Ang araling ito ay sumasaklaw sa paksang “Sound Waves”. Sa araling ito ay magpapatuloy tayo sa pag-aaral ng acoustics. Una, ulitin natin ang kahulugan ng mga sound wave, pagkatapos ay isaalang-alang ang kanilang mga saklaw ng dalas at pamilyar sa konsepto ng ultrasonic at infrasonic wave. Tatalakayin din natin ang mga katangian ng sound wave sa iba't ibang media at alamin kung ano ang mga katangian nito. .
Mga sound wave - ang mga ito ay mga mekanikal na panginginig ng boses na, kumakalat at nakikipag-ugnayan sa organ ng pandinig, ay nakikita ng isang tao (Larawan 1).
kanin. 1. Sound wave
Ang sangay ng pisika na tumatalakay sa mga alon na ito ay tinatawag na acoustics. Ang propesyon ng mga taong sikat na tinatawag na "tagapakinig" ay mga acoustician. Ang sound wave ay isang alon na nagpapalaganap sa isang elastic medium, ito ay isang longitudinal wave, at kapag ito ay lumaganap sa isang elastic na medium, ang compression at discharge ay kahalili. Ito ay ipinapadala sa paglipas ng panahon sa isang distansya (Larawan 2).
kanin. 2. Pagpapalaganap ng sound wave
Kasama sa mga sound wave ang mga vibrations na nangyayari sa dalas mula 20 hanggang 20,000 Hz. Para sa mga frequency na ito ang kaukulang wavelength ay 17 m (para sa 20 Hz) at 17 mm (para sa 20,000 Hz). Ang hanay na ito ay tatawaging naririnig na tunog. Ang mga wavelength na ito ay ibinibigay para sa hangin, ang bilis ng tunog kung saan ay katumbas ng .
Mayroon ding mga hanay na nakikitungo sa mga acoustician - infrasonic at ultrasonic. Ang infrasonic ay ang mga may frequency na mas mababa sa 20 Hz. At ang mga ultrasonic ay ang mga may dalas na higit sa 20,000 Hz (Larawan 3).
kanin. 3. Mga hanay ng sound wave
Ang bawat edukadong tao ay dapat na pamilyar sa hanay ng dalas ng mga sound wave at alam na kung pupunta siya para sa isang ultrasound, ang larawan sa screen ng computer ay gagawin na may dalas na higit sa 20,000 Hz.
Ultrasound – Ito ay mga mekanikal na alon na katulad ng mga sound wave, ngunit may dalas mula 20 kHz hanggang isang bilyong hertz.
Ang mga alon na may dalas na higit sa isang bilyong hertz ay tinatawag hypersound.
Ang ultratunog ay ginagamit upang makita ang mga depekto sa mga bahagi ng cast. Ang isang stream ng maikling ultrasonic signal ay nakadirekta sa bahaging sinusuri. Sa mga lugar kung saan walang mga depekto, ang mga signal ay dumadaan sa bahagi nang hindi nakarehistro ng receiver.
Kung mayroong isang crack, isang air cavity o iba pang inhomogeneity sa bahagi, pagkatapos ay ang ultrasonic signal ay makikita mula dito at, bumabalik, pumapasok sa receiver. Ang pamamaraang ito ay tinatawag na ultrasonic flaw detection.
Ang iba pang mga halimbawa ng mga aplikasyon ng ultrasound ay mga ultrasound machine, ultrasound machine, ultrasound therapy.
Infrasound – mga mekanikal na alon na katulad ng mga sound wave, ngunit may dalas na mas mababa sa 20 Hz. Hindi sila nakikita ng tainga ng tao.
Ang mga likas na pinagmumulan ng mga infrasound wave ay mga bagyo, tsunami, lindol, bagyo, pagsabog ng bulkan, at pagkidlat.
Ang infrasound ay isa ring mahalagang alon na ginagamit upang i-vibrate ang ibabaw (halimbawa, upang sirain ang ilang malalaking bagay). Inilunsad namin ang infrasound sa lupa - at nasira ang lupa. Saan ito ginagamit? Halimbawa, sa mga minahan ng brilyante, kung saan kumukuha sila ng mineral na naglalaman ng mga bahagi ng brilyante at dinurog ito sa maliliit na particle upang mahanap ang mga inklusyong brilyante na ito (Fig. 4).
kanin. 4. Paglalapat ng infrasound
Ang bilis ng tunog ay depende sa mga kondisyon ng kapaligiran at temperatura (Larawan 5).
