เรื่องย่อ: ที่มาของเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง

แหล่งกำเนิดเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง

มนุษย์อาศัยอยู่ในโลกแห่งเสียง เสียงสำหรับบุคคลเป็นแหล่งข้อมูล เขาเตือนผู้คนถึงอันตราย เสียงในรูปแบบของดนตรีเสียงนกร้องทำให้เรามีความสุข เรายินดีรับฟังคนด้วย เสียงที่ไพเราะ. เสียงมีความสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับมนุษย์แต่สำหรับสัตว์ด้วย ซึ่งการจับเสียงที่ดีจะช่วยให้อยู่รอด

เสียง - เป็นคลื่นยืดหยุ่นเชิงกลที่แพร่กระจายในก๊าซ ของเหลว ของแข็ง

สาเหตุของเสียง - การสั่นสะเทือน (การสั่น) ของร่างกายแม้ว่าการสั่นสะเทือนเหล่านี้มักจะมองไม่เห็นด้วยตาของเรา

แหล่งกำเนิดเสียง - ร่างกายที่แกว่งไปมา กล่าวคือ สั่นหรือสั่นด้วยความถี่
จาก 16 ถึง 20,000 ครั้งต่อวินาที ตัวสั่นสามารถแข็งได้ เช่น เชือก
หรือ เปลือกโลก, ก๊าซ เช่น กระแสลมในเครื่องดนตรีลม
หรือของเหลว เช่น คลื่นบนน้ำ

ปริมาณ

ความดังขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนในคลื่นเสียง หน่วยของระดับเสียงคือ 1 เบล (เพื่อเป็นเกียรติแก่ Alexander Graham Bell ผู้ประดิษฐ์โทรศัพท์) ในทางปฏิบัติ ความดังมีหน่วยเป็นเดซิเบล (dB) 1 เดซิเบล = 0.1B

10 เดซิเบล - กระซิบ;

20-30 เดซิเบล – บรรทัดฐานของเสียงรบกวนในสถานที่อยู่อาศัย
50 เดซิเบล– การสนทนาปริมาณปานกลาง
80 วัน บี - เสียงเครื่องยนต์รถบรรทุกวิ่ง
130 เดซิเบล- เกณฑ์ ความเจ็บปวด

เสียงที่สูงกว่า 180 เดซิเบลอาจทำให้แก้วหูแตกได้

เสียงสูงแสดงด้วยคลื่นความถี่สูง - ตัวอย่างเช่นเสียงนกร้อง

เสียงต่ำคือคลื่นความถี่ต่ำ เช่น เสียงเครื่องยนต์รถบรรทุกขนาดใหญ่

คลื่นเสียง

คลื่นเสียงเหล่านี้เป็นคลื่นยืดหยุ่นที่ก่อให้เกิดความรู้สึกของเสียงในบุคคล

คลื่นเสียงสามารถเดินทางได้หลากหลายระยะทาง ได้ยินเสียงปืนใหญ่ที่ 10-15 กม. เสียงร้องของม้าและเสียงเห่าของสุนัข - ที่ 2-3 กม. และเสียงกระซิบอยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่เมตร เสียงเหล่านี้ถูกส่งผ่านอากาศ แต่ไม่ใช่แค่อากาศเท่านั้นที่สามารถเป็นตัวนำเสียงได้

เมื่อเอาหูแนบกับราง คุณจะได้ยินเสียงรถไฟที่วิ่งเข้ามาเร็วกว่ามากและในระยะทางที่ไกลกว่า ซึ่งหมายความว่าโลหะนำเสียงได้เร็วกว่าและดีกว่าอากาศ น้ำยังนำเสียงได้ดี เมื่อดำดิ่งลงไปในน้ำ คุณจะได้ยินอย่างชัดเจนว่าก้อนหินกระแทกกันอย่างไร ก้อนกรวดทำให้เกิดเสียงกรอบแกรบในระหว่างการเล่นเซิร์ฟ

คุณสมบัติของน้ำ - เพื่อให้เสียงดี - ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการลาดตระเวนในทะเลในช่วงสงครามตลอดจนการวัดความลึกของทะเล

เงื่อนไขที่จำเป็นการแพร่กระจายของคลื่นเสียง - การปรากฏตัวของสภาพแวดล้อมทางวัตถุในสุญญากาศ คลื่นเสียงไม่แพร่กระจายเนื่องจากไม่มีอนุภาคส่งปฏิสัมพันธ์จากแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือน

ดังนั้นบนดวงจันทร์เนื่องจากไม่มีบรรยากาศจึงเงียบสนิท แม้แต่การตกของอุกกาบาตบนพื้นผิวก็ไม่ได้ยินแก่ผู้สังเกต

เสียงเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันในทุกสื่อ

ความเร็วของเสียงในอากาศ- ประมาณ 340 ม./วินาที

ความเร็วเสียงในน้ำ- 1500 ม./วิ.

ความเร็วของเสียงในโลหะ ในเหล็กกล้า- 5000 ม./วินาที

ในอากาศอุ่น ความเร็วของเสียงจะมากกว่าอากาศเย็น ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในทิศทางของการแพร่กระจายเสียง

ส้อม

- นี่คือ รูปตัวยู แผ่นเหล็ก ปลายซึ่งสามารถสั่นได้หลังจากกระแทก

ที่ตีพิมพ์ ส้อมเสียงเสียงเบามากและสามารถได้ยินได้ในระยะสั้นๆ
เรโซเนเตอร์ - กล่องไม้ซึ่งสามารถติดตั้งส้อมเสียงได้ ทำหน้าที่ขยายเสียง
ในกรณีนี้ การปล่อยเสียงไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะจากส้อมเสียงเท่านั้น แต่ยังมาจากพื้นผิวของตัวสะท้อนด้วย
อย่างไรก็ตาม ระยะเวลาของเสียงของส้อมเสียงบนเรโซเนเตอร์จะน้อยกว่าหากไม่มี

เอ็กซ์ โอ

เสียงดังสะท้อนจากสิ่งกีดขวางกลับสู่แหล่งกำเนิดเสียงหลังจากครู่หนึ่งและเราได้ยิน เสียงสะท้อน

เมื่อคูณความเร็วของเสียงตามเวลาที่ผ่านไปจากการเกิดขึ้นไปจนถึงการย้อนกลับ คุณสามารถกำหนดระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเสียงไปยังบาเรียร์ได้เป็นสองเท่า
วิธีการกำหนดระยะทางไปยังวัตถุนี้ใช้ใน ตำแหน่งเสียงสะท้อน

สัตว์บางชนิด เช่น ค้างคาว,
ยังใช้ปรากฏการณ์สะท้อนเสียง ใช้วิธี echolocation

Echolocation ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของการสะท้อนเสียง

เสียง - วิ่ง ox กล บนและถ่ายเทพลังงาน
อย่างไรก็ตาม พลังของการสนทนาพร้อมกันของทุกคนบน โลกแทบจะเกินกำลังของรถ Moskvich คันเดียว!

อัลตร้าซาวด์

· การสั่นสะเทือนที่มีความถี่เกิน 20,000 เฮิรตซ์ เรียกว่า อัลตราซาวนด์ อัลตราซาวนด์ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ของเหลวเดือดเมื่อผ่านคลื่นอัลตราโซนิก (cavitation) สิ่งนี้ทำให้เกิดโช้คไฮดรอลิก อัลตราซาวนด์สามารถฉีกชิ้นส่วนออกจากพื้นผิวโลหะและบดขยี้ของแข็งได้ ของเหลวที่ผสมไม่ได้สามารถผสมกับอัลตราซาวนด์ได้ นี่คือวิธีการเตรียมน้ำมันอิมัลชัน ภายใต้การกระทำของอัลตราซาวนด์ saponification ของไขมันเกิดขึ้น เครื่องซักผ้าใช้หลักการนี้

· ใช้กันอย่างแพร่หลาย อัลตราซาวนด์ ในน้ำเสียง อัลตราซาวนด์ที่มีความถี่สูงถูกน้ำดูดซับได้น้อยมากและสามารถแพร่กระจายได้หลายสิบกิโลเมตร หากพบกันระหว่างทางที่ก้นภูเขาน้ำแข็งหรืออื่นๆ แข็งสะท้อนและสะท้อนพลังอันยิ่งใหญ่ เครื่องสะท้อนเสียงแบบอัลตราโซนิคใช้หลักการนี้

ในโลหะ อัลตราซาวนด์แพร่กระจายแทบไม่มีการดูดซึม โดยใช้วิธีการระบุตำแหน่งด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง สามารถตรวจจับข้อบกพร่องที่เล็กที่สุดภายในส่วนหนึ่งของความหนาขนาดใหญ่ได้

