Plik dźwięk Definiuje się je jako zaburzenie, które rozchodząc się w ośrodku, takim jak powietrze, powoduje naprzemiennie uciśnięcia i rozszerzenia w nim. Te zmiany ciśnienia i gęstości powietrza docierają do ucha i są interpretowane przez mózg jako wrażenia słuchowe..
Dźwięki towarzyszą życiu od samego początku, stanowiąc część narzędzi, które zwierzęta muszą komunikować się ze sobą i ze swoim otoczeniem. Niektórzy mówią, że rośliny również słuchają, ale w każdym razie potrafią dostrzec wibracje otoczenia, nawet jeśli nie mają urządzenia słuchowego, jak wyższe zwierzęta.
Oprócz używania dźwięku do komunikowania się za pomocą mowy, ludzie używają go jako artystycznej ekspresji poprzez muzykę. Wszystkie kultury, starożytne i współczesne, mają wszelkiego rodzaju muzyczne przejawy, poprzez które opowiadają swoje historie, zwyczaje, wierzenia religijne i uczucia..
Indeks artykułów
Ze względu na jego znaczenie ludzkość zainteresowała się badaniem jego natury i stworzyła akustykę, gałąź fizyki poświęconą właściwościom i zachowaniu fal dźwiękowych..
Wiadomo, że słynny matematyk Pitagoras (569-475 pne) długo badał różnice w wysokości (częstotliwości) między dźwiękami. Z drugiej strony Arystoteles, który spekulował na temat wszystkich aspektów przyrody, słusznie stwierdził, że dźwięk składa się z rozszerzania się i kompresji powietrza..
Później słynny rzymski inżynier Witruwiusz (80-15 pne) napisał traktat o akustyce i jej zastosowaniach w budowie teatrów. Sam Izaak Newton (1642-1727) zbadał propagację dźwięku w mediach stałych i określił wzór na jego prędkość propagacji.
Z biegiem czasu matematyczne narzędzia obliczeniowe pozwoliły odpowiednio wyrazić całą złożoność zachowania fal.
W najprostszej postaci falę dźwiękową można opisać jako falę sinusoidalną, rozchodzącą się w czasie i przestrzeni, tak jak pokazano na rysunku 2. Tam obserwuje się, że fala jest okresowa, to znaczy ma postać, która się powtarza. w samą porę.
Ponieważ jest to fala podłużna, kierunek propagacji i kierunek ruchu cząstek ośrodka drgającego są takie same.
Parametry fali dźwiękowej to:
Okres T: to czas potrzebny na powtórzenie fazy fali. W systemie międzynarodowym jest mierzony w sekundach.
Cykl: jest częścią fali zawartej w okresie i obejmuje od jednego punktu do drugiego, która ma tę samą wysokość i to samo nachylenie. Może to przebiegać od jednej doliny do następnej, od jednego grzbietu do następnego lub od dowolnego punktu do drugiego, który spełnia opisaną specyfikację..
Długość fali λ: to odległość między jednym grzbietem a drugim falą, między doliną a drugą lub ogólnie między jednym punktem a następnym o tej samej wysokości i nachyleniu. Będąc długością, mierzy się ją w metrach, chociaż inne jednostki są bardziej odpowiednie w zależności od rodzaju fali..
Częstotliwość f: definiuje się jako liczbę cykli w jednostce czasu. Jego jednostką jest herc (Hz).
Amplituda A: odpowiada maksymalnej wysokości fali względem osi poziomej.
Dźwięk jest wytwarzany, gdy przedmiot zanurzony w materialnym medium zostanie poddany wibracji, jak pokazano w dolnej części rysunku 2. Naprężona membrana głośnika po lewej stronie wibruje i przenosi zakłócenia w powietrzu, aż dotrze do słuchacza.
W miarę rozprzestrzeniania się zakłócenia energia jest przekazywana do cząsteczek w środowisku, które oddziałują ze sobą poprzez ekspansje i kompresje. Do rozchodzenia się dźwięku zawsze potrzebne jest medium materialne, czy to ciało stałe, ciecz czy gaz.
