Волнами называют периодические возмущения, распространяющиеся в пространстве с течением времени. Волны делятся на продольные и поперечные.

Механические волны Продольные Поперечные Смещение частиц среды происходит вдоль направления распространения волны Частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения Рис. 1. Продольные колебания в пружине Рис. 2. Поперечные колебания верёвки Распространяются в любых средах – твердых, жидких и газообразных. Не могут распространяться в жидкой или газообразной средах.

Если T – период волны, то есть период колебаний в фиксированной точке пространства, а υ – скорость ее распространения, то длина волны (расстояние в пространстве между точками с одинаковой фазой колебаний) равна:

λ = υT.

Рис. 3. Длина и амплитуда волны

Рис. 4. «Фотографии» бегущей волны в моменты времени t и t + Δt

Упругие волны в воздухе, вызывающие у человека слуховые ощущения, называются звуковыми волнами или просто звуком. Диапазон звуковых частот лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, с частотой более 20 кГц – ультразвуком. Наличие какой-либо упругой среды для передачи звука обязательно.

Рис. 5. Источники звука

Громкость звука определяется интенсивностью звуковой волны, то есть энергией, переносимой волной в единицу времени.

Звуковое давление зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне. Порог слышимости соответствует значению давления порядка 10^–10 атм ≈ 10^–5 Па. Болевой порог соответствует значению давлению порядка 10^–4 атм ≈ 10 Па.

Высота звука (тона) определяется частотой колебаний. Диапазон низкого мужского голоса (баса) – приблизительно от 80 до 400 Гц. Диапазон высокого женского голоса (сопрано) – от 250 до 1050 Гц.