ผลการบดของอัลตราซาวนด์ใช้สำหรับการผลิตเตารีดบัดกรีแบบอัลตราโซนิค

คลื่นอัลตราโซนิกที่ส่งมาจากเรือจะสะท้อนจากวัตถุที่จม คอมพิวเตอร์จะตรวจจับเวลาที่ปรากฏของเสียงสะท้อนและกำหนดตำแหน่งของวัตถุ

· อัลตราซาวนด์ใช้ในทางการแพทย์และชีววิทยาสำหรับ echolocation สำหรับการตรวจหาและรักษาเนื้องอกและข้อบกพร่องบางอย่างในเนื้อเยื่อของร่างกายในการผ่าตัดและบาดแผลสำหรับการผ่าเนื้อเยื่ออ่อนและกระดูกในระหว่างการผ่าตัดต่างๆสำหรับการเชื่อมกระดูกหักสำหรับการทำลายเซลล์ (อัลตราซาวนด์กำลังสูง)

อินฟราซาวน์และผลกระทบต่อมนุษย์

การสั่นที่มีความถี่ต่ำกว่า 16 Hz เรียกว่าอินฟราซาวน์

ในธรรมชาติ อินฟราซาวน์เกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของกระแสน้ำวนของอากาศในชั้นบรรยากาศหรือเป็นผลมาจากการสั่นสะเทือนช้าของวัตถุต่างๆ อินฟาเรดมีลักษณะการดูดซึมที่อ่อนแอ ดังนั้นจึงแผ่ขยายออกไปในระยะทางไกล ร่างกายมนุษย์ตอบสนองต่อการสั่นสะเทือนของอินฟราเรดอย่างเจ็บปวด ภายใต้อิทธิพลภายนอกที่เกิดขึ้น การสั่นสะเทือนทางกลหรือคลื่นเสียงที่ความถี่ 4-8 Hz บุคคลรู้สึกเคลื่อนไหว อวัยวะภายในที่ความถี่ 12 Hz - อาการเมาเรือ

รุนแรงที่สุด การสั่นสะเทือนอินฟราเรดสร้างเครื่องจักรและกลไกที่มีพื้นผิว ขนาดใหญ่, ทำการสั่นสะเทือนทางกลความถี่ต่ำ (อินฟราซาวน์ แหล่งกำเนิดทางกล) หรือการไหลของก๊าซและของเหลวปั่นป่วน (อินฟราซาวน์ของแหล่งกำเนิดแอโรไดนามิกหรืออุทกพลศาสตร์)

คำถาม.

1. บอกเราเกี่ยวกับการทดลองที่แสดงในรูปที่ 70-73 ข้อสรุปอะไรจากพวกเขา?

ในการทดลองครั้งแรก (รูปที่ 70) ไม้บรรทัดโลหะที่หนีบด้วยคีมจับจะส่งเสียงเมื่อสั่น
ในการทดลองครั้งที่สอง (รูปที่ 71) เราสามารถสังเกตการสั่นของเชือกซึ่งทำให้เกิดเสียงได้เช่นกัน
ในการทดลองครั้งที่สาม (รูปที่ 72) จะสังเกตเห็นเสียงของส้อมเสียง
ในการทดลองที่สี่ (รูปที่ 73) การสั่นสะเทือนของส้อมเสียงจะถูก "บันทึก" บนจานที่มีเขม่า การทดลองทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะการสั่นของแหล่งกำเนิดเสียง เสียงมาจากการสั่นสะเทือน ในการทดลองที่สี่ ยังสามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่า ปลายเข็มทิ้งร่องรอยไว้ใกล้กับไซนัส ในกรณีนี้ เสียงจะไม่ปรากฏที่ไหนเลย แต่เกิดจากแหล่งกำเนิดเสียง: ไม้บรรทัด สตริง ส้อมเสียง

2. อย่างไร ทรัพย์สินส่วนกลางมีแหล่งกำเนิดเสียงทั้งหมด?

แหล่งที่มาของเสียงใด ๆ จะถูกสั่นคลอน

3. การสั่นสะเทือนทางกลของความถี่ใดที่เรียกว่าเสียงและเพราะเหตุใด

การสั่นสะเทือนของเสียงเรียกว่าการสั่นสะเทือนทางกลด้วยความถี่ตั้งแต่ 16 Hz ถึง 20,000 Hz เพราะ ในช่วงความถี่นี้บุคคลจะรับรู้ได้

4. การสั่นสะเทือนแบบใดที่เรียกว่าอัลตราโซนิก? อินฟาเรด?

การสั่นที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์เรียกว่าอัลตราโซนิก และความถี่ที่ต่ำกว่า 16 เฮิรตซ์เรียกว่าอินฟราโซนิก

5. บอกเราเกี่ยวกับการวัดความลึกของทะเลโดยใช้ echolocation

การออกกำลังกาย.

1. เราได้ยินเสียงกระพือปีกของยุงที่บินได้ แต่นกบินไม่ได้ ทำไม

ความถี่การสั่นของปีกของยุงคือ 600 Hz (600 จังหวะต่อวินาที) นกกระจอกคือ 13 Hz และหูของมนุษย์รับรู้เสียงจาก 16 Hz

แหล่งกำเนิดเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง

มนุษย์อาศัยอยู่ในโลกแห่งเสียง เสียงสำหรับบุคคลเป็นแหล่งข้อมูล เขาเตือนผู้คนถึงอันตราย เสียงในรูปแบบของดนตรีเสียงนกร้องทำให้เรามีความสุข เราสนุกกับการฟังบุคคลด้วยเสียงที่ไพเราะ เสียงมีความสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับมนุษย์แต่สำหรับสัตว์ด้วย ซึ่งการจับเสียงที่ดีจะช่วยให้อยู่รอด

เสียง - เป็นคลื่นยืดหยุ่นเชิงกลที่แพร่กระจายในก๊าซ ของเหลว ของแข็ง

สาเหตุของเสียง - การสั่นสะเทือน (การสั่น) ของร่างกายแม้ว่าการสั่นสะเทือนเหล่านี้มักจะมองไม่เห็นด้วยตาของเรา

แหล่งกำเนิดเสียง - ร่างกายที่แกว่งไปมา กล่าวคือ สั่นหรือสั่นด้วยความถี่
จาก 16 ถึง 20,000 ครั้งต่อวินาที ตัวสั่นสามารถแข็งได้ เช่น เชือก
หรือเปลือกโลกที่เป็นก๊าซ เช่น ลมพัดในเครื่องดนตรีลม
หรือของเหลว เช่น คลื่นบนน้ำ

ปริมาณ

ความดังขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนในคลื่นเสียง หน่วยของระดับเสียงคือ 1 เบล (เพื่อเป็นเกียรติแก่ Alexander Graham Bell ผู้ประดิษฐ์โทรศัพท์) ในทางปฏิบัติ ความดังมีหน่วยเป็นเดซิเบล (dB) 1 เดซิเบล = 0.1B

10 เดซิเบล - กระซิบ;

20-30 เดซิเบล – บรรทัดฐานของเสียงรบกวนในสถานที่อยู่อาศัย
50 เดซิเบล– การสนทนาปริมาณปานกลาง
80 วัน บี - เสียงเครื่องยนต์รถบรรทุกวิ่ง
130 เดซิเบล- เกณฑ์ความเจ็บปวด

เสียงที่สูงกว่า 180 เดซิเบลอาจทำให้แก้วหูแตกได้

เสียงสูงแสดงด้วยคลื่นความถี่สูง - ตัวอย่างเช่นเสียงนกร้อง

เสียงต่ำคือคลื่นความถี่ต่ำ เช่น เสียงเครื่องยนต์รถบรรทุกขนาดใหญ่

คลื่นเสียง

คลื่นเสียงเหล่านี้เป็นคลื่นยืดหยุ่นที่ก่อให้เกิดความรู้สึกของเสียงในบุคคล

คลื่นเสียงสามารถเดินทางได้หลากหลายระยะทาง ได้ยินเสียงปืนใหญ่ที่ 10-15 กม. เสียงร้องของม้าและเสียงเห่าของสุนัข - ที่ 2-3 กม. และเสียงกระซิบอยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่เมตร เสียงเหล่านี้ถูกส่งผ่านอากาศ แต่ไม่ใช่แค่อากาศเท่านั้นที่สามารถเป็นตัวนำเสียงได้

เมื่อเอาหูแนบกับราง คุณจะได้ยินเสียงรถไฟที่วิ่งเข้ามาเร็วกว่ามากและในระยะทางที่ไกลกว่า ซึ่งหมายความว่าโลหะนำเสียงได้เร็วกว่าและดีกว่าอากาศ น้ำยังนำเสียงได้ดี เมื่อดำดิ่งลงไปในน้ำ คุณจะได้ยินอย่างชัดเจนว่าก้อนหินกระแทกกันอย่างไร ก้อนกรวดทำให้เกิดเสียงกรอบแกรบในระหว่างการเล่นเซิร์ฟ

คุณสมบัติของน้ำ - เพื่อให้เสียงดี - ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการลาดตระเวนในทะเลในช่วงสงครามตลอดจนการวัดความลึกของทะเล

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการแพร่กระจายของคลื่นเสียงคือการมีอยู่ของสภาพแวดล้อมทางวัตถุในสุญญากาศ คลื่นเสียงจะไม่แพร่กระจาย เนื่องจากไม่มีอนุภาคที่ส่งปฏิสัมพันธ์จากแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือน

ดังนั้นบนดวงจันทร์เนื่องจากไม่มีบรรยากาศจึงเงียบสนิท แม้แต่การตกของอุกกาบาตบนพื้นผิวก็ไม่ได้ยินแก่ผู้สังเกต

เสียงเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันในทุกสื่อ

ความเร็วของเสียงในอากาศ- ประมาณ 340 ม./วินาที

ความเร็วเสียงในน้ำ- 1500 ม./วิ.

