Pebrero 18, 2016

Ang mundo ng home entertainment ay medyo iba-iba at maaaring kabilang ang: panonood ng mga pelikula sa isang magandang home theater system; kapana-panabik at kapana-panabik na gameplay o pakikinig sa musika. Bilang isang patakaran, lahat ay nakakahanap ng isang bagay sa kanilang sarili sa lugar na ito, o pinagsasama ang lahat nang sabay-sabay. Ngunit anuman ang mga layunin ng isang tao para sa pag-aayos ng kanyang oras sa paglilibang at kahit anong sukdulan ang kanilang napuntahan, ang lahat ng mga link na ito ay matatag na konektado sa pamamagitan ng isang simple at naiintindihan na salita - "tunog". Sa katunayan, sa lahat ng mga kaso sa itaas, aakayin tayo ng kamay sa pamamagitan ng tunog. Ngunit ang tanong na ito ay hindi gaanong simple at walang halaga, lalo na sa mga kaso kung saan may pagnanais na makamit ang mataas na kalidad na tunog sa isang silid o anumang iba pang mga kondisyon. Upang gawin ito, hindi palaging kinakailangan na bumili ng mamahaling hi-fi o hi-end na mga bahagi (bagaman ito ay magiging lubhang kapaki-pakinabang), ngunit sapat na ang isang mahusay na kaalaman sa pisikal na teorya, na maaaring maalis ang karamihan sa mga problema na lumitaw para sa sinuman. na nagtatakda upang makakuha ng mataas na kalidad na voice acting.

Susunod, ang teorya ng tunog at acoustics ay isasaalang-alang mula sa punto ng view ng pisika. SA sa kasong ito Susubukan kong gawin itong madaling ma-access hangga't maaari sa pag-unawa ng sinumang tao na, marahil, ay malayo sa pag-alam ng mga pisikal na batas o pormula, ngunit gayunpaman ay masigasig na nangangarap na matupad ang pangarap na lumikha ng isang perpektong acoustic system. Hindi ko ipinapalagay na sabihin iyon upang makamit magandang resulta sa lugar na ito, sa bahay (o sa isang kotse, halimbawa), kailangan mong malaman ang mga teoryang ito nang lubusan, ngunit ang pag-unawa sa mga pangunahing kaalaman ay magbibigay-daan sa iyo upang maiwasan ang maraming mga hangal at walang katotohanan na mga pagkakamali, at magbibigay-daan din sa iyo na makamit ang maximum na sound effect mula sa isang sistema ng anumang antas.

Pangkalahatang teorya ng tunog at terminolohiya sa musika

Ano ito tunog? Ito ang sensasyon na nakikita ng auditory organ "tainga"(ang kababalaghan mismo ay umiiral nang walang pakikilahok ng "tainga" sa proseso, ngunit ito ay mas madaling maunawaan), na nangyayari kapag ang eardrum ay nasasabik ng isang sound wave. Ang tainga sa kasong ito ay kumikilos bilang isang "tatanggap" ng mga sound wave ng iba't ibang mga frequency.
Sound wave ay mahalagang sunud-sunod na serye ng mga compaction at rarefaction ng medium (kadalasan ang air medium in normal na kondisyon) ng iba't ibang frequency. Ang likas na katangian ng mga sound wave ay oscillatory, sanhi at ginawa ng vibration ng anumang katawan. Ang paglitaw at pagpapalaganap ng isang classical sound wave ay posible sa tatlong elastic media: gaseous, liquid at solid. Kapag ang isang sound wave ay naganap sa isa sa mga ganitong uri ng espasyo, ang ilang mga pagbabago ay tiyak na magaganap sa daluyan mismo, halimbawa, mga pagbabago sa density o presyon ng hangin, paggalaw ng mga particle masa ng hangin atbp.

Dahil ang isang sound wave ay may likas na oscillatory, mayroon itong katangian tulad ng frequency. Dalas sinusukat sa hertz (bilang parangal sa German physicist na si Heinrich Rudolf Hertz), at tinutukoy ang bilang ng mga oscillations sa loob ng isang yugto ng panahon na katumbas ng isang segundo. Yung. halimbawa, ang dalas ng 20 Hz ay ​​nagpapahiwatig ng isang cycle ng 20 oscillations sa isang segundo. Depende sa dalas ng tunog pansariling konsepto ang taas nito. Ang higit pa tunog vibrations nagaganap sa isang segundo, tila "mas mataas" ang tunog. Ang sound wave ay mayroon ding isa pang mahalagang katangian, na may pangalan - wavelength. Haba ng daluyong Nakaugalian na isaalang-alang ang distansya na ang isang tunog ng isang tiyak na dalas ay naglalakbay sa isang yugto na katumbas ng isang segundo. Halimbawa, ang wavelength ng pinakamababang tunog sa hanay ng naririnig ng tao sa 20 Hz ay ​​16.5 metro, at ang wavelength ng pinakamataas na tunog sa 20,000 Hz ay ​​1.7 sentimetro.

Ang tainga ng tao ay idinisenyo sa paraang ito ay may kakayahang makakita ng mga alon lamang sa isang limitadong saklaw, humigit-kumulang 20 Hz - 20,000 Hz (depende sa mga katangian ng isang partikular na tao, ang ilan ay nakakarinig ng kaunti pa, ang ilan ay mas mababa) . Kaya, hindi ito nangangahulugan na ang mga tunog sa ibaba o sa itaas ng mga frequency na ito ay hindi umiiral, ang mga ito ay hindi lamang nakikita ng tainga ng tao, na lumalampas sa naririnig na saklaw. Ang tunog sa itaas ng naririnig na hanay ay tinatawag ultrasound, ang tunog sa ibaba ng naririnig na hanay ay tinatawag infrasound. Ang ilang mga hayop ay nakakakita ng mga ultra at infra na tunog, ang ilan ay gumagamit pa ng hanay na ito para sa oryentasyon sa kalawakan ( ang mga paniki, mga dolphin). Kung ang tunog ay dumaan sa isang daluyan na hindi direktang nakikipag-ugnayan sa organ ng pandinig ng tao, kung gayon ang tunog ay maaaring hindi marinig o maaaring lubhang humina pagkatapos.

Sa musikal na terminolohiya ng tunog, may mga mahahalagang pagtatalaga gaya ng octave, tono at overtone ng tunog. Oktaba nangangahulugang isang agwat kung saan ang frequency ratio sa pagitan ng mga tunog ay 1 hanggang 2. Ang isang octave ay kadalasang nakikilala sa pamamagitan ng tainga, habang ang mga tunog sa loob ng pagitan na ito ay maaaring magkapareho sa isa't isa. Ang isang octave ay maaari ding tawaging isang tunog na nag-vibrate ng dalawang beses kaysa sa isa pang tunog sa parehong yugto ng panahon. Halimbawa, ang dalas ng 800 Hz ay ​​hindi hihigit sa isang mas mataas na oktaba ng 400 Hz, at ang dalas ng 400 Hz naman ay ang susunod na oktaba ng tunog na may dalas na 200 Hz. Ang oktaba naman ay binubuo ng mga tono at overtone. Variable oscillations sa harmonic sound wave parehong dalas ay perceived sa pamamagitan ng tainga ng tao bilang musikal na tono. Mga oscillations mataas na dalas maaaring bigyang-kahulugan bilang mga tunog na may mataas na tunog, mga vibrations na mababa ang dalas bilang mga tunog na may mababang tunog. Ang tainga ng tao ay may kakayahang malinaw na makilala ang mga tunog na may pagkakaiba ng isang tono (sa hanay na hanggang 4000 Hz). Sa kabila nito, ang musika ay gumagamit ng napakaliit na bilang ng mga tono. Ipinaliwanag ito mula sa mga pagsasaalang-alang ng prinsipyo ng harmonic consonance; lahat ay batay sa prinsipyo ng octaves.