kanin. 5. Bilis ng pagpapalaganap ng sound wave sa iba't ibang media
Pakitandaan: sa hangin ang bilis ng tunog sa ay katumbas ng , at sa , ang bilis ay tumataas ng . Kung ikaw ay isang mananaliksik, kung gayon ang kaalamang ito ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa iyo. Maaari ka ring magkaroon ng ilang uri ng sensor ng temperatura na magre-record ng mga pagkakaiba sa temperatura sa pamamagitan ng pagpapalit ng bilis ng tunog sa medium. Alam na natin na kung mas siksik ang daluyan, mas seryoso ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng daluyan, mas mabilis na kumakalat ang alon. Sa huling talata tinalakay natin ito gamit ang halimbawa ng tuyo na hangin at basa-basa na hangin. Para sa tubig, ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog ay . Kung lumikha ka ng isang sound wave (kumatok sa isang tuning fork), kung gayon ang bilis ng pagpapalaganap nito sa tubig ay magiging 4 na beses na mas malaki kaysa sa hangin. Sa pamamagitan ng tubig, ang impormasyon ay aabot ng 4 na beses na mas mabilis kaysa sa pamamagitan ng hangin. At sa bakal ay mas mabilis pa: 
(Larawan 6).
kanin. 6. Bilis ng pagpapalaganap ng sound wave
Alam mo mula sa mga epiko na ginamit ni Ilya Muromets (at lahat ng mga bayani at ordinaryong mga Ruso at mga lalaki mula sa Gaidar's RVS) ay gumamit ng isang napaka-kagiliw-giliw na paraan ng pag-detect ng isang bagay na papalapit, ngunit malayo pa rin. Ang tunog na ginagawa nito kapag gumagalaw ay hindi pa naririnig. Naririnig siya ni Ilya Muromets, habang ang kanyang tainga sa lupa. Bakit? Dahil ang tunog ay ipinapadala sa solidong lupa sa mas mataas na bilis, na nangangahulugan na ito ay makakarating sa tainga ni Ilya Muromets nang mas mabilis, at magagawa niyang maghanda upang matugunan ang kaaway.
Ang pinaka-kagiliw-giliw na sound wave ay mga musikal na tunog at ingay. Anong mga bagay ang maaaring lumikha ng mga sound wave? Kung kukuha tayo ng pinagmulan ng alon at isang nababanat na daluyan, kung gagawin nating magkakasuwato ang pinagmumulan ng tunog, magkakaroon tayo ng isang kahanga-hangang sound wave, na tatawaging musikal na tunog. Ang mga pinagmumulan ng mga sound wave ay maaaring, halimbawa, ang mga string ng isang gitara o piano. Ito ay maaaring isang sound wave na nilikha sa air gap ng isang pipe (organ o pipe). Mula sa mga aralin sa musika alam mo ang mga tala: do, re, mi, fa, sol, la, si. Sa acoustics, tinatawag silang mga tono (Larawan 7).
kanin. 7. Mga tono ng musika
Ang lahat ng mga bagay na maaaring gumawa ng mga tono ay magkakaroon ng mga tampok. Paano sila nagkaiba? Magkaiba sila sa wavelength at frequency. Kung ang mga sound wave na ito ay hindi nilikha ng magkakasuwato na tunog o hindi konektado sa ilang uri ng karaniwang piyesa ng orkestra, kung gayon ang ganoong dami ng mga tunog ay tatawaging ingay.
ingay- mga random na oscillations ng iba't ibang pisikal na kalikasan, na nailalarawan sa pagiging kumplikado ng kanilang temporal at spectral na istraktura. Ang konsepto ng ingay ay parehong domestic at pisikal, halos magkapareho sila, at samakatuwid ay ipinakilala namin ito bilang isang hiwalay na mahalagang bagay ng pagsasaalang-alang.
Lumipat tayo sa mga quantitative na pagtatantya ng mga sound wave. Ano ang mga katangian ng musical sound waves? Eksklusibong nalalapat ang mga katangiang ito sa mga harmonic sound vibrations. Kaya, Lakas ng tunog. Paano tinutukoy ang dami ng tunog? Isaalang-alang natin ang pagpapalaganap ng sound wave sa oras o ang mga oscillations ng pinagmulan ng sound wave (Fig. 8).
kanin. 8. Dami ng tunog
Kasabay nito, kung hindi kami nagdagdag ng maraming tunog sa system (halimbawa, pinindot namin nang tahimik ang isang piano key), magkakaroon ng tahimik na tunog. Kung malakas nating itinataas ang ating kamay, nagiging sanhi tayo ng tunog na ito sa pamamagitan ng pagpindot sa susi, nakakakuha tayo ng malakas na tunog. Ano ang nakasalalay dito? Ang isang tahimik na tunog ay may mas maliit na vibration amplitude kaysa sa isang malakas na tunog.
