Hangforrások. Hang rezgések

A hangot a rugalmas közegekben és testekben lévő mechanikai rezgések okozzák, amelyek frekvenciája a 20 Hz és 20 kHz közötti tartományba esik, és amelyeket az emberi fül képes érzékelni.

Ennek megfelelően a jelzett frekvenciájú mechanikai rezgéseket hangnak és akusztikusnak nevezzük. A hangtartomány alatti frekvenciájú nem hallható mechanikai rezgéseket infrahangnak, a hangtartomány feletti frekvenciájúakat ultrahangnak nevezzük.

Ha egy hangzó testet, például elektromos csengőt helyezünk egy légszivattyú harangja alá, akkor a levegő kiszivattyúzásakor a hang egyre gyengébb lesz, és végül teljesen megszűnik. A hangzó test rezgésének átvitele a levegőn keresztül történik. Vegyük észre, hogy a hangzó test rezgései közben felváltva összenyomja a test felületével szomszédos levegőt, majd éppen ellenkezőleg, ebben a rétegben ritkaságot hoz létre. Így a hang terjedése a levegőben a levegő sűrűségének ingadozásával kezdődik a rezgő test felületén.

zenei hangnem. Hangosság és hangmagasság

Azt a hangot, amelyet akkor hallunk, amikor a forrása harmonikus oszcillációt kelt, zenei hangnak vagy röviden hangszínnek nevezzük.

Bármely zenei hangban két tulajdonságot különböztethetünk meg hallás alapján: a hangosságot és a hangmagasságot.

A legegyszerűbb megfigyelések meggyőznek bennünket arról, hogy bármely adott hangmagasság hangját a rezgések amplitúdója határozza meg. A hangvilla hangja az ütés után fokozatosan elhalkul. Ez a rezgések csillapításával együtt jelentkezik, azaz. amplitúdójuk csökkenésével. A hangvillát erősebben ütve, i.e. a rezgéseknek nagy amplitúdót adva erősebb hangot fogunk hallani, mint gyenge ütésnél. Ugyanez megfigyelhető egy húrnál és általában bármilyen hangforrásnál.

Ha több különböző méretű hangvillát veszünk, akkor nem lesz nehéz őket fülre rendezni a hangmagasság növekedési sorrendjében. Így méretükben is elhelyezkednek: a legnagyobb hangvilla adja a legalacsonyabb hangot, a legkisebb - a legmagasabb hangot. Így a hangmagasságot az oszcilláció frekvenciája határozza meg. Minél magasabb a frekvencia, és ezért minél rövidebb az oszcilláció periódusa, annál magasabb a hangmagasság, amit hallunk.

akusztikus rezonancia

A rezonancia jelenségek bármilyen frekvenciájú mechanikai rezgéseken megfigyelhetők, különösen a hangrezgéseken.

Két egyforma hangvillát egymás mellé teszünk, egymás felé fordítva a dobozok furatait, amelyekre fel vannak szerelve. A dobozokra azért van szükség, mert felerősítik a hangvillák hangját. Ennek oka a hangvilla és a dobozban lévő légoszlopok közötti rezonancia; ezért a dobozokat rezonátoroknak vagy rezonáns dobozoknak nevezik.

Üssük meg az egyik hangvillát, majd ujjunkkal tompítsuk. A második hangvilla hangját halljuk.

Vegyünk két különböző hangvillát, pl. különböző hangmagasságokkal, és ismételje meg a kísérletet. Most már egyik hangvilla sem reagál egy másik hangvilla hangjára.

Ezt az eredményt nem nehéz megmagyarázni. Az egyik hangvilla rezgései a levegőn keresztül hatnak bizonyos erővel a második hangvillára, ami arra készteti a kényszerrezgéseit. Mivel az 1. hangvilla harmonikus rezgéseket hajt végre, ezért a 2. hangvillára ható erő a harmonikus rezgések törvénye szerint változik az 1. hangvilla frekvenciájával. Ha az erő frekvenciája eltérő, akkor a kényszerrezgések olyan gyengék lesznek. hogy nem halljuk meg őket.

Zajok

Zenei hangot (nótát) hallunk, amikor az oszcilláció periodikus. Például ezt a hangzást egy zongorahúr adja. Ha egyszerre több billentyűt is lenyom, pl. több hangot megszólaltatni, akkor a zenei hang érzete megmarad, de a mássalhangzó (kellemes a fülnek) és a disszonáns (kellemetlen) hangok közötti különbség egyértelműen kirajzolódik. Kiderült, hogy azok a hangok, amelyeknek a pontjai kis számarányban vannak, összecsengenek. Például a konszonanciát akkor kapjuk meg, ha a periódusok aránya 2:3 (ötödik), 3:4 (kvantum), 4:5 (nagy harmad) stb. Ha az időszakok összefüggenek, mint nagy számok, például 19:23, akkor disszonanciát kap – zenei, de kellemetlen hangot. Még messzebbre megyünk a rezgések periodicitásától, ha egyszerre több billentyűt nyomunk meg. A hang zajos lesz.

A zajokat az oszcillációs forma erős nem periodikussága jellemzi: vagy hosszú oszcilláció, de nagyon összetett alakú (sziszegés, csikorgás), vagy egyedi kibocsátás (kattanás, kopogás). Ebből a szempontból a mássalhangzókkal kifejezett hangokat (sziszegő, labiális stb.) is a zajoknak kell tulajdonítani.

A zajrezgések minden esetben hatalmas számú, eltérő frekvenciájú harmonikus rezgésből állnak.

Így a harmonikus rezgés spektruma egyetlen frekvenciából áll. Periodikus oszcilláció esetén a spektrum egy sor frekvenciából áll - az alapból és annak többszöröseiből. A mássalhangzókkal több ilyen frekvenciakészletből álló spektrumunk van, amelyek közül a főbbek kis egész számokként kapcsolódnak egymáshoz. A disszonáns harmóniákban az alapfrekvenciák már nincsenek ilyen egyszerű kapcsolatban. Minél több a különböző frekvencia a spektrumban, annál közelebb kerülünk a zajhoz. A tipikus zajoknak rendkívül sok frekvenciájú spektruma van.

Ennek a videóleckének a segítségével megtanulhatja a „Hangforrások. Hangrezgések. Hangmagasság, hangszín, hangerő. Ebben a leckében megtudhatja, mi a hang. Figyelembe vesszük az emberi hallás által érzékelt hangrezgések tartományát is. Határozzuk meg, mi lehet a hang forrása, és milyen feltételek szükségesek az előfordulásához. Tanulmányozzuk a hang olyan jellemzőit is, mint a hangmagasság, a hangszín és a hangerő.

Az óra témája a hangforrások, hangrezgések. Szó lesz a hangzás jellemzőiről is - hangmagasság, hangerő és hangszín. Mielőtt hangról, hanghullámokról beszélnénk, ne feledjük, hogy a mechanikai hullámok rugalmas közegben terjednek. A hosszanti része mechanikai hullámok, amelyet az emberi hallószervek érzékelnek, hangnak, hanghullámoknak nevezzük. A hang az emberi hallószervek által érzékelt mechanikai hullámok, amelyek hangérzetet okoznak. .

A kísérletek azt mutatják, hogy az emberi fül, az emberi hallószervek 16 Hz-től 20 000 Hz-ig terjedő frekvenciájú rezgéseket érzékelnek. Ezt a tartományt nevezzük hangtartománynak. Természetesen vannak olyan hullámok, amelyek frekvenciája kisebb, mint 16 Hz (infrahang) és több mint 20 000 Hz (ultrahang). De ezt a tartományt, ezeket a szakaszokat az emberi fül nem érzékeli.