Kiedy zaburzenie w powietrzu dociera do ucha, wahania ciśnienia powietrza powodują wibracje błony bębenkowej. Daje to początek impulsom elektrycznym, które są przekazywane do mózgu przez nerw słuchowy, a gdy już tam są, są one zamieniane na dźwięk.
Prędkość fal mechanicznych w danym ośrodku kształtuje się następująco:
Na przykład podczas rozchodzenia się w gazie, takim jak powietrze, prędkość dźwięku można obliczyć jako:
Wraz ze wzrostem temperatury rośnie prędkość dźwięku, ponieważ cząsteczki w ośrodku są bardziej skłonne do wibracji i przenoszenia wibracji poprzez swoje ruchy. Z drugiej strony ciśnienie nie wpływa na jego wartość.
Widzieliśmy już, że czas potrzebny do zakończenia cyklu przez falę to okres, podczas gdy odległość przebyta w tym okresie jest równa jednej długości fali. Dlatego prędkość v dźwięku definiuje się jako:
v = λ / T
Z drugiej strony częstotliwość i okres są ze sobą powiązane, przy czym jedno jest odwrotnością drugiego, na przykład:
f = 1 / T
Który prowadzi do:
v = λ.f
Zakres częstotliwości słyszalnych u ludzi wynosi od 20 do 20000 Hz, dlatego długość fali dźwięku wynosi od 1,7 cm do 17 m, zastępując wartości z powyższego równania.
Te długości fal są wielkością zwykłych obiektów, co wpływa na propagację dźwięku, ponieważ będąc falą, doświadcza odbicia, załamania i dyfrakcji, gdy napotka przeszkody.
Doświadczanie dyfrakcji oznacza, że dźwięk jest podatny na napotkanie przeszkód i otworów o wielkości podobnej do długości fali lub mniejszej..
Dźwięki basowe mogą lepiej rozprzestrzeniać się na duże odległości, dlatego słonie wykorzystują infradźwięki (dźwięki o bardzo niskiej częstotliwości, niesłyszalne dla ludzkiego ucha) do komunikowania się na swoich rozległych terytoriach..
Również wtedy, gdy w pobliskim pomieszczeniu jest muzyka, bas jest lepiej słyszalny niż góra, ponieważ jego długość jest mniej więcej wielkości drzwi i okien. Z drugiej strony, wychodząc z pomieszczenia, wysokie dźwięki są łatwo tracone i dlatego przestają być słyszalne.
Dźwięk składa się z szeregu uciśnięć i rozrzedzeń powietrza w taki sposób, że rozchodząc się, dźwięk powoduje wzrost i spadek ciśnienia. W systemie międzynarodowym ciśnienie jest mierzone w paskalach, w skrócie Pa.
Dzieje się tak, że zmiany te są bardzo małe w porównaniu z ciśnieniem atmosferycznym, które jest warte około 101 000 Pa.
Nawet najgłośniejsze dźwięki powodują wahania rzędu 20-30 Pa (próg bólu), w porównaniu z dość małą wartością. Ale jeśli możesz zmierzyć te zmiany, masz sposób na zmierzenie dźwięku.
Ciśnienie akustyczne to różnica między ciśnieniem atmosferycznym a dźwiękiem i ciśnieniem atmosferycznym bez dźwięku. Jak powiedzieliśmy, najgłośniejsze dźwięki wytwarzają ciśnienie akustyczne 20 Pa, a najsłabsze około 0,00002 Pa (próg dźwięku).
Ponieważ zakres ciśnień akustycznych obejmuje kilka potęg 10, do ich wskazania należy użyć skali logarytmicznej..
Z drugiej strony ustalono eksperymentalnie, że ludzie odczuwają zmiany w dźwiękach o niskiej intensywności bardziej zauważalnie niż zmiany o tej samej wielkości, ale w dźwiękach intensywnych..
