Összegzés: Hangforrások. Hangrezgések

Hangforrások. Hangrezgések

Az ember a hangok világában él. A hang az ember számára információforrás. Veszélyre figyelmezteti az embereket. A hang zene, madárcsicsergés formájában örömet okoz nekünk. Örömmel hallgatunk egy személyt kellemes hang. A hangok nemcsak az embernek, hanem az állatoknak is fontosak, amelyeknek a jó hangrögzítés segíti a túlélést.

Hang - Ezek gázokban, folyadékokban, szilárd anyagokban terjedő mechanikai rugalmas hullámok.

A hang oka - testek rezgése (rezgései), bár ezek a rezgések gyakran láthatatlanok a szemünk számára.

Hangforrások - oszcilláló fizikai testek, azaz. remeg vagy rezeg egy frekvenciával
16-tól 20 000-ig másodpercenként. A rezgő test lehet szilárd, például egy húr
vagy földkéreg, gáznemű, például levegősugár fúvós hangszerekben
vagy folyadék, például hullámok a vízen.

Hangerő

A hangerő a hanghullámban lévő rezgések amplitúdójától függ. A hangerő mértékegysége 1 Bel (Alexander Graham Bell, a telefon feltalálója tiszteletére). A gyakorlatban a hangerőt decibelben (dB) mérik. 1 dB = 0,1 B.

10 dB - suttogni;

20-30 dB – a zaj normája lakóhelyiségekben;
50 dB– közepes hangerejű beszélgetés;
80 d B - a futó teherautó motorjának zaja;
130 dB- küszöb fájdalomérzés

A 180 dB feletti hang akár dobhártya-repedést is okozhat.

magas hangok magas frekvenciájú hullámok képviselik - például madárdal.

halk hangok alacsony frekvenciájú hullámok, például egy nagy teherautó motorjának hangja.

hang hullámok

hang hullámok Ezek olyan rugalmas hullámok, amelyek hangérzetet okoznak az emberben.

Egy hanghullám sokféle távolságot képes megtenni. 10-15 km-re ágyúlövés, 2-3 km-re lovak nyüszítése és kutyák ugatása hallatszik, a suttogás pedig már csak pár méterrel. Ezeket a hangokat a levegőben továbbítják. De nem csak a levegő lehet hangvezető.

A fülét a sínekre téve sokkal korábban és nagyobb távolságból hallja a közeledő vonat zaját. Ez azt jelenti, hogy a fém gyorsabban és jobban vezeti a hangot, mint a levegő. A víz is jól vezeti a hangot. A vízbe merülve jól hallható, hogy a kövek hogyan kopognak egymáshoz, hogyan susognak a kavicsok szörfözés közben.

A víz tulajdonságát - hogy jól vezeti a hangot - széles körben használják a háború alatti tengeri felderítésre, valamint a tenger mélységének mérésére.

Szükséges állapot hanghullámok terjedése - anyagi környezet jelenléte. légüres térben hang hullámok ne terjedjenek, mivel nincsenek részecskék, amelyek kölcsönhatást továbbítanak a rezgésforrásból.

Ezért a Holdon a légkör hiánya miatt teljes csend uralkodik. Még a meteorit felszínére esését sem hallja a megfigyelő.

A hang minden közegben eltérő sebességgel terjed.

hangsebesség a levegőben- körülbelül 340 m/s.

Hangsebesség vízben- 1500 m/s.

A hangsebesség fémekben, acélban- 5000 m/s.

Meleg levegőben a hangsebesség nagyobb, mint a hideg levegőben, ami a hangterjedés irányának megváltozásához vezet.

VILLA

- Ezt U alakú fém lemez , melynek végei ütés után oszcillálhatnak.

Közzétett hangvilla A hang nagyon gyenge, és csak kis távolságból hallható.
Rezonátor - fadoboz, amelyre hangvilla rögzíthető, a hang erősítésére szolgál.
Ebben az esetben nem csak a hangvilláról, hanem a rezonátor felületéről is hangkibocsátás lép fel.
A hangvilla hangjának időtartama azonban a rezonátoron rövidebb lesz, mint anélkül.

E X O

Az akadályokról visszaverődő hangos hang pár pillanat múlva visszatér a hangforráshoz, és halljuk visszhang.

A hangsebességet megszorozva a keletkezésétől a visszatéréséig eltelt idővel, meghatározhatja a hangforrás és a sorompó közötti távolság kétszeresét.
Az objektumok távolságának meghatározásának ezt a módszerét használják echolocation.

