Schall
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Schall besteht aus Dichteschwankungen in Gasen, Flüssigkeiten oder Festkörpern, die sich im jeweiligen Medium ausbreiten können. Schall tritt in allen Medien Gas, Flüssigkeit oder Festkörper auf, wobei sich Ausbreitungsgeschwindigkeit und Dämpfung unterscheiden, obwohl die zugrunde liegenden Modelle im Allgemeinen ähnlich sind.
Variablen
Berechnungen
Berechnungen
Gleichungen
Die Speed of Sound ($c$) mit der Wellenlänge des Schalles ($\lambda$) und die Zeit ($T$) wird ausgedr ckt als
und kann mit die Frequenz des Schalls ($\nu$) umgeschrieben werden als
somit erhalten wir die Beziehung
Beispiele
Der Schall wird als Schwankungen in den Dichten der Teilchen innerhalb des Mediums beschrieben, durch das er sich ausbreitet. Diese Schwankungen sind charakteristisch f r den Schall, unabh ngig davon, ob er in Gasen, Fl ssigkeiten oder Feststoffen auftritt.
Der Klang entsteht, wenn eine Oberfl che sich bewegt und dadurch das Volumen von Gas entweder erh ht oder verringert.
Im ersten Fall besetzen die umgebenden Molek le den neuen Raum und erzeugen eine Zone mit geringerer Luftdichte, die von anderen benachbarten Molek len aufgef llt wird.
Im zweiten Fall werden die umgebenden Molek le komprimiert, was zu einer Verschiebung in Bereiche mit geringerer Dichte f hrt.
Beide Ver nderungen f hren zur Ausbreitung von Dichteverringerungen oder -erh hungen, was einer Schallwelle entspricht.
Die Schwingung eines Molek ls aufgrund einer Schallwelle kann in Bezug auf seine Position und Geschwindigkeit beschrieben werden.
Wenn beide als Kanten auf einem Diagramm dargestellt werden, ist eine elliptische Bahn zu beobachten. An den vertikalen Extrempunkten erreicht das Teilchen maximale Geschwindigkeit, wobei das eine Ende positiv ist (bewegt sich von links nach rechts) und das andere Ende negativ ist (bewegt sich von rechts nach links). Die horizontalen Extrempunkte repr sentieren die Amplitude, wobei der linke Punkt einen minimalen Wert und der rechte Punkt einen positiven Wert angibt.
Ebenso k nnen diese Schwingungen als Funktion von der Zeit ($t$) dargestellt werden. Wenn wir von einem Punkt ausgehen, an dem die Amplitude Oscillation Molecule ($a$) anf nglich negativ und maximal ist, wird die Geschwindigkeit durch eine Sinusfunktion beschrieben, w hrend die Durchschnittliche Position des Moleküls ($x$) durch eine Kosinusfunktion beschrieben wird, die anf nglich eine Amplitude hat Negativ. Diese Wahl ist jedoch willk rlich, da der Zyklus an jedem anderen Punkt beginnen kann, beispielsweise wenn die Amplitude zun chst Null ist, wie es beim Eintreffen der Schallwelle der Fall ist. Im letzteren Fall wird die Position mit einer Sinusfunktion modelliert.
Der Klang entsteht, wenn sich eine Oberfl che bewegt und dabei das Volumen eines umgebenden Gases entweder erh ht oder verringert.
Sobald eine Dichte-/Druck nderung entstanden ist, breitet sie sich mit ERROR:9752,0 aus:
Aus diesem Grund k nnen wir den von einem Lautsprecher erzeugten Klang h ren.
Es ist wichtig zu erkennen:
Der Schall erfordert ein Medium, in dem sich die Dichte/der Druck ver ndert, sei es Gas, Fl ssigkeit oder Feststoff. Daher kann sich der Schall nicht im Vakuum ausbreiten.
Die durch die Schallwelle erzeugte mittlere Bewegung entspricht einer Schwingung um die urspr ngliche Position des Molek ls.
Diese Schwingung kann mithilfe einer trigonometrischen Funktion beschrieben werden, die eine Amplitude $a$, eine Winkelgeschwindigkeit $\omega$ und die Zeit $t$ beinhaltet.
Die Schwingung wird wie folgt beschrieben:
Die Frequenz des Schalls ($\nu$) entspricht der Anzahl der Schwingungen, die innerhalb einer Sekunde auftreten. Die Zeit ($T$) repr sentiert die Zeit, die f r eine einzelne Schwingung ben tigt wird. Daher ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde:
Die Frequenz wird in Hertz (Hz) angegeben.
Wenn wir das Geschwindigkeits-gegen-Position-Diagramm betrachten, k nnen wir die Schwingung als eine kreisf rmige Bewegung in diesem Diagramm interpretieren. In diesem Fall k nnen wir ERROR:5715 als den Umfang sch tzen, der die zur ckgelegte Strecke durch die vergangene Zeit, die Zeit ($T$), geteilt ist. Wenn die Amplitude Oscillation Molecule ($a$) der Radius ist, dann mit die Winkelfrequenz ($\omega$):
$u=\displaystyle\frac{2\pi a}{T}=a\omega$
Das bedeutet, dass ERROR:5715 ist:
Die Wellengeschwindigkeit ($c$) ist eine Geschwindigkeit, was bedeutet, dass sie gleich einer L nge wie die Wellenlänge ($\lambda$) ist, geteilt durch die Zeit, die eine Schwingung ben tigt, um voranzuschreiten, also die Periodo del resorte ($T$). Daher haben wir:
Die Speed of Sound ($c$) ist eine Geschwindigkeit, was bedeutet, dass sie gleich einer L nge, wie der Wellenlänge des Schalles ($\lambda$), geteilt durch die Zeit ist, die eine Schwingung ben tigt, um voranzuschreiten. Da das Inverse der Zeit die Frequenz des Schalls ($\nu$) ist, haben wir:
Con
y con
se puede reescribir con
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