Na przykład, jeśli ciśnienie akustyczne wzrośnie o 1, 2, 4, 8, 16…, ucho odczuje wzrost natężenia o 1, 2, 3, 4…. Z tego powodu wygodnie jest zdefiniować nową wielkość tzw poziom ciśnienia akustycznego (Poziom ciśnienia akustycznego) L.P., zdefiniowana jako:
LP. = 20 log (str1 / Plub)
Gdzie P.lub to ciśnienie odniesienia, które przyjmuje się jako próg słyszenia, a P1 jest średnie ciśnienie efektywne lub ciśnienie RMS. To RMS lub średnie ciśnienie jest tym, co ucho odbiera jako średnią energię sygnału dźwiękowego.
Wynik powyższego wyrażenia dla LP., przy ocenie różnych wartości P.1, jest podany decybele, bezwymiarowa ilość. Wyrażanie takiego poziomu ciśnienia akustycznego jest bardzo wygodne, ponieważ logarytmy zamieniają duże liczby na mniejsze, łatwiejsze do opanowania..
Jednak w wielu przypadkach preferowane jest użycie rozszerzenia natężenie dźwięku do określenia decybeli, a nie ciśnienia akustycznego.
Natężenie dźwięku to energia przepływająca przez jedną sekundę (moc) przez powierzchnię jednostkową zorientowaną prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali. Podobnie jak ciśnienie akustyczne, jest wielkością skalarną i jest oznaczane jako I. Jednostki I to W / mdwa, to znaczy moc na jednostkę powierzchni.
Można wykazać, że natężenie dźwięku jest proporcjonalne do kwadratu ciśnienia akustycznego:
I = Pdwa / ρc
W tym wyrażeniu ρ to gęstość ośrodka, a c to prędkość dźwięku. A później poziom natężenia dźwięku Lja Co:
Lja = 10 log (I1 / JAlub)
Który jest również wyrażany w decybelach i czasami jest oznaczany grecką literą β. Wartość odniesienia Ilub wynosi 1 x 10-12 W / mdwa. Zatem 0 dB reprezentuje dolną granicę ludzkiego słuchu, podczas gdy próg bólu wynosi 120 dB..
Ponieważ jest to skala logarytmiczna, należy podkreślić, że niewielkie różnice w liczbie decybeli powodują dużą różnicę w natężeniu dźwięku..
Miernik poziomu dźwięku lub decybelomierz to urządzenie służące do pomiaru ciśnienia akustycznego, wskazujące pomiar w decybelach. Został zaprojektowany, aby reagować na to w taki sam sposób, jak ludzkie ucho..
Składa się z mikrofonu do zbierania sygnału, większej liczby obwodów ze wzmacniaczami i filtrami, które odpowiadają za odpowiednie przekształcenie tego sygnału w prąd elektryczny, a na końcu skali lub ekranu pokazującego wynik odczytu..
Są szeroko stosowane do określania wpływu, jaki niektóre dźwięki wywierają na ludzi i środowisko. Na przykład hałas w fabrykach, przemyśle, na lotniskach, hałas uliczny i wiele innych.
Dźwięk charakteryzuje się częstotliwością. Zgodnie z tymi, które może wychwycić ludzkie ucho, wszystkie dźwięki są podzielone na trzy kategorie: te, które słyszymy lub słyszalne widmo, te o częstotliwościach poniżej dolnej granicy słyszalnego widma lub infradźwięki, a te, które są powyżej górnej granicy, tzw ultradźwięk.
W każdym razie, ponieważ fale dźwiękowe mogą nakładać się liniowo, codzienne dźwięki, które czasami interpretujemy jako wyjątkowe, w rzeczywistości składają się z różnych dźwięków o różnych, ale bliskich częstotliwościach..
