18 Φεβρουαρίου 2016

Ο κόσμος της οικιακής ψυχαγωγίας είναι αρκετά ποικίλος και μπορεί να περιλαμβάνει: παρακολούθηση ταινιών σε ένα καλό σύστημα οικιακού κινηματογράφου. διασκεδαστικό και εθιστικό παιχνίδι ή εμπειρία ακρόασης μουσικές συνθέσεις. Κατά κανόνα, ο καθένας βρίσκει κάτι δικό του σε αυτόν τον τομέα ή συνδυάζει τα πάντα ταυτόχρονα. Όποιοι όμως και αν είναι οι στόχοι ενός ατόμου για την οργάνωση του ελεύθερου χρόνου του και σε όποιο άκρο κι αν φτάνουν, όλοι αυτοί οι σύνδεσμοι συνδέονται σταθερά με μια απλή και κατανοητή λέξη - "ήχος". Πράγματι, σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις, θα οδηγηθούμε από το χέρι από τον ήχο. Αλλά αυτή η ερώτηση δεν είναι τόσο απλή και ασήμαντη, ειδικά σε περιπτώσεις όπου υπάρχει η επιθυμία να επιτευχθεί ήχος υψηλής ποιότητας σε ένα δωμάτιο ή σε οποιεσδήποτε άλλες συνθήκες. Για να γίνει αυτό, δεν είναι πάντα απαραίτητο να αγοράζετε ακριβά εξαρτήματα hi-fi ή hi-end (αν και θα είναι πολύ χρήσιμα), αλλά μερικές φορές αρκεί καλή γνώση φυσική θεωρία, το οποίο μπορεί να εξαλείψει τα περισσότερα από τα προβλήματα που προκύπτουν για όλους όσοι σκοπεύουν να αποκτήσουν φωνητική δράση υψηλής ποιότητας.

Στη συνέχεια, η θεωρία του ήχου και της ακουστικής θα εξεταστεί από τη σκοπιά της φυσικής. Σε αυτήν την περίπτωση, θα προσπαθήσω να το κάνω όσο το δυνατόν πιο προσιτό στην κατανόηση οποιουδήποτε ατόμου που, ίσως, απέχει πολύ από το να γνωρίζει φυσικούς νόμους ή τύπους, αλλά παρόλα αυτά ονειρεύεται με πάθος να πραγματοποιήσει το όνειρο της δημιουργίας ενός τέλειου ακουστικού συστήματος. Δεν υποθέτω ότι για να επιτύχετε καλά αποτελέσματα σε αυτόν τον τομέα στο σπίτι (ή σε ένα αυτοκίνητο, για παράδειγμα), πρέπει να γνωρίζετε καλά αυτές τις θεωρίες, αλλά η κατανόηση των βασικών θα σας επιτρέψει να αποφύγετε πολλά ανόητα και παράλογα λάθη , και θα σας επιτρέψει επίσης να επιτύχετε το μέγιστο ηχητικό εφέ από το σύστημα σε οποιοδήποτε επίπεδο.

Γενική θεωρία ήχου και μουσική ορολογία

Τι είναι αυτό ήχος? Αυτή είναι η αίσθηση που αντιλαμβάνεται το ακουστικό όργανο "αυτί"(το ίδιο το φαινόμενο υπάρχει χωρίς τη συμμετοχή του «αυτί» στη διαδικασία, αλλά αυτό είναι πιο κατανοητό), το οποίο συμβαίνει όταν το τύμπανο διεγείρεται από ένα ηχητικό κύμα. Το αυτί σε αυτή την περίπτωση λειτουργεί ως «δέκτης» ηχητικών κυμάτων διαφόρων συχνοτήτων.
Ηχητικό κύμαείναι ουσιαστικά μια διαδοχική σειρά συμπίεσης και αραίωσης του μέσου (συνήθως το μέσο αέρα στο φυσιολογικές συνθήκες) διαφορετικών συχνοτήτων. Η φύση των ηχητικών κυμάτων είναι ταλαντωτική, προκαλείται και παράγεται από τη δόνηση οποιουδήποτε σώματος. Η εμφάνιση και η διάδοση ενός κλασικού ηχητικού κύματος είναι δυνατή σε τρία ελαστικά μέσα: αέρια, υγρά και στερεά. Όταν ένα ηχητικό κύμα εμφανίζεται σε έναν από αυτούς τους τύπους χώρου, ορισμένες αλλαγές συμβαίνουν αναπόφευκτα στο ίδιο το μέσο, ​​για παράδειγμα, αλλαγές στην πυκνότητα ή την πίεση του αέρα, κίνηση σωματιδίων αέριες μάζεςκαι τα λοιπά.

Δεδομένου ότι ένα ηχητικό κύμα έχει μια ταλαντωτική φύση, έχει ένα τέτοιο χαρακτηριστικό όπως η συχνότητα. Συχνότηταμετριέται σε hertz (προς τιμήν του Γερμανού φυσικού Heinrich Rudolf Hertz), και υποδηλώνει τον αριθμό των ταλαντώσεων σε χρονικό διάστημα ίσο με ένα δευτερόλεπτο. Εκείνοι. Για παράδειγμα, μια συχνότητα 20 Hz δείχνει έναν κύκλο 20 ταλαντώσεων σε ένα δευτερόλεπτο. Η υποκειμενική έννοια του ύψους του εξαρτάται επίσης από τη συχνότητα του ήχου. Όσο περισσότεροι κραδασμοί ήχου γίνονται ανά δευτερόλεπτο, τόσο πιο «υψηλός» εμφανίζεται ο ήχος. Το ηχητικό κύμα έχει και ένα ακόμα πιο σημαντικό χαρακτηριστικό, που έχει όνομα - μήκος κύματος. Μήκος κύματοςΣυνηθίζεται να λαμβάνεται υπόψη η απόσταση που διανύει ένας ήχος συγκεκριμένης συχνότητας σε περίοδο ίση με ένα δευτερόλεπτο. Για παράδειγμα, το μήκος κύματος του χαμηλότερου ήχου στην ανθρώπινη ακουστική περιοχή στα 20 Hz είναι 16,5 μέτρα και το μήκος κύματος του υψηλότερου ήχου στα 20.000 Hz είναι 1,7 εκατοστά.

Το ανθρώπινο αυτί είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να αντιλαμβάνεται κύματα μόνο σε περιορισμένο εύρος, περίπου 20 Hz - 20.000 Hz (ανάλογα με τα χαρακτηριστικά συγκεκριμένο άτομο, άλλοι μπορούν να ακούσουν λίγο περισσότερο, άλλοι λιγότερο). Έτσι, αυτό δεν σημαίνει ότι ήχοι κάτω ή πάνω από αυτές τις συχνότητες δεν υπάρχουν, απλώς δεν γίνονται αντιληπτοί από το ανθρώπινο αυτί, υπερβαίνοντας το ακουστικό εύρος. Ο ήχος πάνω από το ηχητικό εύρος ονομάζεται υπέρηχος, ονομάζεται ήχος κάτω από το ηχητικό εύρος Υπόηχος. Μερικά ζώα είναι σε θέση να αντιλαμβάνονται υπερήχους και υπέρυθρους ήχους, μερικά χρησιμοποιούν ακόμη και αυτό το εύρος για προσανατολισμό στο διάστημα ( οι νυχτερίδες, δελφίνια). Εάν ο ήχος διέρχεται από ένα μέσο που δεν βρίσκεται σε άμεση επαφή με το ανθρώπινο όργανο ακοής, τότε αυτός ο ήχος μπορεί να μην ακουστεί ή μπορεί να εξασθενήσει πολύ στη συνέχεια.

