Гук

Гук — фізічная з'ява, што выклікаецца вагальнымі рухамі часціц асяроддзя, звычайна паветра, якую мы ўспрымаем слыхам. Механічныя вібрацыі, асацыяваныя з гукам, могуць распаўсюджвацца ва ўсіх формах рэчыва: газах, вадкасцях, цвёрдых целах і ў плазме. Гук не можа ісці праз вакуум. Лічыцца, што чалавечы слых успрымае гукі з частатой паміж 16 Гц і 20 кГц. Верхняя мяжа звычайна змяншаецца з узростам.

Распаўсюджанне гуку ў асяроддзі носіць характар пругкіх хваль. Як і ўсякая хваля, гук характарызуецца амплітудай і частатой. Вывучэннем гуку займаецца навука акустыка.

Асноўныя характарыстыкі гуку

Частотны дыяпазон

Фізічнае паняцце «гук» ахоплівае як чутныя, так і нячутныя гукі. Гук з частатой ніжэй 16 Гц завуць інфрагукам, вышэй 20 кГц — ультрагукам; самыя высокачастотныя пругкія хвалі ў дыяпазоне ад 10⁹ да 10¹²−10¹³ Гц адносяць да гіпергуку. Вобласць інфрагукавых частот знізу практычна не абмежавана — у прыродзе сустракаюцца інфрагукавыя ваганні з частатой у дзясятыя і сотыя дзелі герца. Частотны дыяпазон гіпергукавых хваль зверху абмяжоўваецца фізічнымі фактарамі: даўжыня пругкай хвалі павінна быць значна большай за даўжыню свабоднага прабегу малекул у газах і больш міжатамнай адлегласці ў вадкасці і ў цвёрдых целах. Таму ў паветры не можа распаўсюджвацца гіпергук з частатой 10⁹ Гц і вышэй, а ў цвёрдых целах — з частатой больш за 10¹²—10¹³ Гц.

Спектр

Важнай характарыстыкай гуку з’яўляецца яго спектр, які атрымліваецца ў выніку раскладання гуку на простыя гарманічныя ваганні (т.зв. частотны аналіз гуку). Спектр бывае суцэльны, калі энергія гукавых ваганняў бесперапынна размеркавана ў некаторай вобласці частот, і лінейчаты, калі маецца сукупнасць дыскрэтных частотных складнікаў. Гук з суцэльным спектрам успрымаецца як шум (напр. шолах дрэў пад ветрам). Лінейчаты спектр з кратнымі частотамі характэрны для музычных гукаў; асноўная частата вызначае пры гэтым успрыманую на слых вышыню гуку, а набор гарманічных складнікаў — тэмбр гуку.

Скорасць гуку

Распаўсюджанне гукавых хваль у асяроддзі характарызуецца скорасцю гуку. У газападобным і вадкім асяроддзі распаўсюджваюцца падоўжныя гукавыя хвалі (кірунак вагальнага руху часціц супадае з кірункам распаўсюджання хвалі), скорасць якіх вызначаецца сціскальнасцю асяроддзя і яго шчыльнасцю. Скорасць гуку ў сухім паветры пры тэмпературы 0 °С складае 330 м/сек, у прэснай вадзе пры 17 °C — 1430 м/сек. У цвёрдых целах, акрамя падоўжных, могуць распаўсюджвацца папярочныя хвалі, з кірункам ваганняў, перпендыкулярным кірунку распаўсюджання хвалі, а таксама паверхневыя хвалі. Для большасці металаў скорасць падоўжных хваль ляжыць у межах ад 4000 м/сек да 7000 м/сек, а папярочных — ад 2000 м/сек да 3500 м/сек.

Практычнае выкарыстанне гуку

З даўніх часоў гук служыць сродкам сувязі і сігналізацыі. Вывучэнне яго характарыстык дазваляе распрацоўваць больш дасканалыя сістэмы перадачы інфармацыі, павялічыць адлегласць дзеяння сістэм сігналізацыі. Гукавыя хвалі з'яўляюцца практычна адзіным відам сігналаў, якія распаўсюджваюцца ў водным асяроддзі, дзе яны з'яўляюцца сродкам падводнай сувязі, навігацыі, лакацыі (гл. Гідраакустыка). Нізкачастотны гук служыць сродкам даследавання зямной кары. Практычнае ўжыванне ультрагуку стварыла цэлую галіну сучаснай тэхнікі — ультрагукавую тэхніку. Ультрагук ужываецца як для кантрольна-вымяральных мэт (у прыватнасці, у дэфектаскапіі), так і для актыўнага ўздзеяння на рэчыва (ультрагукавая ачыстка, механічная апрацоўка, зварка і да т. п.). Высокачастотныя гукавыя хвалі, і асабліва гіпергук, з'яўляюцца важным сродкам даследаванняў у фізіцы цвёрдага цела.

Гл. таксама