Биение

Физика > Биение

 

Как создается биение в сложении двух волн: влияние разной частоты, возникновение пульсации, частота биений, суперпозиция, конструктивные и деструктивные помехи.

Слияние двух волн с похожей, но не идентичной частотой приводит к пульсации, известной как биение.

Задача обучения

• Выяснить условия суперпозиции, приводящие к биению.

Основные пункты

• Когда появляются две волны с одинаковыми частотами, формируется частота биений.
• Частота биений – пульсирующий звук с громким подъемом и падением.
• По мере вхождения и покидания двумя волнами фазы, изменяющиеся конструктивные и деструктивные помехи заставляют волны расти и уменьшаться по амплитуде. Это приводит к звуковому биению.

Термины

• Помехи – для волн это процесс корреляции при перекрытии или наложении.
• Частота – соотношение количества периодических событий за временной промежуток: f = n/t.
• Суперпозиция – наложение двух или больше полей, охватывающих одинаковое пространство.

Если вы нажмете на две соседние клавиши фортепиано, то создадите комбинацию (чаще неприятная для уха). Причина в суперпозиции двух волн с одинаковыми, но не идентичными частотами. Когда подобные волны попадают в одну точку и накладываются, то поочередно создают конструктивные и деструктивные помехи. Это чередование именуют биением, потому что создается неприятный пульсирующий звук.

Если приводить еще пример, то можно вспомнить рулевой реактивный самолет (в двух двигателях). Громкость комбинированного звука двигателей растет и падает. Это происходит из-за того, что у звуковых волн наблюдаются похожие, но не идентичные частоты.

Биения формируются при наложении двух волн с немного отличающимися частотами, но одинаковыми амплитудами. Они чередуются во времени между конструктивными и деструктивными помехами, позволяя амплитуде меняться

Образованная после слияния волна обладает новой частотой, выступающей средней величиной двух предыдущих. Она флуктуирует по амплитуде или частоте биения. Математически такую частоту можно вывести при объединении двух волн.

Можно измерить частоту биения и напрямую. Если вы слышите биение двух несогласованных звуков, то сумеете высчитать количество биений в секунду. Это число отобразит разницу в частоте между ними. Музыканты часто применяют этот метод, чтобы убедиться в гармонии двух нот.

---