Rizs. 1. Az emberi fül hallási tartománya

Mint mondtuk, az infrahang és az ultrahang területeit az emberi hallószervek nem érzékelik. Bár érzékelhetik őket például egyes állatok, rovarok.

Mit ? Hangforrás lehet bármilyen test, amely hangfrekvenciával (16 és 20 000 Hz között) rezeg.

Rizs. 2. A satuba szorított oszcilláló vonalzó hangforrás lehet

Forduljunk a tapasztalatokhoz, és nézzük meg, hogyan keletkezik a hanghullám. Ehhez szükségünk van egy fém vonalzóra, amit egy satuba szorítunk. Most a vonalzóra hatva rezgéseket figyelhetünk meg, de hangot nem hallunk. És mégis, egy mechanikus hullám jön létre a vonalzó körül. Vegye figyelembe, hogy amikor a vonalzó elmozdul az egyik oldalra, itt légzárás képződik. A másik oldalon pecsét is található. E tömítések között légvákuum képződik. Hosszanti hullám - ez egy hanghullám, amely tömítésekből és levegőkibocsátásokból áll. A vonalzó rezgési frekvenciája ebben az esetben kisebb, mint a hangfrekvencia, így nem ezt a hullámot, ezt a hangot halljuk. Az imént megfigyelt tapasztalatok alapján a 18. század végén megalkották a hangvillának nevezett hangszert.

Rizs. 3. Hosszanti hanghullámok terjedése hangvilláról

Amint láttuk, a hang a test hangfrekvenciájú rezgésének eredményeként jelenik meg. Terjedés hang hullámok minden irányban. Az emberi hallókészülék és a hanghullámok forrása között közegnek kell lennie. Ez a közeg lehet gáznemű, folyékony, szilárd halmazállapotú, de rezgésátvitelre képes részecskéknek kell lennie. A hanghullámok átviteli folyamatának szükségszerűen ott kell történnie, ahol anyag van. Ha nincs anyag, nem fogunk hangot hallani.

A hang létezéséhez:

1. Hangforrás

2. szerda

3. Hallókészülék

4. Frekvencia 16-20000Hz

5. Intenzitás

Most térjünk át a hang jellemzőinek tárgyalására. Az első a pálya. Hangmagasság - jellemző, amelyet az oszcilláció frekvenciája határoz meg. Minél magasabb a rezgéseket kiváltó test frekvenciája, annál magasabb lesz a hang. Forduljunk ismét a satuba szorított vonalzóhoz. Ahogy már mondtuk, láttuk a rezgéseket, de nem hallottuk a hangot. Ha most a vonalzó hosszát kicsinyítjük, akkor halljuk a hangot, de sokkal nehezebb lesz látni a rezgéseket. Nézd meg a vonalat. Ha most ennek megfelelően cselekszünk, nem fogunk hangot hallani, de rezgéseket figyelünk meg. Ha lerövidítjük a vonalzót, akkor egy bizonyos magasságú hangot fogunk hallani. A vonalzó hosszát még lerövidíthetjük, ekkor még magasabb hangmagasságú (frekvencia) hangot fogunk hallani. Ugyanezt figyelhetjük meg a hangvillákkal is. Ha veszünk egy nagy hangvillát (ezt bemutató hangvillát is hívják), és megütjük egy ilyen hangvillának a lábát, akkor megfigyelhetjük az oszcillációt, de a hangot nem halljuk. Ha veszünk egy másik hangvillát, akkor annak megütésével egy bizonyos hangot hallunk. És a következő hangvilla, egy igazi hangvilla, amivel hangolni szoktak hangszerek. La hangnak megfelelő hangot produkál, vagy ahogy mondani szokták, 440 Hz.

Következő funkció- hangszín. Hangszín hangszínnek nevezzük. Hogyan szemléltethető ez a jellemző? A hangszín a különbség két azonos hang között, amelyeket különböző hangszerek játszanak. Mindannyian tudják, hogy csak hét hangjegyünk van. Ha ugyanazt az A hangot halljuk hegedűn és zongorán, akkor megkülönböztetjük őket. Azonnal meg tudjuk mondani, melyik hangszer hozta létre ezt a hangzást. Ez a tulajdonság - a hang színe - jellemzi a hangszínt. Azt kell mondanunk, hogy a hangszín az alaphangon kívül attól is függ, hogy milyen hangrezgéseket reprodukálnak. Az a tény, hogy az önkényes hangrezgés meglehetősen összetett. Ezek egyéni rezgések halmazából állnak, mondják rezgésspektrum. Ez a további rezgések (felhangok) reprodukálása, amely egy adott hang vagy hangszer hangjának szépségét jellemzi. Hangszín a hang egyik fő és szembetűnő megnyilvánulása.

Egy másik jellemző a hangerő. A hang hangereje a rezgések amplitúdójától függ. Vessünk egy pillantást, és győződjünk meg arról, hogy a hangerő összefüggésben van a rezgések amplitúdójával. Tehát vegyünk egy hangvillát. Tegyük a következőket: ha gyengén ütöd a hangvillát, akkor kicsi lesz az oszcillációs amplitúdó és halk lesz a hang. Ha most erősebben ütik a hangvillát, akkor sokkal hangosabb a hang. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az oszcillációk amplitúdója sokkal nagyobb lesz. A hangérzékelés szubjektív dolog, attól függ, hogy milyen a hallókészülék, milyen az ember közérzete.

A további irodalom listája:

Ismered a hangzást? // Kvantum. - 1992. - 8. sz. - C. 40-41. Kikoin A.K. A zenei hangokról és forrásaikról // Kvant. - 1985. - 9. sz. - S. 26-28. Alapfokú fizika tankönyv. Szerk. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.

Integrált fizika, zene és számítástechnika óra.

Az óra célja:

A hallgatók megismertetése a „hang” fogalmával, a hang jellemzőivel; tanítsa meg a hangok megkülönböztetését hangosság, hangszín alapján, mutassa be, hogyan kapcsolódnak ezek a jellemzők a rezgések frekvenciájához és amplitúdójához; bemutatni a fizika és a zene kapcsolatát.

Cél

Letöltés:

Előnézet:

9. évfolyam 36. lecke

Hangforrások. Hangrezgések. Problémamegoldás.

Az óra célja: A hallgatók megismertetése a „hang” fogalmával, a hang jellemzőivel; megtanítani megkülönböztetni a hangokat hangosság, hangszín, hangszín alapján; mutasd meg, hogyan kapcsolódnak ezek a jellemzők az oszcillációk frekvenciájához és amplitúdójához; bemutatni a fizika és a zene kapcsolatát.

Az órák alatt.

1. Idő szervezése.
2. Tudásfrissítés.

dia 1

• Frontális felmérés

1. Mik azok a mechanikai hullámok?

2. Mi a kétféle mechanikai hullám?

3. Mi a periódus, frekvencia, hullámhossz, hullámsebesség? Milyen kapcsolat van köztük?

• Önálló munkavégzés.

3. Új anyag elsajátítása.

Tanár. Az utolsó órán elkezdtük a mechanikai hullámok tanulmányozását, hogy jobban megismerjük elektromágneses hullámok. Bár eltérő nevük, eltérő fizikai természetük van, ugyanazok a paraméterek és egyenletek írják le őket. Ma egy másik típusú mechanikai hullámokkal ismerkedünk meg. A döntés után felírod a nevüket logikai feladat(az ilyen problémák megoldásának módszerét "agymenésnek" nevezik).

