Dźwięk

Article

February 7, 2023

Dźwięk to mechaniczna fala o częstotliwościach od 16 Hz do 20 kHz, czyli w zakresie, w jakim jest słyszany przez ludzkie ucho. Dźwięk o częstotliwości mniejszej niż 16 Hz nazywamy infradźwiękami, dźwięk o częstotliwości wyższej niż 20 kHz nazywamy ultradźwiękami, a jeśli częstotliwość jest wyższa niż 1 GHz – hiperdźwiękiem. Dźwięk powstaje przez mniej lub bardziej okresowe drgania źródła dźwięku, które zmienia ciśnienie medium w bezpośrednim sąsiedztwie, zaburzenie ciśnienia jest przenoszone na sąsiednie cząstki medium i tym samym rozprzestrzenia się w postaci głównie podłużnych fal w gazach i cieczach oraz fale podłużne i poprzeczne w ciałach stałych. Prędkość dźwięku zależy głównie od gęstości i sił sprężystości w mediach stałych i ciekłych, a w gazach od gęstości, temperatury i ciśnienia. Oprócz zwykłych jednostek prędkości (m / s, km / h) jest ona również mierzona niestandaryzowaną jednostką max (liczba Macha).Gdy samolot osiąga prędkość dźwięku (około 343 m/s), ciśnienie bezpośrednio przed samolotem zostaje zakłócone, opór znacznie wzrasta i powstają fale uderzeniowe, które obserwatorzy na ziemi odbierają jako huk (tak- zwane przenikaniem ściany dźwiękowej). Dźwięk rozchodzi się bez przenoszenia masy, ale dźwięk przekazuje impuls siły i energii. W związku z tym określa się głośność, poziom głośności, głośność i poziom głośności dźwięku (akustykę). Podobnie jak w przypadku innych rodzajów fal, rozchodzenie się dźwięku przejawia zjawiska właściwe dla każdego ruchu falowego, takie jak pochłanianie, efekt Dopplera, interferencja fal, załamanie (refrakcja), odpychanie (odbicie), ugięcie (dyfrakcja).W muzyce dźwięk jest inny od tonu w węższym znaczeniu tego słowa i od szumu w relacjach tonów częściowych lub częściowych. Partie tonów są maksymalnie harmonijne,podczas gdy partie dźwięku są tylko częściowo harmonijne (jest więcej nieharmonijnych górnych tonów cząstkowych niż w przypadku dźwięku), a w przypadku szumu relacje partii są całkowicie nieharmonijne. Podstawowe cechy dźwięku (wysokość, głośność, czas trwania i kolor) są identyczne z podstawowymi cechami tonu, tyle że trudniej je precyzyjnie określić niż tonu. Termin dźwięk jest używany w muzyce, głównie w codziennym użyciu, oraz jako synonim indywidualnych i grupowych cech dźwięku (na przykład kolor dźwięku) lub wrażenia zmysłowego dźwięku niektórych instrumentów muzycznych lub zespołów (na przykład dźwięk organów , dźwięk chóru) elastyczne wiązania między cząsteczkami środka. W gazach i cieczach fale dźwiękowe są wyłącznie podłużne (to znaczy rozchodzą się w tym samym kierunku, w którym poruszają się cząstki ośrodka podczas oscylacji), podczas gdy w ciałach stałych fale mogą być również poprzeczne,to znaczy, że cząstki ośrodka mogą oscylować pionowo w kierunku propagacji fali. Dźwięk nie może się rozchodzić w próżni. Źródłem dźwięku są zawsze mechaniczne drgania ciała. Kiedy uderza się w przedmiot, na przykład ciągnięty jest napięty drut, słychać dźwięk, który ustaje, gdy tylko zapobiega się drganiom ciała. Energia dźwięku rozchodzi się w jakiś sposób (medium) w postaci fali mechanicznej. Środek ten jest zwykle powietrzem i może być płynnym lub elastycznym ciałem stałym. Bez środków, w których rozchodzą się fale mechaniczne, nie słychać żadnego dźwięku. Zgodnie z regularnością oscylacji dźwięk, hałas i hałas różnią się. Ton to dźwięk składający się z oscylacji harmonicznych, podczas gdy hałas i hałas to mieszanka oscylacji o różnych częstotliwościach i amplitudach.Kiedy uderzany jest przedmiot, na przykład pociągany jest napięty drut, słychać dźwięk, a to odczucie dźwięku ustaje, gdy tylko zapobiega się drganiom ciała. Energia dźwięku rozchodzi się w jakiś sposób (medium) w postaci fali mechanicznej. Środek ten jest zwykle powietrzem i może być płynnym lub elastycznym ciałem stałym. Bez środków, w których rozchodzą się fale mechaniczne, nie słychać żadnego dźwięku. Zgodnie z regularnością oscylacji dźwięk, hałas i hałas różnią się. Ton to dźwięk składający się z oscylacji harmonicznych, podczas gdy hałas i hałas to mieszanka oscylacji o różnych częstotliwościach i amplitudach.Kiedy uderzany jest przedmiot, na przykład pociągany jest napięty drut, słychać dźwięk, a to odczucie dźwięku ustaje, gdy tylko zapobiega się drganiom ciała. Energia dźwięku rozchodzi się w jakiś sposób (medium) w postaci fali mechanicznej. Środek ten jest zwykle powietrzem i może być płynnym lub elastycznym ciałem stałym. Bez środków, w których rozchodzą się fale mechaniczne, nie słychać żadnego dźwięku. Zgodnie z regularnością oscylacji dźwięk, hałas i hałas różnią się. Ton to dźwięk składający się z oscylacji harmonicznych, podczas gdy hałas i hałas to mieszanka oscylacji o różnych częstotliwościach i amplitudach.Bez środków, w których rozchodzą się fale mechaniczne, nie słychać żadnego dźwięku. Zgodnie z regularnością oscylacji dźwięk, hałas i hałas różnią się. Ton to dźwięk składający się z oscylacji harmonicznych, podczas gdy hałas i hałas to mieszanka oscylacji o różnych częstotliwościach i amplitudach.Bez środków, w których rozchodzą się fale mechaniczne, nie słychać żadnego dźwięku. Zgodnie z regularnością oscylacji dźwięk, hałas i hałas różnią się. Ton to dźwięk składający się z oscylacji harmonicznych, podczas gdy hałas i hałas to mieszanka oscylacji o różnych częstotliwościach i amplitudach.

