, also negativ.
Also, f'=fv/v-(-vs)
- Wenn sich der Beobachter einer stationären Quelle nähert
Hier Vs= 0. Die Gleichung wird
f'=f{v+v0/v}
- Wenn sich der Beobachter von einer stationären Quelle entfernt
Da sich der Beobachter hier wegbewegt, ist die Richtung entgegengesetzt
f'=f {vv0/v}
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