Impuls: nagła zmiana naprężenia
Pokrywa lodowa może drgać jak wielka membrana. Nagłe odkształcenie wzbudza drgania, które stopniowo zanikają przez oddziaływanie z wodą i powietrzem. Słyszalny dźwięk jest częścią tej mechanicznej historii. [1]
Akustyka pokrywy lodowej · Laboratorium impulsu V2
Głos zamarzającego jeziora
Pękający lód wyzwala mechaniczny impuls, który wędrując przez taflę ulega dyspersji. W tym modelu dydaktycznym zestawiono 8 składowych sinusoidalnych (1500–310 Hz) o zróżnicowanych opóźnieniach. Użyj lupy czasu, aby porównać obwiednię całego zjawiska z mikroskopowym kształtem pojedynczych oscylacji fali.
Trzy sekundy pod lupą
Impuls rozciągnięty · echo po 0,35 s
Gotowy do odsłuchu
Widok całości (0,0 – 3,0 s)
Obwiednia min–max
0,0 s
1,0 s
2,0 s
3,0 s
Powiększenie milisekundowe (lupa czasu)
Okno: 30 ms
0,285 s
Czas wycinka →
0,315 s
Szybki skok lupy do kluczowych momentów
Presety
Okno: 0,285 s – 0,315 s (szerokość 30 ms). Czoło impulsu: dominuje składowa sinusoidalna 1500 Hz o największej chwilowej amplitudzie obwiedni (okres drgań T = 0,67 ms).
Parametry modelu akustycznego
Syntetyczny model ośrodka o arbitralnym rozkładzie opóźnień składowych
Czoło impulsu
0,30 s
opóźnienie pierwszej fali
Rozciągnięcie (Δt)
0,43 s
rozstęp czasowy składowych
Rozsuwanie składowych
2770 Hz/s
parametr modelu Δf/Δt
Opóźnienie echa
0,35 s
powtórzenie sygnału
Rozkład składowych sinusoidalnych modelu
Częstotliwości 1500–310 Hz w modelu nie są harmonicznymi jednej częstotliwości bazowej, lecz 8 osobnymi sinusoidami wzbudzanymi z narastającym opóźnieniem. Kliknij przycisk, by wycelować lupę w daną falę.
Mechanika falowa
Dlaczego zamarzające jezioro „śpiewa”?
Temperatura: ruch pokrywy
Ochładzający się lód kurczy się, a ogrzewający rozszerza. Brzegi ograniczają swobodę ruchu; powstające pęknięcia i odkształcenia wywołują dźwięk. Zimowy spokój krajobrazu nie oznacza bezruchu materiału. [1]
Dyspersja: rozciągnięty trzask
Gdy składowe impulsu o różnych częstotliwościach podróżują z różnymi prędkościami, docierają w różnym czasie. To dyspersja. W tym modelu dydaktycznym wyższe częstotliwości docierają przed niższymi; w naturze dyspersja fali zależy od grubości pokrywy, typu drgań (fale gnące lub podłużne) i odległości. [2]
Echo: odbicie od krawędzi
Powracający dźwięk przebył dłuższą drogę. Eksperyment „Echo Tube” w Exploratorium pozwala usłyszeć taką opóźnioną odpowiedź. Włącz echo i porównaj je z samym rozciągnięciem impulsu: to dwa różne efekty. [3]
Tłumienie: pochłanianie energii
Śnieg na lodzie osłabia dźwięki. Suwak tłumienia zmniejsza amplitudę naszego sygnału, ale nie mierzy warstwy śniegu. Posłuchaj, jak podobny impuls może stać się mniej wyraźny. [1]
.jpg){kind=link}