Ang susunod na mahalagang katangian ng musikal na tunog at anumang iba pang tunog ay taas. Saan nakasalalay ang pitch ng tunog? Ang taas ay depende sa dalas. Maaari nating gawing madalas na mag-oscillate ang source, o maaari nating gawin itong mag-oscillate nang hindi masyadong mabilis (iyon ay, magsagawa ng mas kaunting mga oscillations bawat yunit ng oras). Isaalang-alang natin ang time sweep ng mataas at mababang tunog ng parehong amplitude (Larawan 9).
kanin. 9. Pitch
Isang kawili-wiling konklusyon ang maaaring iguguhit. Kung ang isang tao ay kumakanta sa isang bass na boses, kung gayon ang kanyang pinagmumulan ng tunog (ang vocal cord) ay nagvibrate ng ilang beses na mas mabagal kaysa sa isang taong kumakanta ng soprano. Sa pangalawang kaso, ang mga vocal cord ay nag-vibrate nang mas madalas, at samakatuwid ay mas madalas na nagiging sanhi ng mga bulsa ng compression at discharge sa pagpapalaganap ng alon.
May isa pang kawili-wiling katangian ng sound wave na hindi pinag-aaralan ng mga physicist. Ito timbre. Alam mo at madaling makilala ang parehong piraso ng musika na ginanap sa isang balalaika o cello. Paano naiiba ang mga tunog na ito o ang pagganap na ito? Sa simula ng eksperimento, hiniling namin sa mga taong gumagawa ng mga tunog na gawin ang mga ito ng humigit-kumulang sa parehong amplitude, upang ang volume ng tunog ay pareho. Ito ay tulad ng sa kaso ng isang orkestra: kung hindi na kailangang i-highlight ang anumang instrumento, lahat ay tumutugtog ng halos pareho, sa parehong lakas. Kaya iba ang timbre ng balalaika at cello. Kung iguguhit natin ang tunog na ginawa mula sa isang instrumento mula sa isa pa gamit ang mga diagram, magiging pareho sila. Ngunit madali mong makilala ang mga instrumentong ito sa pamamagitan ng kanilang tunog.
Isa pang halimbawa ng kahalagahan ng timbre. Isipin ang dalawang mang-aawit na nagtapos sa parehong unibersidad ng musika na may parehong mga guro. Pare-pareho silang nag-aral, na may mga straight A. Para sa ilang kadahilanan, ang isa ay naging isang natatanging tagapalabas, habang ang isa ay hindi nasisiyahan sa kanyang karera sa buong buhay niya. Sa katunayan, ito ay natutukoy lamang sa pamamagitan ng kanilang instrumento, na nagiging sanhi ng vocal vibrations sa kapaligiran, ibig sabihin, ang kanilang mga boses ay naiiba sa timbre.
Bibliograpiya
- Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Physics: isang sangguniang libro na may mga halimbawa ng paglutas ng problema. - 2nd edition repartition. - X.: Vesta: publishing house "Ranok", 2005. - 464 p.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Physics. Ika-9 na baitang: aklat-aralin para sa pangkalahatang edukasyon. mga institusyon/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - ika-14 na ed., stereotype. - M.: Bustard, 2009. - 300 p.
- Internet portal "eduspb.com" ()
- Internet portal “msk.edu.ua” ()
- Internet portal na “class-fizika.narod.ru” ()
Takdang aralin
- Paano naglalakbay ang tunog? Ano ang maaaring pinagmulan ng tunog?
- Maaari bang maglakbay ang tunog sa kalawakan?
- Ang bawat alon ba na umaabot sa organ ng pandinig ng isang tao ay napapansin niya?
Ang mga katangian ng sound wave ay nahahati sa sound phenomena: reflection ng sound waves, echo; repraksyon; pagsipsip; diffraction; panghihimasok; resonance.
1. TUNOG REFLECTION - isang phenomenon na nangyayari kapag ang isang sound wave ay bumagsak sa interface sa pagitan ng dalawang elastic media at binubuo ng pagbuo ng mga wave na nagpapalaganap mula sa interface patungo sa parehong medium kung saan nagmula ang incident wave.
2.Echo - isang pisikal na kababalaghan na binubuo sa pagtanggap ng isang tagamasid ng isang alon na sinasalamin mula sa mga hadlang (electromagnetic, tunog, atbp.)
3. Repraksyon (repraksyon) - isang pagbabago sa direksyon ng pagpapalaganap ng mga alon (ray) ng electromagnetic radiation na nangyayari sa interface sa pagitan ng dalawang media na transparent sa mga alon na ito o sa kapal ng isang medium na may patuloy na pagbabago ng mga katangian, lalo na - kung saan ang bilis ng pagpapalaganap ay iba.
4. SOUND ABSORPTION - ang kababalaghan ng hindi maibabalik na paglipat ng enerhiya ng sound wave sa iba pang mga uri ng enerhiya, pangunahin ang init.
5. Wave diffraction - isang kababalaghan na nagpapakita ng sarili bilang isang paglihis mula sa mga batas ng geometric na optika sa panahon ng pagpapalaganap ng alon. Ito ay isang unibersal na kababalaghan ng alon at nailalarawan sa pamamagitan ng parehong mga batas kapag nagmamasid sa mga patlang ng alon ng iba't ibang kalikasan.
