Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Vesterni često prikazuju indijski lik koji, prislonivši uho na zemlju, može reći koliko su daleko njegovi protivnici. Čuje vibracije tla izazvane konjskim kopitima. Slično tome, proizvodimo i opažamo zvukove stvaranjem i primanjem vibracija molekula zraka.
Kada čujete izraz "zvuk" ili "zvučni val" , sigurno vam je jasno o čemu se radi. U ovom ćete članku saznati što je zapravo zvuk i kako svojim ušima percipirate svijet oko sebe.
Zvuk je val.Ti zvučni valovi dopiru do vašeg uha i omogućuju vam da percipirate zvukove i buku kroz sustav uho-mozak. U pravilu postoje dvije razlike: koristan zvuk i zvuk smetnje. Korisni zvuk uključuje glazbu ili glasove tijekom poziva. Zvuk smetnji uključuje, na primjer, buku gradilišta ili buku prometa.
U fizici, zvuk je vibracija. Ta se vibracija širi kao mehanički val (također akustični val) u mediju. Takav medij je npr. zrak. Ali vjerojatno ste također čuli zvukove pod vodom ili kroz zidove. Zvučni valovi u zraku uzrokovani su fluktuacijama tlaka i gustoće.
Riža. 1. Osoba emitira zvučne valove
Što je zvuk (zvučni val)?
Neki događaj, poput izgovora riječi, tjera zrak da vibrira. Ovo uzbuđenje se zatim širi u obliku valnog gibanja. Osim zraka, mogu se pobuditi i drugi elastični mediji, poput vode.
Dakle, zvuk je oscilatorno gibanje čestica elastičnog medija, koje se iz izvora zvuka širi u obliku valova u različitim medijima.
Može se dati još jedna definicija:
Zvuk je mehanički val koji se širi u prostoru uslijed promjena tlaka i gustoće zraka.
Potreban uvjet za širenje zvučnih valova je postojanje elastičnog medija. Ako oko izvora zvuka nema elastičnog medija, tada se zvuk neće širiti. Na primjer, mehanički valovi ne mogu se širiti u vakuumu.
Brzina zvuka
Zvučni val, kao i svaki drugi mehanički val, ne širi se prostorom trenutno, već određenom brzinom. Brzina širenja zvuka u različitim okruženjima ima različita značenja.
Brzina zvuka uvelike ovisi o mediju, njegovoj temperaturi i tlaku.U suhom zraku na 20°C brzina zvuka je 1236 km/h (343,2 m/s metara u sekundi). Sljedeća tablica daje neke referentne vrijednosti za brzinu zvuka u različitim okruženjima.
| srijeda | Brzina u m/s |
| Zrak | 343 |
| Na pari (na 100°C) | 477 |
| Voda | 1484 |
| Voda (na 0°C) | 1407 |
| Morska voda | 1500 |
U našem članku o brzini zvuka objasnili smo koliko brzo zvuk putuje u različitim tvarima. Ovdje svojstva čvrstih tvari, tekućina ili plinova igraju važnu ulogu.
Svojstva i karakteristike zvuka
Budući da je zvuk mehanički val, on također ima svojstva vala, kao što su frekvencija i intenzitet. Međutim, medij kroz koji se prenosi daje mu i vlastita svojstva.
Ovdje ćemo razmotriti opća svojstva zvuka u zraku. U pravilu se mogu prenijeti na druge plinove i tekućine. Valovi u zraku ili drugim plinovima nazivaju se i longitudinalnim valovima. Oni osciliraju u smjeru širenja valova. Naprotiv, postoje transverzalni valovi koji nastaju, na primjer, u određenim čvrstim tijelima. Njihove vibracije su okomite na smjer širenja.
Kako nastaje zvuk?
Zvuk stvaraju izvori zvuka. Izvor zvuka je sve što uzrokuje vibriranje zraka. Takav izvor zvuka može biti npr. tamburica. Kada udarate po tamburi, deformirate njenu površinu. Ima napetost i brzo se vraća u prvobitni položaj.
U općem slučaju, izvori zvuka su tijela koja osciliraju s frekvencijama zvučnog raspona. Takve vibracije proizvode, na primjer, ljudske glasnice. Kao rezultat toga, čujemo glasove ljudi. Ako zvuk dolazi od glazbenog instrumenta sa žicama, tada je izvor zvuka vibrirajuća žica.
Čestice zraka se ubrzavaju, što dovodi do promjene tlaka i gustoće. Budući da je cijeli prostor oko tambure ispunjen zrakom, to dovodi do kretanja (raspodjele) atoma zraka. Rezultirajući mehanički val dolazi do prijamnika zvuka, kao što je vaš sluh. Ovaj mehanički val je zvučni val.
Kako putuje zvuk?