Στη μουσική ορολογία του ήχου, υπάρχουν τόσο σημαντικοί προσδιορισμοί όπως η οκτάβα, ο τόνος και ο τόνος του ήχου. Οκτάβασημαίνει ένα διάστημα στο οποίο ο λόγος συχνότητας μεταξύ των ήχων είναι 1 προς 2. Μια οκτάβα είναι συνήθως πολύ ευδιάκριτη από το αυτί, ενώ οι ήχοι μέσα σε αυτό το διάστημα μπορεί να είναι πολύ παρόμοιος φίλοςσε έναν φίλο. Μια οκτάβα μπορεί επίσης να ονομαστεί ένας ήχος που δονείται δύο φορές περισσότερο από έναν άλλο ήχο την ίδια χρονική περίοδο. Για παράδειγμα, η συχνότητα των 800 Hz δεν είναι τίποτα περισσότερο από μια υψηλότερη οκτάβα 400 Hz και η συχνότητα των 400 Hz με τη σειρά της είναι η επόμενη οκτάβα ήχου με συχνότητα 200 Hz. Η οκτάβα, με τη σειρά της, αποτελείται από τόνους και τόνους. Μεταβλητές διακυμάνσειςσε ένα αρμονικό ηχητικό κύμα ίδιας συχνότητας γίνονται αντιληπτές από το ανθρώπινο αυτί ως μουσικός τόνος. Ταλαντώσεις υψηλή συχνότηταμπορεί να ερμηνευθεί ως ήχοι υψηλής συχνότητας, δονήσεις χαμηλής συχνότητας ως ήχοι χαμηλής έντασης. Το ανθρώπινο αυτί είναι σε θέση να διακρίνει ξεκάθαρα ήχους με διαφορά ενός τόνου (στην περιοχή έως και 4000 Hz). Παρόλα αυτά, η μουσική χρησιμοποιεί εξαιρετικά μικρό αριθμό ήχων. Αυτό εξηγείται από τις εκτιμήσεις της αρχής της αρμονικής συνοχής όλα βασίζονται στην αρχή των οκτάβων.

Ας εξετάσουμε τη θεωρία των μουσικών τόνων χρησιμοποιώντας το παράδειγμα μιας χορδής τεντωμένης με συγκεκριμένο τρόπο. Μια τέτοια χορδή, ανάλογα με τη δύναμη τάσης, θα «συντονιστεί» σε μια συγκεκριμένη συχνότητα. Όταν αυτή η χορδή εκτίθεται σε κάτι με μια συγκεκριμένη δύναμη, η οποία την προκαλεί να δονείται, θα παρατηρείται σταθερά ένας συγκεκριμένος τόνος ήχου και θα ακούμε την επιθυμητή συχνότητα συντονισμού. Αυτός ο ήχος ονομάζεται θεμελιώδης τόνος. Η συχνότητα της νότας «Α» της πρώτης οκτάβας γίνεται επίσημα αποδεκτή ως ο θεμελιώδης τόνος στο μουσικό πεδίο, ίση με 440 Hz. Ωστόσο, τα περισσότερα μουσικά όργανα ποτέ δεν αναπαράγουν καθαρούς θεμελιώδεις τόνους, αναπόφευκτα συνοδεύονται από τόνους που ονομάζονται αποχρώσεις. Εδώ είναι σκόπιμο να υπενθυμίσουμε έναν σημαντικό ορισμό της μουσικής ακουστικής, την έννοια της ηχητικής χροιάς. Τέμπο- αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό των μουσικών ήχων που δίνει στα μουσικά όργανα και τις φωνές τη μοναδική, αναγνωρίσιμη ιδιαιτερότητα του ήχου, ακόμα κι αν οι ήχοι συγκρίνονται ίδιο ύψοςκαι όγκος. Η χροιά κάθε μουσικού οργάνου εξαρτάται από την κατανομή της ηχητικής ενέργειας μεταξύ των αποχρώσεων τη στιγμή που εμφανίζεται ο ήχος.

Οι υπέρηχοι σχηματίζουν έναν συγκεκριμένο χρωματισμό του θεμελιώδους τόνου, με τον οποίο μπορούμε εύκολα να αναγνωρίσουμε και να αναγνωρίσουμε ένα συγκεκριμένο όργανο, καθώς και να διακρίνουμε ξεκάθαρα τον ήχο του από ένα άλλο όργανο. Υπάρχουν δύο τύποι αποχρώσεων: αρμονικοί και μη αρμονικοί. Αρμονικές αποχρώσειςεξ ορισμού είναι πολλαπλάσια της θεμελιώδους συχνότητας. Αντίθετα, αν οι επισημάνσεις δεν είναι πολλαπλές και αποκλίνουν αισθητά από τις τιμές, τότε ονομάζονται μη αρμονική. Στη μουσική, η λειτουργία με πολλαπλούς τόνους πρακτικά αποκλείεται, επομένως ο όρος περιορίζεται στην έννοια του "overtone", που σημαίνει αρμονική. Για ορισμένα όργανα, όπως το πιάνο, ο θεμελιώδης τόνος δεν έχει καν χρόνο να διαμορφωθεί σε σύντομο χρονικό διάστημα, η ηχητική ενέργεια των αποχρώσεων αυξάνεται και στη συνέχεια μειώνεται εξίσου γρήγορα. Πολλά όργανα δημιουργούν αυτό που ονομάζεται εφέ "μεταβατικού τόνου", όπου η ενέργεια ορισμένων χροιών είναι υψηλότερη σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, συνήθως στην αρχή, αλλά στη συνέχεια αλλάζει απότομα και προχωρά σε άλλους τόνους. Το εύρος συχνοτήτων κάθε οργάνου μπορεί να εξεταστεί χωριστά και συνήθως περιορίζεται στις θεμελιώδεις συχνότητες που μπορεί να παράγει το συγκεκριμένο όργανο.

Στη θεωρία του ήχου υπάρχει επίσης μια τέτοια έννοια όπως ο ΘΟΡΥΒΟΣ. Θόρυβος- πρόκειται για οποιονδήποτε ήχο που δημιουργείται από συνδυασμό πηγών που δεν συνάδουν μεταξύ τους. Όλοι είναι εξοικειωμένοι με τον ήχο των φύλλων των δέντρων που ταλαντεύονται από τον άνεμο κ.λπ.

Τι καθορίζει την ένταση του ήχου;Είναι προφανές ότι παρόμοιο φαινόμενοεξαρτάται άμεσα από την ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται από το ηχητικό κύμα. Για τον προσδιορισμό ποσοτικών δεικτών έντασης, υπάρχει μια έννοια - ένταση ήχου. Ένταση ήχουορίζεται ως η ροή ενέργειας που διέρχεται από κάποια περιοχή του χώρου (για παράδειγμα, cm2) ανά μονάδα χρόνου (για παράδειγμα, ανά δευτερόλεπτο). Κατά τη διάρκεια της κανονικής συνομιλίας, η ένταση είναι περίπου 9 ή 10 W/cm2. Το ανθρώπινο αυτί είναι ικανό να αντιλαμβάνεται ήχους σε ένα αρκετά μεγάλο εύρος ευαισθησίας, ενώ η ευαισθησία των συχνοτήτων είναι ετερογενής εντός του φάσματος του ήχου. Έτσι ο καλύτερος τρόποςΤο αντιληπτό εύρος συχνοτήτων είναι 1000 Hz - 4000 Hz, το οποίο καλύπτει ευρύτερα την ανθρώπινη ομιλία.

Επειδή οι ήχοι ποικίλλουν τόσο πολύ στην ένταση, είναι πιο βολικό να το σκεφτούμε ως λογαριθμικό μέγεθος και να το μετρήσουμε σε ντεσιμπέλ (μετά τον Σκωτσέζο επιστήμονα Alexander Graham Bell). Το κατώτερο όριο ευαισθησίας ακοής του ανθρώπινου αυτιού είναι 0 dB, το ανώτερο είναι 120 dB, που ονομάζεται επίσης «όριο πόνου». Το ανώτερο όριο ευαισθησίας γίνεται επίσης αντιληπτό από το ανθρώπινο αυτί όχι με τον ίδιο τρόπο, αλλά εξαρτάται από τη συγκεκριμένη συχνότητα. Οι ήχοι χαμηλής συχνότητας πρέπει να έχουν πολύ μεγαλύτερη ένταση από τους ήχους υψηλής συχνότητας για να ενεργοποιήσουν τον ουδό πόνου. Για παράδειγμα, ο ουδός πόνου σε χαμηλή συχνότητα 31,5 Hz εμφανίζεται σε επίπεδο έντασης ήχου 135 dB, όταν σε συχνότητα 2000 Hz η αίσθηση του πόνου θα εμφανίζεται στα 112 dB. Υπάρχει επίσης η έννοια της ηχητικής πίεσης, η οποία στην πραγματικότητα επεκτείνει τη συνήθη εξήγηση της διάδοσης ενός ηχητικού κύματος στον αέρα. Ηχητική πίεσηείναι μια μεταβλητή υπερπίεση που εμφανίζεται σε ελαστικό μέσοως αποτέλεσμα της διέλευσης ενός ηχητικού κύματος μέσα από αυτό.