6. Wave interference - magkaparehong pagtaas o pagbaba sa nagreresultang amplitude ng dalawa o higit pang magkakaugnay na alon kapag sila ay nakapatong sa isa't isa. Sinamahan ng alternating maxima (antinodes) at minima (nodes) ng intensity sa espasyo. Ang resulta ng interference (interference pattern) ay depende sa phase difference ng superimposed waves.
7.Resonance - ang kababalaghan ng isang matalim na pagtaas sa amplitude ng sapilitang mga oscillations, na nangyayari kapag ang dalas ng natural na mga oscillations ay tumutugma sa dalas ng oscillation ng puwersa sa pagmamaneho.
19. Ang klasikal na teorya ng grabitasyon ni Newton (Batas ng Universal Gravitation ni Newton) - isang batas na naglalarawan ng gravitational interaction sa loob ng balangkas ng klasikal na mekanika. Ang batas na ito ay natuklasan ni Newton noong 1666. Sinasabi nito na ang puwersa ng gravitational attraction sa pagitan ng dalawang materyal na mga punto ng masa at pinaghihiwalay ng isang distansya ay proporsyonal sa parehong masa at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila - iyon ay:
Grabidad - isang puwersang kumikilos sa anumang materyal na katawan na matatagpuan malapit sa ibabaw ng Earth o ibang astronomical body.
Sa pamamagitan ng kahulugan, ang puwersa ng gravity sa ibabaw ng isang planeta ay binubuo ng gravitational attraction ng planeta at ang centrifugal force ng inertia na dulot ng araw-araw na pag-ikot ng planeta.
20. Artipisyal na Earth satellite.
Artipisyal satellite Earth (satellite) - isang spacecraft na umiikot sa Earth sa isang geocentric orbit.
Tunog (sound wave ) – ito ay isang elastic wave na nakikita ng organ ng pandinig ng mga tao at hayop. Sa ibang salita, Ang tunog ay ang pagpapalaganap ng mga pagbabago sa density (o presyon) ng isang nababanat na medium na lumilitaw kapag ang mga particle ng medium ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa.
Ang kapaligiran (hangin) ay isa sa nababanat na media. Ang pagpapalaganap ng tunog sa hangin ay sumusunod sa mga pangkalahatang batas ng pagpapalaganap ng mga acoustic wave sa mga ideal na gas, at mayroon ding mga tampok dahil sa pagkakaiba-iba ng density, presyon, temperatura at halumigmig ng hangin. Ang bilis ng tunog ay tinutukoy ng mga katangian ng daluyan at kinakalkula gamit ang mga formula para sa bilis ng isang nababanat na alon.
Mayroong artipisyal at natural pinagmumulan tunog. Kasama sa mga artipisyal na emitter ang:
Mga vibrations ng solid body (mga string at soundboard ng mga instrumentong pangmusika, mga diffuser ng speaker, mga lamad ng telepono, mga piezoelectric na plato);
Mga panginginig ng hangin sa isang limitadong dami (mga tubo ng organ, mga whistles);
Percussion (piano keys, bell);
Agos ng kuryente (electroacoustic transducers).
Kabilang sa mga likas na mapagkukunan ang:
Pagsabog, pagbagsak;
Daloy ng hangin sa paligid ng mga balakid (hangin na umiihip sa sulok ng isang gusali, ang tuktok ng alon ng dagat).
Mayroon ding artipisyal at natural mga receiver tunog:
Electroacoustic transducers (mikropono sa hangin, hydrophone sa tubig, geophone sa crust ng lupa) at iba pang mga device;
Hearing apparatus ng mga tao at hayop.
Kapag ang mga sound wave ay nagpapalaganap, ang mga phenomena na katangian ng mga alon ng anumang kalikasan ay posible:
Pagninilay mula sa isang balakid
Repraksyon sa hangganan ng dalawang media,
Panghihimasok (dagdag),
Diffraction (baluktot sa paligid ng mga hadlang),
Dispersion (depende sa bilis ng tunog sa isang sangkap sa dalas ng tunog);
Absorption (pagbaba ng enerhiya at intensity ng tunog sa isang medium dahil sa hindi maibabalik na conversion ng sound energy sa init).
Layunin na mga katangian ng tunog
Dalas ng tunog
Ang dalas ng tunog na naririnig ng mga tao ay mula sa 16 Hz dati 16 - 20 kHz . Mga nababanat na alon na may dalas sa ibaba naririnig na saklaw tinawag infrasound (kabilang ang concussion), na may mas mataas dalas – ultrasound , at ang pinakamataas na dalas ng nababanat na alon ay hypersound .