Isaalang-alang natin ang teorya ng mga tono ng musika gamit ang halimbawa ng isang string na nakaunat sa isang tiyak na paraan. Ang nasabing string, depende sa puwersa ng pag-igting, ay "i-tune" sa isang tiyak na dalas. Kapag nalantad ang string na ito sa isang bagay na may isang partikular na puwersa, na nagiging sanhi ng pag-vibrate nito, isang tiyak na tono ng tunog ang patuloy na mapapansin, at maririnig natin ang gustong dalas ng pag-tune. Ang tunog na ito ay tinatawag na pangunahing tono. Ang dalas ng nota na "A" ng unang oktaba ay opisyal na tinatanggap bilang pangunahing tono sa larangan ng musika, katumbas ng 440 Hz. Gayunpaman, ang karamihan sa mga instrumentong pangmusika ay hindi kailanman gumagawa ng mga purong pangunahing tono lamang; ang mga ito ay tiyak na sinasamahan ng mga tono na tinatawag overtones. Dito angkop na alalahanin ang isang mahalagang kahulugan musikal acoustics, ang konsepto ng sound timbre. Timbre- ito ay isang tampok ng mga musikal na tunog na nagbibigay sa mga instrumentong pangmusika at boses ng kanilang natatangi, nakikilalang pagtitiyak ng tunog, kahit na naghahambing ng mga tunog ng parehong pitch at volume. Ang timbre ng bawat instrumentong pangmusika ay nakasalalay sa pamamahagi ng enerhiya ng tunog sa mga overtone sa sandaling lumitaw ang tunog.

Ang mga overtone ay bumubuo ng isang tiyak na kulay ng pangunahing tono, kung saan madali nating matukoy at makikilala ang isang partikular na instrumento, pati na rin malinaw na makilala ang tunog nito mula sa ibang instrumento. Mayroong dalawang uri ng overtones: harmonic at non-harmonic. Harmonic na mga tono sa pamamagitan ng kahulugan ay multiple ng pangunahing frequency. Sa kabaligtaran, kung ang mga overtone ay hindi multiple at kapansin-pansing lumihis mula sa mga halaga, kung gayon sila ay tinatawag na di-harmonic. Sa musika, halos hindi kasama ang pagpapatakbo na may maraming mga overtone, kaya ang termino ay binawasan sa konsepto ng "overtone," ibig sabihin ay harmonic. Para sa ilang mga instrumento, tulad ng piano, ang pangunahing tono ay walang oras upang mabuo; sa maikling panahon, ang lakas ng tunog ng mga overtone ay tumataas, at pagkatapos ay mabilis na bumababa. Maraming mga instrumento ang lumikha ng tinatawag na "transition tone" na epekto, kung saan ang enerhiya ng ilang mga overtone ay nasa pinakamataas nito. tiyak na sandali oras, kadalasan sa pinakasimula, ngunit pagkatapos ay biglang nagbabago at lumilipat sa iba pang mga overtone. Ang hanay ng dalas ng bawat instrumento ay maaaring isaalang-alang nang hiwalay at karaniwang limitado sa mga pangunahing frequency na kayang gawin ng partikular na instrumento.

Sa sound theory mayroon ding ganitong konsepto bilang NOISE. ingay- ito ay anumang tunog na nilikha ng kumbinasyon ng mga pinagmumulan na hindi naaayon sa isa't isa. Pamilyar ang lahat sa tunog ng mga dahon ng puno na iindayog ng hangin, atbp.

Ano ang tumutukoy sa dami ng tunog? Malinaw, ang gayong kababalaghan ay direktang nakasalalay sa dami ng enerhiya na inilipat ng sound wave. Upang matukoy ang dami ng mga tagapagpahiwatig ng loudness, mayroong isang konsepto - intensity ng tunog. Tindi ng tunog ay tinukoy bilang ang daloy ng enerhiya na dumadaan sa ilang lugar ng espasyo (halimbawa, cm2) bawat yunit ng oras (halimbawa, bawat segundo). Sa normal na pag-uusap, ang intensity ay humigit-kumulang 9 o 10 W/cm2. Ang tainga ng tao ay may kakayahang makita ang mga tunog sa isang medyo malawak na hanay ng sensitivity, habang ang sensitivity ng mga frequency ay heterogenous sa loob ng sound spectrum. Kaya ang pinakamahusay na paraan Ang pinaghihinalaang saklaw ng dalas ay 1000 Hz - 4000 Hz, na pinakamalawak na sumasaklaw sa pagsasalita ng tao.

Dahil ang mga tunog ay nag-iiba nang malaki sa intensity, mas madaling isipin ito bilang isang logarithmic na dami at sukatin ito sa mga decibel (pagkatapos ng Scottish scientist na si Alexander Graham Bell). Ang mas mababang threshold ng sensitivity ng pandinig ng tainga ng tao ay 0 dB, ang itaas ay 120 dB, na tinatawag ding "threshold ng sakit". Pinakamataas na limitasyon Ang pagiging sensitibo ay hindi rin nakikita ng tainga ng tao sa parehong paraan, ngunit depende sa isang tiyak na dalas. Mga tunog mababang frequency dapat magkaroon ng mas mataas na intensity kaysa sa mataas upang magdulot ng threshold ng sakit. Halimbawa, ang threshold ng sakit sa mababang dalas ng 31.5 Hz ay ​​nangyayari sa antas ng intensity ng tunog na 135 dB, kapag sa dalas ng 2000 Hz ang sensasyon ng sakit ay lilitaw sa 112 dB. Mayroon ding konsepto ng sound pressure, na talagang nagpapalawak sa karaniwang paliwanag ng pagpapalaganap ng sound wave sa hangin. Presyon ng tunog- ito ay isang variable na labis na presyon na lumitaw sa isang nababanat na daluyan bilang isang resulta ng pagpasa ng isang sound wave sa pamamagitan nito.

Kawayan ng tunog

Upang mas maunawaan ang sistema ng pagbuo ng sound wave, isipin ang isang klasikong speaker na matatagpuan sa isang pipe na puno ng hangin. Kung ang nagsasalita ay gumawa ng isang matalim na paggalaw pasulong, ang hangin sa agarang paligid ng diffuser ay pansamantalang na-compress. Ang hangin ay lalawak pagkatapos, at sa gayon ay itulak ang naka-compress na rehiyon ng hangin sa kahabaan ng tubo.
Ang paggalaw ng alon na ito ay magiging maayos kapag umabot ito sa auditory organ at "nagpapasigla" eardrum. Kapag ang isang sound wave ay nangyayari sa isang gas, ang labis na presyon at labis na density ay nalilikha at ang mga particle ay gumagalaw pare-pareho ang bilis. Tungkol sa mga sound wave, mahalagang tandaan ang katotohanan na ang sangkap ay hindi gumagalaw kasama ng sound wave, ngunit isang pansamantalang kaguluhan lamang ng mga masa ng hangin ang nangyayari.

Kung iniisip natin ang isang piston na nasuspinde sa libreng espasyo sa isang spring at gumagawa ng paulit-ulit na paggalaw "pabalik-balik", kung gayon ang mga naturang oscillations ay tatawaging harmonic o sinusoidal (kung akala natin ang alon bilang isang graph, kung gayon sa kasong ito makakakuha tayo ng isang dalisay sinusoid na may paulit-ulit na pagbaba at pagtaas). Kung iniisip natin ang isang speaker sa isang pipe (tulad ng sa halimbawang inilarawan sa itaas) na gumaganap ng mga harmonic oscillations, pagkatapos ay sa sandaling ang speaker ay gumagalaw "pasulong" ang kilalang epekto ng air compression ay nakuha, at kapag ang speaker ay gumagalaw "paatras" baligtad na epekto discharge. Sa kasong ito, ang isang alon ng alternating compression at rarefaction ay magpapalaganap sa pamamagitan ng pipe. Ang distansya sa kahabaan ng pipe sa pagitan ng katabing maxima o minima (phase) ay tatawagin haba ng daluyong. Kung ang mga particle ay nag-oscillate parallel sa direksyon ng pagpapalaganap ng wave, kung gayon ang wave ay tinatawag pahaba. Kung sila ay nag-oscillate patayo sa direksyon ng pagpapalaganap, kung gayon ang alon ay tinatawag nakahalang. Karaniwan, ang mga sound wave sa mga gas at likido ay pahaba, ngunit sa mga solido ay maaaring mangyari ang mga alon ng parehong uri. Ang mga transverse wave sa mga solid ay lumitaw dahil sa paglaban sa pagbabago ng hugis. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng dalawang uri ng mga alon na ito ay ang isang transverse wave ay may pag-aari ng polariseysyon (ang mga oscillations ay nangyayari sa isang tiyak na eroplano), habang ang isang longitudinal wave ay hindi.

