Калькулятор длины звуковой волны
Переведите частоту звука в длину волны, скорость и период для распространённых сред.
О длине звуковой волны
Звук — механическое возмущение, распространяющееся в веществе в виде чередующихся сжатий и разрежений. Длина волны — расстояние, которое занимает один полный цикл. Частота показывает число циклов в секунду, а скорость распространения — быстроту движения возмущения через среду. Величины связаны формулой λ = v/f, где λ — длина волны в метрах, v — скорость звука в метрах в секунду, f — частота в герцах. Для сухого воздуха калькулятор использует температурную аппроксимацию v = 331.3 + 0.606T, где T задана в градусах Цельсия. При 20 °C получается около 343.42 m/s. Для воды и стали используются характерные скорости 1482 m/s и 5960 m/s. Реальные скорости в жидкостях и твёрдых телах зависят от температуры, давления, состава, плотности и упругих свойств, поэтому справочные значения могут различаться. Период не зависит от среды и равен 1/f секунды. При постоянной частоте более высокая скорость означает большую длину волны. Поэтому тон 1 kHz имеет в стали намного большую длину волны, чем в воздухе. При прохождении границы частота остаётся заданной источником, но скорость и длина волны меняются. Эта связь важна для музыкальной акустики, размещения громкоговорителей, комнатных мод, ультразвука, гидролокации, неразрушающего контроля и проектирования шумозащитных экранов. Модель предполагает однородную недиспергирующую среду и простую бегущую волну. Она не рассчитывает затухание, отражения, стоячие волны, фазовые сдвиги и изменения скорости из-за влажности или подробного состава газа. Влажность обычно немного повышает скорость относительно оценки для сухого воздуха. В твёрдых телах продольные и поперечные волны движутся с разными скоростями; вариант стали представляет типичную продольную волну. Для точных работ используйте измеренные свойства материала. В обычных учебных и плановых задачах калькулятор наглядно связывает частоту, длину волны, период и характерную скорость звука. Эти значения также помогают оценить расстояние между повторяющимися максимумами давления в стоячей волне.
Примеры длины звуковой волны
| Исходные данные | Результаты | Контекст |
|---|---|---|
| 440 Hz, воздух при 20 °C | λ 0.7805 m; период 2.273 ms | Камертонный тон ля |
| 1000 Hz, вода | λ 1.482 m; период 1 ms | Подводный тон |
| 5000 Hz, сталь | λ 1.192 m; период 0.2 ms | Продольная контрольная волна |
Как рассчитать длину звуковой волны
- Введите частоту звука в герцах.
- Для воздуха введите температуру окружающей среды.
- Выберите воздух, воду или сталь как среду распространения.
- Нажмите «Рассчитать», чтобы увидеть длину волны, скорость и период.
Часто задаваемые вопросы
Как связаны частота и длина волны?
При постоянной скорости они обратно пропорциональны. Удвоение частоты в той же среде уменьшает длину волны вдвое.
Меняется ли частота при переходе между средами?
При прохождении границы частота остаётся заданной источником. Скорость и длина волны меняются, чтобы выполнялось волновое соотношение.
Почему температура влияет на звук в воздухе?
Более тёплые молекулы газа быстрее передают возмущения давления. Используемая аппроксимация повышает скорость примерно на 0.606 m/s на каждый градус Цельсия.
Влияет ли влажность на результат?
Да, во влажном воздухе звук обычно идёт немного быстрее, чем в сухом. Эта компактная модель учитывает только температуру и даёт приближённый результат.
Какая скорость используется для стали?
Указанное значение характерно для продольных волн. Поперечные волны движутся медленнее, а точные значения зависят от сплава и его состояния.