Az angoloknak van egy tündérmese: „Az ördög elkapott három utazót, és beleegyezett, hogy elengedi őket, ha lehetetlen feladatot adnak neki. Az egyik azt kérte, hogy a növekvő fát aranyszínűvé tegye, a másik pedig azt, hogy a folyó visszafolyjon. Rohadt tréfásan megbirkózott ezzel, és mindkét utazó lelkét elvette. Maradt egy harmadik utazó... Srácok, helyezkedjetek ennek az utazónak a helyébe, és ajánljatok fel az ördögnek egy lehetetlen feladatot. (Különböző változatokat kínálnak.) „... A harmadik pedig füttyentett és azt mondta: „Varrj erre egy gombot!” - és az ördög megszégyenült.

Mi az a síp?

Diákok. Hang.

2. dia (a lecke témája)

3. dia

A hangok világa nagyon változatos
Gazdag, szép, változatos,
De mindannyiunkat gyötör a kérdés

Honnan jönnek a hangok?
Hogy a fülünk mindenhol örül?
Ideje komolyan gondolkodni.

1. A hang természete. A hang létezéséhez szükséges feltételek

Tanár. A hangok világában élünk, amely lehetővé teszi számunkra, hogy információkat kapjunk a körülöttünk zajló eseményekről.

Plakátfoszlányokat próbálnak suttogni,
Vastetőket próbál ordítani,
És a víz megpróbál énekelni a csövekben,
És így a vezetékek erőtlenül mocorognak...

K.Ya.Vanshenkin.

Mi a hang? Hogyan szerezheti meg? A fizika választ ad ezekre a kérdésekre.

4. dia

Mi az akusztika.

Az akusztika a fizika egyik ága, amely a hangokkal, tulajdonságaikkal és hangjelenségeivel foglalkozik.

A hanghullámok olyan energiát hordoznak, amelyet más típusú energiákhoz hasonlóan az ember is fel tud használni. De a legfontosabb dolog a kifejező eszközök széles skálája, amellyel a beszéd és a zene rendelkezik. A hangok ősidők óta szolgálják az embereket a kommunikáció és az egymással való kommunikáció eszközeként, a világ megismerésének és a természet titkainak elsajátításának eszközeként. A hangok állandó kísérőink. Különböző módon hatnak az emberre: örömet okoznak és bosszantanak, megnyugtatnak és erőt adnak, simogatják a fület és megijesztenek váratlanságukkal. (A „Rosztovi harangjáték” felvétele be van kapcsolva.)

Megszólalt az 1682–1687-ben épült négyíves harangláb híres harangjátéka. Nagy Rosztov városában, a múlt dicsőségének városában. A rosztovi harangjátékot öt harangozó adja elő, a legnagyobb harang, „Sysoya” nyelvét pedig két ember lengi be. Tizenhárom harang van elrendezve egymás után. A csengetõk olyanná válnak, hogy látják egymást, és tapintatban megegyeznek.

Ősidőktől fogva harangszó végigkísérte az emberek életét. Velikij Novgorod, Pszkov, Moszkva már régóta híres harangjátékáról, de nem volt olyan „zenekar”, mint Rosztovban. Mi a hang oka?

5. dia

A hang oka? - vibráció testek (oszcillációi), bár ezek a rezgések gyakran észrevehetetlenek a szemünk számára.

Hangforrások - oszcilláló testek.

Azonban nem minden rezgő test hangforrás. Győződjünk meg erről.

Tapasztalat 1. "Az engedetlenség napja".

„Nem teheted meg! Ne kattintson a vonalra! Most törje meg a vonalzót – hogyan fogja mérni a szegmenseket a matematikában? Hányszor hallottuk ezt az iskolában! De most lesz az engedetlenség napja. Ebben a kísérletben ez nem csak megengedett, hanem a táblázat szélén lévő vonalzóra kell kattintani. Hiszen ez is fizika!

Anyagok: vonalzó, asztal.

Szekvenálás.

Helyezze a vonalzót az asztalra úgy, hogy a fele az asztal szélén lógjon. Erősen nyomja meg a kezével az asztalon fekvő végét, és rögzítse a helyére. A másik kezével emelje fel a vonalzó szabad végét (csak ne nagyon erősen, hogy ne törjön el), és engedje el. Hallgassa meg a keletkező búgó hangot.

Most mozgassa egy kicsit előre a vonalzót, hogy csökkentse a túlnyúló rész hosszát. Hajlítsa meg és engedje el újra a vonalzót. Milyen hangot adott ki? Ugyanaz, mint legutóbb?

tudományos magyarázat.

Ahogy valószínűleg már sejtette, a zümmögő hangot a vonalzónak az asztal széle fölött lógó részének rezgése hozza létre. Az asztalhoz nyomott rész nem tud rezegni, ezért egyáltalán nem ad ki hangot. Minél rövidebb a vonalzó rezgő vége, annál magasabb hangot kapunk,minél hosszabb, annál alacsonyabb a hang.

6. dia

A hang az mechanikai rugalmas hullámok, gázokban, folyadékokban, szilárd anyagokban terjed.

Hullámok, amelyek a hang érzetét keltik, együttfrekvencia 16 Hz és 20 000 Hz között

hanghullámoknak nevezik (többnyire longitudinális).

7. dia

A hang terjedése összehasonlítható egy hullám vízben való terjedésével. Csak a vízbe dobott kő szerepét tölti be egy oszcilláló test, és a víz felszíne helyett hanghullámok terjednek a levegőben. A hangvilla ágának minden rezgése egy páralecsapódást és egy ritkaságot hoz létre a levegőben. Az ilyen koncentrációk és kisülések váltakozása hanghullám.

8. dia

Hogy hallja a hangot szükséges:

1. hangforrás;

2. rugalmas közeg közte és a fül között;

3. a hangforrás rezgésének egy bizonyos frekvenciatartománya - 16 Hz és 20 kHz között,

4. A hanghullámok elegendő ereje a fül általi érzékeléshez.

9. dia

Kétféle hangforrás létezik: mesterséges és természetes, találd meg őket a rejtvényekben:

10-12. dia

1. Elrepül a fül mellett,

Búgja nekem: – Nem vagyok légy.

Az orr hosszú

Ki fogja megölni

Vérét fogja ontani.

(Szúnyog).

3. Kis énekesmadár az erdőben

él,

Tisztítja a tollakat

(Madár).

4. oda-vissza sétál,

Soha nem fárad el.

Mindenkinek, aki jön

Kezet nyújt.

(Ajtó).

5. Két testvér

Kopogtatnak az egyik fenekén.

De nem csak verni-

Együtt énekelnek egy dalt.

(Dob).

6. Legeltesse a tehenet a réten

A háziasszony elment

Leakaszt egy kis csengőt.

Mi az? Találd ki!

(Harang).

6. Fa háromszögön

Három húrt húzott

Felvette, játszott

A lábak maguktól táncolni kezdtek.

(Balalajka).

8. A készülék kicsi,

De egy ilyen csodálatos.

Ha a barátom messze van

Könnyű beszélnem vele.

(Telefon).

A zenei hangokat különféle hangszerek állítják elő. A hangforrások különbözőek, ezért a hangszereket több csoportra osztják:

Dia 13-16

• Ütőhangszerek – tamburák, dobok, xilofonok stb. (Itt a feszített anyag, fémlemezek stb. oszcillálnak egy bot vagy kéz becsapódásától);
• Fúvós hangszerek - furulyák, kürtök és fanfárok, klarinétok, kürtök, csövek (a hangszer belsejében lévő légoszlop ingadozása
• Vonósok - hegedű, gitár stb..
• Billentyűs hangszerek - zongorák, csembaló (itt a húrok rezgését a kalapáccsal való ütés okozza);

Így a ránk keltett hatás szerint minden hang két csoportra oszlik: zenei hangokra és zajokra. Miben különböznek egymástól?