Ang buong saklaw ng dalas ng tunog ay maaaring hatiin sa tatlong bahagi (Talahanayan 1).
ingay ay may tuloy-tuloy na spectrum ng mga frequency (o wavelength) sa rehiyon ng mababang frequency na tunog (Tables 1, 2). Ang isang solid spectrum ay nangangahulugan na ang mga frequency ay maaaring magkaroon ng anumang halaga mula sa isang naibigay na agwat.
Musikal , o tonal , mga tunog may linear frequency spectrum sa rehiyon ng mid-frequency at bahagyang high-frequency na tunog. Ang natitirang bahagi ng high-frequency na tunog ay inookupahan ng pagsipol. Ang isang line spectrum ay nangangahulugan na ang mga musical frequency ay may mahigpit lamang na tinukoy (discrete) na mga halaga mula sa isang tinukoy na agwat.
Bilang karagdagan, ang pagitan ng mga musical frequency ay nahahati sa mga octaves. Oktaba – ito ang frequency interval na nakapaloob sa pagitan ng dalawang boundary value, ang itaas nito ay dalawang beses na mas malaki kaysa sa lower(Talahanayan 3)
Pag-awit ng mga ibon, tunog ng ulan at hangin, kulog, musika - lahat ng ating naririnig, itinuturing nating tunog.
Mula sa isang siyentipikong pananaw, ang tunog ay isang pisikal na kababalaghan na kumakatawan mechanical vibrations na nagpapalaganap sa solid, liquid at gaseous na media. Nagdudulot sila ng mga pandinig na sensasyon.
Paano lumilitaw ang isang sound wave?
Mag-click sa larawan
Ang lahat ng mga tunog ay naglalakbay sa anyo ng mga nababanat na alon. At ang mga alon ay bumangon sa ilalim ng pagkilos ng mga nababanat na pwersa na lumilitaw kapag ang isang katawan ay may deformed. Ang mga puwersang ito ay nagsisikap na ibalik ang katawan sa orihinal nitong estado. Halimbawa, ang isang nakaunat na string ay hindi tumutunog kapag nakatigil. Ngunit sa sandaling ilipat mo ito sa gilid, sa ilalim ng impluwensya ng pagkalastiko ay magsusumikap itong kunin ang orihinal na posisyon nito. Vibrating, ito ay nagiging isang pinagmumulan ng tunog.
Ang pinagmulan ng tunog ay maaaring anumang vibrating body, halimbawa, isang manipis na steel plate na naayos sa isang gilid, hangin sa isang musical wind instrument, mga vocal cord ng tao, isang kampana, atbp.
Ano ang nangyayari sa hangin kapag naganap ang vibration?
Tulad ng anumang gas, ang hangin ay may pagkalastiko. Ito ay lumalaban sa compression at agad na nagsisimulang lumawak kapag ang presyon ay pinakawalan. Ito ay pantay na naglilipat ng anumang presyon dito sa iba't ibang direksyon.
Kung mahigpit mong i-compress ang hangin gamit ang isang piston, ang presyon sa lugar na ito ay tataas kaagad. Ito ay agad na ipapadala sa mga kalapit na layer ng hangin. Sila ay pag-urong, at ang presyon sa kanila ay tataas, at sa nakaraang layer ay bababa ito. Kaya, ang mga alternating zone ng mataas at mababang presyon ay ipinadala pa sa kahabaan ng kadena.
Salit-salit na pagpapalihis sa mga gilid, ang tumutunog na string ay pinipiga muna ang hangin sa isang direksyon at pagkatapos ay sa kabilang direksyon. Sa direksyon kung saan lumilihis ang string, ang presyon ay nagiging mas mataas kaysa sa atmospheric pressure sa ilang halaga. Sa kabaligtaran, ang presyon ay bumababa ng parehong halaga, dahil ang hangin doon ay nagiging bihira. Ang compression at rarefaction ay magpapalit-palit at kumakalat sa iba't ibang direksyon, na magdudulot ng mga panginginig ng hangin. Ang mga oscillation na ito ay tinatawag sound wave . At ang pagkakaiba sa pagitan ng atmospheric pressure at pressure sa layer ng compression o rarefaction ng hangin ay tinatawag acoustic, o presyon ng tunog.
Mag-click sa larawan
Ang isang sound wave ay kumakalat hindi lamang sa hangin, kundi pati na rin sa likido at solidong media. Halimbawa, ang tubig ay gumaganap ng tunog nang perpekto. Naririnig namin ang impact ng isang bato sa ilalim ng tubig. Ang ingay ng mga propeller sa ibabaw ng barko ay dinadala ng acoustics ng submarino. Kung maglalagay tayo ng mekanikal na relo sa isang dulo ng tabla na gawa sa kahoy, kung ilalagay natin ang ating tainga sa kabilang dulo ng pisara, maririnig natin ang pagtiktik nito.