Nieruchomości

Fala dźwiękowa przechodzi przez różne media z różną prędkością. W powietrzu fala ta porusza się z prędkością ok. 343 m/s, w wodzie z prędkością ok. 1500 m/s, a w drucie żelaznym ok. 5000 m/s. Im gęstszy materiał, tym dłuższy i szybszy dźwięk jest przez niego przenoszony. Dźwięk jest określany, podobnie jak inne fale, za pomocą dwóch wielkości fizycznych, częstotliwości i długości fali. Liczbę drgań materiału w ciągu jednej sekundy nazywamy częstotliwością, notacją jest f, a jednostką miary jest Hz (herc). Zwykłe ludzkie ucho może słyszeć dźwięki o częstotliwościach od 16 Hz do 20 000 Hz. Wszystkie częstotliwości dźwięku poniżej 16 Hz nazywane są infradźwiękami lub poddźwiękami, a dźwięki powyżej 20 000 Hz nazywane są ultradźwiękami lub naddźwiękami; są wykorzystywane w inżynierii i medycynie. Z drugiej strony długość fali to odległość między dwoma sąsiednimi największymi gęstościami,jak również pomiędzy dwoma sąsiednimi rozcieńczeniami, medium, przez które rozchodzi się fala. Zasadniczo możemy podzielić dźwięki na dwie grupy: szumy i tony. Hałas to dźwięk wytwarzany przez nieregularne drgania źródła dźwięku, którego częstotliwość stale się zmienia, podczas gdy dźwięk jest generowany przez prawidłową drgania źródła dźwięku, a częstotliwość jest stała.