Η κυματική φύση του ήχου

Για να κατανοήσετε καλύτερα το σύστημα παραγωγής ηχητικών κυμάτων, φανταστείτε ένα κλασικό ηχείο που βρίσκεται σε έναν σωλήνα γεμάτο αέρα. Εάν το ηχείο κάνει μια απότομη κίνηση προς τα εμπρός, ο αέρας που βρίσκεται σε άμεση γειτνίαση με τον διαχύτη συμπιέζεται στιγμιαία. Στη συνέχεια, ο αέρας θα επεκταθεί, ωθώντας έτσι την περιοχή πεπιεσμένου αέρα κατά μήκος του σωλήνα.
Αυτή η κίνηση του κύματος θα γίνει στη συνέχεια ηχητική όταν φτάσει στο ακουστικό όργανο και «διεγείρει» το τύμπανο. Όταν εμφανίζεται ένα ηχητικό κύμα σε ένα αέριο, δημιουργείται υπερβολική πίεση και υπερβολική πυκνότητα και τα σωματίδια κινούνται με σταθερή ταχύτητα. Σχετικά με ηχητικά κύματαΕίναι σημαντικό να θυμόμαστε το γεγονός ότι η ουσία δεν κινείται μαζί με το ηχητικό κύμα, αλλά εμφανίζεται μόνο μια προσωρινή διαταραχή των μαζών του αέρα.

Εάν φανταστούμε ένα έμβολο κρεμασμένο σε ελεύθερο χώρο σε ένα ελατήριο και κάνει επαναλαμβανόμενες κινήσεις "μπρος-πίσω", τότε τέτοιες ταλαντώσεις θα ονομάζονται αρμονικές ή ημιτονοειδείς (αν φανταστούμε το κύμα ως γράφημα, τότε σε αυτή την περίπτωση θα πάρουμε ένα καθαρό ημιτονοειδές με επαναλαμβανόμενες πτώσεις και αυξήσεις). Αν φανταστούμε ένα ηχείο σε έναν σωλήνα (όπως στο παράδειγμα που περιγράφεται παραπάνω) να εκτελεί αρμονικές ταλαντώσεις, τότε τη στιγμή που το ηχείο κινείται «εμπρός» προκύπτει η γνωστή επίδραση της συμπίεσης αέρα και όταν το ηχείο κινείται «πίσω» το εμφανίζεται το αντίθετο αποτέλεσμα της αραίωσης. Σε αυτή την περίπτωση, ένα κύμα εναλλασσόμενης συμπίεσης και αραίωσης θα διαδοθεί μέσω του σωλήνα. Θα καλείται η απόσταση κατά μήκος του σωλήνα μεταξύ γειτονικών μέγιστων ή ελάχιστων (φάσεις). μήκος κύματος. Εάν τα σωματίδια ταλαντώνονται παράλληλα με την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος, τότε το κύμα λέγεται γεωγραφικού μήκους. Αν ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης, τότε το κύμα ονομάζεται εγκάρσιος. Συνήθως, τα ηχητικά κύματα στα αέρια και τα υγρά είναι διαμήκη, αλλά στα στερεά μπορεί να εμφανιστούν κύματα και των δύο τύπων. Τα εγκάρσια κύματα στα στερεά προκύπτουν λόγω της αντίστασης στην αλλαγή του σχήματος. Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των δύο τύπων κυμάτων είναι ότι εγκάρσιο κύμαέχει την ιδιότητα της πόλωσης (οι ταλαντώσεις συμβαίνουν σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο), αλλά η διαμήκης όχι.

Ταχύτητα ήχου

Η ταχύτητα του ήχου εξαρτάται άμεσα από τα χαρακτηριστικά του μέσου στο οποίο διαδίδεται. Καθορίζεται (εξαρτάται) από δύο ιδιότητες του μέσου: την ελαστικότητα και την πυκνότητα του υλικού. Η ταχύτητα του ήχου στα στερεά εξαρτάται άμεσα από τον τύπο του υλικού και τις ιδιότητές του. Η ταχύτητα στα αέρια μέσα εξαρτάται μόνο από έναν τύπο παραμόρφωσης του μέσου: συμπίεση-αραίνωση. Η αλλαγή της πίεσης σε ένα ηχητικό κύμα συμβαίνει χωρίς ανταλλαγή θερμότητας με τα γύρω σωματίδια και ονομάζεται αδιαβατική.
Η ταχύτητα του ήχου σε ένα αέριο εξαρτάται κυρίως από τη θερμοκρασία - αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και μειώνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας. Επίσης, η ταχύτητα του ήχου σε ένα αέριο μέσο εξαρτάται από το μέγεθος και τη μάζα των ίδιων των μορίων αερίου - όσο μικρότερη είναι η μάζα και το μέγεθος των σωματιδίων, τόσο μεγαλύτερη είναι η «αγωγιμότητα» του κύματος και, κατά συνέπεια, τόσο μεγαλύτερη η ταχύτητα.

Σε υγρά και στερεά μέσα, η αρχή της διάδοσης και η ταχύτητα του ήχου είναι παρόμοια με το πώς διαδίδεται ένα κύμα στον αέρα: με συμπίεση-εκφόρτιση. Όμως σε αυτά τα περιβάλλοντα, εκτός από την ίδια εξάρτηση από τη θερμοκρασία, αρκεί σπουδαίοςέχει την πυκνότητα του μέσου και τη σύσταση/δομή του. Όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα της ουσίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του ήχου και αντίστροφα. Η εξάρτηση από τη σύνθεση του μέσου είναι πιο σύνθετη και καθορίζεται σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση, λαμβάνοντας υπόψη τη θέση και την αλληλεπίδραση μορίων/ ατόμων.

Ταχύτητα ήχου στον αέρα σε t, °C 20: 343 m/s
Ταχύτητα ήχου σε απεσταγμένο νερό σε t, °C 20: 1481 m/s
Ταχύτητα ήχου σε χάλυβα σε t, °C 20: 5000 m/s

Μόνιμα κύματα και παρεμβολές

Όταν ένα ηχείο δημιουργεί ηχητικά κύματα σε έναν περιορισμένο χώρο, αναπόφευκτα εμφανίζεται η επίδραση των κυμάτων που αντανακλώνται από τα όρια. Ως αποτέλεσμα, αυτό συμβαίνει συχνότερα επίδραση παρεμβολής- όταν δύο ή περισσότερα ηχητικά κύματα επικαλύπτονται μεταξύ τους. Ειδικές περιπτώσειςΤα φαινόμενα παρεμβολής είναι ο σχηματισμός: 1) κύματα ή 2) στάσιμων κυμάτων. Χτύποι κυμάτων- αυτό συμβαίνει όταν συμβαίνει η προσθήκη κυμάτων με παρόμοιες συχνότητες και πλάτη. Η εικόνα της εμφάνισης παλμών: όταν δύο κύματα παρόμοιων συχνοτήτων αλληλοεπικαλύπτονται. Σε κάποια χρονική στιγμή, με μια τέτοια επικάλυψη, οι κορυφές του πλάτους μπορεί να συμπίπτουν «σε φάση» και οι μειώσεις μπορεί επίσης να συμπίπτουν σε «αντιφάση». Έτσι χαρακτηρίζονται τα ηχητικά beat. Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι, σε αντίθεση με τα στάσιμα κύματα, οι συμπτώσεις φάσεων των κορυφών δεν συμβαίνουν συνεχώς, αλλά σε ορισμένα χρονικά διαστήματα. Στο αυτί, αυτό το μοτίβο κτύπων διακρίνεται αρκετά καθαρά και ακούγεται ως περιοδική αύξηση και μείωση της έντασης, αντίστοιχα. Ο μηχανισμός με τον οποίο συμβαίνει αυτό το φαινόμενο είναι εξαιρετικά απλός: όταν οι κορυφές συμπίπτουν, ο όγκος αυξάνεται και όταν συμπίπτουν οι κοιλάδες, ο όγκος μειώνεται.