Zvuk se širi, kao što je već spomenuto u primjeru s tamburom, kroz promjene tlaka i gustoće. Pri udaru, zrak se komprimira u jednoj točki. To povećava pritisak u tom području. Gustoća se povećava u ovoj točki, ali se smanjuje oko nje.
Ali budući da nema zidova koji drže komprimirani zrak zajedno, komprimirane čestice se ponovno odbijaju. Pritom se sudaraju sa susjednim atomima zraka, koji su zauzeli mjesto atoma komprimiranog zraka, i tako ih ponovno sudaraju na drugom mjestu. Ova promjena tlaka zraka naziva se val.Zatim se šalje do prijemnika.
Riža. 2. Širenje zvučnog vala nakon podražaja vilicom za ugađanje. Zrak je komprimiran i razrijeđen, što zauzvrat dovodi do gibanja valova prema prijemniku.
Učestalost.
Kao i svaki val, zvučni valovi također imaju frekvenciju. Pomoću njega razdvajate audio spektar u različite kategorije.
- Infrazvuk. Ovo je zvuk niske frekvencije koji ljudsko uho više ne percipira.<16 Гц (Герц)
- Čujni zvuk. Ovo je zvuk koji osoba može osjetiti. Raspon 16 Hz do 20 kHz (kHz).
- Ultrazvuk. Ovo je zvuk visoke frekvencije koji ljudsko uho ne percipira. Raspon 20 kHz do 1,6 GHz (GHz).
- Hipersonično. To su zvučni valovi koji se mogu širiti samo u ograničenoj mjeri.>1 GHz .
Tablica 2 u nastavku prikazuje primjere gornjih granica frekvencija mehaničkih vibracija koje percipiraju organi i osjetila nekih živih organizama.
| Živi organizmi | Gornja granica frekvencije, kHz |
| Galebovi | 8 |
| Muškarac u 20-ima | 20 |
| Muškarac od 50 godina | 12 |
| Djeca | 22 |
| Psi | 60 |
| Mačke | 100 |
| Leptiri | 160 |
| Dupini | 200 |
Jačina i razina zvuka.
U kolokvijalnom govoru razina zvuka znači i glasnoću.Odnosi se na snagu zvuka na određenom mjestu. Fizički se mjeri kao zvučni tlak. Polazeći od izvora, razina zvuka obično opada logaritamski. Jedinica decibel (dB) koristi se za označavanje u matematičkim formulama.
Eksperimenti pokazuju da što je veća amplituda vibracija grana vilice za ugađanje, to je zvuk glasniji. Zvuk postupno slabi, jer se prigušuju slobodne vibracije grana zvučne vilice.
Jačina zvuka opisuje snagu zvuka koji prolazi kroz površinu propusnu za zvuk. To izračunavate mjerenjem koliko zvuka putuje kroz najmanje dijelove te površine i integracijom preko cijele površine.
Različite vrste zvuka
Kao što ste naučili na samom početku, zvuk se dijeli na koristan i ometajući (nije koristan). Ova se podjela može poboljšati dodatnim uvođenjem tonova, zvonjenja, buke i eksplozije (udara) kao kategorija.
Ton je sinusni val.e. sinusoidni signal. Udarite li npr. po vilici za ugađanje, dobit ćete jedan harmonijski ton. Pokazuje je li zvuk visok, poput violine, ili nizak, poput bas bubnja. Fizička veličina koja karakterizira visinu je frekvencija osciliranja zvučnog vala. Visoki zvuk odgovara višoj frekvenciji vibracije. Imajte na umu da je odnos između visine tona i frekvencije zvučnog vala prvi uspostavio G. Galileo.
Riža. 3. Jednotonski sinusoidalni signal
Zvonjenje proizvodi periodički ali nesinusoidalni signal. Kada svirate pjesmu na gitari, proizvodite ovaj zvuk.
Riža. 4. Povremeni signal zvona, na primjer, kada svirate gitaru
Šum je neperiodičan i nesinusoidalni signal. Na primjer, buku stvaraju automobili i vozila. Buka nastaje kao rezultat nakupljanja vibracija različitih frekvencija.Izvori buke mogu biti industrijska poduzeća, kućanski aparati, razni strojevi. Buka negativno utječe na zdravlje ljudi i životinja. Dugotrajna izloženost buci dovodi do poremećaja središnjeg živčanog sustava, uzrokuje vrtoglavicu, utječe na rad srca.
Riža. 5. Karakteristika signala šuma. Nije ni periodičan ni sinusoidan.
Kao rezultat udarca pojavljuje se snažan maksimum amplitude koji zatim brzo nestaje. Ako ispaljujete vatromet u zrak ili pucate iz puškomitraljeza, čut ćete takav zvuk.
Riža. 6. Signalna krivulja eksplozije (udara). Ima veliku amplitudu na početku i brzo opada.