ความเร็วของเสียงในโลหะ ในเหล็กกล้า- 5000 ม./วินาที

ในอากาศอุ่น ความเร็วของเสียงจะมากกว่าอากาศเย็น ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในทิศทางของการแพร่กระจายเสียง

ส้อม

- นี่คือ แผ่นโลหะรูปตัวยูปลายซึ่งสามารถสั่นได้หลังจากกระแทก

ที่ตีพิมพ์ ส้อมเสียงเสียงเบามากและสามารถได้ยินได้ในระยะสั้นๆ
เรโซเนเตอร์- กล่องไม้ที่สามารถปรับส้อมเสียงได้ทำหน้าที่ขยายเสียง
ในกรณีนี้ การปล่อยเสียงไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะจากส้อมเสียงเท่านั้น แต่ยังมาจากพื้นผิวของตัวสะท้อนด้วย
อย่างไรก็ตาม ระยะเวลาของเสียงของส้อมเสียงบนเรโซเนเตอร์จะน้อยกว่าหากไม่มี

เอ็กซ์ โอ

เสียงดังสะท้อนจากสิ่งกีดขวางกลับสู่แหล่งกำเนิดเสียงหลังจากครู่หนึ่งและเราได้ยิน เสียงสะท้อน

เมื่อคูณความเร็วของเสียงตามเวลาที่ผ่านไปจากการเกิดขึ้นไปจนถึงการย้อนกลับ คุณสามารถกำหนดระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเสียงไปยังบาเรียร์ได้เป็นสองเท่า
วิธีการกำหนดระยะทางไปยังวัตถุนี้ใช้ใน ตำแหน่งเสียงสะท้อน

สัตว์บางชนิด เช่น ค้างคาว
ยังใช้ปรากฏการณ์สะท้อนเสียง ใช้วิธี echolocation

Echolocation ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของการสะท้อนเสียง

เสียง - วิ่ง ox กล บนและถ่ายเทพลังงาน
อย่างไรก็ตาม พลังของการสนทนาพร้อมๆ กันของทุกคนบนโลกนี้แทบจะเป็นมากกว่าพลังของรถยนต์ Moskvich คันเดียว!

อัลตร้าซาวด์

· การสั่นสะเทือนที่มีความถี่เกิน 20,000 เฮิรตซ์ เรียกว่า อัลตราซาวนด์ อัลตราซาวนด์ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ของเหลวเดือดเมื่อผ่านคลื่นอัลตราโซนิก (cavitation) สิ่งนี้ทำให้เกิดโช้คไฮดรอลิก อัลตราซาวนด์สามารถฉีกชิ้นส่วนออกจากพื้นผิวโลหะและบดขยี้ของแข็งได้ ของเหลวที่ผสมไม่ได้สามารถผสมกับอัลตราซาวนด์ได้ นี่คือวิธีการเตรียมน้ำมันอิมัลชัน ภายใต้การกระทำของอัลตราซาวนด์ saponification ของไขมันเกิดขึ้น เครื่องซักผ้าใช้หลักการนี้

· ใช้กันอย่างแพร่หลาย อัลตราซาวนด์ ในน้ำเสียง อัลตราซาวนด์ที่มีความถี่สูงถูกน้ำดูดซับได้น้อยมากและสามารถแพร่กระจายได้หลายสิบกิโลเมตร หากพวกเขาพบก้น ภูเขาน้ำแข็ง หรือวัตถุแข็งอื่นๆ ระหว่างทาง พวกมันจะถูกสะท้อนและสะท้อนถึงพลังอันยิ่งใหญ่ เครื่องสะท้อนเสียงแบบอัลตราโซนิคใช้หลักการนี้

ในโลหะ อัลตราซาวนด์แพร่กระจายแทบไม่มีการดูดซึม โดยใช้วิธีการระบุตำแหน่งด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง สามารถตรวจจับข้อบกพร่องที่เล็กที่สุดภายในส่วนหนึ่งของความหนาขนาดใหญ่ได้

ผลการบดของอัลตราซาวนด์ใช้สำหรับการผลิตเตารีดบัดกรีแบบอัลตราโซนิค

คลื่นอัลตราโซนิกที่ส่งมาจากเรือจะสะท้อนจากวัตถุที่จม คอมพิวเตอร์จะตรวจจับเวลาที่ปรากฏของเสียงสะท้อนและกำหนดตำแหน่งของวัตถุ

· อัลตราซาวนด์ใช้ในทางการแพทย์และชีววิทยาสำหรับ echolocation สำหรับการตรวจหาและรักษาเนื้องอกและข้อบกพร่องบางอย่างในเนื้อเยื่อของร่างกายในการผ่าตัดและบาดแผลสำหรับการผ่าเนื้อเยื่ออ่อนและกระดูกในระหว่างการผ่าตัดต่างๆสำหรับการเชื่อมกระดูกหักสำหรับการทำลายเซลล์ (อัลตราซาวนด์กำลังสูง)

อินฟราซาวน์และผลกระทบต่อมนุษย์

การสั่นที่มีความถี่ต่ำกว่า 16 Hz เรียกว่าอินฟราซาวน์

ในธรรมชาติ อินฟราซาวน์เกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของกระแสน้ำวนของอากาศในชั้นบรรยากาศหรือเป็นผลมาจากการสั่นสะเทือนช้าของวัตถุต่างๆ อินฟาเรดมีลักษณะการดูดซึมที่อ่อนแอ ดังนั้นจึงแผ่ขยายออกไปในระยะทางไกล ร่างกายมนุษย์ตอบสนองต่อการสั่นสะเทือนของอินฟราเรดอย่างเจ็บปวด ด้วยอิทธิพลภายนอกที่เกิดจากการสั่นสะเทือนทางกลหรือคลื่นเสียงที่ความถี่ 4-8 Hz บุคคลรู้สึกถึงการเคลื่อนไหวของอวัยวะภายในที่ความถี่ 12 Hz - อาการเมาเรือ

รุนแรงที่สุด การสั่นสะเทือนอินฟราเรดพวกเขาสร้างเครื่องจักรและกลไกที่มีพื้นผิวขนาดใหญ่ที่มีการสั่นสะเทือนทางกลความถี่ต่ำ (อินฟาเรดของแหล่งกำเนิดทางกล) หรือการไหลของก๊าซและของเหลวปั่นป่วน

ก่อนที่คุณจะเข้าใจว่าแหล่งกำเนิดเสียงคืออะไร ลองคิดดูว่าเสียงคืออะไร? เรารู้ว่าแสงคือการแผ่รังสี เมื่อสะท้อนจากวัตถุ รังสีนี้จะเข้าตาเรา และเราสามารถมองเห็นได้ รสและกลิ่นเป็นอนุภาคขนาดเล็กของร่างกายที่รับรู้โดยตัวรับของเรา สัตว์ตัวนี้เป็นเสียงอะไร?