Źródła dźwięku

Źródła dźwięku to ciała fizyczne, które oscylują z częstotliwością od 16 do 20 000 Hz w elastycznym ośrodku, takim jak napięta struna lub widelec muzyczny unoszący się w powietrzu. Najprostszą formą oscylacji źródła dźwięku jest oscylacja harmoniczna. Tworzy fale harmoniczne. Wyraźny ton jest wytwarzany, jeśli częstotliwość oscylacji się nie zmienia. Złożone dźwięki zawierają więcej częstotliwości. Zgodnie z twierdzeniem Fouriera ton złożony można przedstawić jako sumę oscylacji sinusoidalnych o częstotliwości podstawowej ν0 i wyższych harmonicznych o częstotliwości n · ν0, (n 1, 2, 3, ...). Hałas jest konsekwencją całkowicie nieregularnych oscylacji. Fale generowane przez oscylacje źródła o częstotliwości powyżej 20 kHz określane są jako ultradźwięki (słyszą je niektóre zwierzęta, np. psy i nietoperze), a o częstotliwości poniżej 16 Hz jako infradźwięki (słyszą je kaczki i słonie).

Prędkość dźwięku

Prędkość dźwięku zależy od charakterystyki płynu i można ją obliczyć na podstawie zależności: cpa χ ρ {\ displaystyle c {\ sqrt {\ frac {p_ {a} \ chi} {\ rho}}}} gdzie: pa - ciśnienie atmosferyczne, ρ {\ displaystyle \ rho} - gęstość powietrza i χ {\ displaystyle \ chi} 1,4 Dźwięk rozchodzi się w powietrzu jako fala podłużna z prędkością c 344 m / s w temperaturze 20 ° C w normalnych warunkach atmosferycznych. Prędkość dźwięku w powietrzu zależy od temperatury powietrza i można ją wyrazić zależnością:cc 0 + 0, 6 Θ {\ displaystyle cc_ {0} +0,6 \ Theta} gdzie: c - prędkość dźwięku w temperaturze Θ {\ displaystyle \ Theta} w [m / s], c0 330 m / s - prędkość dźwięku przy Θ {\ displaystyle \ Theta} 0oC i Θ {\ displaystyle \ Theta} - temperatura powietrza w [oC]. Prędkości dźwięku w niektórych innych środowiskach podano w tabeli: T.1: Prędkość propagacji dźwięku. Pod wpływem dźwięku cząsteczki powietrza oscylują wokół swojego położenia równowagi, tworząc nadciśnienie z jednej strony i godzinę z drugiej w stosunku do ich położenia równowagi przy ciśnieniu atmosferycznym (rys. 1).Wywołane dźwiękiem zmiany ciśnienia atmosferycznego nazywane są ciśnieniem akustycznym. Zmiany te są niewielkie w stosunku do ciśnienia atmosferycznego. Występowanie oscylacji cząstek powietrza, czyli dźwięku, można monitorować jako zmiany ciśnienia p lub zmiany gęstości powietrza ρ {\ displaystyle \ rho}, a więc poprzez te dwie wielkości fizyczne można opisać dźwięk i wykorzystać je do badań w dziedzinie akustyki. Rysunek 2 przedstawia zmiany ciśnienia przy najprostszej formie oscylacji. Z kolei oscylującą cząstkę można opisać innymi wielkościami fizycznymi charakterystycznymi dla ruchu oscylacyjnego: przemieszczenie cząstki (odległość od położenia równowagi ξ [m]), prędkość oscylacji cząstki v [m/s] lub przyspieszenie cząstki a [m/s2 ] . Wszystkie te wymienione wielkości fizyczne są wielkościami fizycznymi pierwszego rzędu.Ponadto do badań wykorzystywane są wielkości fizyczne drugiego rzędu (proporcjonalne do mocy): moc akustyczna PA [W], energia akustyczna E [J], gęstość energii akustycznej w [J/m3] i natężenie dźwięku I [W/m² ]. Do badań akustyki najczęściej stosuje się ciśnienie (dźwiękowe) p. Za średnią wartość najniższego ciśnienia akustycznego, jakie osoba może usłyszeć, uważa się: p 2 * 10-5 Pa 20 μ {\ displaystyle \ mu} Pa Ta