Nehéz különbséget tenni a zene és a zaj között, mivel ami az egyik számára zenének tűnik, az a másik számára csak zaj lehet. Vannak, akik teljesen zeneietlennek tartják az operát, mások éppen ellenkezőleg, a zenében látják a tökéletesség határát. A lovak nyikorgása vagy a fával megrakott kocsi nyikorgása a legtöbb ember számára lehet zaj, de egy favágó számára a zene. A szerető szülők számára egy újszülött sírása zenének tűnhet, mások számára az ilyen hangok csak zaj.

Abban azonban a legtöbben egyetértenek, hogy az énekesnő vibráló húrjaiból, nádszálaiból, hangvilláiból és vibráló hangszálaiból érkező hangok zeneiek. De ha igen. Mi az, ami elengedhetetlen egy zenei hang vagy hangszín gerjesztésében?

Tapasztalataink azt mutatják, hogy egy zenei hangzáshoz elengedhetetlen, hogy a rezgések szabályos időközönként jelentkezzenek. Hangvilla rezgései, húrok stb. ilyen jellegűek; vonatok, kocsik rezgései fával stb. szabálytalan, szabálytalan időközönként fordulnak elő, és az általuk keltett hangok csak zajok. A zaj abban különbözik a zenei hangoktól, hogy nem felel meg semmilyen meghatározott rezgésfrekvenciának, és ezért nem egy adott hangmagasságnak. A zaj különböző frekvenciájú rezgéseket tartalmaz. Az ipar és a modern nagysebességű közlekedés fejlődésével új probléma merült fel - a zaj elleni küzdelem. Még egy új koncepció is született a környezet „zajszennyezésére”.

dia17 R. Rozsdestvenszkij nagyon pontos és tágas képet adott a jelenlegi valóságról:

repülőterek,

Mólók és peronok

Erdők madarak nélkül és földek víz nélkül...

Egyre kevésbé - a környező természet,

Egyre inkább a környezet.

A zaj, különösen a nagy intenzitású, nemcsak bosszantó és fárasztó, hanem súlyosan alááshatja az egészséget is.

A legveszélyesebb az, ha egy személy hallását hosszan tartó intenzív zaj éri, ami részleges vagy teljes halláskárosodáshoz vezethet. Az orvosi statisztikák azt mutatják, hogy az utóbbi években a halláskárosodás vezető helyet foglalt el a foglalkozási megbetegedések szerkezetében, és nem csökken.

Ezért fontos ismerni az emberi hangérzékelés sajátosságait, az egészség, a nagy teljesítmény és a kényelem biztosítása szempontjából elfogadható zajszinteket, valamint a zajcsökkentés eszközeit és módszereit.

A zaj negatív hatása az emberre és az ellene való védelem.

A zaj káros hatásai az emberi szervezetre.

18. dia

A zaj emberi szervezetre gyakorolt ​​káros hatásainak megnyilvánulása igen változatos.

Hosszan tartó intenzív zajnak való kitettség(80 dB felett) egy személy hallása részleges vagy teljes elvesztéséhez vezet. A zajexpozíció időtartamától és intenzitásától függően a hallószervek érzékenysége kisebb-nagyobb mértékben csökken, ami a hallásküszöb átmeneti eltolódásában fejeződik ki, amely a zajexpozíció vége után megszűnik, és hosszú ideig, ill. (vagy) a zaj intenzitása, visszafordíthatatlanhalláskárosodás (nagyothallás), amelyet a hallásküszöb állandó változása jellemez.

A halláskárosodásnak a következő fokozatai vannak:

19. dia

• végzettségem ( enyhe csökkenés hallás) - a halláskárosodás a beszédfrekvenciák tartományában 10 - 20 dB, 4000 Hz - 20 - 60 dB frekvencián;
• II fokú (mérsékelt halláskárosodás) - a halláscsökkenés a beszédfrekvenciák tartományában 21-30 dB, 4000 Hz-es frekvencián - 20-65 dB;
• III fok (jelentős halláskárosodás) - a halláscsökkenés a beszédfrekvenciák tartományában 31 dB vagy több, 4000 Hz - 20 - 78 dB frekvencián.

A zaj emberi testre gyakorolt ​​hatása nem korlátozódik a hallószervre gyakorolt ​​hatásra.. A hallóidegek rostjain keresztül a zajirritáció a központi és az autonóm idegrendszerbe kerül, és azokon keresztül hat belső szervek, ami jelentős változásokhoz vezet a szervezet funkcionális állapotában, befolyásolja az ember mentális állapotát, szorongást és irritációt okozva. Az intenzív (80 dB-nél nagyobb) zajnak kitett személy átlagosan 10-20%-kal több fizikai és neuropszichikai erőfeszítést költ, hogy az általa elért kimenetet 70 dB alatti hangszinten tartsa. A zajos iparágakban dolgozók összes megbetegedésének 10-15%-os növekedését állapították meg. Az autonóm idegrendszerre gyakorolt ​​hatás alacsony zajszinten (40-70 dB) is megmutatkozik. A vegetatív reakciók közül a legkifejezettebb a perifériás keringés megsértése a kapillárisok szűkülése miatt. bőrés nyálkahártyák, valamint fokozott vérnyomás(85 dB feletti zajszinten).

A zaj központi idegrendszerre gyakorolt ​​hatása a vizuális motoros reakció látens (rejtett) időszakának növekedését okozza, az idegi folyamatok mobilitásának károsodásához, az elektroencefalográfiás paraméterek megváltozásához vezet, megzavarja az agy bioelektromos aktivitását általános megnyilvánulásával. funkcionális változások a szervezetben (már 50 - 60 dB zaj mellett), jelentősen megváltoztatják az agy biopotenciáljait, azok dinamikáját, biokémiai változásokat okoznak az agy struktúráiban.

Impulzív és szabálytalan zajokhoza zajterhelés megnő.

Változások a funkcionális állapot a központi és autonóm idegrendszerek sokkal korábban és alacsonyabb zajszinten jelentkeznek, mint a hallásérzékenység csökkenése.

20. dia

Jelenleg a "zajbetegséget" a tünetek együttese jellemzi:

• csökkent hallásérzékenység;
• az emésztés funkciójának megváltozása, amely a savasság csökkenésében fejeződik ki;
• szív- és érrendszeri elégtelenség;
• neuroendokrin rendellenességek.

A hosszan tartó zajterhelés körülményei között dolgozók ingerlékenységet, fejfájást, szédülést, memóriavesztést, fokozott fáradtságot, étvágytalanságot, fülfájdalmat stb. tapasztalnak. A zajterhelés negatív változásokat okozhat érzelmi állapot személy, akár stressz. Mindez csökkenti az ember munkaképességét és termelékenységét, a munka minőségét és biztonságát. Megállapítást nyert, hogy fokozott figyelmet igénylő munkavégzés során a zajszint 70-ről 90 dB-re történő emelésével a munkatermelékenység 20%-kal csökken.

21. dia (Digitális filmek)

dia 22

Ultrahangok ( 20 000 Hz felett) szintén halláskárosodást okoznak, bár az emberi fül nem reagál rájuk. Erőteljes ultrahang befolyásolja idegsejtek agy és gerincvelő, égő érzést okoz a külső hallójáratban és hányingert.