Bilis ng tunog

Ang bilis ng tunog ay direktang nakasalalay sa mga katangian ng daluyan kung saan ito nagpapalaganap. Ito ay tinutukoy (umaasa) sa pamamagitan ng dalawang katangian ng daluyan: pagkalastiko at density ng materyal. Ang bilis ng tunog sa mga solid ay direktang nakasalalay sa uri ng materyal at mga katangian nito. Ang bilis sa gaseous media ay nakasalalay lamang sa isang uri ng deformation ng medium: compression-rarefaction. Ang pagbabago sa presyon sa isang sound wave ay nangyayari nang walang pagpapalitan ng init sa mga nakapaligid na particle at tinatawag na adiabatic.
Ang bilis ng tunog sa isang gas ay higit na nakasalalay sa temperatura - tumataas ito sa pagtaas ng temperatura at bumababa sa pagbaba ng temperatura. Gayundin, ang bilis ng tunog sa isang gas na daluyan ay nakasalalay sa laki at masa ng mga molekula ng gas mismo - mas maliit ang masa at sukat ng mga particle, mas malaki ang "conductivity" ng alon at, nang naaayon, mas malaki ang bilis.

Sa likido at solidong media, ang prinsipyo ng pagpapalaganap at ang bilis ng tunog ay katulad ng kung paano kumakalat ang alon sa hangin: sa pamamagitan ng compression-discharge. Ngunit sa mga kapaligirang ito, bilang karagdagan sa parehong pag-asa sa temperatura, ito ay sapat na mahalaga ay may densidad ng daluyan at ang komposisyon/istruktura nito. Ang mas mababa ang density ng sangkap, mas mataas ang bilis ng tunog at vice versa. Ang pag-asa sa komposisyon ng kapaligiran ay mas kumplikado at tinutukoy sa bawat isa tiyak na kaso isinasaalang-alang ang lokasyon at interaksyon ng mga molekula/atom.

Bilis ng tunog sa hangin sa t, °C 20: 343 m/s
Bilis ng tunog sa distilled water sa t, °C 20: 1481 m/s
Bilis ng tunog sa bakal sa t, °C 20: 5000 m/s

Mga nakatayong alon at panghihimasok

Kapag ang isang tagapagsalita ay lumikha ng mga sound wave sa isang nakakulong na espasyo, ang epekto ng mga alon na sinasalamin mula sa mga hangganan ay hindi maiiwasang mangyari. Bilang isang resulta, ito ay madalas na nangyayari epekto ng panghihimasok- kapag ang dalawa o higit pang sound wave ay nagsasapawan sa isa't isa. Mga espesyal na kaso Ang interference phenomena ay ang pagbuo ng: 1) Paghahampas ng mga alon o 2) Pagtayo ng mga alon. Mga hampas ng alon- ito ang kaso kapag ang pagdaragdag ng mga alon na may katulad na mga frequency at amplitude ay nangyayari. Ang larawan ng paglitaw ng mga beats: kapag ang dalawang alon ng magkatulad na mga frequency ay magkakapatong sa bawat isa. Sa ilang mga punto sa oras, na may ganoong overlap, ang mga amplitude peak ay maaaring magkasabay "sa yugto," at ang mga pagtanggi ay maaari ding magkasabay sa "antiphase." Ito ay kung paano nailalarawan ang mga sound beats. Mahalagang tandaan na, hindi katulad ng mga nakatayong alon, ang mga yugto ng pagkakatulad ng mga taluktok ay hindi nangyayari nang palagian, ngunit sa ilang mga agwat ng oras. Sa tainga, ang pattern ng mga beats na ito ay nakikilala nang malinaw, at naririnig bilang isang pana-panahong pagtaas at pagbaba sa dami, ayon sa pagkakabanggit. Ang mekanismo kung saan nangyayari ang epektong ito ay napakasimple: kapag ang mga taluktok ay nag-tutugma, ang dami ay tumataas, at kapag ang mga lambak ay nag-tutugma, ang lakas ng tunog ay bumababa.

Nakatayo na mga alon lumitaw sa kaso ng superposisyon ng dalawang alon ng parehong amplitude, yugto at dalas, kapag kapag ang naturang mga alon ay "nakasalubong" ang isa ay gumagalaw sa isang tuwid na linya, at ang isa ay gumagalaw sa isang tuwid na linya magkasalungat na daan. Sa lugar ng espasyo (kung saan nabuo ang nakatayong alon), lumilitaw ang isang larawan ng superposisyon ng dalawang frequency amplitudes, na may alternating maxima (ang tinatawag na antinodes) at minima (ang tinatawag na mga node). Kapag nangyari ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang frequency, phase at attenuation coefficient ng wave sa lugar ng reflection ay lubhang mahalaga. Hindi tulad ng mga naglalakbay na alon, walang paglipat ng enerhiya sa isang nakatayong alon dahil sa katotohanan na ang pasulong at paatras na mga alon na bumubuo sa alon na ito ay naglilipat ng enerhiya sa pantay na dami sa parehong pasulong at magkasalungat na direksyon. Para sa isang malinaw na pag-unawa sa pangyayari nakatayong alon, isipin natin ang isang halimbawa mula sa home acoustics. Sabihin nating mayroon kaming floor-standing speaker system sa ilang limitadong espasyo (kuwarto). Pinapatugtog sila ng ilang kanta malaking halaga bass, subukan nating baguhin ang lokasyon ng nakikinig sa silid. Kaya, ang isang tagapakinig na natagpuan ang kanyang sarili sa zone ng minimum (pagbabawas) ng isang nakatayong alon ay madarama ang epekto na mayroong napakakaunting bass, at kung ang tagapakinig ay natagpuan ang kanyang sarili sa isang zone ng maximum (pagdaragdag) ng mga frequency, kung gayon ang kabaligtaran epekto ng isang makabuluhang pagtaas sa rehiyon ng bass ay nakuha. Sa kasong ito, ang epekto ay sinusunod sa lahat ng octaves ng base frequency. Halimbawa, kung ang base frequency ay 440 Hz, ang phenomenon ng "addition" o "subtraction" ay mapapansin din sa mga frequency na 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, atbp.

Kababalaghan ng resonance

Karamihan sa mga solid ay may natural na dalas ng resonance. Medyo madaling maunawaan ang epekto na ito gamit ang halimbawa ng isang ordinaryong tubo, bukas sa isang dulo lamang. Isipin natin ang isang sitwasyon kung saan ang isang speaker ay konektado sa kabilang dulo ng pipe, na maaaring maglaro ng isang pare-pareho ang dalas, na maaari ring baguhin sa ibang pagkakataon. Kaya, ang tubo ay may natural na dalas ng resonance, sinasabi sa simpleng wika ay ang dalas kung saan ang tubo ay "tumutunog" o gumagawa ng sarili nitong tunog. Kung ang dalas ng tagapagsalita (bilang resulta ng pagsasaayos) ay tumutugma sa dalas ng resonance ng tubo, kung gayon ang epekto ng pagtaas ng lakas ng tunog ng maraming beses ay magaganap. Nangyayari ito dahil pinasisigla ng loudspeaker ang mga vibrations ng air column sa pipe na may makabuluhang amplitude hanggang sa parehong " dalas ng matunog” at magaganap ang karagdagan effect. Ang nagresultang kababalaghan ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod: ang pipe sa halimbawang ito ay "tumutulong" sa tagapagsalita sa pamamagitan ng pag-resonate sa isang tiyak na dalas, ang kanilang mga pagsisikap ay nagdaragdag at "nagreresulta" sa isang naririnig na malakas na epekto. Gamit ang halimbawa ng mga instrumentong pangmusika, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay madaling makita, dahil ang disenyo ng karamihan sa mga instrumento ay naglalaman ng mga elemento na tinatawag na resonator. Hindi mahirap hulaan kung ano ang nagsisilbi sa layunin ng pagpapahusay ng isang tiyak na dalas o tono ng musika. Halimbawa: isang katawan ng gitara na may resonator sa anyo ng isang hole mating na may lakas ng tunog; Ang disenyo ng tubo ng plauta (at lahat ng mga tubo sa pangkalahatan); Ang cylindrical na hugis ng drum body, na mismo ay isang resonator ng isang tiyak na dalas.

Frequency spectrum ng tunog at frequency response

Dahil sa pagsasagawa, halos walang mga alon ng parehong dalas, nagiging kinakailangan upang mabulok ang buong spectrum ng tunog ng saklaw ng naririnig sa mga overtone o harmonic. Para sa mga layuning ito, may mga graph na nagpapakita ng pag-asa ng relatibong enerhiya ng mga vibrations ng tunog sa dalas. Ang graph na ito ay tinatawag na sound frequency spectrum graph. Frequency spectrum ng tunog Mayroong dalawang uri: discrete at tuluy-tuloy. Ang isang discrete spectrum plot ay nagpapakita ng mga indibidwal na frequency na pinaghihiwalay ng mga blangkong espasyo. Ang tuluy-tuloy na spectrum ay naglalaman ng lahat ng mga frequency ng tunog nang sabay-sabay.
Sa kaso ng musika o acoustics, kadalasang ginagamit ang karaniwang graph Mga Katangian ng Amplitude-Frequency(pinaikling "AFC"). Ipinapakita ng graph na ito ang dependence ng amplitude ng sound vibrations sa frequency sa buong frequency spectrum (20 Hz - 20 kHz). Ang pagtingin sa gayong graph ay madaling maunawaan, halimbawa, malakas o mahinang panig isang partikular na speaker o isang acoustic system sa kabuuan, ang pinakamalakas na bahagi ng output ng enerhiya, ang frequency dips at rises, attenuation, at sinusubaybayan din ang steepness ng pagbaba.