Μόνιμα κύματαπροκύπτουν σε περίπτωση υπέρθεσης δύο κυμάτων του ίδιου πλάτους, φάσης και συχνότητας, όταν όταν τέτοια κύματα «συναντιούνται» το ένα κινείται σε ευθεία γραμμή και το άλλο κινείται σε ευθεία γραμμή αντίστροφη κατεύθυνση. Στην περιοχή του χώρου (όπου σχηματίστηκε το στάσιμο κύμα), εμφανίζεται μια εικόνα της υπέρθεσης δύο πλατών συχνοτήτων, με εναλλασσόμενα μέγιστα (οι λεγόμενοι αντικόμβοι) και ελάχιστα (οι λεγόμενοι κόμβοι). Όταν συμβαίνει αυτό το φαινόμενο, η συχνότητα, η φάση και ο συντελεστής εξασθένησης του κύματος στο σημείο ανάκλασης είναι εξαιρετικά σημαντικές. Σε αντίθεση με τα κινούμενα κύματα, δεν υπάρχει μεταφορά ενέργειας σε ένα στάσιμο κύμα λόγω του γεγονότος ότι τα εμπρός και τα πίσω κύματα που σχηματίζουν αυτό το κύμα μεταφέρουν ενέργεια σε ίσες ποσότητες τόσο προς τα εμπρός όσο και προς τα πίσω. αντίθετες κατευθύνσεις. Για να κατανοήσουμε ξεκάθαρα την εμφάνιση ενός στάσιμου κύματος, ας φανταστούμε ένα παράδειγμα από την οικιακή ακουστική. Ας υποθέσουμε ότι έχουμε επιδαπέδια συστήματα ηχείων σε κάποιο περιορισμένο χώρο (δωμάτιο). Έχοντας τους να παίξουν κάτι με πολλά μπάσα, ας προσπαθήσουμε να αλλάξουμε τη θέση του ακροατή στο δωμάτιο. Έτσι, ένας ακροατής που βρίσκεται στη ζώνη του ελάχιστου (αφαίρεση) ενός στάσιμου κύματος θα αισθανθεί το αποτέλεσμα ότι υπάρχουν πολύ λίγα μπάσα, και εάν ο ακροατής βρεθεί σε μια ζώνη μέγιστων (προσθήκη) συχνοτήτων, τότε το αντίθετο επιτυγχάνεται η επίδραση μιας σημαντικής αύξησης στην περιοχή των μπάσων. Σε αυτή την περίπτωση, το αποτέλεσμα παρατηρείται σε όλες τις οκτάβες της βασικής συχνότητας. Για παράδειγμα, εάν η βασική συχνότητα είναι 440 Hz, τότε το φαινόμενο της «προσθήκης» ή της «αφαίρεσης» θα παρατηρηθεί επίσης σε συχνότητες 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz κ.λπ.

Φαινόμενο συντονισμού

Τα περισσότερα στερεά έχουν φυσική συχνότητα συντονισμού. Είναι αρκετά εύκολο να κατανοήσουμε αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός συνηθισμένου σωλήνα, ανοιχτού μόνο στο ένα άκρο. Ας φανταστούμε μια κατάσταση όπου ένα ηχείο είναι συνδεδεμένο στο άλλο άκρο του σωλήνα, το οποίο μπορεί να παίξει μια σταθερή συχνότητα, η οποία μπορεί επίσης να αλλάξει αργότερα. Έτσι, ο σωλήνας έχει μια φυσική συχνότητα συντονισμού, λέγοντας σε απλή γλώσσαείναι η συχνότητα στην οποία ο σωλήνας «αντηχεί» ή παράγει τον δικό του ήχο. Εάν η συχνότητα του ηχείου (ως αποτέλεσμα της ρύθμισης) συμπίπτει με τη συχνότητα συντονισμού του σωλήνα, τότε θα συμβεί το αποτέλεσμα της αύξησης της έντασης πολλές φορές. Αυτό συμβαίνει επειδή το μεγάφωνο διεγείρει τους κραδασμούς της στήλης αέρα στο σωλήνα με σημαντικό πλάτος μέχρι να βρεθεί η ίδια «συχνότητα συντονισμού» και να συμβεί το φαινόμενο προσθήκης. Το φαινόμενο που προκύπτει μπορεί να περιγραφεί ως εξής: ο σωλήνας σε αυτό το παράδειγμα «βοηθά» το ηχείο αντηχώντας σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, οι προσπάθειές τους αθροίζονται και «έχουν ως αποτέλεσμα» ένα ηχητικό δυνατό εφέ. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των μουσικών οργάνων, αυτό το φαινόμενο μπορεί εύκολα να φανεί, αφού ο σχεδιασμός των περισσότερων οργάνων περιέχει στοιχεία που ονομάζονται αντηχεία. Δεν είναι δύσκολο να μαντέψει κανείς τι εξυπηρετεί τον σκοπό της ενίσχυσης μιας συγκεκριμένης συχνότητας ή μουσικού τόνου. Για παράδειγμα: σώμα κιθάρας με αντηχείο σε μορφή οπής που ταιριάζει με την ένταση. Ο σχεδιασμός του σωλήνα φλάουτου (και γενικά όλων των σωλήνων). Το κυλινδρικό σχήμα του σώματος του τυμπάνου, το οποίο από μόνο του είναι αντηχείο ορισμένης συχνότητας.

Φάσμα συχνοτήτων ήχου και απόκρισης συχνότητας

Δεδομένου ότι στην πράξη δεν υπάρχουν πρακτικά κύματα της ίδιας συχνότητας, καθίσταται απαραίτητο να αποσυντεθεί ολόκληρο το ηχητικό φάσμα του ακουστικού εύρους σε τόνους ή αρμονικές. Για τους σκοπούς αυτούς, υπάρχουν γραφήματα που εμφανίζουν την εξάρτηση της σχετικής ενέργειας των ηχητικών δονήσεων από τη συχνότητα. Αυτό το γράφημα ονομάζεται γράφημα φάσματος συχνότητας ήχου. Φάσμα συχνότητας ήχουΥπάρχουν δύο τύποι: διακριτός και συνεχής. Μια γραφική παράσταση διακριτού φάσματος εμφανίζει μεμονωμένες συχνότητες που χωρίζονται με κενά κενά. Το συνεχές φάσμα περιέχει όλες τις συχνότητες ήχου ταυτόχρονα.
Στην περίπτωση της μουσικής ή της ακουστικής, το συνηθισμένο γράφημα χρησιμοποιείται συχνότερα Χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας(συντομογραφία "AFC"). Αυτό το γράφημα δείχνει την εξάρτηση του πλάτους των ηχητικών δονήσεων από τη συχνότητα σε όλο το φάσμα συχνοτήτων (20 Hz - 20 kHz). Κοιτάζοντας ένα τέτοιο γράφημα είναι εύκολο να καταλάβουμε, για παράδειγμα, ισχυρό ή αδύναμες πλευρέςένα συγκεκριμένο ηχείο ή ένα ακουστικό σύστημα στο σύνολό του, οι ισχυρότερες περιοχές εξόδου ενέργειας, πτώσεις και αυξήσεις συχνότητας, εξασθένηση και επίσης ανιχνεύουν την απότομη πτώση.

Διάδοση ηχητικών κυμάτων, φάση και αντιφάση

Η διαδικασία διάδοσης των ηχητικών κυμάτων συμβαίνει προς όλες τις κατευθύνσεις από την πηγή. Το απλούστερο παράδειγμα για να κατανοήσουμε αυτό το φαινόμενο είναι ένα βότσαλο πεταμένο στο νερό.
Από το σημείο που έπεσε η πέτρα αρχίζουν να απλώνονται κύματα στην επιφάνεια του νερού προς όλες τις κατευθύνσεις. Ωστόσο, ας φανταστούμε μια κατάσταση χρησιμοποιώντας ένα ηχείο σε μια συγκεκριμένη ένταση, ας πούμε ένα κλειστό κουτί, το οποίο είναι συνδεδεμένο με έναν ενισχυτή και παίζει κάποιο είδος μουσικού σήματος. Είναι εύκολο να παρατηρήσετε (ειδικά αν εφαρμόσετε ένα ισχυρό σήμα χαμηλής συχνότητας, για παράδειγμα ένα τύμπανο μπάσου) ότι το ηχείο κάνει μια γρήγορη κίνηση «εμπρός» και μετά την ίδια γρήγορη κίνηση «πίσω». Αυτό που μένει να γίνει κατανοητό είναι ότι όταν το ηχείο κινείται προς τα εμπρός, εκπέμπει ένα ηχητικό κύμα που ακούμε αργότερα. Τι συμβαίνει όμως όταν το ηχείο κινείται προς τα πίσω; Αλλά παραδόξως, συμβαίνει το ίδιο, το ηχείο βγάζει τον ίδιο ήχο, μόνο που στο παράδειγμά μας διαδίδεται εξ ολοκλήρου εντός της έντασης του κουτιού, χωρίς να υπερβαίνει τα όριά του (το κουτί είναι κλειστό). Γενικά, στο παραπάνω παράδειγμα μπορεί κανείς να παρατηρήσει αρκετά ενδιαφέροντα φυσικά φαινόμενα, το πιο σημαντικό από τα οποία είναι η έννοια της φάσης.