Nem kevésbé veszélyesek infrahangos akusztikus rezgéseknek való kitettség (20 Hz-nél kisebb). Megfelelő intenzitás esetén az infrahangok hatással lehetnek a vesztibuláris apparátusra, csökkentve a hallási érzékenységet, fokozva a fáradtságot és az ingerlékenységet, valamint a koordináció károsodásához vezethetnek. Különös szerepet kapnak a 7 Hz frekvenciájú infrafrekvenciás rezgések. Az agy alfaritmusának természetes frekvenciájával való egybeesés következtében nemcsak halláskárosodás figyelhető meg, hanem belső vérzés. Infrahangok (6 8 Hz) a szívműködés és a vérkeringés megzavarásához vezethet.

23-24. dia

HALLÁSMEGŐRZÉS

Dugja be a fülét a hüvelykujjával mutatóujjaitóvatosan helyezze a szemhéjra csukott szemmel. A középső ujjak összenyomják az orrlyukakat. Névtelen ujjakés mindkét kisujj a csőben összehajtott és előrenyújtott ajkakon nyugszik. Végezzen sima lélegzetet a szájon keresztül, hogy az orcák felfuvalkodjanak. Belégzés után döntse meg a fejét és tartsa vissza a lélegzetét. Ezután lassan emelje fel a fejét, nyissa ki a szemét, és lélegezze ki az orrán keresztül.

2. Gyakorlat "Fa" a csendhez - nagyon egyszerű.Csak közvetlenül feltett kérdés esetén szólalhat meg helyes forma. A kérdések: "Nos, hogyan?", "Mit csinálsz?", "Elmentem, vagy hogyan?" - nem működnek. Egy idő után a kérdező aljas provokátornak érzi magát, és kérdésével: "Mit itt az idő?” - érti meg magát .. És beáll a csend. A testmozgás segít az energia megtakarításában, élesíti a hallást és a koncentrációt.

A világ tele van sokféle hanggal: órák ketyegésével és motorok dübörgésével, falevelek suhogásával és a szél süvítésével, madarak énekével és emberek hangjával. Arról, hogy a hangok hogyan születnek, és mit képviselnek, az emberek nagyon régen kezdtek találgatni. Több ókori görög filozófus Az enciklopédikus tudós, Arisztotelész pedig megfigyelések alapján helyesen magyarázta a hang természetét, hisz a hangzó test váltakozó sűrítést és levegőritkulást hoz létre. A szerző tavaly a hang természetének problémáján dolgozott és elkészült kutatómunka: "A hangok világában", amelyben a zenei skála hangfrekvenciáit egy pohár víz segítségével számították ki.

A hangot mennyiségek jellemzik: frekvencia, hullámhossz és sebesség. Ezenkívül az amplitúdó és a hangosság jellemzi. Ezért a hangok és árnyalatok sokszínű világában élünk.

Az előző tanulmány végén felvetődött bennem egy alapvető kérdés: van-e mód otthon a hangsebesség meghatározására? Ezért megfogalmazhatunk egy problémát: meg kell találnunk a hangsebesség meghatározásának módjait vagy módját.

A hangtan elméleti alapjai

hangok világa

Do-re-mi-fa-sol-la-si

A hangok gamma. A fültől függetlenül léteznek? Ezek csak szubjektív érzések, és akkor maga a világ elhallgat, vagy a valóság tükröződése az elménkben? Ha ez utóbbi, akkor nélkülünk is a hangok szimfóniájától cseng majd a világ.

Még Pythagoras (Kr. e. 582-500) nevéhez fűződik a különböző zenei hangoknak megfelelő numerikus összefüggések felfedezése. Egy kovácsműhely mellett elhaladva, ahol több munkás vasat kovácsolt, Pythagoras észrevette, hogy a hangok kvintekhez, kvartokhoz és oktávokhoz kapcsolódnak. A kovácsműhelybe lépve megbizonyosodott arról, hogy az oktávot adó kalapács súlya a legnehezebb kalapáccsal összehasonlítva ez utóbbi 1/2-ével, az ötödöt adó kalapács 2/3-ával, és a negyed - egy nehéz kalapács 3/4-e. Hazatérve Pythagoras 1/2:2/3:3/4 súlyú húrokat akasztott a végére, és állítólag úgy találta, hogy a húrok, amikor megütötték, ugyanazt a zenei intervallumot adják. Fizikailag a legenda nem állja ki a kritikát, az üllő, ha különféle kalapácsok ütik, egy és ugyanazt a hangot adja ki, a húrrezgés törvényei pedig nem erősítik meg a legendát. De mindenesetre a legenda a harmónia tanának ősi voltáról beszél. A püthagoreusok érdemei a zene terén kétségtelenek. Az övék az a gyümölcsöző ötlet, hogy megmérjék a hangzó húr hangját a hosszának mérésével. Ismerték a „monokkordot” – egy doboz cédrusdeszkát, amelynek fedelén egy kifeszített zsinór található. Ha megüt egy húrt, az egy meghatározott hangot bocsát ki. Ha a húrt két részre osztja, középen egy háromszög alakú csappal megtámasztja, akkor magasabb hangot ad ki. Annyira hasonlít a fő hanghoz, hogy ha egyszerre szólaltatjuk meg, szinte összeolvadnak egy hangszínben. A két hang aránya a zenében egy intervallum. Ha a húrhosszak aránya 1/2:1, az intervallumot oktávnak nevezzük. A Pythagoras által ismert ötödik és negyedik hangközt akkor kapjuk meg, ha az egyakkordot úgy mozgatjuk, hogy az 2/3 vagy 3/4 húrt választ el egymástól.

Ami a hetes számot illeti, ez a félig vallásos, félig misztikus természetű emberek még ősibb és titokzatosabb ábrázolásához kapcsolódik. Ennek azonban nagy valószínűséggel a csillagászati ​​maghasadás az oka. holdhónap négy hétnapos héten keresztül. Ez a szám évezredek óta szerepel a különféle legendákban. Igen, megtaláljuk ősi papirusz, amelyet az egyiptomi Ahmesz írt Kr.e. 2000-ben. Ennek a különös dokumentumnak a címe: "Utasítás minden titkos dolog ismeretének megszerzéséhez". Többek között találunk ott egy titokzatos feladatot, amit "lépcsőnek" neveznek. Egy számlétráról beszél, amely a hetes szám hatványait képviseli: 7, 49, 343, 2401, 16 807. Mindegyik szám alatt egy-egy hieroglifa-kép található: macska, egér, árpa, mérték. A papirusz nem ad támpontot ehhez a problémához. Az Ahmesz papirusz modern értelmezői a következőképpen fejtik meg a probléma körülményeit: Hét embernek hét macskája van, minden macska hét egeret eszik, minden egér hét kalász árpát tud megenni, minden kalász hét mérték gabonát növeszt. Mennyi gabonát takaríthatnak meg a macskák? Miért nem ipari tartalmú feladatot javasoltak 40 évszázaddal ezelőtt?

A modern európai zenei skálának hét hangszíne van, de nem mindenkor, és nem minden népnél volt héthangos skála. Tehát például be ősi Kínaöthangú skálát használt. A hangolási egység érdekében ennek a vezérlőhangnak a hangmagasságát nemzetközi megállapodásban szigorúan meg kell határozni. 1938 óta a 440 Hz-es frekvenciának (440 rezgés/másodperc) megfelelő hangot fogadtak el ilyen alaphangként. Több hang egyidejűleg szólal meg egy zenei akkordot. Azok az emberek, akik rendelkeznek az úgynevezett abszolút hangmagassággal, az egyes hangokat akkordban hallhatják.