wartość nazywana jest progiem słyszalności. W trosce o precyzję i ponieważ jest to zmienna wielkość fizyczna (drgania lub fale), powyższa wartość ciśnienia akustycznego na progu słyszalności jest wartością skuteczną ciśnienia akustycznego. Ciśnienie dźwięku 100 Pa powoduje ból w układzie słuchowym człowieka, dlatego wartości te określane są jako granica bólu. Jako normalne ciśnienie atmosferyczne można przyjąć ciśnienie pA: pA 1000 hPa (1000 mbar),więc okazuje się, że ciśnienie akustyczne na progu słyszalności jest 5*109 razy mniejsze niż ciśnienie atmosferyczne. Głośność zależy od amplitudy drgań. Wysokość tonu zależy od częstotliwości drgań. Kolor zależy od zawartości składników. Każdą zmienną okresową lub nieokresową można, pod pewnymi warunkami, rozłożyć na szereg prostych składowych okresowych za pomocą analizy Fouriera i przekształcenia Fouriera. Składniki te mają częstotliwość będącą iloczynem całkowitym częstotliwości podstawowej, a ich amplitudy są uporządkowane malejąco, co zapewnia wyjątkowe możliwości dalszego badania dowolnego złożonego dźwięku. Jeśli dźwięk składa się tylko z jednej prostej składowej okresowej, mówimy, że jest to ton czysty lub po prostu ton. Układ słuchowy człowieka jest różnie wrażliwy na różne częstotliwości.Powyższy próg słyszalności odnosi się do częstotliwości tonu 1000 Hz. Jakoś dla tego składnika ucho ludzkie i najbardziej wrażliwe. Dla niższych, ale i wyższych tonów ucho ludzkie nie jest tak wrażliwe, więc obiektywnie drgania o tej samej amplitudzie będą słyszalne słabiej. W wideo 1 i wideo 2 przedstawiono przykłady porównawcze dla równych amplitud 1 kHz i 315 Hz. Rysunek 3 pokazuje dobrze znane krzywe Webera-Fletchera, które pokazują stopień, w jakim subiektywne poczucie objętości różni się od jej objętości obiektywnej. Ze względów praktycznych w akustyce stosowana jest logarytmiczna jednostka objętości wyrażona w decybelach [dB]. Poza dużym zakresem częstotliwości wynoszącym prawie 10 oktaw, specyfiką w akustyce jest również duży zakres dynamiki, gdzie stosunek mocy najmniejszego do największego sygnału wynosi aż 1014 (stosunek ciśnienia akustycznego 107).Należy pamiętać, że analiza zjawiska często wymaga uwzględnienia zarówno bardzo słabego, jak i bardzo mocnego dźwięku, który może różnić się właśnie wartością zakresu dynamiki. Problemy dużego zakresu dynamicznego są skutecznie przezwyciężane przez wprowadzenie jednostki logarytmicznej w decybelach, tak więc zamiast ciśnienia akustycznego w paskalach, poziom dźwięku L w dB określa się za pomocą zależności: L 20 log ⁡ pp 0 {\ displaystyle L20 \ log {\ frac {p} {p_ {0 }}}} gdzie: p - przedmiotowe ciśnienie akustyczne, a p0 - referencyjne ciśnienie akustyczne p0 2 * 10-5 Pa.więc zamiast ciśnienia akustycznego w paskalach, poziom dźwięku L w dB jest zdefiniowany za pomocą zależności: L 20 log ⁡ pp 0 {\ displaystyle L20 \ log {\ frac {p} {p_ {0}}}} gdzie: p - ciśnienie akustyczne o którym jest słowo, a p0 - referencyjne ciśnienie akustyczne p0 2*10-5 Pa.więc zamiast ciśnienia akustycznego w paskalach, poziom dźwięku L w dB jest zdefiniowany za pomocą zależności: L 20 log ⁡ pp 0 {\ displaystyle L20 \ log {\ frac {p} {p_ {0}}}} gdzie: p - ciśnienie akustyczne o którym jest słowo, a p0 - referencyjne ciśnienie akustyczne p0 2*10-5 Pa.