Pagpapalaganap ng mga sound wave, phase at antiphase

Ang proseso ng pagpapalaganap ng mga sound wave ay nangyayari sa lahat ng direksyon mula sa pinagmulan. Ang pinakasimpleng halimbawa upang maunawaan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito: isang maliit na bato na itinapon sa tubig.
Mula sa lugar kung saan nahulog ang bato, nagsimulang kumalat ang mga alon sa ibabaw ng tubig sa lahat ng direksyon. Gayunpaman, isipin natin ang isang sitwasyon gamit ang isang speaker sa isang tiyak na volume, sabihin ang isang saradong kahon, na nakakonekta sa isang amplifier at nagpapatugtog ng ilang uri ng signal ng musika. Madaling mapansin (lalo na kung nag-aplay ka ng malakas na signal ng mababang dalas, halimbawa ng bass drum) na ang speaker ay gumagawa ng mabilis na paggalaw "pasulong", at pagkatapos ay ang parehong mabilis na paggalaw "paatras". Ang nananatiling unawain ay kapag umuusad ang tagapagsalita, naglalabas ito ng sound wave na maririnig natin mamaya. Ngunit ano ang mangyayari kapag ang nagsasalita ay umuurong? At sa kabalintunaan, ang parehong bagay ay nangyayari, ang nagsasalita ay gumagawa ng parehong tunog, tanging sa aming halimbawa ito ay ganap na nagpapalaganap sa loob ng dami ng kahon, nang hindi lalampas sa mga limitasyon nito (ang kahon ay sarado). Sa pangkalahatan, sa halimbawa sa itaas maaari mong obserbahan ang medyo maraming kawili-wili pisikal na phenomena, ang pinaka makabuluhan ay ang konsepto ng phase.

Ang sound wave na ang speaker, na nasa volume, ay naglalabas sa direksyon ng nakikinig ay "in phase". Ang reverse wave, na pumapasok sa dami ng kahon, ay magiging katumbas na antiphase. Ito ay nananatiling lamang upang maunawaan kung ano ang ibig sabihin ng mga konseptong ito? Yugto ng signal– ito ang antas ng presyon ng tunog sa kasalukuyang sandali sa oras sa ilang punto sa kalawakan. Ang pinakamadaling paraan upang maunawaan ang yugto ay sa pamamagitan ng halimbawa ng pagpaparami ng musikal na materyal sa pamamagitan ng isang kumbensyonal na floor-standing stereo pair ng mga home speaker system. Isipin natin na ang dalawang ganoong floor-standing speaker ay naka-install sa isang partikular na silid at naglalaro. Sa kasong ito, ang parehong mga acoustic system ay nagpaparami ng isang kasabay na signal ng variable na presyon ng tunog, at ang presyon ng tunog ng isang speaker ay idinagdag sa presyon ng tunog ng isa pang speaker. Ang isang katulad na epekto ay nangyayari dahil sa synchronicity ng pagpaparami ng signal mula sa kaliwa at kanang mga speaker, ayon sa pagkakabanggit, sa madaling salita, ang mga taluktok at labangan ng mga alon na ibinubuga ng kaliwa at kanang mga speaker ay nag-tutugma.

Ngayon isipin natin na ang mga sound pressure ay nagbabago pa rin sa parehong paraan (hindi sumailalim sa mga pagbabago), ngunit ngayon lamang sila ay kabaligtaran sa bawat isa. Maaaring mangyari ito kung ikinonekta mo ang isang speaker system sa dalawa sa reverse polarity ("+" cable mula sa amplifier papunta sa "-" terminal ng speaker system, at "-" cable mula sa amplifier papunta sa "+" terminal ng sistema ng tagapagsalita). Sa kasong ito, ang signal sa tapat ng direksyon ay magdudulot ng pagkakaiba sa presyon, na maaaring ilarawan sa mga numero tulad ng sumusunod: kaliwa acoustic system lilikha ng presyon ng "1 Pa", at ang tamang sistema ng speaker ay lilikha ng presyon ng "minus 1 Pa". Bilang resulta, magiging zero ang kabuuang volume ng tunog sa lokasyon ng nakikinig. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na antiphase. Kung titingnan natin ang halimbawa nang mas detalyado para sa pag-unawa, lumalabas na ang dalawang speaker na naglalaro ng "in phase" ay lumikha ng magkaparehong mga lugar ng air compaction at rarefaction, sa gayon ay aktwal na tumutulong sa isa't isa. Sa kaso ng isang idealized na antiphase, ang lugar ng compressed air space na nilikha ng isang speaker ay sasamahan ng isang lugar ng rarefied air space na nilikha ng pangalawang speaker. Ito ay mukhang humigit-kumulang sa phenomenon ng mutual synchronous cancellation ng waves. Totoo, sa pagsasagawa ang lakas ng tunog ay hindi bumababa sa zero, at maririnig natin ang isang napaka-distort at mahinang tunog.

Ang pinaka-naa-access na paraan upang ilarawan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang mga sumusunod: dalawang signal na may parehong oscillations (dalas), ngunit inilipat sa oras. Dahil dito, mas maginhawang isipin ang mga displacement phenomena na ito gamit ang halimbawa ng isang ordinaryong round clock. Isipin natin na may ilang magkaparehong round clock na nakasabit sa dingding. Kapag ang mga pangalawang kamay ng relo na ito ay tumatakbo nang sabay-sabay, sa isang relo ay 30 segundo at sa isa pang 30, ito ay isang halimbawa ng isang signal na nasa phase. Kung ang mga pangalawang kamay ay gumagalaw nang may shift, ngunit ang bilis ay pareho pa rin, halimbawa, sa isang relo ito ay 30 segundo, at sa isa pa ito ay 24 segundo, kung gayon ito ay isang klasikong halimbawa ng isang phase shift. Sa parehong paraan, ang bahagi ay sinusukat sa mga degree, sa loob ng isang virtual na bilog. Sa kasong ito, kapag ang mga signal ay inilipat na may kaugnayan sa bawat isa sa pamamagitan ng 180 degrees (kalahating panahon), ang klasikal na antiphase ay nakuha. Kadalasan sa pagsasanay, nangyayari ang mga menor de edad na pagbabago sa bahagi, na maaari ding matukoy sa mga antas at matagumpay na maalis.

Ang mga alon ay eroplano at spherical. Ang harap ng eroplano ay kumakalat sa isang direksyon lamang at bihirang makatagpo sa pagsasanay. Ang isang spherical wavefront ay kumakatawan sa mga alon simpleng uri, na nagmumula sa isang punto at kumalat sa lahat ng direksyon. Ang mga sound wave ay may katangian diffraction, ibig sabihin. kakayahang maglibot sa mga hadlang at bagay. Ang antas ng baluktot ay depende sa ratio ng sound wavelength sa laki ng balakid o butas. Nagaganap din ang diffraction kapag may ilang sagabal sa landas ng tunog. Sa kasong ito, dalawang sitwasyon ang posible: 1) Kung ang laki ng balakid ay mas malaki kaysa sa haba ng daluyong, kung gayon ang tunog ay masasalamin o hinihigop (depende sa antas ng pagsipsip ng materyal, ang kapal ng balakid, atbp. ), at isang "acoustic shadow" zone ang nabuo sa likod ng balakid. . 2) Kung ang laki ng balakid ay maihahambing sa haba ng daluyong o kahit na mas mababa kaysa dito, kung gayon ang tunog ay nag-iiba sa ilang lawak sa lahat ng direksyon. Kung ang isang sound wave, habang gumagalaw sa isang medium, ay tumama sa interface gamit ang isa pang medium (halimbawa, isang air medium na may solid medium), pagkatapos ay tatlong mga sitwasyon ang maaaring mangyari: 1) ang wave ay makikita mula sa interface 2) ang wave maaaring dumaan sa ibang daluyan nang hindi nagbabago ng direksyon 3) ang isang alon ay maaaring dumaan sa ibang daluyan na may pagbabago sa direksyon sa hangganan, ito ay tinatawag na "wave refraction".

