Opseg frekvencije zvuka. Odnos frekvencije zvučnog talasa, njegove dužine i brzine

Sada na Internetu postoji mnogo mogućnosti za provjeru oštrine vašeg sluha na mreži. Da biste to učinili, morate pokrenuti video sa zvukom, čija se učestalost povećava. Kreatori testa preporučuju provjeru sa slušalicama kako se strani šumovi ne bi miješali. Raspon zvučnih frekvencija u videu počinje sa tako visokim vrijednostima da samo rijetki mogu čuti. Tada se frekvencija zvuka postepeno smanjuje, a na kraju videa čuje se zvuk koji čuje i osoba sa oštećenim sluhom.

Tokom video zapisa korisniku se prikazuje vrijednost frekvencije zvuka koji se reproducira. Uslovi testiranja sugerišu da video treba zaustaviti u trenutku kada osoba može čuti zvuk. Dalje, trebali biste vidjeti u kojoj tački je frekvencija prestala. Njegova vrijednost će jasno pokazati da je sluh normalan, bolji od većine ljudi, ili se obratite ljekaru. Neki testovi pokazuju koje godine odgovaraju maksimalnoj frekvenciji koju osoba može čuti.

Šta je zvuk i zvučni talas

Zvuk je subjektivni osjećaj, ali ga čujemo jer nam nešto što zaista postoji uđe u uvo. To je zvučni talas. Fizičare zanima kako su senzacije koje doživljavamo povezane sa karakteristikama zvučnog talasa.

Zvučni talasi su uzdužni mehanički talasi sa malom amplitudom, čiji je frekvencijski opseg 20 Hz-20 kHz. Mala amplituda je kada promjena pritisak usled kompresije-razrjeđivanje je mnogo manje od pritiska u ovom okruženju. U vazduhu u oblastima kompresije-razređivanja, promena pritiska je mnogo manja od atmosferskog. Ako je amplituda istog reda ili veća od atmosferskog pritiska, onda to više nisu zvučni talasi, već udarni talasi, oni se šire nadzvučnom brzinom.

Čujnost zvukova

Već smo saznali koliki je raspon zvučnih frekvencija, ali šta leži izvan njegovih granica? Ako je frekvencija manja od 20 Hz, takvi talasi se nazivaju infrazvuk. Ako je više od 20 kHz, ovo su ultrazvučni talasi. I infra-i ultrazvuk ne izazivaju slušne senzacije. Granice su prilično zamagljene: dojenčad čuje 22-23 kHz, mladi mogu uočiti 21 kHz, neko čuje 16 Hz. Odnosno, što je osoba mlađa, to je veća frekvencija koju može čuti.

Psi čuju više frekvencije. Njihovi treneri koriste ovu sposobnost, daju komande ultrazvučnim zviždukom, koji se ne čuju ljudima. Na slici su prikazani rasponi frekvencija dostupni za percepciju različitih životinja.

Zvuči kao policijsko oružje

Evo primjera slučaja koji pokazuje da je raspon zvučnih frekvencija koje osoba čuje približan i ovisi o individualnim karakteristikama.

U Washingtonu je policija pronašla način za nenasilno rastjerivanje mladih. Dječaci i djevojčice stalno su se okupljali u blizini jedne od stanica metroa, pričali. Vlasti su smatrale da njihova besciljna zabava ometa druge,. . zato što se previše ljudi okuplja na ulazu. Policija je postavila uređaj za komarce koji je ispuštao zvuk na frekvenciji od 17,5 kHz. Ovaj uređaj je dizajniran za odbijanje insekata, ali proizvođači su uvjeravali da zvučne valove ove frekvencije percipiraju samo tinejdžeri od 13 i ne stariji od 25 godina.

Zahvaljujući uređaju bilo je moguće riješiti se mladih, ali 28-godišnji muškarac čuo je zvuk i žalio se Gradskoj upravi. Lokalne vlasti su morale prestati koristiti uređaj.

Opseg talasnih dužina

Zvučni frekvencijski talasi u različitim okruženjima imaju različite karakteristike. Dužina i brzina širenja talasa se razlikuju. U vazduhu (na sobnoj temperaturi) brzina je 340 m / s.

