Unde Acustice

Sunetele sunt oscilaţii mecanice ale mediilor elastice percepute de organul auditiv al omului. Urechea omenească este un receptor remarcabil, capabil să analizeze sunetul perceput, la fel ca un aparat spectral, descompunȃndu-l în spectrul oscilaţiilor armonice simple. Urechea omenească percepe sunetele cu frecvenţele cuprinse în intervalul 16Hz – 20kHz.

După spectrul frecvenţelor, sunetele se clasifică în :

- zgomote: sunete cu spectrul continuu

- sunete muzicale : sunete cu spectru discontinuu.

Dintre zgomote, distingem două tipuri mai speciale :

- zgomotul alb, ce conţine toate frecvenţele posibile, avȃnd intensităţi egale (este produs de plesnitura biciului)

- zgomotul colorat, are spectru continuu şi prezintă modulare în amplitudine ( este produs de pufăitul locomotivei)

Sunetele muzicale la rȃndul lor pot fi :

- simple ( sau tonuri ), cȃnd sunt monocromatice ( cuprind o singură frecvenţă ) - compuse, cȃnd conţin şi armonice

Oscilaţiile mecanice cu frecvenţa sub 16 Hz ( λ se numesc infrasunete , iar cele cu frecvenţa peste 20 k Hz (λ se numesc ultrasunete. Infrasunetele sunt percepute de păsări şi peşti, care „simt” astfel, producerea cutremurelor şi apropierea furtunilor. Ultrasunetele sunt percepute de către lilieci, delfini şi alte animale care au capacitatea de a le produce şi a le recepţiona. Din cauza lungimii de undă foarte mici, ultrasunetele au o directivitate remarcabilă şi animalele respective se pot orienta în spaţiu şi pot percepe deplasarea obiectelor pe care se reflectă ultrasunetele.

În muzică se utilizează sunete cu frecvenţe cuprinse în intervalul 16 Hz – 4.000Hz, iar la exigenţ superioare se pretinde redarea armonicelor pȃnă la 15 kHz.

În solide, sunetele se propagă sub formă de unde longitudinale şi unde transversale, iar în fluide ( lichide şi gaze ) sub forma de unde longitudinale. Sunetele nu se propagă în vid. Viteza de propagare a sunetelor depinde de mediul în care se propagă , de tipul de unde şi de procesul termodinamic ce însoţeşte propagarea lor. Astfel, viteza de propagare a undelor longitudinale în solide este :

vl = unde E este modulul de elasticitate ( modulul lui Young ) iar ρ este densitatea mediului elastic. Viteza de propagare a undelor transversale în solide este :

vt = unde T este tensiunea elastică iar μ este masa unităţii de lungime.

În gaze viteza de propagare a sunetului depinde de procesul termodinamic şi anume, dacă procesul este izoterm sau adiabatic. Daca procesul este izoterm, viteza de propagare a undelor sonore ( longitudinale) este:

vl = iar dacă procesul este adiabatic viteza este : vl =

unde γ este exponentul adiabatic, p este presiunea gazului, ρ este densitatea gazului.

Presiunea sonoră. Mediul elastic în care se propagă undele sonore se numeşte cȃmp sonor. Măimea ce caracterizează cȃmpul sonor este presiunea acustică, sau presiunea sonoră ps. Presiunea sonoră reprezintă presiunea suplimentară care se manifestă în cȃmpul sonor în momentul propagării undelor sonore, şi depinde de variabilele de poziţie şi de timp.

ps = ps( , t) = p – p0 (1)

unde p reprezintă presiunea măsurată la un moment dat în prezenţa undelor sonore într-un punct al cȃmpului sonor, iar p0 reprezintă presiunea existentă în cȃmpul sonor în absenţa undelor sonore.