เสียงถูกส่งผ่านอากาศ

คุณต้องเคยเห็นวิธีการเล่นกีตาร์ บางทีคุณเองก็รู้วิธีการทำ สิ่งสำคัญคือต้องสร้างเสียงที่แตกต่างในกีตาร์เมื่อดึงออกมา ไม่เป็นไร. แต่ถ้าคุณสามารถใส่กีตาร์ในสุญญากาศและดึงสายได้ คุณจะแปลกใจมากที่กีตาร์จะไม่ส่งเสียงใดๆ

การทดลองดังกล่าวดำเนินการกับวัตถุต่างๆ และผลลัพธ์ก็เหมือนเดิมเสมอ - ไม่ได้ยินเสียงในพื้นที่ปลอดอากาศ จากนี้ไปเสียงสรุปเชิงตรรกะจะถูกส่งผ่านทางอากาศ ดังนั้นเสียงจึงเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับอนุภาคของสารในอากาศและวัตถุที่สร้างเสียง

แหล่งกำเนิดเสียง - ตัวสั่น

ไกลออกไป. จากการทดลองที่หลากหลายมากมาย ทำให้สามารถระบุได้ว่าเสียงนั้นเกิดจากการสั่นสะเทือนของร่างกาย แหล่งกำเนิดเสียงคือตัวที่สั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนเหล่านี้ส่งผ่านโดยโมเลกุลของอากาศและหูของเรา เมื่อรับรู้การสั่นเหล่านี้ แปลเป็นความรู้สึกเสียงที่เข้าใจได้สำหรับเรา

การตรวจสอบนี้ไม่ใช่เรื่องยาก นำแก้วหรือถ้วยคริสตัลมาวางบนโต๊ะ แตะเบา ๆ ด้วยช้อนโลหะ คุณจะได้ยินเสียงบางยาว ตอนนี้ใช้มือแตะกระจกแล้วแตะอีกครั้ง เสียงจะเปลี่ยนไปและสั้นลงมาก

และตอนนี้ให้หลายคนเอาแขนโอบกระจกให้สนิทที่สุดพร้อมกับขา พยายามไม่ทิ้งพื้นที่ว่างแม้แต่จุดเดียว สถานที่เล็ก ๆตีด้วยช้อน โดนแก้วอีกแล้ว คุณจะแทบไม่ได้ยินเสียงอะไรเลย และเสียงที่จะกลายเป็นเสียงเบาและสั้นมาก มันพูดว่าอะไร?

ในกรณีแรก หลังจากการกระแทก กระจกสั่นอย่างอิสระ แรงสั่นสะเทือนถูกส่งผ่านอากาศและไปถึงหูของเรา ในกรณีที่สอง มือของเราดูดซับแรงสั่นสะเทือนส่วนใหญ่ และเสียงก็สั้นลงมาก เนื่องจากการสั่นสะเทือนของร่างกายลดลง ในกรณีที่สาม การสั่นสะเทือนเกือบทั้งหมดของร่างกายถูกดูดกลืนโดยมือของผู้เข้าร่วมทุกคนในทันที และร่างกายแทบจะไม่สั่นเลย ดังนั้นจึงแทบไม่มีเสียงเล็ดลอดออกมา

เช่นเดียวกับการทดสอบอื่นๆ ทั้งหมดที่คุณคิดและดำเนินการได้ การสั่นสะเทือนของร่างกายที่ส่งไปยังโมเลกุลของอากาศจะถูกรับรู้โดยหูของเราและตีความโดยสมอง

การสั่นสะเทือนของเสียงในความถี่ต่างๆ

เสียงก็คือการสั่นสะเทือน แหล่งกำเนิดเสียงส่งเสียงสั่นสะเทือนผ่านอากาศมาที่เรา แล้วทำไมเราไม่ได้ยินการสั่นสะเทือนของวัตถุทั้งหมด? เพราะการสั่นสะเทือนมาในความถี่ที่ต่างกัน

เสียงที่หูของมนุษย์รับรู้คือเสียงสั่นสะเทือนที่มีความถี่ประมาณ 16 Hz ถึง 20 kHz เด็กได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงกว่าผู้ใหญ่ และช่วงการรับรู้ของสิ่งมีชีวิตต่างๆ มักจะแตกต่างกันอย่างมาก

โลกนี้เต็มไปด้วยเสียงต่างๆ มากมาย: การฟ้องของนาฬิกาและเสียงก้องของเครื่องยนต์ เสียงใบไม้ที่สั่นไหว และเสียงหอนของลม เสียงนกร้องและเสียงผู้คน ผู้คนเริ่มคาดเดาเกี่ยวกับการเกิดเสียงและสิ่งที่พวกเขาเป็นตัวแทนของเสียงเมื่อนานมาแล้ว มากกว่า ปราชญ์กรีกโบราณและนักวิทยาศาสตร์สารานุกรมอริสโตเติลตามการสังเกตได้อธิบายธรรมชาติของเสียงอย่างถูกต้องโดยเชื่อว่าร่างกายที่เปล่งเสียงจะสร้างการบีบอัดและการแยกตัวของอากาศ ปีที่แล้วผู้เขียนได้ทำงานเกี่ยวกับปัญหาธรรมชาติของเสียงเสร็จแล้ว งานวิจัย: "ในโลกแห่งเสียง" ซึ่งความถี่เสียงของสเกลดนตรีคำนวณโดยใช้แก้วน้ำ

เสียงมีลักษณะตามปริมาณ: ความถี่ ความยาวคลื่น และความเร็ว และยังโดดเด่นด้วยแอมพลิจูดและความดัง ดังนั้นเราจึงอาศัยอยู่ในโลกแห่งเสียงที่หลากหลายและเฉดสีที่หลากหลาย

เมื่อสิ้นสุดการศึกษาครั้งก่อน ฉันมีคำถามพื้นฐาน: มีวิธีกำหนดความเร็วของเสียงที่บ้านหรือไม่ ดังนั้นเราจึงสามารถกำหนดปัญหาได้: เราจำเป็นต้องหาวิธีหรือวิธีการกำหนดความเร็วของเสียง

รากฐานทางทฤษฎีของหลักคำสอนเรื่องเสียง

โลกแห่งเสียง

โด-เร-มี-ฟา-ซอล-ลา-ซิ

แกมมาของเสียง พวกมันมีอยู่โดยอิสระจากหูหรือไม่? ความรู้สึกส่วนตัวเหล่านี้เป็นเพียงความรู้สึกส่วนตัว แล้วโลกก็เงียบงัน หรือเป็นภาพสะท้อนของความเป็นจริงในจิตใจของเรา หากเป็นอย่างหลัง หากไม่มีเรา โลกก็จะดังก้องด้วยเสียงซิมโฟนี

แม้แต่พีทาโกรัส (582-500 ปีก่อนคริสตกาล) ก็ให้เครดิตกับการค้นพบความสัมพันธ์เชิงตัวเลขที่สอดคล้องกับเสียงดนตรีต่างๆ เมื่อผ่านโรงตีเหล็กซึ่งมีคนงานหลายคนกำลังตีเหล็ก Pythagoras สังเกตว่าเสียงนั้นสัมพันธ์กับหนึ่งในห้า ควอร์ต และอ็อกเทฟ เมื่อเข้าไปในโรงตีเหล็ก เขาแน่ใจว่าค้อนที่ให้อ็อกเทฟเมื่อเทียบกับค้อนที่หนักที่สุด มีน้ำหนักเท่ากับ 1/2 ของอันหลัง ค้อนที่ให้หนึ่งในห้ามีน้ำหนักเท่ากับ 2/3 และ ควอร์ต - 3/4 ของค้อนหนัก เมื่อกลับถึงบ้าน พีทาโกรัสแขวนสายด้วยน้ำหนักตามสัดส่วน 1/2: 2/3: 3/4 ที่ปลายสาย และถูกกล่าวหาว่าพบว่าสายเมื่อกระทบ ให้ช่วงจังหวะดนตรีเท่ากัน ในทางร่างกาย ตำนานไม่สามารถต้านทานการวิพากษ์วิจารณ์ได้ ทั่งตีเหล็กเมื่อถูกค้อนหลายอัน ปล่อยเสียงเดียวและโทนเดียวกัน และกฎการสั่นสะเทือนของสายไม่ยืนยันตำนาน แต่ไม่ว่าในกรณีใดตำนานกล่าวถึงความเก่าแก่ของหลักคำสอนเรื่องความสามัคคี คุณธรรมของชาวพีทาโกรัสในด้านดนตรีนั้นไม่ต้องสงสัยเลย พวกเขาเป็นเจ้าของความคิดที่มีผลในการวัดโทนเสียงของสตริงที่มีเสียงโดยการวัดความยาว พวกเขารู้จักอุปกรณ์ "โมโนคอร์ด" - กล่องไม้ซีดาร์ที่มีเชือกยาวหนึ่งเส้นบนฝา หากคุณตีสตริง มันจะส่งเสียงเฉพาะออกมา หากคุณแบ่งสตริงออกเป็นสองส่วน โดยค้ำยันด้วยหมุดสามเหลี่ยมตรงกลาง จะทำให้โทนเสียงสูงขึ้น ฟังดูคล้ายกับโทนเสียงหลักมากจนเมื่อฟังพร้อมกันเกือบจะรวมเป็นเสียงเดียว อัตราส่วนของสองโทนในเพลงเป็นช่วง เมื่ออัตราส่วนของความยาวสตริงเท่ากับ 1/2:1 ช่วงจะเรียกว่าอ็อกเทฟ ช่วงที่ห้าและสี่ที่พีทาโกรัสรู้จักนั้นจะได้มา ถ้าหมุดโมโนคอร์ดถูกย้ายเพื่อแยกสาย 2/3 หรือ 3/4 ตามลำดับ

