Õpi tundma helilainete mõistet

Kas keegi on mõelnud, kuidas heli meie kõrvu jõuab? Miks, kui näeme eemal ilutulestikku, kuuleme mõnikord heli alles pärast ilutulestiku kustumist? Selles artiklis arutleme helilainete üle.

Heli on pikilainete tüüp, mis tuleneb objekti vibratsioonist. Pikilained on lained, mille levimissuund on paralleelne vibratsiooni suunaga. Vaadake allolevat joonist.

Kui keegi trummi lööb, siis trumli pind vibreerib ja pinguldub, samuti venitab õhusammas. Vibreerivad õhumolekulid levivad erinevates suundades. Dokitud õhumolekulid tekitavad kõrgrõhku, venitatud molekulid aga madalrõhku. Kõrge ja madala rõhuga lained liiguvad õhus vaheldumisi. Need lained võtab inimese kõrv üles, et saaksime heli kuulda.

(Loe ka: Millised on lainete omadused?)

Helilained kuuluvad mehaaniliste lainete hulka, mille levimiseks on vaja keskkonda. Selle laine levikeskkond võib olla tahke, vedel või gaasiline. Seetõttu ei saa helilained levida vaakumis, näiteks ruumis.

Helilainetel on piiratud levimiskiirus. Seega, kui näeme eemal ilutulestikku, näeme kõigepealt ilutulestikku, seejärel purske häält. Valguslainetel on seni teadaolevalt kõige suurem kiirus ja helilained ei saa kokku leppida, rääkimata nende ületamisest.

Helilainete kiirus sõltub levikeskkonnast. Tahkete ainete kaudu leviv heli liigub kiiremini kui gaasid. Nende lainete levimiskiirus suureneb ka keskkonna temperatuuri tõusuga.

Keskkonna põhjal heli levimise kiiruse arvutamiseks võime kasutada järgmisi valemeid.

Helid levivad kiiresti tahketes ainetes

helilaine valem 1

Y = Youngi tahke aine moodul

ρ = tahke aine tihedus

Helid levivad kiiresti tahketes ainetes

helilaine valem 2

B = vedeliku mahtmoodul

ρ = vedeliku tihedus

Hiilib kiiresti gaasi

helilaine valem 3

γ = gaasikonstant

R = üldine gaasikonstant (8,31 J / mol K)

T = gaasi absoluutne temperatuur

M = gaasi suhteline molekulmass