Természetesen alapvetően ismeri az emberi fül szerkezetét. Emlékezzünk rá röviden. A fül három részből áll: 1) a külső fül, amely a dobhártyában végződik; 2) a középfül, amely három hallócsont: a kalapács, az üllő és a kengyel segítségével továbbítja a dobhártya rezgéseit a belső fül felé; 3) a belső fül vagy labirintus a félkör alakú csatornákból és a fülkagylóból áll. A cochlea egy hangvevő készülék. A belső fül tele van folyadékkal (nyirok) oszcilláló mozgás kengyel ütésekkel a membránon, megfeszítve az ovális ablakot a labirintus csontdobozában. A fülkagylót két részre osztó septumon, annak teljes hosszában, keresztirányú sorokban helyezkednek el a legvékonyabb, fokozatosan növekvő hosszúságú idegrostok.

A hangok világa igazi! De persze nem szabad azt gondolni, hogy ez a világ mindenkiben pontosan ugyanazokat az érzéseket váltja ki. Azt kérdezni, hogy mások pontosan ugyanúgy érzékelik-e a hangokat, mint te, tudománytalan kérdés.

1. 2. Hangforrások. Hangrezgések

A minket körülvevő hangok világa sokszínű - az emberek hangja és a zene, a madarak éneke és a méhek zümmögése, a zivatar alatti mennydörgés és az erdő zaja a szélben, az elhaladó autók, repülőgépek hangja stb.

Minden hangban közös, hogy az azokat létrehozó testek, vagyis a hangforrások oszcillálnak.

A satuba rögzített rugalmas fém vonalzó akkor ad hangot, ha annak szabad részét, amelynek hosszát meghatározott módon választjuk meg, rezgőmozgásba hozzuk. Ebben az esetben a hangforrás oszcillációi nyilvánvalóak.

De nem minden rezgő test hangforrás. Például egy menetre vagy rugóra felfüggesztett oszcilláló súly nem ad ki hangot. A fém vonalzó akkor is abbahagyja a hangzást, ha felfelé mozgatja egy satuban, és ezáltal meghosszabbítja a szabad végét, hogy rezgési frekvenciája 20 Hz alá csökkenjen.

Tanulmányok kimutatták, hogy az emberi fül képes hangként érzékelni a testek mechanikai rezgéseit, amelyek 20 Hz és 20 000 Hz közötti frekvencián jelentkeznek. Ezért azokat a rezgéseket, amelyek frekvenciája ebben a tartományban van, hangnak nevezzük.

A 20 000 Hz-nél nagyobb frekvenciájú mechanikai rezgéseket ultrahangnak, a 20 Hz-nél kisebb frekvenciájú rezgéseket infrahangnak nevezzük.

Megjegyzendő, hogy a hangtartomány jelzett határai önkényesek, mivel az emberek életkorától és egyéni jellemzők a hallókészüléküket. Általában az életkor előrehaladtával az észlelt hangok felső frekvenciahatára jelentősen csökken - egyes idősek olyan hangokat hallanak, amelyek frekvenciája nem haladja meg a 6000 Hz-et. A gyerekek éppen ellenkezőleg, olyan hangokat érzékelnek, amelyek frekvenciája valamivel nagyobb, mint 20 000 Hz.

A 20 000 Hz-nél nagyobb vagy 20 Hz-nél kisebb frekvenciájú rezgéseket egyes állatok hallják.

A világ tele van sokféle hanggal: órák ketyegésével és motorok dübörgésével, falevelek suhogásával és a szél süvítésével, madarak énekével és emberek hangjával. Arról, hogy a hangok hogyan születnek, és mit képviselnek, az emberek nagyon régen kezdtek találgatni. Észrevették például, hogy a hangot a levegőben vibráló testek hozzák létre. Még az ókori görög filozófus és tudós-enciklopédista Arisztotelész is, megfigyelések alapján, helyesen magyarázta a hang természetét, hisz a hangzó test váltakozó sűrítést és levegőritkulást hoz létre. Így egy oszcilláló húr vagy összenyomja vagy ritkítja a levegőt, és a levegő rugalmassága miatt ezek a váltakozó hatások továbbterjednek a térbe - rétegről rétegre rugalmas hullámok keletkeznek. A fülünkhöz érve a dobhártyára hatnak, és hangérzetet keltenek.

Az ember füllel érzékeli a körülbelül 16 Hz-től 20 kHz-ig terjedő frekvenciájú rugalmas hullámokat (1 Hz - 1 oszcilláció másodpercenként). Ennek megfelelően minden olyan közegben lévő rugalmas hullámokat, amelyek frekvenciája a megadott határokon belül van, hanghullámoknak vagy egyszerűen hangnak nevezzük. 0°C hőmérsékletű és normál nyomású levegőben a hang 330 m/s sebességgel terjed.

A hangforrás gázokban és folyadékokban nem csak rezgő testek lehetnek. Például egy golyó és egy nyíl fütyül repülés közben, a szél süvít. A turbósugárzós repülőgép zúgása pedig nemcsak a működő egységek – ventilátor, kompresszor, turbina, égéskamra stb. – zajából áll, hanem egy sugársugár zajából, örvénylésből, turbulens légáramlásokból is, amelyek akkor keletkeznek, amikor a repülőgép nagy sebességgel áramlik körbe. A levegőn vagy a vízen gyorsan átszáguldó test mintegy megszakítja a körülötte lévő áramlást, időnként ritkulási és összenyomódási területeket hoz létre a közegben. Az eredmény hanghullámok.

A hang tónusának és hangszínének fogalma is fontos a hang vizsgálatában. Bármilyen valódi hang, legyen az emberi hang vagy egy hangszer játék, nem egy egyszerű harmonikus rezgés, hanem egyfajta keveréke harmonikus rezgések egy bizonyos frekvenciakészlettel. A legalacsonyabb frekvenciát alaphangnak nevezzük, a többit felhangnak nevezzük. Az adott hangban rejlő eltérő számú felhang különleges színt - hangszínt ad. Az egyik és a másik hangszín közötti különbség nem csak a számnak köszönhető, hanem az alaphang hangját kísérő felhangok intenzitásából is. Hangszín alapján könnyen megkülönböztetjük a hegedű és a zongora, a gitár és a furulya hangjait, felismerjük az ismerős emberek hangját.

1. 4. Hangmagasság és hangszín

Hangosítsunk meg két különböző húrt egy gitáron vagy balalajkán. Különféle hangokat fogunk hallani: az egyik alacsonyabb, a másik magasabb. A férfi hang hangjai alacsonyabbak, mint a női hangok, a basszushangok alacsonyabbak a tenor hangoknál, a szoprán hangok magasabbak az alt hangjainál.

Mi határozza meg a hang magasságát?

Megállapítható, hogy a hang magassága a rezgések frekvenciájától függ: minél magasabb a hangforrás rezgési frekvenciája, annál magasabb hangot bocsát ki.

A tiszta hang egy forrás hangja, amely egy frekvencián rezeg.

A más forrásokból származó hangok (például különféle hangszerek hangjai, emberek hangja, sziréna hangja és sok más) különböző frekvenciájú rezgések gyűjteménye, azaz tiszta hangok gyűjteménye.

Az ilyen összetett hangok legalacsonyabb (azaz a legkisebb) frekvenciáját alapfrekvenciának, a megfelelő magasságú hangot pedig alaphangnak (néha egyszerűen hangnak) nevezzük. Egy összetett hang magasságát pontosan az alaphang magassága határozza meg.