Το ηχητικό κύμα που το ηχείο, όντας σε ένταση, εκπέμπει προς την κατεύθυνση του ακροατή είναι «σε φάση». Το αντίστροφο κύμα, που εισέρχεται στον όγκο του κουτιού, θα είναι αντίστοιχα αντιφασικό. Μένει μόνο να καταλάβουμε τι σημαίνουν αυτές οι έννοιες; Φάση σήματοςείναι το επίπεδο ηχητικής πίεσης σε αυτή τη στιγμήχρόνο σε κάποιο σημείο του χώρου. Ο ευκολότερος τρόπος για να κατανοήσετε τη φάση είναι με το παράδειγμα της αναπαραγωγής μουσικού υλικού από ένα συμβατικό επιδαπέδιο στερεοφωνικό ζεύγος οικιακών ηχείων. Ας φανταστούμε ότι δύο τέτοια επιδαπέδια ηχεία είναι εγκατεστημένα σε ένα συγκεκριμένο δωμάτιο και παίζουν. Σε αυτήν την περίπτωση, και τα δύο ακουστικά συστήματα αναπαράγουν ένα σύγχρονο σήμα μεταβλητής ηχητικής πίεσης και η ηχητική πίεση ενός ηχείου προστίθεται στην ηχητική πίεση του άλλου ηχείου. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα συμβαίνει λόγω της συγχρονικότητας της αναπαραγωγής σήματος από το αριστερό και το δεξί ηχείο, αντίστοιχα, με άλλα λόγια, οι κορυφές και τα κατώτατα όρια των κυμάτων που εκπέμπονται από το αριστερό και το δεξί ηχείο συμπίπτουν.

Τώρα φανταστείτε ότι οι ηχητικές πιέσεις εξακολουθούν να αλλάζουν με τον ίδιο τρόπο (δεν έχουν υποστεί αλλαγές), αλλά μόνο τώρα είναι αντίθετες μεταξύ τους. Αυτό μπορεί να συμβεί εάν συνδέσετε ένα σύστημα ηχείων από τα δύο σε αντίστροφη πολικότητα (καλώδιο "+" από τον ενισχυτή στον ακροδέκτη "-" του συστήματος ηχείων και καλώδιο "-" από τον ενισχυτή στον ακροδέκτη "+" του σύστημα ηχείων). Σε αυτήν την περίπτωση, το αντίθετο σήμα θα προκαλέσει μια διαφορά πίεσης, η οποία μπορεί να αναπαρασταθεί σε αριθμούς ως εξής: το αριστερό ηχείο θα δημιουργήσει πίεση "1 Pa" και το δεξί ηχείο θα δημιουργήσει πίεση "μείον 1 Pa". Ως αποτέλεσμα, η συνολική ένταση ήχου στη θέση του ακροατή θα είναι μηδενική. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αντιφάση. Αν εξετάσουμε το παράδειγμα λεπτομερέστερα για κατανόηση, αποδεικνύεται ότι δύο ηχεία που παίζουν "σε φάση" δημιουργούν πανομοιότυπες περιοχές συμπίεσης και αραίωσης αέρα, βοηθώντας έτσι το ένα το άλλο. Στην περίπτωση μιας εξιδανικευμένης αντιφάσης, η περιοχή του χώρου πεπιεσμένου αέρα που δημιουργείται από ένα ηχείο θα συνοδεύεται από μια περιοχή σπάνιου χώρου αέρα που δημιουργείται από το δεύτερο ηχείο. Αυτό μοιάζει περίπου με το φαινόμενο της αμοιβαίας σύγχρονης ακύρωσης των κυμάτων. Είναι αλήθεια ότι στην πράξη η ένταση δεν πέφτει στο μηδέν και θα ακούσουμε έναν εξαιρετικά παραμορφωμένο και εξασθενημένο ήχο.

Ο πιο προσιτός τρόπος περιγραφής αυτού του φαινομένου είναι ο εξής: δύο σήματα με τις ίδιες ταλαντώσεις (συχνότητα), αλλά μετατοπισμένα στο χρόνο. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό, είναι πιο βολικό να φανταστούμε αυτά τα φαινόμενα μετατόπισης χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός συνηθισμένου στρογγυλού ρολογιού. Ας φανταστούμε ότι υπάρχουν πολλά πανομοιότυπα στρογγυλά ρολόγια κρεμασμένα στον τοίχο. Όταν οι δεύτεροι δείκτες αυτού του ρολογιού τρέχουν συγχρονισμένα, στο ένα ρολόι 30 δευτερόλεπτα και στο άλλο 30, τότε αυτό είναι ένα παράδειγμα σήματος που βρίσκεται σε φάση. Εάν οι δεύτεροι δείκτες κινούνται με μετατόπιση, αλλά η ταχύτητα παραμένει η ίδια, για παράδειγμα, σε ένα ρολόι υπάρχουν 30 δευτερόλεπτα και σε άλλο 24 δευτερόλεπτα, τότε αυτό είναι κλασικό παράδειγμαμετατόπιση (μετατόπιση) σε φάση. Με τον ίδιο τρόπο, η φάση μετριέται σε μοίρες, μέσα σε έναν εικονικό κύκλο. Σε αυτή την περίπτωση, όταν τα σήματα μετατοπίζονται μεταξύ τους κατά 180 μοίρες (μισή περίοδος), λαμβάνεται η κλασική αντιφάση. Συχνά στην πράξη, συμβαίνουν μικρές μετατοπίσεις φάσης, οι οποίες μπορούν επίσης να προσδιοριστούν σε βαθμούς και να εξαλειφθούν με επιτυχία.

Τα κύματα είναι επίπεδα και σφαιρικά. Ένα μέτωπο επίπεδου κύματος διαδίδεται μόνο προς μία κατεύθυνση και σπάνια συναντάται στην πράξη. Ένα σφαιρικό μέτωπο κύματος αντιπροσωπεύει τα κύματα απλός τύπος, που πηγάζουν από ένα σημείο και απλώνονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Τα ηχητικά κύματα έχουν την ιδιότητα περίθλαση, δηλ. ικανότητα να περιφέρεται γύρω από εμπόδια και αντικείμενα. Ο βαθμός κάμψης εξαρτάται από την αναλογία του μήκους κύματος του ήχου προς το μέγεθος του εμποδίου ή της οπής. Η περίθλαση συμβαίνει επίσης όταν υπάρχει κάποιο εμπόδιο στη διαδρομή του ήχου. Σε αυτή την περίπτωση είναι πιθανά δύο σενάρια: 1) Εάν το μέγεθος του εμποδίου είναι πολύ μεγαλύτερο από το μήκος κύματος, τότε ο ήχος ανακλάται ή απορροφάται (ανάλογα με τον βαθμό απορρόφησης του υλικού, το πάχος του εμποδίου κ.λπ. ), και μια ζώνη «ακουστικής σκιάς» σχηματίζεται πίσω από το εμπόδιο. 2) Εάν το μέγεθος του εμποδίου είναι συγκρίσιμο με το μήκος κύματος ή και μικρότερο από αυτό, τότε ο ήχος περιθλά σε κάποιο βαθμό προς όλες τις κατευθύνσεις. Εάν ένα ηχητικό κύμα, ενώ κινείται σε ένα μέσο, ​​χτυπήσει τη διεπαφή με ένα άλλο μέσο (για παράδειγμα, ένα μέσο αέρα με ένα στερεό μέσο), τότε μπορούν να συμβούν τρία σενάρια: 1) το κύμα θα ανακλαστεί από τη διεπαφή 2) το κύμα μπορεί να περάσει σε άλλο μέσο χωρίς να αλλάξει κατεύθυνση 3) ένα κύμα μπορεί να περάσει σε άλλο μέσο με αλλαγή κατεύθυνσης στο όριο, αυτό ονομάζεται «διάθλαση κύματος».