Egyes állatok pl a denevérek,
használja a hangvisszaverődés jelenségét is, az echolocation módszerét alkalmazva

Az echolokáció a hangvisszaverődés tulajdonságán alapul.

Hang - futó mechanikus ökör aés energiát ad át.
Azonban a hatalom az egyidejű beszélgetés minden ember a földgömb aligha több egy Moskvich autó erejénél!

Ultrahang.

· A 20 000 Hz-et meghaladó frekvenciájú rezgéseket ultrahangnak nevezzük. Az ultrahangot széles körben használják a tudományban és a technológiában.

A folyadék felforr, amikor ultrahang hullámon halad át (kavitáció). Ez hidraulikus sokkot hoz létre. Az ultrahangok letörhetnek darabokat a fémfelületről, és összetörhetik a szilárd anyagokat. Nem elegyedő folyadékok keverhetők ultrahanggal. Így készülnek az olajemulziók. Az ultrahang hatására a zsírok elszappanosodnak. A mosógépek ezen az elven alapulnak.

· Széleskörben használt ultrahang a hidroakusztikában. A magas frekvenciájú ultrahangokat a víz nagyon gyengén nyeli el, és több tíz kilométerre terjedhet. Ha útközben találkoznak a fenékkel, jéghegyvel vagy mással szilárd, tükröződnek, és nagy erőt adnak visszhangra. Az ultrahangos visszhangjelző ezen az elven alapul.

fémben ultrahang szinte felszívódás nélkül terjed. Az ultrahangos helymeghatározás módszerével egy nagy vastagságú részen belül a legkisebb hibák is kimutathatók.

Az ultrahang zúzó hatását ultrahangos forrasztópákák gyártásához használják.

ultrahang hullámok, a hajóról küldött, visszaverődnek az elsüllyedt tárgyról. A számítógép érzékeli a visszhang megjelenésének idejét, és meghatározza az objektum helyét.

· Az ultrahangot az orvostudományban és a biológiában használják echolokációra, daganatok és egyes testszöveti defektusok kimutatására és kezelésére, sebészetben és traumatológiában lágy- és csontszövetek különböző műtétek során történő boncolására, csonttörések hegesztésére, sejtpusztításra (nagy teljesítményű ultrahang).

Az infrahang és hatása az emberre.

A 16 Hz alatti frekvenciájú rezgéseket infrahangnak nevezzük.

A természetben az infrahang a légkörben lévő levegő örvénymozgása vagy a különböző testek lassú rezgésének eredményeként jön létre. Az infrahangot gyenge abszorpció jellemzi. Ezért nagy távolságokra terjed. Az emberi test fájdalmasan reagál az infrahang rezgéseire. Külső hatások hatására mechanikai rezgés vagy 4-8 Hz frekvenciájú hanghullám, az ember mozgást érez belső szervek, 12 Hz frekvencián - tengeribetegség rohama.

A legmagasabb intenzitás infrahangos rezgések olyan gépeket és mechanizmusokat hozzon létre, amelyek felülettel rendelkeznek nagy méretek, alacsony frekvenciájú mechanikai rezgések (infrahang mechanikai eredetű) vagy gázok és folyadékok turbulens áramlásai (aerodinamikus vagy hidrodinamikus eredetű infrahang).

Kérdések.

1. Meséljen a 70-73. ábrákon látható kísérletekről! Milyen következtetés következik belőlük?

Az első kísérletben (70. ábra) egy satuba szorított fém vonalzó hangot ad, amikor rezeg.
A második kísérletben (71. ábra) a hangot is kiadó húr rezgéseit figyelhetjük meg.
A harmadik kísérletben (72. ábra) egy hangvilla hangját figyeljük meg.
A negyedik kísérletben (73. ábra) a hangvilla rezgéseit egy kormos lemezre "rögzítjük". Mindezek a kísérletek demonstrálják a hang eredetének oszcilláló jellegét. A hang rezgésekből származik. A negyedik kísérletben ez vizuálisan is megfigyelhető. A tű hegye szinuszos alakú formában hagy nyomot. Ilyenkor a hang nem a semmiből jön, hanem hangforrások generálják: vonalzó, húr, hangvilla.

2. Hogyan köztulajdon rendelkezik minden hangforrással?

Bármilyen hangforrás oszcillálni kell.

