Калькулятор волн и звука
Универсальный инструмент для акустических расчетов: эффект Доплера, скорость звука, длина волны, частота и уровни звукового давления (SPL).
Физика волн и звука
Звуковые и волновые процессы лежат в основе множества дисциплин — от акустической инженерии до медицины. Звук — это механическая волна, которая распространяется в упругой среде (газе, жидкости или твердом теле) посредством колебаний частиц.
Ключевые параметры любой звуковой волны взаимосвязаны: зная скорость звука в среде и частоту, всегда можно найти длину волны. А при движении источника возникает знаменитый эффект Доплера.
Фундаментальная связь
- v (velocity)Скорость звука (м/с)
- λ (lambda)Длина волны (м)
- f (frequency)Частота (Гц)
Скорость звука
Скорость звука не является константой — она напрямую зависит от среды, температуры и давления. В более плотных и упругих средах звук распространяется быстрее.
В воздухе (20°C)
При 0°C скорость падает до ~331 м/с
В воде
Почти в 4.3 раза быстрее, чем в воздухе
В стали
Звук в металле мгновенно передает вибрации
Эффект Доплера
Изменение частоты волны, воспринимаемое наблюдателем, когда источник звука или сам наблюдатель движутся.
Формула для звука
f' = f · (v ± vₒ) / (v ∓ vₛ)Пример: Сирена скорой помощи
Когда машина приближается, звуковые волны "сжимаются", и мы слышим более высокий тон. Когда она удаляется — волны "растягиваются", и тон резко падает.
Шкала децибел (dB)
Слух человека логарифмичен: чтобы мы почувствовали увеличение громкости в 2 раза, интенсивность звука должна вырасти в 10 раз. Децибел — это безразмерная единица, показывающая отношение текущего звукового давления к порогу слышимости.
Тишина в безэховой камере.
Обычная беседа на расстоянии 1м.
Опасный уровень при долгом воздействии.
Болевой порог, мгновенная травма.
Примеры инженерных расчётов
Задача 1: Расчёт длины волны
Дано: Частота 500 Гц, воздух 20°C (343 м/с).
Решение: λ = 343 / 500 = 0.686 м.
Задача 2: Уровень давления (SPL)
Дано: Давление 0.2 Па (опорное 20 мкПа).
Решение: 20 · log₁₀(0.2 / 0.00002) = 80 дБ.
Частые вопросы
Часто задаваемые вопросы
Похожие калькуляторы
Калькулятор электромагнитных волн
Конвертер длины волны, частоты и энергии фотона. Спектр электромагнитных волн, распространение в среде.
/electromagnetic-wave-calculatorКалькулятор интерференции и дифракции волн
Интерференция двух волн, опыт Юнга, дифракционная решётка, тонкие плёнки. Визуализация волновых паттернов.
/wave-interference-calculatorКалькулятор оптики (линзы, преломление, DoF)
Расчет фокусного расстояния, закон Снеллиуса и глубина резкости (DoF). Калькулятор для физики и фотографии.
/optics-calculatorКалькулятор маятника
Период и частота простого и физического маятника. Формула T=2π√(L/g), определение длины нити по периоду.
/pendulum-calculatorКалькулятор механики (физика)
Универсальный калькулятор физики: скорость, ускорение, сила (F=ma), момент силы, энергия, работа и мощность. Все формулы в одном месте.
/mechanics-calculatorТермодинамический калькулятор
Расчет теплоёмкости, теплового расширения (линейное и объемное), закона охлаждения Ньютона и КПД тепловых двигателей.
/thermodynamics-calculatorКалькулятор движения снаряда (кинематика)
Моделирование траекторий с аэродинамическим сопротивлением, нелинейные колебания и анализ столкновений.
/projectile-motion-calculatorКалькулятор магнитного поля
Магнитная индукция прямого провода, соленоида и сила Лоренца. Результат в Тл, мТл, мкТл.
/magnetic-field-calculatorКалькулятор анализа сигналов и алгоритмов
Продвинутый калькулятор: спектральный анализ (FFT), решение задачи о рюкзаке и симуляция генетических алгоритмов.
/signal-analysis-calculatorКалькулятор механики материалов
Расчет напряжения, деформации, модуля Юнга, прогиба балок и устойчивости колонн (сопромат).
/mechanics-of-materials-calculatorКалькулятор электрика и электроники
Онлайн калькулятор для расчетов закона Ома, цветовой маркировки резисторов, делителя напряжения, тока светодиода и соединения резисторов.
/electronics-calculatorКалькулятор газы (PV=nRT): идеальный газ и Ван-дер-Ваальс
Рассчитайте параметры газа онлайн. Уравнение Менделеева-Клапейрона (идеальный газ), законы Бойля-Мариотта, Шарля и Ван-дер-Ваальса для реальных газов.
/gas-calculatorКалькулятор теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение
Расчет теплового потока через теплопроводность, конвекцию и излучение. Законы Фурье, Ньютона-Рихмана и Стефана-Больцмана.
/heat-transferКалькулятор орбитальной механики: V1, V2, Delta-v
Расчет первой и второй космической скоростей, периода орбиты и маневров (Delta-v) для Земли и других небесных тел.
/orbital-mechanics-calculatorКалькулятор фотоэффекта (уравнение Эйнштейна)
Расчёт фотоэффекта по уравнению Эйнштейна. Энергия фотона, работа выхода, кинетическая энергия фотоэлектрона.
/photoelectric-effect-calculator
Был ли этот калькулятор полезен?
Инструмент справочный — не заменяет эксперта
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Профессиональные решения — медицинские, финансовые, инженерные — должны приниматься только после консультации с квалифицированным специалистом. Не используйте автоматический расчёт как единственное основание для важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший из-за использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию результатов.