Στάση υπερπίεσητο ηχητικό κύμα στην ταλαντωτική ογκομετρική ταχύτητα ονομάζεται αντίσταση κύματος. Με απλά λόγια, κυματική αντίσταση του μέσουμπορεί να ονομαστεί η ικανότητα απορρόφησης ηχητικών κυμάτων ή «αντίστασης» σε αυτά. Οι συντελεστές ανάκλασης και μετάδοσης εξαρτώνται άμεσα από την αναλογία των αντιστάσεων κυμάτων των δύο μέσων. Η αντίσταση κυμάτων σε ένα αέριο μέσο είναι πολύ χαμηλότερη από ό,τι στο νερό ή τα στερεά. Επομένως, εάν ένα ηχητικό κύμα στον αέρα χτυπήσει ένα στερεό αντικείμενο ή την επιφάνεια βαθέων υδάτων, ο ήχος είτε αντανακλάται από την επιφάνεια είτε απορροφάται σε μεγάλο βαθμό. Αυτό εξαρτάται από το πάχος της επιφάνειας (νερό ή στερεό) στην οποία πέφτει το επιθυμητό ηχητικό κύμα. Όταν το πάχος ενός στερεού ή υγρού μέσου είναι χαμηλό, τα ηχητικά κύματα «περνούν» σχεδόν εντελώς, και αντίστροφα, όταν το πάχος του μέσου είναι μεγάλο, τα κύματα ανακλώνται συχνότερα. Στην περίπτωση ανάκλασης ηχητικών κυμάτων, αυτή η διαδικασία συμβαίνει σύμφωνα με έναν πολύ γνωστό φυσικό νόμο: «Γωνία πρόσπτωσης ίσο με γωνίαανάκλαση". Σε αυτή την περίπτωση, όταν ένα κύμα από ένα μέσο με χαμηλότερη πυκνότητα χτυπά το όριο με το μέσο μεγαλύτερη πυκνότητα- εμφανίζεται ένα φαινόμενο διάθλαση. Συνίσταται στην κάμψη (διάθλαση) ενός ηχητικού κύματος μετά τη «συνάντηση» ενός εμποδίου και συνοδεύεται απαραίτητα από αλλαγή ταχύτητας. Η διάθλαση εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία του μέσου στο οποίο συμβαίνει η ανάκλαση.

Στη διαδικασία διάδοσης των ηχητικών κυμάτων στο διάστημα, η έντασή τους αναπόφευκτα μειώνεται, μπορούμε να πούμε ότι τα κύματα εξασθενούν και ο ήχος εξασθενεί. Στην πράξη, το να συναντήσετε ένα παρόμοιο αποτέλεσμα είναι αρκετά απλό: για παράδειγμα, αν δύο άτομα στέκονται σε ένα χωράφι σε κάποιο κοντινή απόσταση(ένα μέτρο ή πιο κοντά) και αρχίστε να λέτε κάτι ο ένας στον άλλο. Εάν στη συνέχεια αυξήσετε την απόσταση μεταξύ των ανθρώπων (αν αρχίσουν να απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο), το ίδιο επίπεδο έντασης συνομιλίας θα γίνεται όλο και λιγότερο ακουστό. Παρόμοιο παράδειγμακαταδεικνύει ξεκάθαρα το φαινόμενο της μείωσης της έντασης των ηχητικών κυμάτων. Γιατί συμβαίνει αυτό; Ο λόγος για αυτό είναι διάφορες διαδικασίες ανταλλαγής θερμότητας, μοριακής αλληλεπίδρασης και εσωτερικής τριβής ηχητικών κυμάτων. Τις περισσότερες φορές στην πράξη, η ηχητική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Τέτοιες διεργασίες προκύπτουν αναπόφευκτα σε οποιοδήποτε από τα 3 μέσα διάδοσης ήχου και μπορούν να χαρακτηριστούν ως απορρόφηση ηχητικών κυμάτων.

Η ένταση και ο βαθμός απορρόφησης των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως η πίεση και η θερμοκρασία του μέσου. Η απορρόφηση εξαρτάται επίσης από τη συγκεκριμένη συχνότητα ήχου. Όταν ένα ηχητικό κύμα διαδίδεται σε υγρά ή αέρια, εμφανίζεται ένα φαινόμενο τριβής μεταξύ διαφορετικά σωματίδια, που ονομάζεται ιξώδες. Ως αποτέλεσμα αυτής της τριβής για μοριακό επίπεδοκαι λαμβάνει χώρα η διαδικασία μετατροπής του κύματος από ήχο σε θερμότητα. Με άλλα λόγια, όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική αγωγιμότητα του μέσου, τόσο χαμηλότερος είναι ο βαθμός απορρόφησης των κυμάτων. Η ηχοαπορρόφηση στα αέρια μέσα εξαρτάται επίσης από την πίεση (η ατμοσφαιρική πίεση αλλάζει με την αύξηση του υψομέτρου σε σχέση με τη στάθμη της θάλασσας). Όσον αφορά την εξάρτηση του βαθμού απορρόφησης από τη συχνότητα του ήχου, λαμβάνοντας υπόψη τις προαναφερθείσες εξαρτήσεις του ιξώδους και της θερμικής αγωγιμότητας, όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του ήχου, τόσο μεγαλύτερη είναι η απορρόφηση του ήχου. Για παράδειγμα, σε κανονική θερμοκρασία και πίεση στον αέρα, η απορρόφηση ενός κύματος με συχνότητα 5000 Hz είναι 3 dB/km και η απορρόφηση ενός κύματος με συχνότητα 50.000 Hz θα είναι 300 dB/m.

Στα στερεά μέσα, όλες οι παραπάνω εξαρτήσεις (θερμική αγωγιμότητα και ιξώδες) διατηρούνται, αλλά σε αυτό προστίθενται αρκετές ακόμη συνθήκες. Συνδέονται με τη μοριακή δομή των στερεών υλικών, η οποία μπορεί να είναι διαφορετική, με τις δικές της ανομοιογένειες. Ανάλογα με αυτό το εσωτερικό στερεό μοριακή δομή, η απορρόφηση των ηχητικών κυμάτων σε αυτή την περίπτωση μπορεί να είναι διαφορετική και εξαρτάται από τον τύπο του συγκεκριμένου υλικού. Όταν ο ήχος διέρχεται από ένα στερεό σώμα, το κύμα υφίσταται έναν αριθμό μετασχηματισμών και παραμορφώσεων, που τις περισσότερες φορές οδηγεί στη διασπορά και την απορρόφηση της ηχητικής ενέργειας. Σε μοριακό επίπεδο, ένα φαινόμενο εξάρθρωσης μπορεί να συμβεί όταν ένα ηχητικό κύμα προκαλεί μετατόπιση ατομικών επιπέδων, τα οποία στη συνέχεια επιστρέφουν στην αρχική τους θέση. Ή, η κίνηση των εξαρθρώσεων οδηγεί σε σύγκρουση με εξαρθρήματα ή ελαττώματα κάθετα σε αυτά κρυσταλλική δομή, που προκαλεί την αναστολή τους και, κατά συνέπεια, κάποια απορρόφηση του ηχητικού κύματος. Ωστόσο, το ηχητικό κύμα μπορεί επίσης να αντηχεί με αυτά τα ελαττώματα, τα οποία θα οδηγήσουν σε παραμόρφωση του αρχικού κύματος. Η ενέργεια ενός ηχητικού κύματος τη στιγμή της αλληλεπίδρασης με στοιχεία μοριακή δομήτο υλικό διαχέεται ως αποτέλεσμα εσωτερικών διεργασιών τριβής.

Σε αυτό το άρθρο θα προσπαθήσω να αναλύσω τα χαρακτηριστικά της ανθρώπινης ακουστικής αντίληψης και μερικές από τις λεπτότητες και τα χαρακτηριστικά της διάδοσης του ήχου.

Φυσικές ποσότητες:

λ = vT= v / γ(m)μήκος κύματος

v = λ/ T = λ γ (m/s) ταχύτητα κύματος

T = t/n(c) περίοδος ταλάντωσης

n - αριθμός ταλαντώσεων t - χρόνος ταλάντωσης

γ = 1/ T (Hz) συχνότητα ταλάντωσης A [m] - πλάτος ταλάντωσης

Εγώ. 1. Χαιρετισμός, έλεγχος ετοιμότητας μαθητών για το μάθημα, ετοιμότητα οπτικά βοηθήματα, σανίδες, κιμωλία κ.λπ.

2. Αποκάλυψη του γενικού σκοπού του μαθήματος.

Σήμερα έχουμε την ευκαιρία να αγγίξουμε τον κόσμο της ομορφιάς και της αρμονίας, που υπάρχει σε ένα από τα είδη άνιση κίνηση– ταλαντευτικό. Οι δονητικές κινήσεις είναι ευρέως διαδεδομένες στη ζωή γύρω μας. Ο ήχος είναι ένας από τους τύπους ταλαντευτικής κίνησης, ένα μέσο μετάδοσης πληροφοριών, περίπου το 8-9% του συνολικού όγκου που λαμβάνει ένα άτομο.