Razmotrite talase sa frekvencijama koje su za nas u zvučnom opsegu. Njihova minimalna dužina je 17 mm, Maksimalna 17 m. Zvuk sa najmanjom talasnom dužinom je na ivici ultrazvuka, a sa najvećom se približava infrazvuku.

Brzina zvučnog talasa

Vjeruje se da se svjetlost širi trenutno i potrebno je određeno vrijeme da se zvuk širi. U stvari, svetlost takođe ima brzinu, samo je to granica, ništa se ne kreće brže od svetlosti. Što se tiče zvuka, njegovo širenje u vazduhu je od najvećeg interesa, iako je brzina zvučnog talasa u gušćim medijima mnogo veća. Sjetimo se grmljavine: prvo vidimo bljesak munje, a zatim čujemo grmljavinu. Zvuk kasni jer je njegova brzina mnogo puta manja od brzine svjetlosti. Po prvi put je brzina zvuka mjerena snimanjem vremenskog intervala između ispaljivanja muškete i zvuka. Zatim su uzeli udaljenost između instrumenta i istraživača i podijelili je s vremenom" kašnjenja " zvuka.

Ova metoda ima dva nedostatka. Prvo, ovo je greška štoperice, posebno na maloj udaljenosti od izvora zvuka. Drugo, to je brzina reakcije. Sa ovim mjerenjem rezultati neće biti tačni. Za izračunavanje brzine prikladnije je uzeti poznatu frekvenciju određenog zvuka. Postoji generator frekvencija, uređaj sa rasponom zvučnih frekvencija od 20 Hz do 20 kHz.

Uključuje se na željenu frekvenciju, a talasna dužina se meri tokom eksperimenta. Množenje obje vrijednosti, dobija se brzina zvuka.

Hiperzvuk

Talasna dužina se izračunava dijeljenjem brzine sa frekvencijom, tako da kako se frekvencija povećava, talasna dužina se smanjuje. Moguće je stvoriti vibracije tako visoke frekvencije da će talasna dužina biti istog reda kao i slobodna putanja molekula gasa, na primer, vazduha. Ovo je hiperzvuk. Slabo se širi jer se vazduh prestaje smatrati kontinuiranim medijumom,. jer. talasna dužina je zanemarljiva. U normalnim uslovima (pri atmosferskom pritisku), slobodni put molekula je 10^-7 m. Koji je Frekvencijski raspon talasa? Oni nisu zvuk, jer ih ne čujemo. Ako izračunamo učestalost hiperzvuka, ispada da je 3×10⁹ Hz i više. Hiperzvuk se mjeri u gigahercima (1 GHz = 1 milijarda Hz).

Kako frekvencija zvuka utiče na njegovu visinu

Opseg zvučnih frekvencija utiče na opseg visine tona. Iako je visina zvuka subjektivna senzacija, ona je određena objektivnom karakteristikom zvuka, frekvencijom. Visoke frekvencije stvaraju visok zvuk. Da li visina zvuka zavisi od talasne dužine? Naravno, brzina, frekvencija i talasna dužina su međusobno povezane. Međutim, zvuk iste frekvencije će imati različitu talasnu dužinu u različitim okruženjima, ali će se percipirati na isti način.

Čujemo zvuk jer promjene pritiska uzrokuju oscilaciju naše bubne opne. Pritisak se menja sa istom frekvencijom, tako da nije važno što je talasna dužina različita u različitim okruženjima. Zbog iste frekvencije, percipiraćemo zvuk kao visok ili nizak, čak i u vodi, čak i u vazduhu. U vodi je brzina zvuka 1,5 km/ s, što je skoro 5 puta veće nego u vazduhu, pa je talasna dužina mnogo duža. Ali ako tijelo vibrira konstantnom frekvencijom (recimo, 500 Hz) u oba okruženja, visina zvuka će biti ista.

Postoje zvuci koji nemaju visinu, na primer, zvuk "sh-sh-sh". Njihove fluktuacije frekvencije nisu periodične, već haotične, pa ih doživljavamo kao buku.