9-2 Ultrazvuk

9-1 Šírenie sa zvuku; 9-2 Ultrazvuk; 9-3 Supersonický pohyb a nárazové vlny; 9-4 Dopplerov jav;

9-2 Ultrazvuk

Ľudský sluch nie je schopný zachytiť vlnenia s frekvenciou podstatne nižšou ako 20 kmitov za sekundu ( $20 Hz$ ), alebo s vyššou ako 20 000 kmitov za sekundu ( $20 kHz$ ). (S vekom sa táto horná hranica neustále znižuje; mnoho ľudí v strednom veku zvuky s frekvenciou nad $10 kHz$ už nepočuje.) Pes však počuje aj podstatne vyššie frekvencie, a to často využívajú pri policajtských psoch a pri výcviku psov. Pes počuje „nemý“ povel ultrazvukovej píšťaly, teda zvuk píšťaly s tak vysokou frekvenciou, ktorý pre ľudský sluch už nie je vnímateľný.

Vlny ultrazvuku pre ľudský sluch nie sú vnímateľné, lebo ich frekvencia je už príliš vysoká; napriek tomu ultrazvuky prenášajú podstatne viac energie,

vlny na špici — Obr. 9.2:Vlny na špici lode vznikajú rýchlejšie, než akou rýchlosťou sa šíria vlny na hladine vody.

než zvuky s nižšou frekvenciou pri rovnakej amplitúde. Porovnajme napríklad vlnu $A$ (pre jednoduchosť na nejakom lane) s vlnou $B$ , ktorej frekvencia je dvojnásobkom frekvencie vlny $A,$ ale jej amplitúda je rovnaká. Každá čiastočka vlny $B$ musí urobiť tú istú vzdialenosť – tam a späť – za polovičný čas, než to musí urobiť príslušná čiastočka vlny $A .$ Preto jej priemerná rýchlosť je dvojnásobkom priemernej rýchlosti čiastočky z vlny $A$ a jej kinetická energia je štvornásobkom. Vidíme, že energia prenášaná vlnením je úmerná kvadrátu frekvencie, preto energia ultrazvuku sa dá využiť na riešenie mnohých takých úloh, na ktoré obyčajné zvukové vlny nie sú schopné. Ak v kvapaline vybudíme ultrazvuk, špinavé kovové predmety ponorené do kvapaliny sa zrazu očistia; ultrazvuk zabije nešťastné žaby a iné obojživelníky, pokiaľ sa dostanú k zdroju ultrazvuku príliš blízko; roztriešti malé baktérie a víry na kusy, čím napomáha biofyzikom pri skúmaní živej prírody.

9-3 Supersonický pohyb a nárazové vlny