สำหรับหมายเลขเจ็ดนั้นมีความเกี่ยวข้องกับการเป็นตัวแทนของผู้คนที่มีลักษณะกึ่งศาสนากึ่งลึกลับที่เก่าแก่และลึกลับยิ่งขึ้น เป็นไปได้มากว่านี่เป็นเพราะการแยกตัวทางดาราศาสตร์ เดือนจันทรคติเป็นเวลาสี่สัปดาห์เจ็ดวัน ตัวเลขนี้ปรากฏเป็นเวลาหลายพันปีในตำนานต่างๆ ใช่ เราพบมันใน ต้นกกโบราณซึ่งเขียนโดย Ahmes ชาวอียิปต์ใน 2000 ปีก่อนคริสตกาล เอกสารที่น่าสงสัยนี้มีชื่อว่า: "คำแนะนำสำหรับการได้มาซึ่งความรู้เรื่องความลับทั้งหมด" เหนือสิ่งอื่นใด เราพบว่ามีงานลึกลับที่เรียกว่า "บันได" มันพูดถึงบันไดของตัวเลขที่แสดงพลังของเลขเจ็ด: 7, 49, 343, 2401, 16 807 ใต้ตัวเลขแต่ละหมายเลขจะมีภาพอักษรอียิปต์โบราณ: แมว หนู ข้าวบาร์เลย์ การวัด ต้นกกไม่ได้ให้เงื่อนงำเกี่ยวกับปัญหานี้ ล่ามสมัยใหม่ของต้นกก Ahmes ถอดรหัสสภาพของปัญหาดังนี้ คนเจ็ดคนมีแมวเจ็ดตัว แมวแต่ละตัวกินหนูเจ็ดตัว หนูแต่ละตัวสามารถกินข้าวบาร์เลย์ได้เจ็ดหู หูแต่ละข้างสามารถปลูกข้าวได้เจ็ดหน่วยวัด แมวสามารถเก็บธัญพืชได้มากแค่ไหน? ทำไมไม่เป็นงานที่มีเนื้อหาทางอุตสาหกรรมที่เสนอเมื่อ 40 ศตวรรษก่อน?

มาตราส่วนดนตรียุโรปสมัยใหม่มีเจ็ดโทน แต่ไม่ใช่ทุกครั้งและไม่ใช่ทุกคนที่มีมาตราส่วนเจ็ดโทน ตัวอย่างเช่น ใน จีนโบราณใช้มาตราส่วนห้าโทน เพื่อจุดประสงค์ในการปรับความสามัคคี ระดับเสียงของเสียงควบคุมนี้จะต้องประกาศอย่างเคร่งครัดตามข้อตกลงระหว่างประเทศ ตั้งแต่ปี 1938 โทนเสียงที่สอดคล้องกับความถี่ 440 Hz (440 oscillations ต่อวินาที) ถูกนำมาใช้เป็นโทนเสียงพื้นฐานดังกล่าว หลายโทนที่ส่งเสียงพร้อมกันก่อให้เกิดคอร์ดดนตรี ผู้ที่มีระดับเสียงที่แน่นอนสามารถได้ยินแต่ละโทนเสียงในคอร์ด

แน่นอนว่าคุณรู้โครงสร้างของหูมนุษย์อยู่แล้ว ให้เราจำมันสั้น ๆ หูประกอบด้วยสามส่วน: 1) หูชั้นนอกซึ่งลงท้ายด้วยแก้วหู; 2) หูชั้นกลางซึ่งด้วยความช่วยเหลือของกระดูกหูสามอัน: ค้อนทั่งและโกลนส่งการสั่นสะเทือนของแก้วหูไปยังหูชั้นใน 3) หูชั้นในหรือเขาวงกตประกอบด้วยคลองครึ่งวงกลมและคอเคลีย คอเคลียเป็นอุปกรณ์รับเสียง หูชั้นในเต็มไปด้วยของเหลว (น้ำเหลือง) การเคลื่อนที่แบบสั่นโดยการกระแทกโกลนบนเมมเบรนทำให้หน้าต่างวงรีแน่นในกล่องกระดูกของเขาวงกต บนกะบังแบ่งคอเคลียออกเป็นสองส่วนตามความยาวทั้งหมดเส้นใยประสาทที่บางที่สุดที่มีความยาวเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จะอยู่ในแถวตามขวาง

โลกแห่งเสียงมีจริง! แต่แน่นอน เราไม่ควรคิดว่าโลกนี้ปลุกเร้าความรู้สึกแบบเดียวกันสำหรับทุกคน การถามว่าคนอื่นรับรู้เสียงในลักษณะเดียวกับคุณหรือไม่เป็นคำถามที่ไม่มีหลักวิทยาศาสตร์

1. 2. แหล่งกำเนิดเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง

โลกของเสียงรอบตัวเรามีความหลากหลาย - เสียงของผู้คนและดนตรี, เสียงนกร้องและเสียงหึ่งๆของผึ้ง, ฟ้าร้องระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองและเสียงของป่าในสายลม, เสียงรถยนต์ที่วิ่งผ่าน, เครื่องบิน ฯลฯ

สามัญของเสียงทั้งหมดคือร่างกายที่สร้างมันขึ้นมานั่นคือแหล่งกำเนิดของเสียงสั่น

ไม้บรรทัดโลหะที่ยืดหยุ่นซึ่งจับจ้องอยู่ที่ตัวรองจะทำให้เกิดเสียงหากส่วนที่ว่างซึ่งเลือกความยาวด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งไปในการเคลื่อนที่แบบแกว่ง ในกรณีนี้ การสั่นของแหล่งกำเนิดเสียงนั้นชัดเจน

แต่ไม่ใช่ทุกร่างที่สั่นไหวเป็นแหล่งกำเนิดเสียง ตัวอย่างเช่น ตุ้มน้ำหนักที่แกว่งไปมาบนเกลียวหรือสปริงจะไม่ส่งเสียง ไม้บรรทัดที่เป็นโลหะจะหยุดส่งเสียงเช่นกัน หากคุณเลื่อนขึ้นโดยใช้คีมจับ และทำให้ปลายอิสระยาวขึ้นเพื่อให้ความถี่การสั่นน้อยกว่า 20 Hz

จากการศึกษาพบว่าหูของมนุษย์สามารถรับรู้เสียงการสั่นสะเทือนทางกลของร่างกายที่เกิดขึ้นที่ความถี่ 20 Hz ถึง 20,000 Hz ดังนั้นการสั่นสะเทือนที่มีความถี่อยู่ในช่วงนี้จึงเรียกว่าเสียง

การสั่นสะเทือนทางกลที่มีความถี่เกิน 20,000 เฮิรตซ์เรียกว่าอัลตราโซนิกและการสั่นสะเทือนที่มีความถี่น้อยกว่า 20 เฮิรตซ์เรียกว่าอินฟราโซนิก

ควรสังเกตว่าขอบเขตที่ระบุของช่วงเสียงนั้นเป็นสิ่งที่ไม่แน่นอนเนื่องจากขึ้นอยู่กับอายุของคนและ คุณสมบัติเฉพาะตัวเครื่องช่วยฟังของพวกเขา โดยปกติ เมื่ออายุมากขึ้น ความถี่สูงสุดของเสียงที่รับรู้จะลดลงอย่างมาก - ผู้สูงวัยบางคนสามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่ไม่เกิน 6000 Hz ในทางตรงกันข้าม เด็กสามารถรับรู้เสียงที่มีความถี่มากกว่า 20,000 เฮิรตซ์เล็กน้อย

