Zvuk — zašto grmljavinu čuješ tek posle munje?
Zvuk kao mehanički (longitudinalni) talas koji čujemo u opsegu 16–20000 Hz, izvori zvuka i visina tona (frekvencija), brzina zvuka koja zavisi od sredine (najveća u čvrstim telima), računanje udaljenosti preko s = v·t i zvučna rezonancija.
Video
Pojmovi
- Zvuk je mehanički talas
- Zvuk je mehanički (longitudinalni) talas koji naše uvo čuje. Pošto je mehanički, treba mu sredina kroz koju se prostire — u vakuumu (svemiru) nema zvuka.
- Čujni opseg
- Čovek čuje zvuk čije su frekvencije između 16 Hz i 20000 Hz. Talase ispod 16 Hz (infrazvuk) i iznad 20000 Hz (ultrazvuk) ne čujemo — o njima u sledećem času.
- Izvori zvuka
- Izvor zvuka je oscilator: zategnuta žica (gitara), zategnuta membrana (bubanj), vazdušni stub (flauta, flaša) ili metalna viljuška. Njegove oscilacije se prenose kroz vazduh do uva.
- Visina tona (frekvencija)
- Što oscilator brže titra (veća frekvencija), to je ton viši (pištaviji); manja frekvencija daje dublji ton. Kraća, tanja i zategnutija žica titra brže, pa daje viši ton — zato gitaru štimuješ zatezanjem žica.
- Brzina zvuka zavisi od sredine
- Brzina zvuka je najmanja u gasovima, veća u tečnostima, a najveća u čvrstim telima — jer su međumolekulske sile tamo najjače. U vazduhu je oko 340 m/s, u vodi oko 1500 m/s, u čeliku oko 6000 m/s.
- Munja pre grmljavine
- Svetlost putuje mnogo brže od zvuka, pa munju vidiš skoro istog trena, a grom čuješ kasnije. Iz vremena kašnjenja $t$ možeš izračunati udaljenost: $s = v \cdot t$, gde je $v$ brzina zvuka (oko 340 m/s u vazduhu).
- Zvučna rezonancija
- Kada zvuk stigne do nekog oscilatora, tera ga da titra (prinudna sila). Ako je frekvencija zvuka jednaka sopstvenoj frekvenciji tog oscilatora, on zatitra najjače (rezonancija) i sam pojača zvuk te frekvencije.
Formule
| Oznaka | Šta znači | Jedinica |
|---|---|---|
| $s$ | pređeni put (udaljenost) | m |
| $v$ | brzina zvuka (u vazduhu ≈ 340) | m/s |
| $t$ | vreme | s |
Npr. vreme između munje i groma pomnoženo brzinom zvuka daje udaljenost groma.
| Oznaka | Šta znači | Jedinica |
|---|---|---|
| $v$ | brzina zvuka | m/s |
| $\lambda$ | talasna dužina | m |
| $\nu$ | frekvencija | Hz |
Važi za svaki talas, pa i za zvuk.
Pitanja
Pitanje 1 od 10
1. Šta je zvuk?
2. Zašto u svemiru (vakuumu) nema zvuka?
3. Koji je opseg frekvencija koje čovek čuje?
4. Šta određuje visinu tona?
5. Kakav ton daje kraća i zategnutija žica?
6. U kojoj sredini je brzina zvuka najveća?
7. Kolika je približno brzina zvuka u vazduhu?
8. Zašto munju vidiš pre nego što čuješ grom?
9. Kako iz kašnjenja groma računaš udaljenost?
10. Kada nastaje zvučna rezonancija?
Rešeni zadaci
Grom čuješ 3 s posle munje. Koliko je daleko? (brzina zvuka 340 m/s)
-
$s = v \cdot t = 340\ \mathrm{m/s} \cdot 3\ \mathrm{s} = 1020\ \mathrm{m}$Brzinu zvuka pomnožimo vremenom kašnjenja.
Zvuk u vazduhu ima frekvenciju 170 Hz. Kolika mu je talasna dužina? (v = 340 m/s)
-
$\lambda = \dfrac{v}{\nu} = \dfrac{340\ \mathrm{m/s}}{170\ \mathrm{Hz}} = 2\ \mathrm{m}$Brzinu podelimo frekvencijom.
Zašto deblja žica na gitari daje dublji ton?
-
Deblja žica ima veću masu, pa titra sporije.Manja frekvencija.
-
Manja frekvencija znači niži (dublji) ton.Zato su basovi deblji.
Test
Kod računskih zadataka reši u svesci i upiši rezultat (decimalni broj sa zarezom, npr. 2,5), a kod ostalih izaberi tačan odgovor.
Grom čuješ 5 s posle munje. Koliko je daleko? Brzina zvuka u vazduhu je tristo četrdeset metara u sekundi.
Munju vidiš, a grom čuješ 4 s kasnije. Koliko je grom daleko? Brzina zvuka u vazduhu je tristo četrdeset metara u sekundi.
Zvuk ima frekvenciju 340 Hz. Kolika mu je talasna dužina? Brzina zvuka u vazduhu je tristo četrdeset metara u sekundi.
Astronaut u svemiru viče. Da li ga drugi astronaut čuje kroz vakuum?
Zašto se udaljeni udarac sekire prvo vidi, pa tek onda čuje?
Bravo, čas je završen!
Želiš sertifikat? Napravi besplatan nalog, pa uradi test još jednom (treba bar 3 od 5 tačno). Rezultati se tada čuvaju, a sertifikat možeš da odštampaš ili podeliš.
Napravi besplatan nalogPohvali se i pozovi drugara:
Sledeći čas: 7. Ultrazvuk, infrazvuk i buka — kako slepi miš „vidi“ u mraku?