3. Milyen frekvenciájú mechanikai rezgéseket nevezünk hangnak és miért?

A hangrezgéseket mechanikai rezgéseknek nevezzük 16 Hz-től 20 000 Hz-ig terjedő frekvenciájú rezgéseknek, mivel. ebben a frekvenciatartományban érzékeli őket az ember.

4. Milyen rezgéseket nevezünk ultrahangnak? infrahang?

A 20 000 Hz feletti frekvenciájú rezgéseket ultrahangnak, a 16 Hz alatti rezgéseket infrahangnak nevezzük.

5. Meséljen a tenger mélységének echolokációval történő méréséről!

Feladatok.

1. Egy repülő szúnyog szárnycsapásának hangját halljuk. de egy repülő madár nem. Miért?

A szúnyogok szárnyainak rezgési frekvenciája 600 Hz (600 ütés másodpercenként), a verébé 13 Hz, az emberi fül 16 Hz-ről érzékeli a hangokat.

Hangforrások. Hangrezgések

Az ember a hangok világában él. A hang az ember számára információforrás. Veszélyre figyelmezteti az embereket. A hang zene, madárcsicsergés formájában örömet okoz nekünk. Örömmel hallgatunk egy kellemes hangú embert. A hangok nemcsak az embernek, hanem az állatoknak is fontosak, amelyeknek a jó hangrögzítés segíti a túlélést.

Hang - Ezek gázokban, folyadékokban, szilárd anyagokban terjedő mechanikai rugalmas hullámok.

A hang oka - testek rezgése (rezgései), bár ezek a rezgések gyakran láthatatlanok a szemünk számára.

Hangforrások - oszcilláló fizikai testek, azaz. remeg vagy rezeg egy frekvenciával
16-tól 20 000-ig másodpercenként. A rezgő test lehet szilárd, például egy húr
vagy a földkéreg, gáznemű, például levegősugár fúvós hangszerekben
vagy folyadék, például hullámok a vízen.

Hangerő

A hangerő a hanghullámban lévő rezgések amplitúdójától függ. A hangerő mértékegysége 1 Bel (Alexander Graham Bell, a telefon feltalálója tiszteletére). A gyakorlatban a hangerőt decibelben (dB) mérik. 1 dB = 0,1 B.

10 dB - suttogni;

20-30 dB – a zaj normája lakóhelyiségekben;
50 dB– közepes hangerejű beszélgetés;
80 d B - a futó teherautó motorjának zaja;
130 dB- fájdalomküszöb

A 180 dB feletti hang akár dobhártya-repedést is okozhat.

magas hangok magas frekvenciájú hullámok képviselik - például madárdal.

halk hangok alacsony frekvenciájú hullámok, például egy nagy teherautó motorjának hangja.

hang hullámok

hang hullámok Ezek olyan rugalmas hullámok, amelyek hangérzetet okoznak az emberben.

Egy hanghullám sokféle távolságot képes megtenni. 10-15 km-re ágyúlövés, 2-3 km-re lovak nyüszítése és kutyák ugatása hallatszik, a suttogás pedig már csak pár méterrel. Ezeket a hangokat a levegőben továbbítják. De nem csak a levegő lehet hangvezető.

A fülét a sínekre téve sokkal korábban és nagyobb távolságból hallja a közeledő vonat zaját. Ez azt jelenti, hogy a fém gyorsabban és jobban vezeti a hangot, mint a levegő. A víz is jól vezeti a hangot. A vízbe merülve jól hallható, hogy a kövek hogyan kopognak egymáshoz, hogyan susognak a kavicsok szörfözés közben.

A víz tulajdonságát - hogy jól vezeti a hangot - széles körben használják a háború alatti tengeri felderítésre, valamint a tenger mélységének mérésére.

A hanghullámok terjedésének szükséges feltétele az anyagi környezet jelenléte. Vákuumban a hanghullámok nem terjednek, mivel nincsenek olyan részecskék, amelyek kölcsönhatást továbbítanak a rezgésforrásból.

Ezért a Holdon a légkör hiánya miatt teljes csend uralkodik. Még a meteorit felszínére esését sem hallja a megfigyelő.

A hang minden közegben eltérő sebességgel terjed.

hangsebesség a levegőben- körülbelül 340 m/s.

Hangsebesség vízben- 1500 m/s.

A hangsebesség fémekben, acélban- 5000 m/s.

Meleg levegőben a hangsebesség nagyobb, mint a hideg levegőben, ami a hangterjedés irányának megváltozásához vezet.

