Aaltoilmiöitä
Dopplerin ilmiö
- Äänen taajuuden riippuvuutta äänilähteen ja havainnoijan välisestä nopeudesta kutsutaan Doppler-ilmiöksi.
- Esim. kun ambulanssi lähestyy sen ääni kuulostaa kimeämmältä kuin sen loitotessa.
- Kun aaltoliikkeen nopeus väliaineessa on v ja taajuus f0, ja äänilähteen etääntymisnopeus suhteessa havainnoijaan on v1, saadaan havaittu taajuus f seuraavasti [[$$ f = f_0 {v \over v \pm v_1} $$]]
- Etääntymisnopeus on negatiivinen, kun äänilähde lähestyy havainnoijaa.

- Kun kappaleen nopeus väliaineessa ylittää äänen nopeuden syntyy niin sanottu kiila-aalto.

Seisova aaltoliike
Seisovat aallot
- On aaltoliikettä, joka ei liiku.
- Syntyy kappaleeseen tai äärelliseen tilaan (esim. kitaran kieli).
- Tilassa heijastuvat aallot vahvistavat ja kumoavat toisiaan (eli interferoivat) siten, että vain kyseisen tilan ominaisvärähtelytaajuudet jäävät jäljelle.
- Värähtelymaksimin nimi on kupu ja minimin solmu.
- Solmu syntyy tilan reunalle. Jos jokin reuna on auki (seinämä puuttuu), syntyy sinne kupu.
- Ominaisvärähtelytaajuuksia on useita. Alinta taajuutta kutsutaan perustaajuudeksi. Lisäämällä kupuja aina yhdellä, saadaan ylitaajuuksia vastaavat aaltomuodot.
- Tilan kummatkin päät auki,
- toinen pää auki ja toinen kiinni,
- kummatkin päät kiinni.
Äänen intensiteetti
- Äänen voimakkuus on kääntäen verrannollinen suhteessa etäisyysteen äänilähteestä.
- Äänilähteestä lähtevä ääni laajenee ilmapallon tavoin. Pinta-alan kasvaessa teho pinta-alayksikköä kohden pienenee.
- Esim. Lasketaan paineiden suhde, kun etäisyys äänilähteestä kolminkertaistuu
[[$$ A_1 = 4 \pi r^2 $$]][[$$ A_2 = 4 \pi (3r)^2 = 4 \pi 9 r^2 = 9 A_1 $$]][[$$ P_1 = {P \over A_1} $$]][[$$ P_2 = {P \over 9 A_1} = {1 \over 9} \cdot P_1 $$]]Äänen intensiteetti
- Lasketaan äänilähteen tehon P ja pinta-alan A avulla[[$$ I = {P \over A} $$]]
- Yksikkö on wattia neliömetriä kohden [I] = W/m2.
- Ihmiskorva erottaa juuri ja juuri äänen (kun taajuus on 1000 Hz), jonka intensiteetti on [[$$ I_0 = 10^{-12} {W \over m^2} $$]].
- Äänen voimakkuus ilmaistaan intensiteettitasona L, jonka yksikkö on desibeli dB.[[$$ L = 10 \log_{10} \bigg[ {I \over I_0} \bigg] dB $$]]
- Äänen intensiteetti kymmenkertaistuu desibelien kasvaessa kymmenellä. Eli 80 dB äänen intensiteetti on 100-kertainen suhteessa 60 dB ääneen.
- Ihmiskorva aistiin äänen voimakkuuden kaksinkertaistuvan desibelien kasvaessa kymmenellä.
- Kun puhutaan äänen voimakkuudesta, tulee olla tarkka: tarkoitetaanko sillä intensiteettiä, vai sitä miten ihminen aistii äänen?
- Oheinen kaavio kuvaa miten äänen voimakkuuden aistiminen riippuu taajuudesta.
