Ljudvågor är en form av mekaniska longitudinella pulser, förtätningar, som utbreder sig i ett medium.

När vi talar hör vi toner det är ljudvågor som utbreder sig sfäriskt, åt alla håll, i den omgivande luften. Luften verkar som ett elastiskt medium i vilket tryckvariationer, dvs. tonerna, utbreder sig i. Ljudvågor består av longitudinella vågor och fortplantar sig genom att komprimera materia. Exempel: när man pratar så uppstår en tryckvåg i luften som färdas och når samtalspartnerns trumhinna som vibrerar och överför pulser till hjärnan (förenklad version).

En förutsättning för att en ljudvåg skall kunna utbreda sig i ett medium är att partiklarna i detta medium på något sätt är kopplade till varandra.

Om kopplingen är stark, överförs energin snabbare från en partikel till nästa partikel, detta innebär att ljudvågor utbreder sig fortare i vatten än i luft då vatten är ett "tätare" material än luft.

En mycket kortvarig ton som t.ex. smällen från en fyrverkeripjäs ger en puls, kortvarig våg, till skillnad ifrån de periodiska ljudvågorna som uppstår vid ett normalt samtal, men en puls rör sig genom medium på samma sätt som periodiska ljudvågorna.

Att ljudvågor och en puls kan alstra energi kan vi erfara då vissa höga toner kan få kristall till att brista och när vi hör ljudbangen ifrån ett flygplan.

Vi vill nu åskådlig göra ovanstående fenomen med hjälp av olika experiment.

Material: metallspiral.

Syfte: illustrera longitudinell respektive transversell vågrörelse.

Med en lång metallspiral visar man enkelt skillnaden mellan transversella vågor och longitudinella genom att dels svänga spiralen i sidled (transversell) och föra spiralen framåt tillbaka (longitudinell). Man ser tydligt svängningar respektive pulser.

Experiment 2:

Material: två burkar/plastmuggar och ett tunt snöre på några meter.

Syfte: visa hur ljud fortplantar sig med hjälp av något som de flesta barn tycker är kul.

En burktelefon fungerar pga. ovan illustrerade teori och är något som de flesta barn känner till. Man gör hål i botten på två muggar och spänner däremellan ett snöre. Pratar man i den ena burken får ljudvågorna botten till att vibrera vilket överförs till snöret och transporteras till burk två, vars botten börjar vibrera och komprimera luften så att ljudet överförs.

Material: Ett vinglas med vatten i.

Syfte: visa hur tonhöjden varierar med våglängden.

Att man får en ton när man rör fingret längs kanten på ett vinglas med vatten i beror på att vibrationer uppstår i glaset. Dessa överförs till luften i glaset och det uppstår en stående våg mellan glasväggarna. För att ändra tonhöjden är det sedan bara att ändra vattennivån i glaset.

Interferens med hjälp av högtalare, tongenerator och ett oscilloskop.

1. Två högtalare (A och B) kopplade till tongenerator ställda på linje, en tredje (C) riktad mot dessa och kopplad till oscilloskopet.
   C dras på en linje parallell med A, B, max och min avläses på oscilloskopet. Frekvensen för tonen varieras och skillnader mellan mätningarna studeras.
2. Samma koppling förutom att A och C står mitt emot varandra och B flyttas längs linjen mellan A och C.
   Återigen studeras min, max och hur dessa varierar med frekvensen.

Tanken är att man med hjälp av experimenten skall kunna räkna fram våglängd och därifrån bl.a. kunna bestämma ljudets hastighet i luft. För detta behövs lite mer information innan experimenten, vilket inte hinns med här.

Vi vill visa hur ljudvågor utbreder sig åt alla håll samt verkar med små tryckvariationer.

För att åskådlig göra detta använder vi en stämgaffel och en vatten vanna (med ett vattendjup på ca 3cm) som står på en overhead apparat.

Man slår an stämgaffeln och sänker ner en av "gafflarna" i vattnet, då får vi en bild på tavlan av cirkulära vågor runt "gaffeln", som visar på hur ljudvågorna utbreder sig åt alla håll.

Ljudets behov av fortplantningsmedium.

Materiel: Recipient, vakuumpump och batteridriven ringklocka.

Teori: Mekaniska vågor är vågor som behöver ett materiellt medium för att kunna existera.

Ljudvågor är mekaniska vågor. Genom mekanisk påverkan sätts molekyler i rörelse (vibrerar) och åstadkommer förtätningar, ömsom förtunningar i mediumet. Det sker en energitransport med ljudvågen men inga molekyler färdas i ljudvågens riktning. För att åskådliggöra att ljudvågor behöver ett medium att fortplanta sig i gör vi en demonstration där vi visar att ingen ljudtransport kan ske i vakuum.

Utförande: En ringklocka placeras i en glaskupa (recipient), som är kopplad till en vakuumpump. När luften pumpas ur hörs klockan allt svagare och svagare för att till slut inte höras alls.

Litteratur: Halliday, D, Resnick,R Walker, J, Fundamentals of Physics, sixth edition, p. 399, Wiley&Sons, USA, New York, 2000