สัตว์บางชนิดได้ยินการสั่นซึ่งมีความถี่มากกว่า 20,000 Hz หรือน้อยกว่า 20 Hz

โลกนี้เต็มไปด้วยเสียงต่างๆ มากมาย: การฟ้องของนาฬิกาและเสียงก้องของเครื่องยนต์ เสียงใบไม้ที่สั่นไหว และเสียงหอนของลม เสียงนกร้องและเสียงผู้คน ผู้คนเริ่มคาดเดาเกี่ยวกับการเกิดเสียงและสิ่งที่พวกเขาเป็นตัวแทนของเสียงเมื่อนานมาแล้ว ตัวอย่างเช่น พวกเขาสังเกตเห็นว่าเสียงนั้นถูกสร้างขึ้นโดยร่างกายที่สั่นสะเทือนในอากาศ แม้แต่นักปราชญ์ชาวกรีกโบราณและนักสารานุกรมนักวิทยาศาสตร์-สารานุกรมอริสโตเติลที่อิงจากการสังเกตได้อธิบายอย่างถูกต้องถึงธรรมชาติของเสียงโดยเชื่อว่าร่างกายที่เปล่งเสียงจะสร้างการกดทับและการแยกตัวของอากาศ ดังนั้นสตริงที่แกว่งไปมาจะบีบอัดหรือทำให้อากาศหายาก และเนื่องจากความยืดหยุ่นของอากาศ ผลกระทบที่สลับกันเหล่านี้จะถูกส่งต่อไปในอวกาศ - จากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่งจึงทำให้เกิดคลื่นยืดหยุ่น เข้าถึงหูของเรา พวกเขาทำหน้าที่เกี่ยวกับแก้วหูและทำให้เกิดความรู้สึกของเสียง

โดยหู คนจะรับรู้คลื่นยืดหยุ่นที่มีความถี่ตั้งแต่ประมาณ 16 Hz ถึง 20 kHz (1 Hz - 1 การแกว่งต่อวินาที) ตามนี้ คลื่นยืดหยุ่นในตัวกลางใดๆ ที่มีความถี่อยู่ภายในขีดจำกัดที่ระบุจะเรียกว่าคลื่นเสียงหรือเสียงธรรมดา ในอากาศที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียสและความดันปกติ เสียงเดินทางด้วยความเร็ว 330 เมตร/วินาที

แหล่งที่มาของเสียงในก๊าซและของเหลวไม่เพียงแต่จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเท่านั้น ตัวอย่างเช่น กระสุนปืนและลูกศรเป่านกหวีด ลมก็หอน และเสียงคำรามของเครื่องบิน turbojet ไม่เพียงแต่จะประกอบไปด้วยเสียงของหน่วยปฏิบัติการ - พัดลม, คอมเพรสเซอร์, กังหัน, ห้องเผาไหม้ ฯลฯ แต่ยังรวมถึงเสียงของไอพ่น, กระแสน้ำวน, การไหลของอากาศปั่นป่วนที่เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบิน ไหลด้วยความเร็วสูง ร่างกายที่วิ่งอย่างรวดเร็วผ่านอากาศหรือน้ำ อย่างที่มันเป็น แบ่งกระแสรอบ ๆ ตัว สร้างพื้นที่ของ rarefaction และการบีบอัดในตัวกลางเป็นระยะ ผลที่ได้คือคลื่นเสียง

แนวคิดเรื่องโทนเสียงและโทนเสียงก็มีความสำคัญในการศึกษาเสียงเช่นกัน เสียงจริงใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นเสียงมนุษย์หรือการเล่นเครื่องดนตรี มิใช่การสั่นแบบฮาร์โมนิกธรรมดา แต่เป็นการผสมผสานหลายอย่าง การสั่นสะเทือนแบบฮาร์มอนิกด้วยความถี่บางชุด อันที่มีความถี่ต่ำที่สุดเรียกว่า โทนพื้นฐาน อันอื่นคือ โอเวอร์โทน. จำนวนเสียงหวือหวาที่แตกต่างกันซึ่งมีอยู่ในเสียงหนึ่งๆ ทำให้เกิดสีพิเศษ - เสียงต่ำ ความแตกต่างระหว่างเสียงต่ำกับเสียงอื่นไม่ได้เกิดจากตัวเลขเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเข้มของเสียงหวือหวาที่มากับเสียงของโทนเสียงพื้นฐานด้วย เราสามารถแยกแยะเสียงของไวโอลินและเปียโน กีตาร์ และฟลุตได้อย่างง่ายดายโดยใช้เสียงต่ำ เราจำเสียงของคนที่คุ้นเคยได้โดยใช้เสียงต่ำ

1. 4. ระดับเสียงและเสียงต่ำ

มาสร้างเสียงสองสายที่ต่างกันบนกีตาร์หรือบาลาไลก้ากัน เราจะได้ยิน เสียงที่แตกต่างกัน: อันหนึ่งต่ำกว่า อีกอันหนึ่งสูงกว่า เสียงของเสียงผู้ชายต่ำกว่าเสียงของผู้หญิง เสียงเบสจะต่ำกว่าเสียงเทเนอร์ เสียงโซปราโนจะสูงกว่าอัลโต

อะไรเป็นตัวกำหนดระดับเสียง?

สรุปได้ว่าระดับเสียงขึ้นอยู่กับความถี่ของการสั่นสะเทือน ยิ่งความถี่ของการสั่นสะเทือนของแหล่งกำเนิดเสียงสูงเท่าใด เสียงที่เปล่งออกมาก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

โทนเสียงที่บริสุทธิ์คือเสียงของแหล่งกำเนิดที่สั่นที่ความถี่เดียว

เสียงจากแหล่งอื่น (เช่น เสียงจากแหล่งต่างๆ เครื่องดนตรี, เสียงคน, เสียงไซเรน และอื่นๆ อีกมากมาย) เป็นการรวมกันของการสั่นของความถี่ต่างๆ เช่น คอลเลคชันของโทนเสียงที่บริสุทธิ์

ความถี่ต่ำสุด (เช่น เล็กที่สุด) ของเสียงที่ซับซ้อนนั้นเรียกว่าความถี่พื้นฐาน และเสียงที่สอดคล้องกันของความสูงระดับหนึ่งเรียกว่าเสียงพื้นฐาน (บางครั้งเรียกว่าแค่โทนเสียง) ระดับเสียงที่ซับซ้อนถูกกำหนดโดยระดับเสียงพื้นฐานของเสียงนั้น

โทนเสียงที่ซับซ้อนอื่นๆ ทั้งหมดเรียกว่าโอเวอร์โทน เสียงหวือหวาเป็นตัวกำหนดเสียงต่ำ นั่นคือคุณภาพของเสียง ซึ่งช่วยให้เราแยกแยะเสียงของแหล่งที่มาบางแหล่งจากเสียงของผู้อื่นได้ ตัวอย่างเช่น เราสามารถแยกแยะเสียงเปียโนจากเสียงไวโอลินได้อย่างง่ายดาย แม้ว่าเสียงเหล่านี้จะมีระดับเสียงเท่ากัน นั่นคือความถี่พื้นฐานเดียวกัน ความแตกต่างระหว่างเสียงเหล่านี้เกิดจากชุดเสียงหวือหวาที่แตกต่างกัน

ดังนั้นระดับเสียงของเสียงจึงถูกกำหนดโดยความถี่ของปัจจัยพื้นฐาน: ยิ่งความถี่ของปัจจัยพื้นฐานมากเท่าใด เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ความดังของเสียงถูกกำหนดโดยจำนวนรวมของเสียงหวือหวา

1. 5. ทำไมเสียงต่างกัน?

เสียงต่างกันในระดับเสียง ระดับเสียง และระดับเสียงต่ำ ความดังของเสียงส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างของหูของผู้ฟังจากวัตถุที่ส่งเสียง และส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนของเสียงหลัง คำว่าแอมพลิจูดหมายถึงระยะทางที่ร่างกายเดินทางจากหนึ่ง จุดสุดขั้วกับอีกฝ่ายในระหว่างที่ลังเล ยิ่งระยะห่างนี้มากเท่าไร เสียงก็จะยิ่งดังขึ้นเท่านั้น

ระดับเสียงขึ้นอยู่กับความเร็วหรือความถี่ของการสั่นสะเทือนของร่างกาย ยิ่งวัตถุสั่นสะเทือนในหนึ่งวินาทีมากเท่าใด เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม เสียงสองเสียงที่มีระดับเสียงและระดับเสียงเท่ากันอาจต่างกัน ความไพเราะของเสียงขึ้นอยู่กับจำนวนและความแรงของเสียงหวือหวาที่มีอยู่ในนั้น หากสายไวโอลินถูกสร้างให้แกว่งไปตามความยาวทั้งหมดเพื่อไม่ให้เกิดการสั่นเพิ่มเติม จะได้ยินโทนเสียงต่ำสุดที่สามารถผลิตได้ โทนนี้เรียกว่าโทนเสียงหลัก อย่างไรก็ตาม หากเกิดการสั่นสะเทือนเพิ่มเติมของแต่ละชิ้นส่วน โน้ตที่สูงขึ้นจะปรากฏขึ้น กลมกลืนกับโทนเสียงหลัก จะสร้างเสียงไวโอลินที่พิเศษ โน้ตเหล่านี้สูงกว่ารูทเรียกว่าหวือหวา พวกเขากำหนดเสียงต่ำของเสียงใดเสียงหนึ่ง