Natężenie dźwięku

Natężenie dźwięku w kierunku propagacji fali dźwiękowej definiuje się jako iloraz energii dźwięku ΔE, która w czasie Δt przechodzi przez powierzchnię ΔS normalną do kierunku propagacji: I Δ E Δ t Δ S {\ displaystyle I {\ frac {\ Delta E} {\ Delta t \ Delta S}}} Poziom dźwięku wyrażony jako natężenie dźwięku jest określony zależnością: L 10 log ⁡ II 0 {\ displaystyle L10 \ log {\ frac {I} {I_ {0}}}} gdzie: I - intensywność o której jest słowoi I0 - natężenie odniesienia I0 1 * 10−12 W / m² Objętość dźwięku (znak I) jest fizyczną wielkością mierzoną, która opisuje energię fali dźwiękowej w okresie czasu (interwale) przez powierzchnię prostopadłą do kierunku fali propagacja. Jednostką miary jest wat na metr kwadratowy (W/m²). Próg słyszalności to najniższa głośność, jaką słyszy ludzkie ucho: I 0 1 p W/m 2 0,000 000 000 001 W/m2. {\ displaystyle I_ {0} 1 ~ \ mathrm {pW / m^ {2}} 0,000 \, 000 \, 000 \, 001 ~ \ mathrm {W / m^ {2}}.} Poziom głośności (znak L) ) to wielkość mierzona dostosowana do czułości ucha ludzkiego, dziesięciokrotny logarytm stosunku głośności dźwięku do progu słyszalności, tj.:L 1 2 ⋅ ln ( I I 0 ) N p log 10 ( I I 0 ) B 10 ⋅ log 10( II 0 ) re B {\ Displaystyle L {\ Frac {1} {2}} \ cdot \ ln \! \ lewo ({\ Frac {I} {I_ {0}}} \ po prawej) \! ~ \ operator {Np} \log _{10}\!\left({\frac {I}{I_{0}}}\right)\!~\mathrm {B} 10\cdot \log _{10}\!\ po lewej ({\frac {I}{I_{0}}}\po prawej)\!~\mathrm {dB} } I0 - prag obcości; Np - neper; B - biały; dB - decybel.I0 - prag obcości; Np - neper; B - biały; dB - decybel.I0 - prag obcości; Np - neper; B - biały; dB - decybel.

Decybel

Decybel (dB) jest jednostką dziesiętną jednostki numerycznej koloru białego, która jest szeroko stosowana, chociaż poza SI (Międzynarodowy Układ Jednostek Miar). Decybel to jednostka poziomu pewnej wielkości fizycznej (poziomy mocy, napięcia, prądu, głośności itp.). Specjalną nazwą numeru jeden jest sytuacja, w której poziom (na przykład moc P2 kontra moc P1) jest obliczany z równania:L 10 ⋅ log 10 ( P 2 P 1 ) re B {\ Displaystyle L10 \ cdot \ log _ {10} \! \ lewo ({\ Frac {P_ {2}} {P_ {1}}} \ po prawej) \ ! ~ \ operatorname {dB} } 1 re b 1 10 b {\ Displaystyle 1 \, \ operatorname {dB} {\ Frac {1} {10}} \,\mathrm {B} }

Bel

Bel (zgodnie z A. G. Bel; oznaczenie B) jest jednostką liczbową poziomu określonej wielkości fizycznej według wybranej wartości porównawczej, gdy poziom ten jest określony przez logarytm dziesiętny stosunku wartości tych wielkości. Bel jest wyjątkowo dozwoloną jednostką poza SI (Międzynarodowym Układem Jednostek), powiązaną z jednostką neper (Np) równaniem: L 1 2 ⋅ ln ⁡ 10 (N p) {\ displaystyle L {\ frac {1} {2 }} \ cdot \ ln 10 \, (\ mathrm {Np})} Najczęściej używana jest jednostka dziesiętna decybel (dB 0,1 B). Na przykład, jeśli moc sygnału wynosi 1 W, a uzgodniona moc porównawcza 1 mW, to poziom sygnału wynosi:L 10 ⋅ log 10 ( 1 0 , 001 ) re b 10 ⋅ log 10 10 3 re b 30 re b {\ Displaystyle L10 \ cdot \ log _ {10} \! \ lewo ({\ Frac {1} {0,001} }\right)\!~\mathrm {dB} 10\cdot \log _{10}\,10^{3}\!~\mathrm {dB} 30\,\mathrm {dB} }

Neper

Naper (wg Johna Napera; oznaczenie Np) jest jednostką liczbową poziomu określonej wielkości fizycznej według wybranej wartości porównawczej, gdy poziom ten określa logarytm naturalny ze stosunku wartości tych wielkości, więc specjalne imię to numer jeden (Np 1). Neper jest wyjątkowo dozwoloną jednostką poza SI. Jest używany głównie w komunikacji elektrycznej do wyrażania tłumienia sygnału.