Μια εισαγωγική γενίκευση και συστηματοποίηση της γνώσης για τις ταλαντώσεις και τα κύματα θα μας επιτρέψει να προχωρήσουμε στη μελέτη των ηχητικών φαινομένων από την προοπτική της ολοκλήρωσης με άλλες επιστήμες.

Έτσι, ο σκοπός του μαθήματός μας είναι να γενικεύσουμε και να συστηματοποιήσουμε τη γνώση σχετικά με τις ηχητικές δονήσεις, τα χαρακτηριστικά τους και την εξοικείωση με τη χρήση των ηχητικών κυμάτων σε διάφορους τομείς της επιστήμης, της τεχνολογίας, της τέχνης και της φύσης. Ως εκ τούτου, παρουσιάζω το θέμα του μαθήματος: «Ήχος στη φύση, μουσική και τεχνολογία».

II. Ενημέρωση βασικών γνώσεων και δεξιοτήτων. Διαμόρφωση γνωστικών κινήτρων.

Πρώτα ανεξάρτητο έργοθα συνεργαστεί με υποστηρικτικό περίγραμμα, που περιέχει τις πιο σημαντικές πληροφορίες για τις ταλαντώσεις και τα κύματα. Εστίαση σε βασικές έννοιες

· Ανεξάρτητη εργασία για την επανάληψη και την εμπέδωση της ενότητας «Ταλαντώσεις και κύματα».

· Συστηματοποίηση βασικών εννοιών, φυσικές ποσότητες, που χαρακτηρίζει την κυματική διαδικασία.

Βρείτε απαντήσεις σε ερωτήσεις στις υποστηρικτικές σημειώσεις:

1. Δώστε παραδείγματα ταλαντωτικών κινήσεων.

2. Ποιο είναι το κύριο σημάδι της ταλαντευτικής κίνησης;

3. Ποια είναι η περίοδος ταλάντωσης; Συχνότητα ταλάντωσης; Πλάτος ταλαντώσεων;

4. Να γράψετε τύπους για τα φυσικά μεγέθη και να αναφέρετε τις μονάδες μέτρησής τους.

5. Αν η γραφική παράσταση της συντεταγμένης σε σχέση με το χρόνο είναι ημιτονοειδές (συνημιτονοειδές) κύμα, τι είδους ταλάντωση εκτελεί το σώμα;

6. Οι διαταραχές που διαδίδονται στο διάστημα ονομάζονται...;

7. Σε ποια μέσα είναι δυνατόν να διαδοθούν ελαστικά κύματα;

8. Γράψτε τους τύπους για το μήκος κύματος, την ταχύτητα κύματος

() και να αναφέρετε τις μονάδες μέτρησής τους.

9. μια σύντομη περιγραφή τουηχητικά κύματα: ξεκινώντας από τις έννοιες των μηχανικών δονήσεων και των κυμάτων, ας περάσουμε στα ηχητικά κύματα.

	Συχνότητες ηχητικών κυμάτων που γίνονται αντιληπτές από το ανθρώπινο αυτί
	Το ύψος του ήχου καθορίζεται	Πίσσα Εξαρτάται από τη συχνότητα διστάζεις πίσσα
	Θεμελιώδης συχνότητα (θεμελιώδης τόνος)	Χαμηλότερη συχνότητα πολύπλοκος ήχος.
	Υπερτονικοί τόνοι (υψηλότεροι αρμονικοί τόνοι)	Οι συχνότητες όλων των ήχων ενός δεδομένου ήχου είναι ακέραιος αριθμός φορές μεγαλύτερος από τη συχνότητα του θεμελιώδους τόνου. Οι υπερτονισμοί καθορίζουν τη χροιά ενός ήχου και την ποιότητά του.
	Ηχητική χροιά	Καθορίζεται από το σύνολο των αποχρώσεων του.
	Καθορίζεται η ένταση του ήχου	Καθορίζεται από το πλάτος των ταλαντώσεων. Στα πρακτικά προβλήματα, χαρακτηρίζεται από το επίπεδο έντασης (μονάδα μέτρησης - φόντα, λευκά (ντεσιμπέλ).
	Παρέμβαση ήχου	Το φαινόμενο της πρόσθεσης στο χώρο των κυμάτων, στο οποίο σχηματίζεται μια χρονικά σταθερή κατανομή των πλατών των ταλαντώσεων που προκύπτουν.
	Φυσικά κύματα που χαρακτηρίζουν ένα ηχητικό κύμα	Μήκος κύματος: λ Ταχύτητα ήχου: V Ταχύτητα ήχου στον αέρα: V = 340 m/s

III. Παρακολούθηση και αυτοέλεγχος γνώσεων (αναστοχασμός) εννοιών διασταύρωσης.

Έχοντας επαναλάβει το θεωρητικό υλικό, ας προχωρήσουμε στο πρακτικό έργο της αναγνώρισης ορισμένων ιδιοτήτων των ηχητικών κυμάτων.

1. Πρακτική εργασία (ομαδική δουλειά):

α) η πρώτη ομάδα πραγματοποιεί ένα πείραμα στην ανάκλαση του ήχου με δύο πλάκες και ένα όργανο βαρέλι.

Εργασία Νο. 1.Χρησιμοποιώντας ένα όργανο βαρέλι, εξερευνήστε την ιδιότητα της ανάκλασης των ηχητικών κυμάτων. Λάβετε τον ήχο που προέρχεται από ένα κύμβαλο που είναι τοποθετημένο στο αυτί σας.

Συμπέρασμα: ο ήχος αναπηδά από αντικείμενα .

β) η δεύτερη ομάδα ελέγχει τα βασικά χαρακτηριστικά του ήχου: ύψος και ένταση.

Εργασία Νο. 2.Μάθετε από ποιες φυσικές ποσότητες εξαρτάται το ύψος και η ένταση του ήχου χρησιμοποιώντας έναν χάρακα που είναι προσαρτημένος στο τραπέζι, αλλάζοντας το μήκος του προεξέχοντος τμήματός του και το πλάτος των κραδασμών. Πότε ο ήχος γίνεται ακουστός ή μη;

συμπέρασμα : αλλάζοντας το μήκος του προεξέχοντος τμήματος του χάρακα και το πλάτος των ταλαντώσεων του, ανακαλύπτουν ότι το ύψος του τόνου που εκπέμπεται από τον ταλαντούμενο χάρακα εξαρτάται από το μέγεθός του και ο όγκος καθορίζεται από το πλάτος των ταλαντώσεων.

γ) η τρίτη ομάδα πειραματίζεται με ένα κουτάλι, δοκιμάζοντας τη διάδοση του ήχου μέσα διαφορετικά περιβάλλονταμέσω στηθοσκοπίου.

Εργασία Νο. 3. Τοποθετήστε τους σωλήνες ακοής του καθετήρα στηθοσκοπίου στα αυτιά σας. Χτυπήστε ένα μεταλλικό κουτάλι με ένα σφυρί. Βγάλτε ένα συμπέρασμα και επιτύχετε τον ήχο ενός «καμπάνα». Τι σημαίνει αυτό;

Συμπέρασμα: Ο ήχος ταξιδεύει όχι μόνο στον αέρα, αλλά και σε υγρά και στερεά.

δ) Φτιάξτε ένα πνευστό όργανο.

Εργασία Νο. 4.Φτιάξτε ένα απλό πνευστό όργανο από το καπάκι ενός κουτιού αντηχείου και τριών δοκιμαστικών σωλήνων.

ε) αποκτήστε έναν καθαρό τόνο χρησιμοποιώντας ένα πιρούνι συντονισμού και κάντε τον ήχο ορατό.

Εργασία Νο. 5. Αποκτήστε έναν καθαρό, μουσικό τόνο με ένα πιρούνι συντονισμού. Κάντε αυτόν τον ήχο ορατό.

και) ατομική δουλειάΜε φυλλάδια(προφορικές απαντήσεις από μαθητές).