Egy összetett hang összes többi hangját felhangnak nevezzük. A felhangok határozzák meg a hang hangszínét, azaz minőségét, ami lehetővé teszi, hogy meg tudjuk különböztetni egyes források hangjait mások hangjaitól. Például könnyen meg tudjuk különböztetni a zongora hangját a hegedű hangjától még akkor is, ha ezeknek a hangoknak azonos a hangmagassága, vagyis azonos az alapfrekvenciája. A hangok közötti különbség a felhangok eltérő halmazából adódik.

Így egy hang magasságát az alaphang frekvenciája határozza meg: minél nagyobb az alaphang frekvenciája, annál magasabb a hang.

Egy hang hangszínét a felhangjainak összessége határozza meg.

1. 5. Miért vannak különböző hangok?

A hangok hangerőben, hangmagasságban és hangszínben különböznek egymástól. A hang hangereje részben a hallgató fülének a hangzó tárgytól való távolságától, részben az utóbbi rezgésének amplitúdójától függ. Az amplitúdó szó azt a távolságot jelenti, amelyet egy test megtesz egy testtől szélső pont a másiknak habozásuk közben. Minél nagyobb ez a távolság, annál hangosabb a hang.

A hang magassága a test rezgésének sebességétől vagy gyakoriságától függ. Minél több rezgést kelt egy tárgy egy másodperc alatt, annál nagyobb hangot kelt.

Két hangerőben és hangmagasságban teljesen azonos hang azonban eltérhet egymástól. Egy hang zeneisége a benne lévő felhangok számától és erősségétől függ. Ha egy hegedű húrját a teljes hosszában rezgésbe hozzuk úgy, hogy ne keletkezzen további rezgés, akkor az a legalacsonyabb hang lesz hallható, amelyet csak produkálni tud. Ezt a hangot főhangnak nevezik. Ha azonban az egyes részek további rezgései jelentkeznek rajta, akkor további magasabb hangok jelennek meg. A fő hangszínnel harmonizálva különleges, hegedűhangzást hoznak létre. Ezeket a gyökérnél magasabb hangokat felhangoknak nevezzük. Meghatározzák egy adott hang hangszínét.

1.6 Perturbációk tükröződése és terjedése.

A kifeszített gumicső vagy rugó egy részének zavarása a hossza mentén mozog. Amikor a perturbáció eléri a cső végét, az tükröződik, függetlenül attól, hogy a cső vége rögzített vagy szabad. A megtartott végét élesen felhúzzuk, majd visszatesszük az eredeti helyzetébe. A csövön kialakult gerinc a cső mentén a fal felé mozog, ahol visszaverődik. Ebben az esetben a visszavert hullám mélyedés alakú, azaz a cső átlagos helyzete alatt van, míg a kezdeti antinódus fölötte volt. Mi az oka ennek a különbségnek? Képzeld el egy falba rögzített gumicső végét. Mivel rögzített, nem tud mozogni. A bejövő impulzus felfelé irányuló ereje arra törekszik, hogy felfelé mozduljon el. Mivel azonban nem tud elmozdulni, a tartóból egyenlő és ellentétes lefelé irányuló erőnek kell kiindulnia, és a gumicső végére kell hatnia, és így a visszavert impulzus anticsomóponttal lefelé halad. A visszavert és az eredeti impulzusok fáziskülönbsége 180°.

1. 7. Állóhullámok

Ha a gumicsövet tartó kezet fel-le mozgatjuk, és a mozgás gyakoriságát fokozatosan növeljük, elérünk egy pontot, ahol egyetlen antinódus keletkezik. A kéz oszcillációinak gyakoriságának további növekedése kettős antinódus kialakulásához vezet. Ha megméred a kézmozdulatok gyakoriságát, látni fogod, hogy gyakoriságuk megduplázódott. Mivel nehéz gyorsabban mozgatni a kezet, jobb mechanikus vibrátort használni.

A keletkezett hullámokat álló vagy állóhullámoknak nevezzük. Azért alakulnak ki, mert a visszavert hullám rárakódik a beeső hullámra.

Ebben a tanulmányban két hullám van: beeső és visszavert. Ugyanolyan frekvenciájúak, amplitúdójuk és hullámhosszuk, de ellentétes irányban terjednek. Ezek utazó hullámok, de zavarják egymást, és így állóhullámokat hoznak létre. Ennek a következő következményei vannak: a) a hullámhossz mindkét felében minden részecske fázisban oszcillál, azaz mind ugyanabban az időben mozog; b) minden részecske amplitúdója eltér a következő részecske amplitúdójától; c) az egyik félhullám részecskéinek rezgései és a következő félhullám részecskéinek rezgései közötti fáziskülönbség 180°. Ez egyszerűen azt jelenti, hogy vagy a lehető legnagyobb mértékben eltérülnek egymással ellentétes irányba, vagy ha középső helyzetben vannak, akkor ellentétes irányba kezdenek el mozogni.

Egyes részecskék nem mozognak (nulla amplitúdójuk van), mert a rájuk ható erők mindig egyenlőek és ellentétesek. Ezeket a pontokat csomópontoknak vagy csomópontoknak nevezzük, és két egymást követő csomópont közötti távolság a hullámhossz fele, azaz 1 \ 2 λ.

A maximális mozgás a pontokban történik, és ezeknek a pontoknak az amplitúdója kétszerese a beeső hullám amplitúdójának. Ezeket a pontokat antinódusoknak nevezzük, és a két egymást követő antinódus közötti távolság a hullámhossz fele. A csomópont és a következő antinódus közötti távolság a hullámhossz egynegyede, azaz 1\4λ.

Az állóhullám különbözik az utazó hullámtól. Egy haladó hullámban: a) minden részecske rezgési amplitúdója azonos; b) minden részecske nincs fázisban a következővel.

1. 8. Rezonancia cső.

A rezonáns cső egy keskeny cső, amelyben egy levegőoszlop vibrál. A légoszlop hosszának módosításához alkalmazza különböző utak, mint például a vízszint változása egy csőben. A cső zárt vége csomó, mert a vele érintkező levegő álló. A cső nyitott vége mindig egy antinódus, mivel itt a legnagyobb az oszcillációs amplitúdó. Egy csomópont és egy antinódus van. A cső hossza körülbelül az állóhullám hosszának egynegyede.

Annak bizonyítására, hogy a légoszlop hossza fordítottan arányos a hullám frekvenciájával, hangvillák sorozatát kell használni. Fix frekvenciájú hangvillák helyett jobb, ha egy kalibrált hangfrekvenciás generátorhoz csatlakoztatott kis hangszórót használunk. A vízzel ellátott csövek helyett hosszú, dugattyús csövet használnak, mivel ez megkönnyíti a légoszlopok hosszának megválasztását. A cső végének közelében állandó hangforrást helyeznek el, és a légoszlop rezonanciahosszait 300 Hz, 350 Hz, 400 Hz, 450 Hz, 500 Hz, 550 Hz és 600 Hz frekvenciákon kapjuk meg.

Amikor vizet öntenek egy palackba, egy bizonyos hangot keltenek, amikor a palack levegője vibrálni kezd. Ennek a hangnak a magassága emelkedik, ahogy a palackban lévő levegő mennyisége csökken. Minden palacknak ​​megvan a maga sajátos frekvenciája, és ha átfújja a palack nyitott nyakát, hang is keletkezhet.

A háború elején 1939-1945. a reflektorok az audio tartományban működő berendezéseket használó repülőgépekre fókuszáltak. Hogy ne tudjanak fókuszálni, néhány legénységet kidobtak a gépekből üres üvegek amikor reflektorfénybe kerültek. A vevőkészülék érzékelte a zuhanó palackok hangos hangját, és a reflektorok elvesztették a fókuszt

1. 9. Fúvós hangszerek.