Saloobin labis na presyon sound wave sa oscillatory volumetric velocity ay tinatawag na wave resistance. nagsasalita sa simpleng salita, wave impedance ng medium maaaring tawaging kakayahang sumipsip ng mga sound wave o "lumaban" sa kanila. Ang reflection at transmission coefficients ay direktang nakasalalay sa ratio ng wave impedances ng dalawang media. Ang paglaban ng alon sa isang gas na daluyan ay mas mababa kaysa sa tubig o solids. Samakatuwid, kung ang isang sound wave sa hangin ay tumama sa isang solidong bagay o sa ibabaw ng malalim na tubig, ang tunog ay makikita mula sa ibabaw o hinihigop sa isang malaking lawak. Depende ito sa kapal ng ibabaw (tubig o solid) kung saan bumabagsak ang nais na sound wave. Kapag ang kapal ng solid o likidong daluyan ay mababa, ang mga sound wave ay halos ganap na "lumipas", at kabaliktaran, kapag ang kapal ng daluyan ay malaki, ang mga alon ay mas madalas na sumasalamin. Sa kaso ng pagmuni-muni ng mga sound wave, ang prosesong ito ay nangyayari ayon sa isang kilalang pisikal na batas: "Ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni." Sa kasong ito, kapag ang isang alon mula sa isang daluyan na may mas mababang density ay tumama sa hangganan na may daluyan ng mas mataas na density, ang kababalaghan ay nangyayari. repraksyon. Binubuo ito sa baluktot (repraksyon) ng isang sound wave pagkatapos "matugunan" ang isang balakid, at kinakailangang sinamahan ng pagbabago sa bilis. Ang repraksyon ay nakasalalay din sa temperatura ng daluyan kung saan nangyayari ang pagmuni-muni.

Sa proseso ng pagpapalaganap ng mga sound wave sa kalawakan, ang kanilang intensity ay hindi maiiwasang bumaba, maaari nating sabihin na ang mga alon ay humihina at ang tunog ay humina. Sa pagsasagawa, ang pagkakaroon ng katulad na epekto ay medyo simple: halimbawa, kung dalawang tao ang nakatayo sa isang field sa ilan Malapitan(isang metro o mas malapit) at magsimulang magsabi ng isang bagay sa isa't isa. Kung pagkatapos ay dagdagan mo ang distansya sa pagitan ng mga tao (kung magsisimula silang lumayo sa isa't isa), ang parehong antas ng dami ng pakikipag-usap ay magiging mas mababa at hindi marinig. Katulad na halimbawa malinaw na nagpapakita ng kababalaghan ng pagbaba sa intensity ng sound waves. Bakit ito nangyayari? Ang dahilan nito ay iba't ibang mga proseso ng pagpapalitan ng init, pakikipag-ugnayan ng molekular at panloob na alitan ng mga sound wave. Kadalasan sa pagsasanay, ang enerhiya ng tunog ay na-convert sa thermal energy. Ang ganitong mga proseso ay hindi maaaring hindi lumabas sa alinman sa 3 sound propagation media at maaaring mailalarawan bilang pagsipsip ng mga sound wave.

Ang intensity at antas ng pagsipsip ng mga sound wave ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, tulad ng presyon at temperatura ng medium. Ang pagsipsip ay nakasalalay din sa tiyak na dalas ng tunog. Kapag ang isang sound wave ay kumakalat sa pamamagitan ng mga likido o gas, isang friction effect ang nangyayari sa pagitan ng iba't ibang mga particle, na tinatawag na lagkit. Bilang resulta ng alitan na ito sa antas ng molekular, nangyayari ang proseso ng pag-convert ng alon mula sa tunog patungo sa init. Sa madaling salita, mas mataas ang thermal conductivity ng medium, mas mababa ang antas ng wave absorption. Ang pagsipsip ng tunog sa gaseous media ay nakasalalay din sa presyon ( Presyon ng atmospera mga pagbabago sa pagtaas ng altitude na may kaugnayan sa antas ng dagat). Tulad ng para sa pag-asa ng antas ng pagsipsip sa dalas ng tunog, na isinasaalang-alang ang nabanggit na mga dependences ng lagkit at thermal conductivity, mas mataas ang dalas ng tunog, mas mataas ang pagsipsip ng tunog. Halimbawa, kapag normal na temperatura at presyon, sa hangin ang pagsipsip ng alon na may dalas na 5000 Hz ay ​​3 dB/km, at ang pagsipsip ng alon na may dalas na 50,000 Hz ay ​​magiging 300 dB/m.

Sa solid media, ang lahat ng mga dependency sa itaas (thermal conductivity at lagkit) ay pinapanatili, ngunit marami pang kundisyon ang idinagdag dito. Ang mga ito ay nauugnay sa molekular na istraktura ng mga solidong materyales, na maaaring magkakaiba, na may sarili nitong inhomogeneities. Depende sa panloob na solidong molekular na istraktura, ang pagsipsip ng mga sound wave sa kasong ito ay maaaring magkakaiba, at depende sa uri ng partikular na materyal. Kapag ang tunog ay dumaan sa isang solidong katawan, ang alon ay sumasailalim sa isang bilang ng mga pagbabago at pagbaluktot, na kadalasang humahantong sa pagpapakalat at pagsipsip ng enerhiya ng tunog. Sa antas ng molekular, maaaring mangyari ang isang dislokasyon na epekto kapag ang isang sound wave ay nagdudulot ng pag-aalis ng mga atomic na eroplano, na pagkatapos ay bumalik sa kanilang orihinal na posisyon. O, ang paggalaw ng mga dislokasyon ay humahantong sa isang banggaan sa mga dislokasyon na patayo sa kanila o mga depekto sa istrukturang kristal, na nagiging sanhi ng kanilang pagsugpo at, bilang kinahinatnan, ang ilang pagsipsip ng sound wave. Gayunpaman, ang sound wave ay maaari ding sumasalamin sa mga depektong ito, na hahantong sa pagbaluktot ng orihinal na alon. Ang enerhiya ng sound wave sa sandali ng pakikipag-ugnayan sa mga elemento ng molekular na istraktura ng materyal ay nawala bilang isang resulta ng mga panloob na proseso ng alitan.

Susubukan kong ayusin ang mga tampok pandama ng pandinig tao at ilang mga subtleties at tampok ng pagpapalaganap ng tunog.

>>Physics: Dami at pitch ng tunog. Echo

Ang mga pandinig na sensasyon na ating nararanasan iba't ibang tunog, higit na nakadepende sa amplitude ng sound wave at dalas nito. Ang amplitude at frequency ay mga pisikal na katangian ng sound wave. Ito pisikal na katangian tumutugma sa ilang partikular na katangiang pisyolohikal na nauugnay sa ating pang-unawa sa tunog. ganyan mga katangiang pisyolohikal ay volume at pitch.

Dami Ang tunog ay tinutukoy ng amplitude nito: mas malaki ang amplitude ng vibration sa isang sound wave, mas malakas ang tunog. Kaya, kapag ang mga vibrations ng isang tumutunog na tuning fork ay namatay, ang volume ng tunog ay bumababa kasama ang amplitude. At kabaligtaran, sa pamamagitan ng paghampas ng tuning fork nang mas malakas at sa gayon ay pagtaas ng amplitude ng mga vibrations nito, magdudulot tayo ng mas malakas na tunog.

Ang lakas ng tunog ng isang tunog ay nakasalalay din sa kung gaano kasensitibo ang ating tainga sa tunog na iyon. Ang tainga ng tao ay pinaka-sensitibo sa mga sound wave na may dalas na 1-5 kHz.

Sa pamamagitan ng pagsukat ng enerhiya na inilipat ng isang sound wave sa 1 s sa pamamagitan ng isang ibabaw na may sukat na 1 m2, makakahanap tayo ng isang dami na tinatawag na intensity ng tunog.

Ito ay lumabas na ang intensity ng pinakamalakas na tunog (kung saan ang sensasyon ng sakit ay nangyayari) ay lumampas sa intensity ng pinakamahina na tunog na naa-access sa pandama ng tao. 10 trilyong beses! Sa ganitong diwa, ang tainga ng tao ay lumalabas na isang mas advanced na aparato kaysa sa alinman sa karaniwan mga instrumento sa pagsukat. Imposible para sa alinman sa mga ito na sukatin ang ganoong malawak na hanay ng mga halaga (para sa mga aparato ay bihirang lumampas sa 100).