Odbicie lub odrzucenie dźwięku

Dźwięk jest odbijany lub odbijany, gdy w jego propagacji napotyka przeszkodę. Odbicie dźwięku odbywa się zawsze tak, aby kąt padania był równy kątowi odbicia. W lasach lub górach odbicie lub odbicie dźwięku jest jeszcze silniej odczuwalne. Odrzucony dźwięk jest zwracany i może być słyszany jako dźwięk powtarzany. Ten powrót dźwięku spowodowany odbiciem fal dźwiękowych nazywamy echem. Jednak echo może stać się bardzo niewygodne i niezręczne w pomieszczeniach. Aby echo było słyszane oddzielnie od dźwięku, musi znajdować się w odległości od bariery, od której dźwięk odbija się więcej niż 17 metrów, ponieważ w przeciwnym razie dźwięk i echo zlewają się w jeden dźwięk.

Dźwięk złomu i zginania

O załamaniu fal dźwiękowych świadczą zjawiska zachodzące podczas eksplozji. W tym przypadku promienie dźwiękowe docierają do warstw w atmosferze o niższej temperaturze, w której dźwięk rozchodzi się z mniejszą prędkością. Dlatego promienie dźwięku załamują się w kierunku pionów na tej warstwie. Jednak na wysokości od 40 do 60 km temperatura powietrza ponownie wzrasta, więc dźwięk rozchodzi się z większą prędkością, a promienie dźwiękowe są załamywane od pionu i ostatecznie odbijane na jednej warstwie powietrza. Konsekwencją jest to, że dźwięk jest słyszalny do 70 km, a następnie do około 180 km w ogóle nie jest słyszalny. Pasmo od 70 do 180 km, w którym nie słychać żadnego dźwięku, nazywamy pasem ciszy. Od 180 km do 250 km dźwięk jest ponownie słyszalny. Odchylenie dźwięku to zjawisko propagacji dźwięku również za przeszkodą, które jest interpretowane przez zasadę Huygensa lub zasadę Huygensa. To zjawisko ugięcia powietrza jest znacznie większe w falach dźwiękowych niż w falach wodnych.

Bariera dźwięku

Bariera dźwięku to zjawisko aerodynamiczne, które występuje, gdy prędkość dźwięku samolotu lub innego obiektu zostanie osiągnięta. Chociaż powietrze jest uważane za nieściśliwy płyn przy niskich prędkościach przepływu, staje się ściśliwe przy wyższych prędkościach. W ten sposób samolot powoduje zaburzenie ciśnienia otaczającego powietrza podczas lotu, które znajduje się nieco przed samolotem przy niższych prędkościach przepływu. Gdy samolot osiąga prędkość dźwięku (w zależności od temperatury od 1152 do 1224 km/h), bezpośrednio przed samolotem powstaje zakłócenie ciśnienia, opór znacznie wzrasta i powstają fale uderzeniowe, które obserwatorzy na ziemia postrzegana jako huk. Wraz z rozwojem samolotów prędkości szczytowe zbliżały się do prędkości dźwięku, więc niszczący wpływ fal uderzeniowych stał się widoczny, ponieważ niektóre samoloty zostały znacznie uszkodzone podczas lotu w tym zakresie prędkości.Dlatego od dawna uważa się, że samolot nie może przekraczać prędkości dźwięku. Jednak po II wojnie światowej amerykańscy inżynierowie, korzystając z wyników badań niemieckich, skonstruowali samolot rakietowy X-1, który w 1947 roku pilot Chuck Jaeger najpierw przebił barierę dźwięku, a następnie niektóre samoloty pasażerskie (np. francuskie). Concord i rosyjski Tupolew Tu-144) latały z prędkością większą niż prędkość dźwięku. Z tego powodu we współczesnych samolotach prędkość wyrażana jest w liczbach Macha. Liczba Macha to stosunek prędkości samolotu do prędkości dźwięku. Na przykład samolot ma liczbę Macha 1, jeśli może osiągnąć prędkość dźwięku, a liczbę Macha 2, jeśli może osiągnąć dwukrotną prędkość dźwięku.a potem niektóre samoloty pasażerskie (na przykład francuski Concord i rosyjski Tupolew Tu-144) leciały z prędkością większą niż prędkość dźwięku. Z tego powodu we współczesnych samolotach prędkość wyrażana jest w liczbach Macha. Liczba Macha to stosunek prędkości samolotu do prędkości dźwięku. Na przykład samolot ma liczbę Macha 1, jeśli może osiągnąć prędkość dźwięku, a liczbę Macha 2, jeśli może osiągnąć dwukrotną prędkość dźwięku.a potem niektóre samoloty pasażerskie (na przykład francuski Concord i rosyjski Tupolew Tu-144) leciały z prędkością większą niż prędkość dźwięku. Z tego powodu we współczesnych samolotach prędkość wyrażana jest w liczbach Macha. Liczba Macha to stosunek prędkości samolotu do prędkości dźwięku. Na przykład samolot ma liczbę Macha 1, jeśli może osiągnąć prędkość dźwięku, a liczbę Macha 2, jeśli może osiągnąć dwukrotną prędkość dźwięku.