VILLA

- Ezt U alakú fémlemez, melynek végei ütés után oszcillálhatnak.

Közzétett hangvilla A hang nagyon gyenge, és csak kis távolságból hallható.
Rezonátor- egy fadoboz, amelyre hangvilla rögzíthető, a hang erősítésére szolgál.
Ebben az esetben nem csak a hangvilláról, hanem a rezonátor felületéről is hangkibocsátás lép fel.
A hangvilla hangjának időtartama azonban a rezonátoron rövidebb lesz, mint anélkül.

E X O

Az akadályokról visszaverődő hangos hang pár pillanat múlva visszatér a hangforráshoz, és halljuk visszhang.

A hangsebességet megszorozva a keletkezésétől a visszatéréséig eltelt idővel, meghatározhatja a hangforrás és a sorompó közötti távolság kétszeresét.
Az objektumok távolságának meghatározásának ezt a módszerét használják echolocation.

Egyes állatok, például a denevérek,
használja a hangvisszaverődés jelenségét is, az echolocation módszerét alkalmazva

Az echolokáció a hangvisszaverődés tulajdonságán alapul.

Hang - futó mechanikus ökör aés energiát ad át.
A földkerekség összes emberének egyidejű beszélgetésének ereje azonban aligha több egyetlen Moskvich autó erejénél!

Ultrahang.

· A 20 000 Hz-et meghaladó frekvenciájú rezgéseket ultrahangnak nevezzük. Az ultrahangot széles körben használják a tudományban és a technológiában.

A folyadék felforr, amikor ultrahang hullámon halad át (kavitáció). Ez hidraulikus sokkot hoz létre. Az ultrahangok letörhetnek darabokat a fémfelületről, és összetörhetik a szilárd anyagokat. Nem elegyedő folyadékok keverhetők ultrahanggal. Így készülnek az olajemulziók. Az ultrahang hatására a zsírok elszappanosodnak. A mosógépek ezen az elven alapulnak.

· Széleskörben használt ultrahang a hidroakusztikában. A magas frekvenciájú ultrahangokat a víz nagyon gyengén nyeli el, és több tíz kilométerre terjedhet. Ha útjuk során fenékkel, jéghegyvel vagy más szilárd testtel találkoznak, visszatükröződnek, és nagy erőt adnak vissza. Az ultrahangos visszhangjelző ezen az elven alapul.

fémben ultrahang szinte felszívódás nélkül terjed. Az ultrahangos helymeghatározás módszerével egy nagy vastagságú részen belül a legkisebb hibák is kimutathatók.

Az ultrahang zúzó hatását ultrahangos forrasztópákák gyártásához használják.

ultrahang hullámok, a hajóról küldött, visszaverődnek az elsüllyedt tárgyról. A számítógép érzékeli a visszhang megjelenésének idejét, és meghatározza az objektum helyét.

· Az ultrahangot az orvostudományban és a biológiában használják echolokációra, daganatok és egyes testszöveti defektusok kimutatására és kezelésére, sebészetben és traumatológiában lágy- és csontszövetek különböző műtétek során történő boncolására, csonttörések hegesztésére, sejtpusztításra (nagy teljesítményű ultrahang).

Az infrahang és hatása az emberre.

A 16 Hz alatti frekvenciájú rezgéseket infrahangnak nevezzük.

A természetben az infrahang a légkörben lévő levegő örvénymozgása vagy a különböző testek lassú rezgésének eredményeként jön létre. Az infrahangot gyenge abszorpció jellemzi. Ezért nagy távolságokra terjed. Az emberi test fájdalmasan reagál az infrahang rezgéseire. A mechanikai rezgések vagy a 4-8 Hz-es hanghullámok által okozott külső hatások esetén az ember érzi a belső szervek mozgását, 12 Hz-es frekvencián - tengeribetegség támadása.

A legmagasabb intenzitás infrahangos rezgések olyan gépeket, mechanizmusokat hoznak létre, amelyek nagy felülettel rendelkeznek, amelyek alacsony frekvenciájú mechanikai rezgéseket (mechanikai eredetű infrahang) vagy turbulens gáz- és folyadékáramlást (aerodinamikus vagy hidrodinamikai eredetű infrahang) hajtanak végre.

Mielőtt megértené, mi a hangforrás, gondolja át, mi a hang? Tudjuk, hogy a fény sugárzás. A tárgyakról visszaverődő sugárzás a szemünkbe jut, és mi is látjuk. Az íz és a szag a test apró részecskéi, amelyeket a megfelelő receptoraink érzékelnek. Milyen hangja van ennek az állatnak?