1.6 การสะท้อนและการแพร่กระจายของการก่อกวน

การรบกวนของส่วนหนึ่งของท่อยางหรือสปริงที่ยืดออกจะเคลื่อนที่ไปตามความยาวของท่อ เมื่อการรบกวนไปถึงปลายท่อ จะสะท้อนออกมา ไม่ว่าปลายท่อจะยึดอยู่กับที่หรือว่างก็ตาม ปลายที่จับถูกดึงขึ้นอย่างรวดเร็วแล้วนำไปที่ตำแหน่งเดิม สันที่เกิดขึ้นบนท่อเคลื่อนที่ไปตามท่อไปยังผนังซึ่งสะท้อนออกมา ในกรณีนี้ คลื่นสะท้อนจะมีรูปร่างของความกดอากาศต่ำ กล่าวคือ อยู่ต่ำกว่าตำแหน่งเฉลี่ยของหลอด ในขณะที่ขั้วบวกเริ่มต้นอยู่เหนือ อะไรคือสาเหตุของความแตกต่างนี้? ลองนึกภาพปลายท่อยางยึดติดกับผนัง เนื่องจากได้รับการแก้ไขแล้วจึงไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ แรงกระตุ้นที่เพิ่มขึ้นของแรงกระตุ้นที่เข้ามาพยายามทำให้มันเคลื่อนขึ้นไปข้างบน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมันเคลื่อนที่ไม่ได้ จะต้องมีแรงเคลื่อนลงที่เท่ากันและตรงกันข้ามที่เล็ดลอดออกมาจากส่วนรองรับและนำไปใช้กับปลายท่อยาง ดังนั้นชีพจรที่สะท้อนกลับจึงเป็นแอนติโนดลง ความแตกต่างของเฟสของพัลส์สะท้อนกลับและพัลส์ดั้งเดิมคือ 180°

1. 7. คลื่นนิ่ง

เมื่อมือที่ถือท่อยางขยับขึ้นและลง และความถี่ของการเคลื่อนไหวค่อยๆ เพิ่มขึ้น จุดจะถึงจุดที่ได้รับแอนติโนดเพียงตัวเดียว ความถี่ของการสั่นของมือที่เพิ่มขึ้นอีกจะนำไปสู่การก่อตัวของแอนติโนดคู่ หากคุณวัดความถี่ของการเคลื่อนไหวของมือ คุณจะเห็นว่าความถี่ของมันเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เนื่องจากเป็นการยากที่จะขยับมือให้เร็วขึ้น จึงควรใช้เครื่องสั่นแบบกลไกจะดีกว่า

คลื่นที่สร้างขึ้นเรียกว่าคลื่นนิ่งหรือนิ่ง เกิดขึ้นเนื่องจากคลื่นสะท้อนกลับซ้อนทับบนคลื่นตกกระทบ

ในการศึกษานี้ มีสองคลื่น: เหตุการณ์และสะท้อน พวกมันมีความถี่ แอมพลิจูด และความยาวคลื่นเท่ากัน แต่แพร่กระจายไปในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งเหล่านี้เป็นคลื่นเดินทาง แต่พวกมันรบกวนซึ่งกันและกันและทำให้เกิดคลื่นนิ่ง สิ่งนี้มีผลที่ตามมา: ก) อนุภาคทั้งหมดในแต่ละครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นสั่นในเฟส กล่าวคือ พวกมันทั้งหมดเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันในเวลาเดียวกัน b) แต่ละอนุภาคมีแอมพลิจูดที่แตกต่างจากแอมพลิจูดของอนุภาคถัดไป c) ความแตกต่างของเฟสระหว่างการสั่นของอนุภาคของครึ่งคลื่นหนึ่งกับการสั่นของอนุภาคของครึ่งคลื่นถัดไปคือ 180° นี่หมายความว่าพวกมันถูกเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงกันข้ามให้มากที่สุดในเวลาเดียวกัน หรือหากพวกมันอยู่ในตำแหน่งตรงกลาง พวกเขาจะเริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

อนุภาคบางตัวไม่เคลื่อนที่ (มีแอมพลิจูดเป็นศูนย์) เนื่องจากแรงที่กระทำต่อพวกมันจะเท่ากันและตรงกันข้ามเสมอ จุดเหล่านี้เรียกว่าจุดปมหรือโหนดและระยะห่างระหว่างโหนดสองโหนดที่ตามมาคือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นนั่นคือ 1 \ 2 λ

การเคลื่อนที่สูงสุดเกิดขึ้นที่จุดต่างๆ และแอมพลิจูดของจุดเหล่านี้เป็นสองเท่าของแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ จุดเหล่านี้เรียกว่า antinodes และระยะห่างระหว่าง antinodes สองตัวที่ตามมาคือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น ระยะห่างระหว่างโหนดกับแอนติโนดถัดไปคือหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น นั่นคือ 1\4λ

คลื่นนิ่งแตกต่างจากคลื่นเดินทาง ในคลื่นเดินทาง: ก) อนุภาคทั้งหมดมีแอมพลิจูดการสั่นเท่ากัน b) แต่ละอนุภาคไม่อยู่ในเฟสถัดไป

1. 8. หลอดเรโซแนนซ์.

ท่อเรโซแนนซ์เป็นท่อแคบที่มีเสาของอากาศสั่นสะเทือน หากต้องการเปลี่ยนความยาวของคอลัมน์อากาศ ให้ใช้ วิธีทางที่แตกต่างเช่นการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำในท่อ ปลายท่อปิดเป็นปมเนื่องจากอากาศที่สัมผัสอยู่กับที่ ปลายเปิดของท่อจะเป็นแอนติโนดเสมอ เนื่องจากแอมพลิจูดการสั่นสูงสุดที่นี่ มีหนึ่งโหนดและหนึ่ง antinode ความยาวของท่อประมาณหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นนิ่ง

เพื่อแสดงว่าความยาวของคอลัมน์อากาศแปรผกผันกับความถี่ของคลื่น ต้องใช้ส้อมเสียงเป็นชุด ควรใช้ลำโพงขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ปรับเทียบแล้ว ความถี่เสียงแทนส้อมเสียงความถี่คงที่ แทนที่จะใช้ท่อที่มีน้ำ จะใช้ท่อแบบยาวที่มีลูกสูบแทน เนื่องจากจะทำให้เลือกความยาวของคอลัมน์อากาศได้ง่ายขึ้น แหล่งกำเนิดเสียงคงที่อยู่ใกล้กับปลายท่อ และได้รับความยาวเรโซแนนท์ของคอลัมน์อากาศสำหรับความถี่ 300 Hz, 350 Hz, 400 Hz, 450 Hz, 500 Hz, 550 Hz และ 600 Hz

เมื่อน้ำถูกเทลงในขวด เสียงบางอย่างจะถูกสร้างขึ้นเมื่ออากาศในขวดเริ่มสั่น ระดับเสียงนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาตรของอากาศในขวดลดลง แต่ละขวดมีความถี่เฉพาะของมันเอง และเมื่อคุณเป่าผ่านคอขวดที่เปิดอยู่ ก็จะเกิดเสียงขึ้นด้วย

ในตอนต้นของสงคราม 2482-2488 ไฟฉายมุ่งเน้นไปที่เครื่องบินโดยใช้อุปกรณ์ที่ทำงานในช่วงเสียง เพื่อป้องกันไม่ให้พวกเขาจดจ่อ ลูกเรือบางคนถูกโยนออกจากเครื่องบิน ขวดเปล่าเมื่อพวกเขาโดนสปอตไลท์ ผู้รับจะรับรู้ถึงเสียงดังของขวดที่ตกลงมา และสปอตไลท์ก็สูญเสียโฟกัส

1. 9. เครื่องดนตรีประเภทลม

เสียงที่เกิดจากเครื่องมือลมขึ้นอยู่กับคลื่นนิ่งที่เกิดขึ้นในท่อ โทนสีขึ้นอยู่กับความยาวของท่อและประเภทของการสั่นสะเทือนของอากาศในท่อ

ตัวอย่างเช่นท่ออวัยวะเปิด อากาศถูกเป่าเข้าไปในท่อผ่านรูและกระทบกับหิ้งที่แหลมคม ทำให้อากาศในท่อสั่น เนื่องจากปลายทั้งสองของท่อเปิดอยู่ จึงมีขั้วตรงข้ามที่ปลายแต่ละด้านเสมอ การสั่นสะเทือนที่ง่ายที่สุดคือเมื่อมีแอนติโนดที่ปลายแต่ละด้าน และหนึ่งโหนดอยู่ตรงกลาง นี่คือการสั่นสะเทือนพื้นฐาน และความยาวของท่อจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นโดยประมาณ ความถี่พิทช์ =c/2l โดยที่ c คือความเร็วของเสียง และ l คือความยาวของท่อ