Ludzkie ucho zostało zaprojektowane do odbierania szerokiego zakresu częstotliwości: od 20 do 20 000 Hz, ale nie wszystkie częstotliwości w tym zakresie są odbierane z taką samą intensywnością..
Ucho jest bardziej czułe w paśmie częstotliwości od 500 do 6000 Hz, istnieją jednak inne czynniki, które wpływają na zdolność odbierania dźwięku, takie jak wiek..
Są to dźwięki, których częstotliwość jest mniejsza niż 20 Hz, ale fakt, że ludzie ich nie słyszą, nie oznacza, że inne zwierzęta nie. Na przykład słonie używają ich do komunikacji, ponieważ infradźwięki mogą podróżować na duże odległości.
Inne zwierzęta, takie jak tygrys, używają ich do ogłuszenia swojej ofiary. Infradźwięki są również wykorzystywane do wykrywania dużych obiektów.
Mają częstotliwości większe niż 20000 Hz i są szeroko stosowane w wielu dziedzinach. Jednym z najbardziej znaczących zastosowań ultradźwięków jest narzędzie medyczne, zarówno diagnostyczne, jak i lecznicze. Obrazy uzyskiwane za pomocą ultradźwięków są nieinwazyjne i nie wykorzystują promieniowania jonizującego.
Ultradźwięki są również używane do znajdowania usterek w konstrukcjach, określania odległości, wykrywania przeszkód podczas nawigacji i nie tylko. Zwierzęta również używają ultradźwięków i tak naprawdę odkryto ich istnienie.
Nietoperze emitują impulsy dźwiękowe, a następnie interpretują wytwarzane przez nie echo, aby oszacować odległości i zlokalizować ofiarę. Ze swojej strony psy również słyszą ultradźwięki i dlatego reagują na gwizdek dla psów, którego właściciel nie słyszy..
Dźwięk monofoniczny to sygnał nagrany za pomocą pojedynczego mikrofonu lub kanału audio. Podczas słuchania przez słuchawki lub trąbki dźwiękowe, oboje uszu słyszą dokładnie to samo. Z drugiej strony stereofoniczny dźwięk rejestruje sygnały dwoma niezależnymi mikrofonami..
Mikrofony są rozmieszczone w różnych pozycjach, dzięki czemu mogą wychwytywać różne ciśnienia dźwięku tego, co chcesz nagrać.
Następnie każde ucho otrzymuje jeden z tych zestawów sygnałów, a kiedy mózg je zbiera i interpretuje, wynik jest znacznie bardziej realistyczny niż podczas słuchania dźwięków monofonicznych. Jest to zatem preferowana metoda, jeśli chodzi o muzykę i film, chociaż w radiu nadal używa się dźwięku monofonicznego lub monofonicznego, zwłaszcza do wywiadów i rozmów..
Muzycznie homofonia składa się z tej samej melodii granej przez dwa lub więcej głosów lub instrumentów. Z drugiej strony w polifonii istnieją dwa lub więcej głosów lub instrumentów o jednakowym znaczeniu, które podążają za melodiami, a nawet różnymi rytmami. Powstały w ten sposób zespół tych dźwięków jest harmonijny, tak jak muzyka Bacha.
Ludzkie ucho rozróżnia słyszalne częstotliwości jako wysokie, niskie lub średnie. To jest to, co jest znane jako ton dźwięk.
Najwyższe częstotliwości, od 1600 do 20000 Hz, są uważane za dźwięki ostre, pasmo między 400 a 1600 Hz odpowiada dźwiękom o tonie średnim, a ostatecznie częstotliwości w zakresie od 20 do 400 Hz są tonami basowymi..
Dźwięki basowe różnią się od góry tym, że te pierwsze odbierane są jako głębokie, ciemne i dudniące, podczas gdy te drugie są lekkie, wyraźne, radosne i przeszywające. Podobnie ucho interpretuje je jako bardziej intensywne, w przeciwieństwie do dźwięków basowych, które powodują wrażenie mniejszej intensywności..
Jeszcze bez komentarzy