Ang yunit ng loudness ay tinatawag inaantok(mula sa Latin na "sonus" - tunog). Ang isang muffled na pag-uusap ay may dami ng 1 tulog. Ang pag-tick ng isang orasan ay nailalarawan sa dami ng humigit-kumulang 0.1 dson. normal na pag-uusap - 2 tulog, tunog ng makinilya - 4 tulog, malakas na ingay sa kalye - 8 tulog. Sa isang tindahan ng forge, ang dami ay umabot sa 64 na sones, at sa layo na 4 m mula sa isang tumatakbong jet engine - 256 sones. Nagsisimulang magdulot ng pananakit ang mga tunog na mas malaki pa ang volume.
Ang lakas ng tunog ng isang boses ng tao ay maaaring tumaas gamit megaphone. Ito ay isang conical na sungay na inilagay malapit sa bibig lalaking nagsasalita(Larawan 54). Sa kasong ito, ang sound amplification ay nangyayari dahil sa konsentrasyon ng emitted sound energy sa direksyon ng sungay axis. Ang isang mas malaking pagtaas sa dami ay maaaring makamit gamit ang isang electric megaphone, ang sungay nito ay konektado sa isang mikropono at isang espesyal na transistor amplifier.

Ang isang sungay ay maaari ding gamitin upang palakasin ang natanggap na tunog. Upang gawin ito, dapat itong ilagay sa iyong tainga. Noong unang panahon (noong walang espesyal hearing aid) ito ay kadalasang ginagamit ng mga taong mahina ang pandinig.

Ang mga sungay ay ginamit din sa mga unang aparato na idinisenyo para sa pag-record at pagpaparami ng tunog.

Ang mechanical sound recording ay naimbento noong 1877 ni T. Edison (USA). Tinawag ang apparatus na kanyang dinisenyo ponograpo. Ipinadala niya ang isa sa kanyang mga ponograpo (Larawan 55) kay L.N. Tolstoy.

Ang mga pangunahing bahagi ng ponograpo ay roller 1, na natatakpan ng tin foil, at membrane 2, na konektado sa isang sapphire stylus. Ang sound wave, na kumikilos sa pamamagitan ng sungay sa lamad, ay naging sanhi ng pag-vibrate ng karayom ​​at pagdiin ng mas malakas at mas mahina sa foil. Kapag ang hawakan ay umikot, ang roller (ang axis na kung saan ay may isang thread) ay hindi lamang pinaikot, ngunit din inilipat sa pahalang na direksyon. Sa kasong ito, lumitaw ang isang helical groove ng variable depth sa foil. Upang marinig ang naitala na tunog, ang karayom ​​ay inilagay sa simula ng uka at ang roller ay pinaikot muli.

Kasunod nito, ang umiikot na roller sa ponograpo ay pinalitan ng isang flat round plate at ang uka dito ay nagsimulang ilapat sa anyo ng isang natitiklop na spiral. Ganito lumitaw ang mga tala ng gramopon.

Bilang karagdagan sa lakas ng tunog, ang tunog ay nailalarawan sa pamamagitan ng pitch. taas Ang tunog ay tinutukoy ng dalas nito: mas mataas ang dalas ng panginginig ng boses sa isang sound wave, mas mataas ang tunog. Ang mababang dalas ng mga panginginig ng boses ay tumutugma sa mga mababang tunog, ang mataas na dalas ng mga panginginig ng boses ay tumutugma sa mataas na mga tunog.

Kaya, halimbawa, ang isang bumblebee ay nagpapakpak ng kanyang mga pakpak sa paglipad na may mas mababang frequency kaysa sa isang lamok: para sa isang bumblebee ito ay 220 beats bawat segundo, at para sa isang lamok ito ay 500-600. Samakatuwid, ang paglipad ng bumblebee ay sinasabayan ng mahinang tunog (buzzing), at ang paglipad ng lamok ay sinasabayan ng mataas na tunog (squeaking).

Ang isang sound wave ng isang tiyak na dalas ay tinatawag din musikal na tono. Samakatuwid, ang pitch ay madalas na tinutukoy bilang pitch.
Ang pangunahing tono na may "admixture" ng ilang mga vibrations ng iba pang mga form ng frequency musikal na tunog. Halimbawa, ang mga tunog ng violin at piano ay maaaring magsama ng hanggang 15-20 iba't ibang vibrations. Ang komposisyon ng bawat kumplikadong tunog ay tumutukoy nito timbre.

Ang dalas ng libreng vibrations ng string ay depende sa laki at pag-igting nito. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pag-unat ng mga string ng gitara gamit ang mga peg at pagpindot sa mga ito laban sa leeg ng gitara sa iba't ibang lugar, babaguhin natin ang kanilang natural na frequency, at samakatuwid ang pitch ng mga tunog na kanilang ginagawa.

Ipinapakita sa talahanayan 5 ang mga dalas ng panginginig ng boses sa mga tunog ng iba't ibang instrumentong pangmusika.

Ang mga saklaw ng dalas na tumutugma sa mga tinig ng mga mang-aawit at babaeng mang-aawit ay makikita sa Talahanayan 6.


Sa normal na pagsasalita, ang mga vibrations na may dalas mula 100 hanggang 7000 Hz ay ​​nangyayari sa boses ng lalaki, at mula 200 hanggang 9000 Hz sa boses ng babae. Ang pinakamataas na dalas ng vibrations ay bahagi ng tunog ng katinig na "s".

Ang likas na katangian ng sound perception ay higit na nakasalalay sa layout ng silid kung saan naririnig ang pagsasalita o musika. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa mga nakapaloob na mga puwang ay nakikita ng nakikinig, bilang karagdagan sa direktang tunog, isang tuluy-tuloy na serye ng mabilis na sunud-sunod na pag-uulit nito, na sanhi ng maraming pagmuni-muni ng tunog mula sa mga bagay sa silid, dingding, kisame at sahig.

Ang pagtaas ng tagal ng tunog na dulot ng mga pagmuni-muni nito mula sa iba't ibang mga hadlang ay tinatawag umalingawngaw. Mataas ang reverberation sa mga walang laman na silid, kung saan nagreresulta ito sa isang boomy na tunog. Sa kabaligtaran, ang mga silid na may malambot na tapiserya sa dingding, mga kurtina, mga kurtina, mga upholster na kasangkapan, mga karpet, at puno din ng mga tao ay sumisipsip ng tunog nang maayos, at samakatuwid ang pag-awit sa kanila ay hindi gaanong mahalaga.

Ang pagmuni-muni ng tunog ay nagpapaliwanag din sa echo. Echo- ito ay mga sound wave na sinasalamin mula sa ilang balakid (gusali, burol, kagubatan, atbp.) at ibinalik sa kanilang pinagmulan. Kung ang mga sound wave ay umabot sa amin, sunud-sunod na sumasalamin mula sa ilang mga obstacle at pinaghihiwalay ng isang agwat ng oras t>50 - 60 ms, pagkatapos ay maraming echo ang magaganap. Ang ilan sa mga dayandang ito ay naging tanyag sa buong mundo. Halimbawa, ang mga bato ay kumakalat sa hugis ng isang bilog malapit sa Adersbach sa Czech Republic, sa tiyak na lugar ulitin ang 7 pantig ng tatlong beses, at sa Woodstock Castle sa England ang echo ay malinaw na umuulit ng 17 pantig!

Ang pangalang "echo" ay nauugnay sa pangalan ng mountain nymph na si Echo, na, ayon sa sinaunang mitolohiyang Griyego, ay walang katumbas na pag-ibig kay Narcissus. Dahil sa pananabik sa kanyang minamahal, natuyo at natulala si Echo, kaya't ang natitira na lang sa kanya ay isang boses na kayang ulitin ang mga wakas ng mga salitang binigkas sa kanyang harapan.

??? 1. Ano ang tumutukoy dami tunog? 2. Ano ang pangalan ng yunit ng volume? 3. Bakit, pagkatapos matamaan ng martilyo ang tuning fork, unti-unting nagiging tahimik at tumahimik ang tunog nito? 4. Ano ang tumutukoy sa pitch ng tunog? 5. Ano ang "binubuo" ng tunog ng musikal? 6. Ano ang echo? 7. Sabihin sa amin ang tungkol sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng ponograpo ni Edison.