A fúvós hangszerek által keltett hangok a csövekben fellépő állóhullámoktól függenek. A hang a cső hosszától és a csőben lévő levegő rezgésének típusától függ.

Például egy nyitott orgonasíp. Levegőt fújnak a csőbe a lyukon keresztül, és egy éles párkányba ütközik. Ez a csőben lévő levegő oszcillációját okozza. Mivel a cső mindkét vége nyitott, mindig van egy-egy antinódus mindkét végén. A rezgés legegyszerűbb fajtája az, ha mindkét végén van egy-egy csomópont, és egy csomópont van középen. Ezek alapvető rezgések, és a cső hossza megközelítőleg a hullámhossz felével egyenlő. Hangmagassági frekvencia =c/2l, ahol c a hangsebesség, l pedig a cső hossza.

Zárva orgonasíp dugó van a végén, azaz a cső vége zárva van. Ez azt jelenti, hogy ezen a végén mindig van egy csomópont. Teljesen nyilvánvaló, hogy: a) az alapfrekvencia zárt cső az alapfrekvencia fele nyitott cső azonos hosszúságú; b) zárt csővel csak páratlan felhangok képezhetők. Így a nyitott cső hangtartománya nagyobb, mint a zárt csőé.

A fizikai körülmények megváltoztatják a hangszerek hangját. A hőmérséklet emelkedése a levegőben a hangsebesség növekedését, ezáltal az alapfrekvencia növekedését okozza. A cső hossza is megnő valamelyest, ami a frekvencia csökkenését okozza. Amikor például egy templomban orgonálnak, az előadók kérik, hogy kapcsolják be a fűtést, hogy az orgona a normál hőmérsékletén szólaljon meg. A vonós hangszerek húrfeszesség-szabályzóval rendelkeznek. A hőmérséklet emelkedése a húr némi tágulásához és a feszültség csökkenéséhez vezet.

2. fejezet Gyakorlati rész

2. 1. Módszer a hangsebesség meghatározására rezonáns cső segítségével.

A készülék az ábrán látható. A rezonanciacső egy hosszú, keskeny A cső, amely gumicsövön keresztül kapcsolódik a B tartályhoz. Mindkét cső vizet tartalmaz. Ha B felemelkedik, az A légoszlop hossza csökken, B leengedésekor pedig az A légoszlop hossza nő. Helyezzen egy oszcilláló hangvillát A tetejére, amikor az A légoszlop hossza gyakorlatilag nulla. Nem fogsz hangot hallani. Ahogy az A helyen lévő levegőoszlop hossza növekszik, hallani fogja a hang intenzitásának növekedését, eléri a maximumot, majd halványulni kezd. Ismételje meg ezt az eljárást úgy, hogy a B-t úgy állítsa be, hogy az A-ban lévő légoszlop hossza a maximális hangot produkálja. Ezután mérje meg a légoszlop l1 hosszát.

A hangos hang azért hallatszik, mert az l1 hosszúságú légoszlop sajátfrekvenciája megegyezik a hangvilla sajátfrekvenciájával, ezért a légoszlop vele egyhangúan oszcillál. Megtalálta az első rezonancia pozíciót. Valójában az oszcilláló levegő hossza valamivel nagyobb, mint az A-beli levegőoszlop hossza.

Ha leesik. Még lejjebb, hogy a légoszlop hossza megnőjön, talál egy másik pozíciót, ahol a hang eléri maximális erő. Határozza meg pontosan ezt a helyzetet, és mérje meg a légoszlop l2 hosszát. Ez a második rezonanciapozíció. Mint korábban, a csúcs a cső nyitott végén, a csomópont pedig a víz felszínén van. Ez csak az ábrán látható esetben valósítható meg, ahol a csőben lévő levegőoszlop hossza megközelítőleg 3/4 hullámhossz (3/4 λ).

A két mérési érték kivonása a következő eredményt kapja:

3\4 λ - 1\4 λ = l2 - l1 , tehát 1\2 λ = l2 - l1.

Tehát c = ν λ = ν 2 (l2 - l1), ahol ν a hangvilla frekvencia. Ez egy gyors és meglehetősen pontos módszer a levegőben lévő hangsebesség meghatározására.

2. 2. Kísérlet és számítások.

A hanghullám sebességének meghatározásához a következő eszközöket és berendezéseket használtuk:

Univerzális állvány;

Vastag falú üvegcső, egyik végén lezárva, 1,2 méter hosszú;

Hangvilla, melynek frekvenciája 440 Hz, "la" hangjegy;

Kalapács;

Vizesüveg;

Mértékadó.

A kutatás előrehaladása:

1. Összeállítottam egy állványt, amelyre rögzítettem a karikákat a hüvelyen.

2. Helyezze az üvegcsövet egy állványba.

3. A csőbe vizet öntve, a hangvillát pedig izgalmas hanghullámokat hozva létre állóhullámokat a csőben.

4. Tapasztalati úton olyan vízoszlop magasságot értek el, hogy a hanghullámok felerősödtek az üvegcsőben, így a csőben rezonancia figyelhető meg.

5. Megmérték a cső vízmentes végének első hosszát - l2 \u003d 58 cm \u003d 0,58 m

6. Adjon hozzá több vizet a csőhöz. (Ismételje meg a 3., 4., 5. lépéseket) - l1 = 19 cm = 0,19 m

7. Számításokat végzett a következő képlet szerint: c \u003d ν λ \u003d ν 2 (l2 - l1),

8. s \u003d 440 Hz * 2 (0,58 m - 0,19 m) \u003d 880 * 0,39 \u003d 343,2 m/s

A vizsgálat eredménye a hangsebesség = 343,2 m/s.

2. 3. A gyakorlati rész következtetései

A választott berendezés segítségével határozza meg a hang sebességét a levegőben. Összehasonlítottuk az eredményt a táblázatos értékkel - 330 m / s. A kapott érték megközelítőleg megegyezik a táblázat értékével. Az eltérések mérési hibákból adódtak, a második ok: a táblázatos érték 00C-os hőmérsékleten van megadva, a lakásban pedig a levegő hőmérséklete = 240C.

Ezért alkalmazható a hangsebesség rezonanciacső segítségével történő meghatározására javasolt módszer.

Következtetés.

A hangjellemzők kiszámításának és meghatározásának képessége nagyon hasznos. Amint a tanulmányból következik, a hang jellemzői: hangerő, amplitúdó, frekvencia, hullámhossz - ezek az értékek bizonyos hangok velejárói, felhasználhatók annak meghatározására, hogy milyen hangot hallunk. Ebben a pillanatban. Ismét szembesülünk a hang matematikai szabályosságával. De a hangsebesség, bár ki lehet számítani, de a helyiség hőmérsékletétől és a hangzás helyétől függ.

Így a vizsgálat célja teljesült.

A vizsgálat hipotézise beigazolódott, de a jövőben szükséges számításba venni a mérési hibákat.

Ennek alapján a tanulmány célkitűzései teljesültek:

Tanult elméleti alapja ez a probléma;

Kiderülnek a törvényszerűségek;

A szükséges méréseket elvégezték;

A hangsebesség számításai készülnek;

A számítások eredményeit összevettük a már rendelkezésre álló táblázatos adatokkal;

Értékelést adunk a kapott eredményekről.

A munka eredményeként: o Megtanulta a hangsebesség meghatározását rezonáns cső segítségével; o Probléma lépett fel különböző sebességgel hang at eltérő hőmérséklet, ezért a közeljövőben megpróbálom kivizsgálni ezt a kérdést.