Jednostki

Częstotliwość (wysokość) dźwięku jest mierzona w hercach (Hz). Głośność dźwięku jest często wyrażana w decybelach, chociaż może być również wyrażona jako moc przenoszona przez dźwięk (W, W / m², W / srad) lub jako efektywna lub maksymalna zmiana ciśnienia w stosunku do ciśnienia niezakłócone medium, w którym rozchodzi się dźwięk (cóż). Decybel jest bezwymiarową, logarytmiczną miarą relacji między dwiema wielkościami, dlatego konieczne jest określenie wielkości wielkości referencyjnej. Domyślnie poziom dźwięku w decybelach jest wyświetlany w odniesieniu do wartości referencyjnej 20 µPa, co w zasadzie odpowiada progowi słyszalności, więc jest to zwykle wskazywane przez dodanie SPL (poziom ciśnienia akustycznego). Na przykład szept ma 30 dB (A) SPL, mowa 60 dB (A) SPL, hałas 90 dB (A) SPL, a dla natężenia dźwięku 120 dBSPL określamy granicę bólu. Wyrażając głośność, bierze się pod uwagę, że ucho ludzkie nie jest jednakowo wrażliwe na wszystkie częstotliwości.W związku z tym zdefiniowano współczynniki wagowe w celu określenia znaczenia każdej częstotliwości uwzględnianej podczas pomiaru głośności dźwięku. W przypadku ucha ludzkiego te współczynniki ważenia są podane jako krzywa A (zgodnie z normą EN 61672-1 / -2), a pomiary oparte na tych współczynnikach ważenia są określane jako dB (A), a czasami jako dBA lub dBA. Decybel jest jednostką miary pochodną jednostki białej (B) – tak nazwanej w części A. G. White, wynalazca telefonu – jednak ze względów praktycznych stosuje się dziesięciokrotnie mniejszą miarę logarytmiczną decybeli (dB).Decybel jest jednostką miary pochodną jednostki białej (B) – tak nazwanej w części A. G. White, wynalazca telefonu – jednak ze względów praktycznych stosuje się dziesięciokrotnie mniejszą miarę logarytmiczną decybeli (dB).Decybel jest jednostką miary pochodną jednostki białej (B) – tak nazwanej w części A. G. White, wynalazca telefonu – jednak ze względów praktycznych stosuje się dziesięciokrotnie mniejszą miarę logarytmiczną decybeli (dB).

Zmysł dźwięku lub wrażliwość ucha

Słuchowe poczucie objętości opiera się na działaniu fizjologicznym, czyli na stymulacji nerwów słuchowych. Dlatego konieczne jest określenie, w jaki sposób to odczucie słuchowe zależy od głośności, czyli ciśnienia akustycznego. Badanie wykazało, że każdy wyraźny ton wymaga minimalnego ciśnienia akustycznego, aby ucho mogło go usłyszeć. To minimalne ciśnienie, przy którym wciąż słychać pewien ton, nazywa się progiem lub granicą słyszalności. Ciśnienie dźwięku znów może być tak duże, że powoduje ból w uszach, dlatego nazywa się to granicą bólu. Granica słyszalności i granica bólu zależą od częstotliwości, to znaczy różnią się przy różnych częstotliwościach. Czułość ucha jest najwyższa przy częstotliwości około 2700 Hz. Ludzkie ucho wyczuwa wywołaną dźwiękiem zmianę ciśnienia powietrza (ciśnienie akustyczne). Dla fali dźwiękowej o częstotliwości 1 kHz i mocy odpowiadającej progowi słyszalności (I0 10-12 W/m²),amplituda przemieszczenia cząstek wynosi około 10-11 m, a amplituda ciśnienia akustycznego około 2 · 10-5 Pa. Dla dźwięku na granicy bólu przemieszczenie cząstki wynosi 10-5 m, a ciśnienie akustyczne 30 Pa.