S.V. Gromov, N.A. Rodina, Physics ika-8 baitang

Isinumite ng mga mambabasa mula sa mga site sa Internet

Mga aralin sa pisika, mga programa sa pisika, mga abstract sa pisika, mga pagsusulit sa pisika, kurso sa pisika, mga aklat-aralin sa pisika, pisika sa paaralan, pagbuo ng mga aralin sa pisika, kalendaryo pampakay na pagpaplano sa pisika

Nilalaman ng aralin mga tala ng aralin pagsuporta sa frame lesson presentation acceleration methods interactive na mga teknolohiya Magsanay mga gawain at pagsasanay mga workshop sa pagsusulit sa sarili, mga pagsasanay, mga kaso, mga pakikipagsapalaran sa mga tanong sa talakayan sa araling-bahay, mga retorika na tanong mula sa mga mag-aaral Mga Ilustrasyon audio, mga video clip at multimedia litrato, larawan, graphics, talahanayan, diagram, katatawanan, anekdota, biro, komiks, talinghaga, kasabihan, crosswords, quote Mga add-on mga abstract articles tricks para sa mga curious crib textbooks basic at karagdagang diksyunaryo ng mga terminong iba Pagpapabuti ng mga aklat-aralin at mga aralinpagwawasto ng mga pagkakamali sa aklat-aralin pag-update ng isang fragment sa isang aklat-aralin, mga elemento ng pagbabago sa aralin, pagpapalit ng hindi napapanahong kaalaman ng mga bago Para lamang sa mga guro perpektong mga aralin plano sa kalendaryo para sa taon mga alituntunin mga programa sa talakayan Pinagsanib na Aralin

Mula sa pagsilang hanggang sa kamatayan tayo ay nasa karagatan ng mga tunog. Sa lungsod, palagi naming naririnig ang mga tunog ng umaandar na mga sasakyan, pag-uusap ng mga dumadaan, at ingay sa background. Gumagana ang mga electrical appliances sa bahay; binubuksan namin ang mga telebisyon, radyo, at computer. Maaaring hindi mo mapansin ang mga tunog na ito, hindi mo sila binibigyang pansin, ngunit nakakaapekto ito sa ating pananaw sa mundo at kagalingan. Kapag tayo ay, tila, sa katahimikan, sa labas ng lungsod, sa kalikasan, ang mga tunog ay umiiral pa rin sa paligid natin. dahon, hugong ng mga insekto, kaluskos ng mga yabag sa damuhan. Ang ganap na katahimikan ay hindi umiiral sa Earth sa ilalim ng natural na mga kondisyon.

Mula sa punto ng view ng pisika, ang tunog ay mga nababanat na alon na nagpapalaganap sa isang daluyan at lumilikha ng mga mekanikal na panginginig ng boses dito. Ano ang tumutukoy sa pitch ng tunog at sa iba pa nating sensasyon?

Mula sa isang pisyolohikal na pananaw, ang tunog ay nauugnay sa pandinig. At ito ay direktang nauugnay sa ating mga pandama.

Ang daluyan para sa pagpapalaganap ng mga sound wave ay maaaring hangin, tubig, metal at iba pang mga sangkap.

Dahil ang tunog ay kung ano ito, inilalarawan ito ng parehong mga parameter tulad ng anumang alon. Ito ay dalas, haba ng daluyong, amplitude, vector ng alon (direksyon), bilis.

Ang isang tao ay nakakarinig ng mga tunog sa saklaw mula 15 Hz hanggang 20,000 Hz. Ang saklaw sa ibaba ng antas ng audibility ay tinatawag na infrasound, sa itaas ng antas at hanggang sa 1 GHz ay ​​tinatawag na ultrasound. Sa itaas ng 1 GHz ay ​​hypersound.

Pitch

Ang pitch ng isang tunog ay isang subjective na sensasyon ng isang tao. Sa pamamagitan ng tainga, niraranggo namin ang lahat ng tunog sa isang sukat mula sa mababa hanggang sa mataas. Saan nakasalalay ang pitch ng tunog? Pangunahin sa dalas ng sound wave. Ngunit ang pang-unawa sa taas ay apektado din ng intensity nito. Sa mataas na intensity, lumilitaw na mas mababa ang mga tunog.

Ang yunit para sa pagsukat ng pitch ay tisa. Ang mga chalk ay ibinahagi sa kahabaan ng sukat sa mga pagitan na nakikita ng tainga bilang pantay.

Natuklasan ng mga siyentipiko na kung ang mga maiikling pulso ay nilalaro sa pagitan ng 5 millisecond, pagkatapos ay patuloy silang mapapansin ng tainga.

Tulad ng anumang impormasyon mula sa ating mga pandama, impormasyon sa audio pinoproseso ng utak. Isaalang-alang natin kung ano ang nakasalalay sa dalas ng tunog. Ang tinatawag na Shepard effect ay kilala. Isang sukat na lumilikha ng ilusyon ng isang patuloy na pagtaas o pagbaba ng pitch, bagaman sa katotohanan ay walang nagbabago. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpapatong ng mga sound wave sa octaves (multiple of frequency). Ang epektong ito ay intuitive na ginamit nina Bach, Ravel, at Chopin.

Mga tono ng tunog

Ang isang kumplikadong tono ay ang tunog ng ilang mga frequency nang sabay-sabay. Ang isang simpleng tono ay maaaring gawin gamit ang isang sound signal generator, o isang tuning fork. Ang kumplikadong tono ay nilikha ng mga instrumentong pangmusika at boses ng tao. Ang spectrum ng isang kumplikadong tono ay binubuo ng isang pangunahing dalas at maraming karagdagang mga harmonika, na tinatawag na mga overtone. Ano ang tumutukoy sa pitch ng isang tunog at ang tunog mismo? Depende ito sa pangunahing dalas ng tono. Ngunit ang intensity ay nakakaapekto rin sa pang-unawa ng pitch. Kung mas mataas ang intensity, mas mababa ang tunog na lumilitaw.

Lakas ng tunog

Ang lakas ng tunog ng isang tunog ay nagpapakilala sa antas ng sensasyon ng tunog. Ano ang tumutukoy sa lakas ng tunog at pitch ng isang tunog? Ang perception ng sound volume ay isang subjective na sensasyon at depende sa intensity ng tunog at sa edad, kasarian, etnisidad, at mga kondisyon ng pakikinig. Ang sensasyon ng loudness ay inilarawan ng Weber-Fechner psychophysical law. Alinsunod sa batas na ito, kung ang intensity ng tunog ay tumataas sa geometric progression, kung gayon ang sensasyon ng loudness ay tumataas sa arithmetic progression. (Logarithmic dependence). Ano ang nakasalalay sa dami at maraming dahilan. Ang pitch ng tunog ay lumilitaw na mas mababa kapag ang lakas ng tunog ay tumaas. Para sa isang tao, ang mababa at mataas na frequency ay palaging mukhang mas tahimik kaysa sa mid frequency.

Tunog ng timbre

Ang timbre ay tinutukoy ng mga overtones (harmonics ng pangunahing frequency) na nagbibigay ng kulay sa spectrum. Nagdaragdag sila ng emosyonal na kulay sa anumang tunog. Ano ang tumutukoy sa pitch at timbre ng tunog? Nakadepende sila sa disenyo at materyales ng mga instrumentong pangmusika, sa mga katangian ng boses ng tao. Ang maraming overtones na lumabas ay nagbibigay ng tunog uniqueness.

Ang bawat isa sa mga sikat na Stradivarius violin ay may natatanging timbre. Ito ay tinutukoy ng hugis ng resonator, ang uri ng kahoy, at maging ang barnisan ng patong.

Naniniwala ang ilan na ang pantanging pang-unawa ng tao sa tunog ay nakatulong sa kaniyang kaligtasan noong sinaunang panahon. Upang pag-aralan ang panlabas na ingay, kinakailangan upang maunawaan kung ano ang nakasalalay sa pitch ng tunog, upang ihiwalay mula sa masa ng ingay, mga frequency ng tunog ang mga tunog ng isang gumagapang na mandaragit, o marinig sa oras ang paglapit ng ilang natural na sakuna.

Ngayon ay posible nang mag-synthesize ng anumang mga tunog at magproseso ng mga umiiral nang audio recording upang makamit ang ninanais na epekto. Ngunit kahit na sa mga unang araw ng pag-record ng tunog, ang mga kumbinasyon ng tunog ay ginawa. Ang isang halimbawa ng gayong epekto ay ang sikat na sigaw ng Tarzan, na nilikha ng artipisyal noong 1932.

Architectural acoustics

Saan nakasalalay ang pitch ng tunog? Siyempre, depende ito sa silid kung saan ito nangyayari.

