Ποια είναι η συχνότητα του ήχου στα στερεά;
* Ιδιότητες υλικού: Το συντελεστή του Young (ένα μέτρο δυσκαμψίας) και πυκνότητα του στερεού επηρεάζει σημαντικά την ταχύτητα ήχου. Τα σκληρότερα και πυκνότερα υλικά έχουν γενικά υψηλότερες ταχύτητες ήχου.
* Λειτουργία δόνησης: Ο ήχος σε στερεά μπορούν να ταξιδεύουν σε διαφορετικούς τρόπους, όπως διαμήκη (κύματα συμπίεσης) και εγκάρσια (κύματα διάτμησης). Κάθε λειτουργία έχει διαφορετική ταχύτητα και επομένως μια διαφορετική συχνότητα για ένα δεδομένο μήκος κύματος.
* Σχήμα και μέγεθος του στερεού: Η γεωμετρία του αντικειμένου μπορεί να επηρεάσει τις συχνότητες συντονισμού (φυσικές συχνότητες στις οποίες το αντικείμενο δονείται εύκολα).
Εδώ είναι μια κατανομή:
* Διαχρονικά κύματα: Αυτά ταξιδεύουν μέσω συμπίεσης και επέκτασης του υλικού. Η ταχύτητα των διαμήκων κυμάτων σε ένα στερεό δίνεται από:
* v =√ (e/ρ)
* όπου v είναι η ταχύτητα, e είναι το μέτρο του Young's και ρ είναι πυκνότητα.
* εγκάρσια κύματα: Αυτά ταξιδεύουν μέσω διατμητικής διάτμησης ή της μετατόπισης των σωματιδίων υλικού κάθετα προς την κατεύθυνση της διάδοσης των κυμάτων. Η ταχύτητα των εγκάρσιων κυμάτων δίνεται από:
* v =√ (g/ρ)
* όπου g είναι το μέτρο διάτμησης και ρ είναι πυκνότητα.
Η συχνότητα του ήχου (F) σχετίζεται με την ταχύτητα (V) και το μήκος κύματος (λ) από:
* f =v/λ
Επομένως, η συχνότητα του ήχου στα στερεά καθορίζεται από τις ιδιότητες του υλικού, τον τρόπο δόνησης και το συγκεκριμένο μήκος κύματος του ηχητικού κύματος.
Παραδείγματα:
* Ο ήχος ταξιδεύει γρηγορότερα σε χάλυβα από ό, τι στο καουτσούκ, επειδή ο χάλυβας έχει υψηλότερο συντελεστή και πυκνότητα του Young.
* Μια μακρά, λεπτή ράβδο χάλυβα θα έχει διαφορετικές συχνότητες συντονισμού από μια σύντομη, παχιά χαλύβδινη ράβδο λόγω των διαφορετικών γεωμετριών τους.
Σημείωση:
* Η έννοια της "συχνότητας του ήχου στα στερεά" δεν είναι τόσο απλή όσο η συχνότητα του ήχου στον αέρα, καθώς τα στερεά μπορούν να υποστηρίξουν πολλαπλούς τρόπους δόνησης.
* Για συγκεκριμένες εφαρμογές, θα πρέπει να εξετάσετε τις συγκεκριμένες ιδιότητες υλικού και τον επιθυμητό τρόπο δόνησης.