Magiiba ba ang mga tunog sa isang vacuum? Ang Ingles na physicist, chemist at theologian na si Robert Boyle, na nabuhay noong ika-17 siglo, ay naglagay ng isang orasan sa isang glass vessel kung saan ang hangin ay ibinubuga. Hindi niya narinig ang tunog ng orasan. Nangangahulugan ito na ang mga sound wave ay hindi lumaganap sa walang hangin na espasyo.
Mga katangian ng sound wave
Ang hugis ng mga vibrations ng tunog ay depende sa pinagmulan ng tunog. Ang pinakasimpleng anyo ay pare-pareho, o harmonic vibrations. Maaari silang kinakatawan bilang isang sinusoid. Ang ganitong mga oscillations ay nailalarawan sa pamamagitan ng amplitude, wavelength at dalas ng pagpapalaganap ng mga oscillations.
Malawak
Malawak Sa pangkalahatan, ang pinakamataas na paglihis ng isang katawan mula sa posisyon ng ekwilibriyo nito ay tinatawag.
Dahil ang sound wave ay binubuo ng mga alternating area na may mataas at mababang pressure, ito ay madalas na itinuturing bilang isang proseso ng pagpapalaganap ng pressure fluctuations. Kaya pala pinag-uusapan nila amplitude ng presyon ng hangin sa alon.
Ang lakas ng tunog ay depende sa amplitude. Kung mas malaki ito, mas malakas ang tunog.
Ang bawat tunog ng pagsasalita ng tao ay may anyo ng panginginig ng boses na kakaiba dito. Kaya, ang hugis ng vibration ng tunog na "a" ay iba sa hugis ng vibration ng tunog na "b".
Dalas at panahon ng alon
Ang bilang ng mga vibrations bawat segundo ay tinatawag dalas ng alon .
f = 1/T
saan T – panahon ng oscillation. Ito ang yugto ng panahon kung saan nangyayari ang isang kumpletong oscillation.
Kung mas mahaba ang period, mas mababa ang frequency, at vice versa.
Ang yunit ng pagsukat ng dalas sa internasyonal na sistema ng pagsukat na SI ay hertz (Hz). Ang 1 Hz ay isang oscillation bawat segundo.
1 Hz = 1 s -1 .
Halimbawa, ang dalas ng 10 Hz ay nangangahulugang 10 vibrations bawat segundo.
1,000 Hz = 1 kHz
Ang pitch ng tono ay depende sa dalas ng vibration. Kung mas mataas ang frequency, mas mataas ang pitch ng tunog.
Ang tainga ng tao ay hindi may kakayahang makita ang lahat ng mga sound wave, ngunit ang mga may dalas lamang mula 16 hanggang 20,000 Hz. Ang mga alon na ito ay itinuturing na tunog. Ang mga alon na ang dalas ay mas mababa sa 16 Hz ay tinatawag na infrasonic, at higit sa 20,000 Hz ay tinatawag na ultrasonic.
Ang isang tao ay hindi nakakakita ng alinman sa infrasonic o ultrasonic waves. Ngunit ang mga hayop at ibon ay nakakarinig ng ultrasound. Halimbawa, ang karaniwang butterfly ay nakikilala ang mga tunog na may dalas mula 8,000 hanggang 160,000 Hz. Ang saklaw na nakikita ng mga dolphin ay mas malawak pa, ito ay mula 40 hanggang 200 thousand Hz.
Haba ng daluyong
Haba ng daluyong tawagan ang distansya sa pagitan ng dalawang pinakamalapit na punto ng isang harmonic wave na nasa parehong yugto, halimbawa, sa pagitan ng dalawang crest. Tinutukoy bilang ƛ .
Sa isang oras na katumbas ng isang yugto, ang alon ay naglalakbay sa isang distansya na katumbas ng haba nito.
Bilis ng pagpapalaganap ng alon
v = ƛ /T
kasi T = 1/f,
yun v = ƛ f
Bilis ng tunog
Ang mga pagtatangka upang matukoy ang bilis ng tunog sa pamamagitan ng mga eksperimento ay ginawa noong unang kalahati ng ika-17 siglo. Ang pilosopong Ingles na si Francis Bacon, sa kanyang akdang "New Organon," ay nagmungkahi ng kanyang sariling paraan ng paglutas ng problemang ito, batay sa pagkakaiba sa bilis ng liwanag at tunog.
Ito ay kilala na ang bilis ng liwanag ay mas mataas kaysa sa bilis ng tunog. Samakatuwid, sa panahon ng bagyo, una nating nakikita ang isang kidlat, at pagkatapos lamang marinig ang dagundong ng kulog. Ang pag-alam sa distansya sa pagitan ng ilaw at pinagmumulan ng tunog at ang tagamasid, pati na rin ang oras sa pagitan ng flash ng liwanag at tunog, ang bilis ng tunog ay maaaring kalkulahin.
