Umíme fakta

Rychlost zvuku a šíření zvuku

2VD
Zkopírovat krátkou adresu (umime.to/2VD)
Ukázat QR kód

umime.to/2VD


Stáhnout QR kód

Zvuk je mechanické vlnění, ke svému šíření potřebuje látkové prostředí (např. voda, vzduch, pevná látka). Na rozdíl od světla (elektromagnetické vlnění) se tedy zvuk nešíří ve vakuu.

mechanické a elektromagnetické vlnění

Mechanické vlnění se šíří prostředím, kde jsou částice. Kmitání jedné částice se díky vzájemným vazbám přenáší na další částici a tak dál. Mechanické vlnění jsou třeba vlny na vodní hladině, kmitání tyče, do které jsme udeřili, nebo zvuk.

Elektromagnetické vlnění ke svému šíření částice nepotřebuje. Jedná se vlastně o kmity elektrického a magnetického pole (časově proměnné silové pole). Elektromagnetické vlnění různé vlnové délky je viditelné světlo, rentgenové záření, mikrovlnné záření nebo rádiové vlny.

Čím jsou v daném prostředí částice k sobě blíž a čím pevnější mají vazby, tím rychleji se zvuk šíří. Ve vzduchu (rychlost zvuku ~340 m/s) se tedy šíří pomaleji než ve vodě (~1500 m/s) nebo třeba v oceli (~5000 m/s).

Šíření zvuku ve vzduchu

  • Zvuková vlna se šíří všemi směry jako změna tlaku. Šíření zvuku odpovídá kmitání částic, které se k sobě přibližují a pak se zase vzdalují.
  • Zvuk ve vzduchu je podélné vlnění. To znamená, že částice kmitají ve směru šíření vlny.
  • Rychlost zvuku závisí na teplotě vzduchu: čím je vzduch teplejší, tím rychleji se zvuk šíří. Tato závislost je v rozumném rozsahu teplot (rozuměj zhruba od -100 °C do 100 °C) přibližně lineární.
  • Pokud považujeme vzduch za ideální plyn, nezávisí rychlost šíření zvuku na tlaku.
  • Zvuk se taky šíří nepatrně rychleji ve vlhkém vzduchu (třeba při bouřce), rychlost závisí i na složení vzduchu (např. v lehčích plynech se šíří rychleji než v těžších).

Odraz zvuku

Když zvuková vlna narazí na překážku, část se odrazí. Podle toho, o jakou překážku se jedná, odrazí se více nebo méně zvuku – tvrdé a hladké povrchy (skála, dlaždice) vedou k silnějšímu odrazu, zatímco měkčí povrchy (molitan, koberce) více zvuku pohltí. Proto když si zpíváme v koupelně, zvuk se hezky “rozléhá” – odráží se od hladkých povrchů.

Ozvěna a dozvuk

  • Pokud je překážka, od které se zvuk odráží, plochá a velká (např. skalní stěna, rozměrná budova), může vzniknout ozvěna nebo dozvuk.
  • Pokud se odražený zvuk vrátil za více než 0,1 sekundy, mluvíme o ozvěně. Desetina sekundy je totiž čas, který zhruba trvá vyslovit jednu slabiku. Takovou ozvěnu pak tedy slyšíme jako opakování původního zvuku, například poslední slabiky.
  • Pokud se odražený zvuk vrátí za méně než desetinu sekundy, jedná se o dozvuk. Lidské ucho v takovém případě nezvládne jasně rozlišit původní a odražený zvuk.

Jak musí být vzdálená taková překážka, aby vznikla ozvěna? Zvuk se ve vzduchu šíří rychlostí asi 340 m/s a chceme vědět, jak daleko je překážka, od které se vrátí za 0,1 s.

Protože se zvuk šíří rovnoměrně, můžeme využít vztah pro výpočet dráhy:

s = v\cdot t = 340 \cdot 0,1 = 34\,\mathrm{m}, kde t bude čas a v rychlost zvuku.

Celková dráha s zahrnuje cestu k překážce a zpátky (34 m). Abychom získali vzdálenost od překážky, musíme ji ještě podělit dvěma.

Aby vznikla ozvěna, musí být překážka vzdálená nejméně 17 metrů.

Využití odrazu zvuku

  • Odraz zvuku využívají v přírodě například delfíni nebo netopýři při lovu kořisti (echolokace).
  • Lidé tento postup napodobili – například k měření hloubky moře využívají sonar.
  • Odrazu zvuku se také využívá například při kontrole materiálů nebo při měření vzdálenosti pomocí ultrazvukových měřičů.

Ohyb zvuku

Zvuk se může šířit i za překážkami. Díky ohybu zvuku slyšíme, když někdo mluví za rohem, přestože jej nevidíme. Ohyb zvuku je výraznější u překážek, které mají podobnou velikost jako vlnová délka zvuku. Zvuky vysokých frekvencí se tlumí snáz než nízkofrekvenční zvuky. Proto ve velké vzdálenosti slyšíme hrom už jen jako hluboké dunění.

Souhrn mi pomohl
Souhrn mi nepomohl

Krok po kroku

Doplňování jednotlivých kroků v rozsáhlejším postupu.


Rychlost zvuku a šíření zvuku  
Zobrazit souhrn tématu


Doplňování textu

Krátké texty, do kterých doplňujete na vybraná místa správnou variantu ze dvou možností.


Rychlost zvuku a šíření zvuku  
Zobrazit souhrn tématu


NAPIŠTE NÁM

Děkujeme za vaši zprávu, byla úspěšně odeslána.

Napište nám

Nevíte si rady?

Nejprve se prosím podívejte na časté dotazy:

Čeho se zpráva týká?

Vzkaz Obsah Ovládání Přihlášení Licence