ปิด ท่ออวัยวะมีปลั๊กที่ปลาย นั่นคือ ปลายท่อปิด ซึ่งหมายความว่ามีโหนดอยู่ที่ปลายนี้เสมอ ค่อนข้างชัดเจนว่า: ก) ความถี่พื้นฐาน ท่อปิดเป็นครึ่งหนึ่งของความถี่พื้นฐาน เปิดท่อความยาวเท่ากัน b) ด้วยท่อปิดสามารถสร้างเสียงหวือหวาได้เท่านั้น ดังนั้นช่วงของโทนเสียงของไพพ์แบบเปิดจึงมากกว่าช่วงของโทนเสียงแบบปิด

สภาพร่างกายเปลี่ยนเสียงเครื่องดนตรี อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทำให้ความเร็วของเสียงในอากาศเพิ่มขึ้นและทำให้ความถี่พื้นฐานเพิ่มขึ้น ความยาวของท่อก็เพิ่มขึ้นบ้างทำให้ความถี่ลดลง เมื่อเล่นออร์แกน เช่น ในโบสถ์ นักแสดงขอให้เปิดเครื่องทำความร้อนเพื่อให้ออร์แกนส่งเสียงที่อุณหภูมิปกติ เครื่องสายมีตัวควบคุมความตึงของสาย อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทำให้เชือกขยายตัวและความตึงเครียดลดลง

บทที่ 2 ภาคปฏิบัติ

2. 1. วิธีการกำหนดความเร็วของเสียงโดยใช้หลอดเรโซแนนซ์

อุปกรณ์จะแสดงในรูป ท่อเรโซแนนซ์เป็นท่อแคบยาว A เชื่อมต่อกับถัง B ผ่านท่อยาง ท่อทั้งสองมีน้ำ เมื่อยก B ขึ้น ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A จะลดลง และเมื่อลดระดับ B ลง ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A จะเพิ่มขึ้น วางส้อมเสียงแบบสั่นที่ด้านบนของ A เมื่อความยาวของคอลัมน์อากาศใน A เป็นศูนย์ คุณจะไม่ได้ยินเสียงใดๆ เมื่อคอลัมน์ของอากาศที่ A ยาวขึ้น คุณจะได้ยินเสียงความเข้มของเสียงเพิ่มขึ้น ไปถึงระดับสูงสุด แล้วเริ่มจางลง ทำซ้ำขั้นตอนนี้ โดยปรับ B เพื่อให้ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A สร้างเสียงสูงสุด จากนั้นวัดความยาว l1 ของเสาอากาศ

เสียงดังเพราะความถี่ธรรมชาติของคอลัมน์อากาศที่มีความยาว l1 เท่ากับความถี่ธรรมชาติของส้อมเสียง ดังนั้นคอลัมน์อากาศจะแกว่งไปพร้อมกัน คุณพบตำแหน่งเรโซแนนซ์แรกแล้ว อันที่จริง ความยาวของอากาศที่แกว่งไปมานั้นค่อนข้างมากกว่าคอลัมน์ของอากาศใน A

ถ้าคุณตก. ยิ่งต่ำลงเพื่อให้ความยาวของคอลัมน์อากาศเพิ่มขึ้น คุณจะพบตำแหน่งอื่นที่เสียงไปถึง ความแข็งแกร่งสูงสุด. กำหนดตำแหน่งนี้ให้แน่ชัดและวัดความยาว l2 ของคอลัมน์อากาศ นี่คือตำแหน่งเรโซแนนซ์ที่สอง เหมือนเมื่อก่อน ปลายท่ออยู่ที่ปลายเปิด ส่วนปมอยู่ที่ผิวน้ำ สิ่งนี้สามารถทำได้เฉพาะในกรณีที่แสดงในรูปโดยที่ความยาวของคอลัมน์อากาศในท่อจะมีความยาวคลื่นประมาณ 3/4 (3/4 λ)

การลบการวัดทั้งสองจะทำให้:

3\4 λ - 1\4 λ = l2 - l1 ดังนั้น 1\2 λ = l2 - l1

ดังนั้น c = ν λ = ν 2 (l2 - l1) โดยที่ ν คือความถี่ของส้อมเสียง นี่เป็นวิธีที่รวดเร็วและแม่นยำในการกำหนดความเร็วของเสียงในอากาศ

2. 2. การทดลองและการคำนวณ

เครื่องมือและอุปกรณ์ต่อไปนี้ถูกใช้เพื่อกำหนดความเร็วของคลื่นเสียง:

ขาตั้งกล้องอเนกประสงค์;

หลอดแก้วผนังหนาปิดสนิทด้านหนึ่ง ยาว 1.2 เมตร

ส้อมเสียงความถี่ 440 Hz โน้ต "la";

ค้อน;

ขวดน้ำ;

ปทัฏฐาน.

ความคืบหน้าการวิจัย:

1. ฉันประกอบขาตั้งกล้องโดยยึดวงแหวนไว้ที่แขนเสื้อ

2. วางหลอดแก้วในขาตั้งกล้อง

3. โดยการเทน้ำลงในท่อและคลื่นเสียงที่น่าตื่นเต้นบนส้อมเสียง เขาสร้างคลื่นนิ่งในท่อ

4. บรรลุความสูงของเสาน้ำโดยสังเกตเห็นได้ชัดซึ่งขยายคลื่นเสียงในหลอดแก้วเพื่อให้สังเกตการสั่นพ้องในหลอด

5. วัดความยาวแรกของปลายท่อที่ปราศจากน้ำ - l2 \u003d 58 cm \u003d 0.58 m

6. เพิ่มน้ำในท่อมากขึ้น (ทำซ้ำขั้นตอนที่ 3, 4, 5) - l1 = 19 cm = 0.19 m

7. ทำการคำนวณตามสูตร: c \u003d ν λ \u003d ν 2 (l2 - l1),

8. s \u003d 440 Hz * 2 (0.58 ม. - 0.19 ม.) \u003d 880 * 0.39 \u003d 343.2 ม. / s

ผลการศึกษาคือความเร็วของเสียง = 343.2 m/s

2. 3. บทสรุปของภาคปฏิบัติ

ใช้อุปกรณ์ที่คุณเลือกกำหนดความเร็วของเสียงในอากาศ เราเปรียบเทียบผลลัพธ์กับค่าตาราง - 330 m / s ค่าผลลัพธ์จะเท่ากับตารางโดยประมาณ ความคลาดเคลื่อนเกิดจากข้อผิดพลาดในการวัด เหตุผลที่สอง: ค่าแบบตารางจะได้รับที่อุณหภูมิ 00C และในอพาร์ตเมนต์อุณหภูมิของอากาศ = 240C

ดังนั้นจึงสามารถใช้วิธีการที่เสนอในการกำหนดความเร็วของเสียงโดยใช้หลอดเรโซแนนซ์ได้

บทสรุป.

ความสามารถในการคำนวณและกำหนดลักษณะของเสียงนั้นมีประโยชน์มาก จากการศึกษาลักษณะเสียง : ความดัง, แอมพลิจูด, ความถี่, ความยาวคลื่น - ค่าเหล่านี้มีอยู่ในเสียงบางเสียง สามารถนำมาใช้กำหนดเสียงที่เราได้ยินได้ ช่วงเวลานี้. เราต้องเผชิญกับความสม่ำเสมอทางคณิตศาสตร์ของเสียงอีกครั้ง แต่ความเร็วของเสียงแม้ว่าจะสามารถคำนวณได้ก็ตามแต่ก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของห้องและพื้นที่ที่เกิดเสียง

ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษาจึงสำเร็จ

สมมติฐานของการศึกษาได้รับการยืนยันแล้ว แต่ในอนาคตจำเป็นต้องคำนึงถึงข้อผิดพลาดในการวัดด้วย

ตามวัตถุประสงค์ของการศึกษานี้สำเร็จ:

กำลังศึกษา พื้นฐานทางทฤษฎีเรื่องนี้;

พบความสม่ำเสมอ

มีการวัดที่จำเป็นแล้ว

คำนวณความเร็วของเสียง

ผลลัพธ์ของการคำนวณถูกเปรียบเทียบกับข้อมูลตารางที่มีอยู่แล้ว

มีการประเมินผลลัพธ์ที่ได้รับ

จากผลงาน: o เรียนรู้การกำหนดความเร็วของเสียงโดยใช้หลอดเรโซแนนซ์ o พบปัญหา ความเร็วต่างกันเสียงที่ อุณหภูมิต่างกันดังนั้นฉันจะพยายามตรวจสอบปัญหานี้ในอนาคตอันใกล้นี้