Sinamantala ng Pranses na siyentipiko na si Marin Marsenne ang ideya ni Bacon. Ang isang tagamasid na matatagpuan sa ilang distansya mula sa taong nagpaputok ng musket ay nagtala ng oras na lumipas mula sa flash ng liwanag hanggang sa tunog ng putok. Pagkatapos ang distansya ay hinati sa oras upang makuha ang bilis ng tunog. Ayon sa mga resulta ng eksperimento, ang bilis ay naging 448 m/s. Ito ay isang magaspang na pagtatantya.
Sa simula ng ika-19 na siglo, inulit ng isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Paris Academy of Sciences ang eksperimentong ito. Ayon sa kanilang mga kalkulasyon, ang bilis ng liwanag ay 350-390 m/s. Ngunit ang figure na ito ay hindi rin tumpak.
Sa teorya, sinubukan ni Newton na kalkulahin ang bilis ng liwanag. Ibinatay niya ang kanyang mga kalkulasyon sa batas ng Boyle-Mariotte, na inilarawan ang pag-uugali ng gas sa isothermal proseso (sa pare-parehong temperatura). At ito ay nangyayari kapag ang dami ng isang gas ay nagbabago nang napakabagal, na may oras upang ilipat ang init na nabuo dito sa kapaligiran.
Ipinagpalagay ni Newton na sa pagitan ng mga rehiyon ng compression at rarefaction ay mabilis na napantayan ang temperatura. Ngunit ang mga kundisyong ito ay hindi umiiral sa isang sound wave. Ang hangin ay nagsasagawa ng init nang hindi maganda, at ang distansya sa pagitan ng mga layer ng compression at rarefaction ay malaki. Ang init mula sa layer ng compression ay walang oras upang lumipat sa layer ng rarefaction. At ang pagkakaiba ng temperatura ay lumitaw sa pagitan nila. Samakatuwid, ang mga kalkulasyon ni Newton ay naging hindi tama. Nagbigay sila ng figure na 280 m/s.
Ang Pranses na siyentipiko na si Laplace ay nakapagpaliwanag na ang pagkakamali ni Newton ay ang isang sound wave na kumakalat sa hangin sa adiabatic mga kondisyon, na may pagbabago ng temperatura. Ayon sa mga kalkulasyon ni Laplace, ang bilis ng tunog sa hangin sa temperatura na 0 o C ay 331.5 m/s. Bukod dito, tumataas ito sa pagtaas ng temperatura. At kapag ang temperatura ay tumaas sa 20 o C, ito ay magiging katumbas ng 344 m/s.
Sa iba't ibang media, ang mga sound wave ay naglalakbay sa iba't ibang bilis.
Para sa mga gas at likido, ang bilis ng tunog ay kinakalkula gamit ang formula:
saan Sa -bilis ng tunog,
β - adiabatic compressibility ng medium,
ρ – density.
Tulad ng makikita mula sa formula, ang bilis ay depende sa density at compressibility ng medium. Sa hangin ito ay mas mababa kaysa sa likido. Halimbawa, sa tubig sa temperatura na 20 o C ito ay katumbas ng 1484 m/s. Bukod dito, mas mataas ang kaasinan ng tubig, mas mabilis ang tunog na dumaraan dito.
Ang bilis ng tunog sa tubig ay unang nasukat noong 1827. Ang eksperimentong ito ay medyo nakapagpapaalaala sa pagsukat ng bilis ng liwanag ni Marin Marsenne. Ang isang kampana ay ibinaba sa tubig mula sa gilid ng isang bangka. Sa layo na higit sa 13 km mula sa unang bangka ay may pangalawa. Sa unang bangka ay tinamaan ang kampana at sabay na sinunog ang pulbura. Sa pangalawang bangka, ang oras ng flash ay naitala, at pagkatapos ay ang oras ng pagdating ng tunog mula sa kampana. Hinahati ang distansya sa oras, nakuha namin ang bilis ng sound wave sa tubig.
Ang tunog ay may pinakamataas na bilis sa solid media. Halimbawa, sa bakal umabot ito ng higit sa 5000 m/s.