A hangokat a levegőben továbbítják

Biztosan láttad, hogyan szól a gitár. Talán maga is tudja, hogyan kell csinálni. Fontos, hogy a húrok húzáskor más hangot adjanak a gitárban. Rendben. De ha a gitárt vákuumba helyeznéd és meghúznád a húrokat, akkor nagyon meglepődnél, hogy a gitár nem ad ki hangot.

Az ilyen kísérleteket különféle testekkel végezték, és az eredmény mindig ugyanaz volt - levegőtlen térben nem hallatszott hang. Ebből logikus következtetés következik, hogy a hang a levegőben továbbítódik. Ezért a hang olyasvalami, ami a levegőben lévő anyagok részecskéivel és hangképző testekkel történik.

Hangforrások - rezgő testek

További. Sokféle kísérlet eredményeként sikerült megállapítani, hogy a hang a testek rezgése miatt keletkezik. A hangforrások rezgő testek. Ezeket a rezgéseket levegőmolekulák közvetítik, és fülünk ezeket a rezgéseket érzékelve számunkra érthető hangérzetekké értelmezi azokat.

Ezt nem nehéz ellenőrizni. Vegyünk egy poharat vagy kristály serleget, és tegyük az asztalra. Finoman ütögesse meg fémkanállal. Hosszú, vékony hangot fog hallani. Most érintse meg az üveget a kezével, és érintse meg újra. A hang megváltozik és sokkal rövidebb lesz.

Most pedig engedjék, hogy többen a lehető legteljesebben az üveg köré fonják a karjukat a lábával együtt, és igyekezzenek egyetlen szabad területet sem hagyni, kivéve a kis hely kanállal ütni. Üsd meg újra az üveget. Alig fogsz hangot hallani, és ami lesz, az gyenge és nagyon rövid lesz. Mit mond?

Az első esetben a becsapódást követően az üveg szabadon oszcillált, rezgései a levegőn keresztül eljutottak a fülünkig. A második esetben a rezgések nagy részét a kezünk nyelte el, és a hang sokkal rövidebb lett, mivel a test rezgései csökkentek. A harmadik esetben a test szinte minden rezdülését azonnal elnyelte az összes résztvevő keze, és a test szinte nem oszcillált, következésképpen szinte semmilyen hangot nem bocsátott ki.

Ugyanez vonatkozik az összes többi kísérletre, amelyet elképzelhet és futtathat. A test rezgését, amely a levegő molekuláira továbbít, a fülünk érzékeli, és az agy értelmezi.

Különböző frekvenciájú hangrezgések

Tehát a hang rezgés. A hangforrások hangrezgéseket közvetítenek a levegőn keresztül felénk. Akkor miért nem halljuk minden tárgy összes rezdülését? Mert a rezgések különböző frekvenciájúak.

Az emberi fül által érzékelt hang körülbelül 16 Hz és 20 kHz közötti frekvenciájú hangrezgés. A gyerekek magasabb frekvenciájú hangokat hallanak, mint a felnőttek, és a különböző élőlények érzékelési tartománya általában nagyon eltérő.

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 jellegű 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 a dobhártya rezgéseit a belső fülbe juttatja; 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 - emberek hangja és zene, madarak éneke és méhek zümmögése, mennydörgés zivatar idején és az erdő zaja a szélben, elhaladó autók, repülők 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 hossza meghatározott módon megválasztjuk, 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 bármilyen 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 levegőben vagy vízben gyorsan rohanó test mintegy megszakítja a körülötte folyó 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. hallani fogjuk különböző hangok: 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 függ az oszcilláció frekvenciájától: minél nagyobb a hangforrás rezgési frekvenciája, annál nagyobb hangot ad ki.

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

Más forrásokból származó hangok (például különféle hangok hangszerek, emberek hangja, sziréna hangja és még sokan mások) különböző frekvenciájú rezgések kombinációja, 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 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 a hegedű húrját a teljes hosszában rezgésbe hozzuk úgy, hogy ne keletkezzen további rezgés, akkor az a legalacsonyabb hang hallható, amelyet képes előállítani. 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 növelése 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. Jobb, ha egy kalibrált generátorhoz csatlakoztatott kis hangszórót használunk hangfrekvencia, fix frekvenciájú hangvillák helyett. 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 levegőoszlop 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, amikor 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 szoba 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.