Liczba głosów lub liczba głosów

Głośność dźwięku służy jako miara fizjologicznego działania źródła dźwięku w uchu. Głośność głosu zależy od głośności, czyli ciśnienia akustycznego i nie należy się z tym mylić. Objętość lub objętość to termin fizjologiczny, a objętość to termin fizyczny. Na przykład objętość 10 pojazdów mechanicznych nie jest 10 razy większa niż objętość jednego pojazdu. Jednostka głośności jest tłem. Objętość 2,5 ∙ 10-12 W / m² odpowiada objętości zerowego tła. Głośność dźwięku to uczucie głośności w ludzkim uchu. To zależy od głośności i częstotliwości dźwięku. Poziom głośności wyrażony w tle jest, zgodnie z umową, równy poziomowi głośności w decybelach dla częstotliwości dźwięku 1 000 Hz w całym zakresie od granicy słyszalności do granicy bólu. Przykłady poziomów głośności różnych złożonych dźwięków podano w poniższej tabeli:

Obiektywne i subiektywne poczucie głośności

Dwa tony o różnych częstotliwościach i tej samej obiektywnej sile wywołają inne poczucie subiektywnej siły. W celu zobiektywizowania (subiektywnego) poczucia głośności i wprowadzenia miary, która będzie reprezentować poczucie głośności osoby, wprowadzono ważenie częstotliwości (patrz artykuł: Fonometr). Wagi częstotliwości są oznaczone literami A, B, C, D. Obecnie waga A jest najczęściej stosowana. Proces ważenia częstotliwości jest prosty. Przyjęło się, że ton o częstotliwości 1000 Hz jest mierzony przez jego rzeczywistą moc obiektywną, a ton o innej częstotliwości jest korygowany - ważony - w taki sposób, że od jego rzeczywistej wartości odejmowana jest pewna liczba decybeli. Tak więc m.in. ton o częstotliwości 1000 Hz i sile obiektywnej 60 dB po korekcie częstotliwości typu A będzie miał taką samą wartość, tj. LA 60 dBA,ale ton o częstotliwości 160 Hz i obiektywnej sile 60 dB po korekcji A zostanie zarejestrowany z głośnością 43,9 dB. W tabeli T.2 podano charakterystyki częstotliwościowe A, B, C i D ważenia w dB. T.2: Ważenie częstotliwości ..

Historia urządzeń, które zarejestrowały dźwięk

Gramofon (Eduard Leon Scott de Martenville, 1857) Paleophon (nieopatentowany) (Charles Crowe, 1877) Gramofon (Thomas Edison, 1877) Gramofon (Charles Sumner Tainter i Chichester Alexander Bell, 1886) Gramofon (Emil Berliner, 1887) .)

Zobacz więcej

Ultradźwięki infradźwiękowe

Bibliografia

Literatura

Webster, Noe (1947). Dźwięk. W nowym słowniku XX wieku Webstera (poprawione изд.). Clevelend Ohio: Światowa firma wydawnicza. str. 1621—2. Olson, Harry F. Autor (1967). Muzyka, fizyka i inżynieria. str. 249. ISBN 9780486217697. Podstawy systemów komunikacji telefonicznej. Western Electric Company. 1969. 2.1.

Zewnętrzne linki

Brzmi niesamowicie; zasób szkoleniowy KS3/4 dotyczący dźwięków i fal HyperPhysics: Sound and Hearing Wprowadzenie do fizyki dźwięku Krzywe słyszenia i test słuchu on-line Audio na miarę XXI wieku Konwersja jednostek i poziomów dźwięku Obliczenia dźwięku Audio Check: bezpłatna kolekcja audio testy i dźwięki testowe odtwarzane on-line Więcej dźwięków Niesamowite; materiał do nauki o falach dźwiękowych w szóstej formie

Original article in Serbian language