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 ang isang mahusay na kaalaman sa pisikal na teorya ay sapat, 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 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 mga pormula, ngunit gayunpaman ay masigasig na nangangarap na matupad ang pangarap na lumikha ng isang perpektong acoustic system. Hindi ko ipinapalagay na sabihin na upang makamit ang magagandang 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 system sa 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 ito ay mahalagang sunud-sunod na serye ng mga compaction at discharges ng medium (kadalasan ang air medium sa ilalim ng 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 nangyari sa isa sa mga ganitong uri ng espasyo, ang ilang mga pagbabago ay hindi maiiwasang mangyari sa medium mismo, halimbawa, isang pagbabago sa air density o presyon, paggalaw ng mga air mass particle, 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. Ang subjective na konsepto ng taas nito ay nakasalalay din sa dalas ng tunog. Ang mas maraming tunog na panginginig ng boses ay nagaganap bawat segundo, ang "mas mataas" ang lalabas na 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 espasyo (mga paniki, 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. Ang mga variable na panginginig ng boses sa isang harmonic sound wave ng parehong dalas ay nakikita ng tainga ng tao bilang musikal na tono. Maaaring bigyang-kahulugan ang mga high-frequency na vibrations bilang mga high-pitched na tunog, habang ang low-frequency na vibrations ay maaaring bigyang-kahulugan bilang mga low-pitched na 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 ng musical 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 isa pang 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 lumilikha ng tinatawag na "transition tone" na epekto, kung saan ang enerhiya ng ilang mga overtone ay pinakamataas sa isang tiyak na punto ng oras, kadalasan sa pinakadulo simula, ngunit pagkatapos ay biglang nagbabago at lumipat sa iba pang mga overtone. Ang hanay ng dalas ng bawat instrumento ay maaaring isaalang-alang nang hiwalay at kadalasang 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. Sa ganitong paraan, ang hanay ng dalas na 1000 Hz - 4000 Hz, na pinakamalawak na sumasaklaw sa pagsasalita ng tao, ay pinakamahusay na nakikita.
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". Ang pinakamataas na limitasyon ng sensitivity ay nakikita rin ng tainga ng tao hindi sa parehong paraan, ngunit depende sa tiyak na dalas. Ang mga tunog na may mababang dalas ay dapat na may mas mataas na intensity kaysa sa mga tunog na may mataas na dalas upang ma-trigger ang 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" sa eardrum. Kapag ang isang sound wave ay nangyayari sa isang gas, ang labis na presyon at labis na density ay nalikha at ang mga particle ay gumagalaw sa isang 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 halimbawa na inilarawan sa itaas) na nagsasagawa ng mga harmonic oscillations, kung gayon sa sandaling ang tagapagsalita ay gumagalaw "pasulong" ang kilalang epekto ng air compression ay nakuha, at kapag ang tagapagsalita ay gumagalaw "paatras" ang kabaligtaran na epekto ng rarefaction ang nangyayari. 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, ang density ng medium at ang komposisyon/istruktura nito ay lubos na mahalaga. Ang mas mababa ang density ng sangkap, mas mataas ang bilis ng tunog at vice versa. Ang pag-asa sa komposisyon ng daluyan ay mas kumplikado at tinutukoy sa bawat partikular na kaso, na isinasaalang-alang ang lokasyon at pakikipag-ugnayan 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. Ang mga espesyal na kaso ng interference phenomena ay ang pagbuo ng: 1) Pagbugbog ng mga alon o 2) Mga nakatayong 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 bumangon 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 pasulong na direksyon at ang isa pa sa kabaligtaran na direksyon. 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. Upang malinaw na maunawaan ang paglitaw ng isang nakatayong alon, isipin natin ang isang halimbawa mula sa home acoustics. Sabihin nating mayroon kaming floor-standing speaker system sa ilang limitadong espasyo (kuwarto). Ang pagpapatugtog sa kanila ng isang bagay na may maraming 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 sariling dalas ng resonance, sa mga simpleng termino - ito ang dalas kung saan ang tubo ay "tumunog" o gumagawa ng sarili nitong tunog. Kung ang dalas ng speaker (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 matagpuan ang parehong "resonant frequency" at mangyari 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 "nagresulta" 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 ay 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). Sa pagtingin sa ganoong graph, madaling maunawaan, halimbawa, ang mga kalakasan o kahinaan ng isang partikular na speaker o acoustic system sa kabuuan, ang pinakamalakas na lugar ng output ng enerhiya, ang mga frequency dips at rises, attenuation, at upang masubaybayan 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 ay 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 ang isang tao ay maaaring mag-obserba ng maraming kawili-wiling mga pisikal na phenomena, ang pinakamahalaga sa kung saan 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 kabaligtaran na signal ay magdudulot ng pagkakaiba sa presyon, na maaaring katawanin sa mga numero tulad ng sumusunod: ang kaliwang tagapagsalita ay lilikha ng presyon ng "1 Pa", at ang kanang tagapagsalita 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 spherical wavefront ay isang simpleng uri ng wave na nagmumula sa isang punto at naglalakbay 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".
Ang ratio ng labis na presyon ng isang sound wave sa oscillatory volumetric velocity ay tinatawag na wave resistance. 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 ang dalawang tao ay nakatayo sa isang field sa medyo malapit na distansya (isang metro o mas malapit) at nagsimulang 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. Ang halimbawang ito ay 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 nakadepende rin sa pressure (atmospheric pressure ay nagbabago sa pagtaas ng altitude kaugnay ng sea level). 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, sa 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.
Sa artikulong ito susubukan kong suriin ang mga tampok ng pandama ng pandinig ng tao at ang ilan sa mga subtlety at tampok ng pagpapalaganap ng tunog.