Alam nila ang tungkol dito noong sinaunang panahon at nagtayo ng mga templo na isinasaalang-alang ang mga elemento ng acoustic, ang teoretikal na batayan kung saan binuo kasunod. Kabilang dito ang acoustic form ng domes at acoustic shell.

Ang pitch ay depende sa kung gaano kadalas nagvibrate ang mga pinagmumulan ng tunog. Kung mas mataas ang dalas ng panginginig ng boses, mas malakas ang tunog. Ang pinakasimpleng uri ng vibration ay harmonic vibration. Ang isang purong tono ay ang tunog ng isang tuning fork.

Purong tono- Ito ay isang tunog na gumaganap ng mga harmonic vibrations ng parehong frequency. Sa isang musikal na tono, dalawang katangian ang maaaring makilala sa pamamagitan ng tunog - lakas ng tunog at pitch.

Mga tunog iba't ibang mga mapagkukunan(halimbawa naiiba mga Instrumentong pangmusika, boses ng tao, tunog ng mga dayuhang bagay, atbp.) na magkasama ang bumubuo sa kabuuan harmonic vibrations iba't ibang frequency.

Ang pangunahing frequency ay ang pinakamaliit na frequency ng multi-component na tunog na ito, at ang tunog na tumutugma dito at may isang tiyak na pitch ay tinatawag na pangunahing tono.

Overtones lahat ng iba pang bahagi ng multi-component na tunog na ito ay tinatawag (ang dalas nito ay maaaring ilang beses na mas malaki kaysa sa dalas ng pangunahing tono).

Tinutukoy ng mga overtone timbre Ang tunog ay nagbibigay-daan sa amin na makilala ang mga tunog, halimbawa, napakadali nating makilala ang tunog ng isang TV at isang washing machine, ang mga tunog ng isang gitara at isang drum, atbp.

Ang pitch ng tunog ay sinusukat din sa melah ay isang pitch scale na nagbibigay-daan sa iyong itakda ang pagkakapantay-pantay ng mga pitch ng dalawang tunog.

Ang tono ni Shepard (acoustic illusions) ay isang tunog na lumalabas na tumataas at bumaba sa pitch.

Ang pitch ng isang tunog ay tinutukoy ng dalas ng pangunahing tono nito; kung ang dalas ng pangunahing tono ay mas mataas, kung gayon ang tunog ay mas malakas; kung ang dalas ng pangunahing tono ay mas mababa, kung gayon ang tunog ay magiging mas tahimik.

Lakas ng tunog

Lakas ng tunog- ang kalidad ng auditory sensation, na nagbibigay-daan sa lahat ng mga tunog na mailagay sa isang sukat mula sa tahimik hanggang sa malakas.

Ang anak ay isang yunit ng dami ng tunog.

Ang 1 anak ay ang tinatayang dami ng isang mabagal na pag-uusap, at ang dami ng isang eroplano ay 264 anak. Ang mga tunog na mas malakas ay magdudulot ng sakit.

Ang dami ng tunog ay depende sa amplitude ng mga vibrations; kung mas malaki ito, mas malakas ang tunog.

Ang antas ng presyon ng tunog ay sinusukat sa bels (B) o decibels (D) - 1/10 bahagi ng isang puti (B), at katumbas ng antas ng lakas ng tunog, na ipinahayag sa mga background.

Ang mga volume na higit sa 180 dB ay maaaring maging sanhi ng pagkaputol ng eardrum.

Ang ingay, malakas na tunog, hindi kasiya-siyang tunog ay may masamang epekto sa kalusugan ng tao; ito ay nangyayari dahil sa ang katunayan na ang pagkakasunud-sunod ng mga tunog ng iba't ibang mga volume, pitch at timbre ay nagambala.

ingay- Ito ay mga tunog na naglalaman ng mga vibrations ng iba't ibang mga frequency.

Upang magkaroon ng sound sensation, ang sound wave ay dapat na minimal na intensity, ngunit kung ang intensity ay lumampas sa pamantayan, kung gayon ang tunog ay hindi maririnig at magdudulot lamang ng sakit.

Ang acoustics ay isang sangay ng physics na nag-aaral ng sound phenomena.

Mayroong dalawang uri ng tunog: natural at artipisyal.

Ang mga sound wave, tulad ng ibang mga wave, ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga layuning dami tulad ng frequency, amplitude, oscillation phase, propagation speed, sound intensity at iba pa. Ngunit, bukod dito, inilalarawan sila ng tatlong mga subjective na katangian. Ito ang dami ng tunog, pitch at timbre.

Ang sensitivity ng tainga ng tao ay nag-iiba para sa iba't ibang frequency. Upang maging sanhi ng isang tunog na sensasyon, ang alon ay dapat magkaroon ng isang tiyak na minimum na intensity, ngunit kung ang intensity na ito ay lumampas sa isang tiyak na limitasyon, kung gayon ang tunog ay hindi maririnig at nagiging sanhi lamang ng isang masakit na sensasyon. Kaya, para sa bawat dalas ng oscillation mayroong isang minimum ( threshold ng pandinig) at pinakamalaki ( threshold sakit ) ang intensity ng tunog na may kakayahang magdulot ng sound sensation. Ipinapakita ng Figure 1 ang pag-asa ng mga threshold ng pandinig at sakit sa dalas ng tunog. Ang lugar na matatagpuan sa pagitan ng dalawang kurba na ito ay saklaw ng audibility. Ang pinakamalaking distansya sa pagitan ng mga kurba ay nangyayari sa mga frequency kung saan ang tainga ay pinakasensitibo (1000-5000 Hz).

Kung ang intensity ng tunog ay isang dami na objectively na nagpapakilala sa proseso ng alon, kung gayon ang subjective na katangian ng tunog ay loudness. Ang loudness ay depende sa intensity ng tunog, i.e. tinutukoy ng parisukat ng amplitude ng mga vibrations sa sound wave at ang sensitivity ng tainga ( mga katangiang pisyolohikal). Dahil ang intensity ng tunog ay , mas malaki ang amplitude ng mga vibrations, mas malakas ang tunog.

Pitch- kalidad ng tunog, na tinutukoy ng isang tao sa pamamagitan ng tainga at depende sa dalas ng tunog. Kung mas mataas ang frequency, mas mataas ang pitch ng tunog.

Ang mga tunog na panginginig ng boses na nagaganap ayon sa isang harmonic na batas, na may isang tiyak na dalas, ay itinuturing ng isang tao bilang isang tiyak musikal na tono. Ang mga high frequency vibrations ay itinuturing bilang mga tunog mataas na tono, mababang dalas ng mga tunog - tulad ng mga tunog mababang tono. Ang hanay ng mga sound vibrations na tumutugma sa isang pagdodoble ng vibration frequency ay tinatawag oktaba. Kaya, halimbawa, ang tono na "A" ng unang oktaba ay tumutugma sa dalas ng 440 Hz, ang tono na "A" ng pangalawang oktaba ay tumutugma sa dalas ng 880 Hz.

Ang mga tunog ng musika ay tumutugma sa mga tunog na ginawa ng isang maayos na nanginginig na katawan.

Pangunahing tono ang isang kumplikadong tunog ng musika ay ang tono na tumutugma sa pinakamababang frequency na naroroon sa hanay ng mga frequency ng isang naibigay na tunog. Ang mga tono na tumutugma sa iba pang mga frequency sa tunog ay tinatawag overtones. Kung ang mga frequency ng mga overtone ay multiple ng frequency ng pangunahing tono, kung gayon ang mga overtone ay tinatawag na harmonic, at ang pangunahing tono na may dalas ay tinatawag na. unang harmonic, overtone na may sumusunod na dalas - pangalawang harmonic atbp.

Ang mga musikal na tunog na may parehong pangunahing tono ay naiiba sa timbre, na tinutukoy ng pagkakaroon ng mga overtone - ang kanilang mga frequency at amplitudes, ang likas na katangian ng pagtaas ng mga amplitude sa simula ng tunog at ang kanilang pagbaba sa dulo ng tunog.

Sa parehong pitch, ang mga tunog na ginawa ng, halimbawa, isang byolin at isang piano ay magkaiba timbre.

Ang pagdama ng tunog ng mga organo ng pandinig ay depende sa kung anong mga frequency ang kasama sa sound wave.

Mga ingay- ito ang mga tunog na nabubuo tuloy-tuloy na spectrum, na binubuo ng isang hanay ng mga frequency, i.e. Ang ingay ay naglalaman ng mga vibrations ng lahat ng posibleng frequency.