Ερωτήσεις:

1. Όταν πετούν, τα περισσότερα έντομα βγάζουν ήχο. Τι το προκαλεί;

2. Η μεγάλη βροχή μπορεί να διακριθεί από τη μικρή βροχή από τον δυνατότερο ήχο που εμφανίζεται όταν οι σταγόνες χτυπούν στην οροφή. Σε τι βασίζεται αυτή η δυνατότητα;

3. Τα ηχητικά μήκη κύματος των δυνατών και ήσυχων ήχων είναι τα ίδια στο ίδιο μέσο;

4. Τι κάνει το έντομο - κουνούπι ή μύγα μεγάλη ποσότητακουνώντας τα φτερά τους στον ίδιο χρόνο;

5. Γιατί, αν θέλουμε να μας ακούνε σε μεγάλη απόσταση, φωνάζουμε και ταυτόχρονα βάζουμε τα χέρια μας σε ένα επιστόμιο στο στόμα μας;

6. Ένα έγχορδο μουσικό όργανο έχει από 3 έως 7 χορδές. Πώς επιτυγχάνεται η ποικιλία των ήχων που παράγει το όργανο;

Συμπέρασμα: Τα ηχητικά κύματα σχηματίζουν κυκλικά κύματα στην επιφάνεια του νερού.

IV. Γενίκευση και συστηματοποίηση της γνώσης για τα ηχητικά κύματα με βάση την ολοκλήρωση των επιστημών της φυσικής, της βιολογίας, της οικολογίας, της μουσικής.

Η φυσική, ως επιστήμη, είναι ένα πολιτιστικό επίτευγμα που μας δίνει έναν μοναδικά ισχυρό τρόπο κατανόησης του κόσμου. Μόνο ένας τύπος μηχανικών δονήσεων - ηχητικά κύματα - παρέχει μια ολόκληρη σειρά από ενδιαφέροντα γεγονότα εφαρμοσμένη τιμή. Οι ήχοι είναι άυλοι, αόρατοι, αλλά ας γίνουμε μάγοι για μια στιγμή και ας τους υλοποιήσουμε.

· Φυσικές ιδιότητεςηχητικά κύματα.

1. Κλίμακα εύρους ηχητικών κυμάτων.

2. Πίνακας ταχύτητας ήχου διάφορες ουσίες, ένα γράφημα της ταχύτητας του ήχου στον αέρα σε διαφορετικές θερμοκρασίες και την εξάρτηση της ταχύτητας του ήχου από το ύψος πάνω από την επιφάνεια της Γης.

3. Φαινόμενο Doppler στην ακουστική.

Ένα σχέδιο που δείχνει την αλλαγή του τόνου. Λύση προβληματική κατάσταση(παρατηρητής που εκπέμπει ηχητικό κύμα + σώμα που πετάει δίπλα + ποιο είναι το αποτέλεσμα της αλλαγής της συχνότητας. Τι αποτέλεσμα θα παρατηρηθεί;

4. Πειραματιστείτε με ηχητικά κύματα.

· μηχανική εφαρμογή ιδιοτήτων ήχου.

1. Ακουστική των αιθουσών.

Αίθουσα Θέατρο ΜπολσόιΣε σύγκριση με ένα μεγάλο βιολί, το ξύλινο κέλυφός του αυτή τη στιγμή αποκαθίσταται για τη βελτίωση της ακουστικής.

· Μουσικά όργανα.

1. Πιάνο.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ρύπανσης: φύση, ψυχή, πληροφορίες. Έχουν σχέση με ηχορύπανση μουσικά στυλ“punk”, “metal”, “trance”, “techno”;

Προβληματική εργασία:Επισημάνετε τα θετικά και αρνητικές πλευρές μουσικά έργαστυλ: "punk", "metal", "trance", "techno".

· Βιολογία. Το νόημα των ήχων στη ζωή των ζώων.

1. Οι Ιχθύες είναι απίστευτα ομιλητικοί.

Ερώτηση . Ο Λεονάρντο ντα Βίντσι πρότεινε να ακούτε υποβρύχιους ήχους τοποθετώντας το αυτί σας σε ένα κουπί που έχει χαμηλώσει στο νερό. Η ακουστική αντίσταση του πράσινου ξύλου είναι κοντά σε αυτή του νερού. Γιατί;

· Οικολογία και υπέρηχοι.

1. «Αίσθηση» σε μια λεκάνη με νερό.

· Το υπερηχογράφημα στην ιατρική.

· Ακουστική ρύπανση.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ. Οι πληροφορίες που λάβατε ελπίζουμε να εμπλουτίσουν τις γνώσεις σας για τα ηχητικά κύματα.

V. Συνοψίζοντας.

.Νέοι όροι:

* γενιά (δημιουργία, εκπαίδευση).

* αντήχηση (υπολειπόμενος ήχος).

* ακουστική αντίσταση (το γινόμενο της πυκνότητας μιας ουσίας και της ταχύτητας διάδοσης ενός ηχητικού κύματος σε αυτήν).

* echolocation (η ικανότητα αντίληψης ηχούς).

* σόναρ (συσκευές για εκπομπή και λήψη σημάτων ηχούς).

* πιάνο (από τα ιταλικά forte - "δυνατά", πιάνο - "ήσυχο");

* δοκίμιο (είδος δοκιμίου στο οποίο ο προβληματισμός παίζει τον κύριο ρόλο).

Τώρα ας βγάλουμε ένα συμπέρασμα σχετικά με τη σημασία και τη θέση της ακουστικής (η επιστήμη των ηχητικών κυμάτων) στο σύστημα ταλαντωτικές διεργασίες. Ποιες χρήσιμες πληροφορίες μάθαμε από το μάθημα;

Μαθητική παραγωγή:

α) το εύρος του ήχου είναι τεράστιο, ο ήχος είναι πολύπλευρος

β) γενικεύσαμε και συστηματοποιήσαμε τις γνώσεις για τα ηχητικά φαινόμενα.

γ) εξοικειώθηκε με την ένταξη φυσικό φαινόμενοηχητικές δονήσεις με τις επιστήμες της μηχανικής, της βιολογίας, της οικολογίας, της μουσικής.

Συμπέρασμα δασκάλου:

Σας ευχαριστώ για τη συνεργασία, την επικοινωνία, την επιθυμία για αυτοβελτίωση, την εκμάθηση νέων πραγμάτων, την ικανότητα ανάλυσης και γενίκευσης. Θα ήθελα ιδιαίτερα να επισημάνω τους παρακάτω μαθητές...

VI. Εργασία για το σπίτι. Δοκίμιο: «Η κατανόησή μου για την ακουστική και τη χρήση της στην επιστήμη και την τεχνολογία».

Προτείνω να ολοκληρώσετε μια εργασία που θα περιέχει πληροφορίες που δεν καλύφθηκαν στο σημερινό μάθημα.

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ιστορικού.

Μηχανικές δονήσεις και κύματα. Ήχος.

1. Ένας από τους τύπους ανομοιόμορφης κίνησης είναι η ταλαντωτική. Οι δονητικές κινήσεις είναι ευρέως διαδεδομένες στη ζωή γύρω μας. Παραδείγματα ταλαντώσεων περιλαμβάνουν: την κίνηση μιας βελόνας ραπτομηχανής, κούνιες, εκκρεμές ρολογιού, φορείο σε ελατήρια και άλλα σώματα. Το σχήμα δείχνει σώματα που αποδίδουν ταλαντωτική κίνηση, εάν βγουν από την ισορροπία:

2.Μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, η κίνηση οποιουδήποτε σώματος επαναλαμβάνεται. Το χρονικό διάστημα μετά το οποίο επαναλαμβάνεται η κίνηση ονομάζεται περίοδος ταλάντωσης. T=t/n[c] t - χρόνος ταλάντωσης; n είναι ο αριθμός των ταλαντώσεων κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου. Η. Ο αριθμός των ταλαντώσεων ανά μονάδα χρόνου ονομάζεται συχνότητα δονήσεις, που υποδηλώνονται με το γράμμα V (“nu”) μετρημένο σε Hertz [Hz]. [Hz].

4. Η μεγαλύτερη (σε απόλυτη τιμή) απόκλιση ενός ταλαντούμενου σώματος από τη θέση ισορροπίας ονομάζεται εύρος δισταγμός.

OA1 και OB1 - πλάτος ταλάντωσης (A); OA1=OB1=A [m]

5. Οι ταλαντώσεις που καλούνται αρμονικός.

Οι αρμονικές δονήσεις είναι κραδασμοί που συμβαίνουν υπό την επίδραση μιας δύναμης ανάλογης με τη μετατόπιση του σημείου δόνησης και στραμμένης αντίθετα από αυτή τη μετατόπιση.

Η γραφική παράσταση των συντεταγμένων ενός ταλαντούμενου σώματος σε σχέση με το χρόνο είναι ένα ημιτονοειδές κύμα (συνημιτονικό κύμα).

https://pandia.ru/text/78/333/images/image005_14.gif" width="13" height="15"> μισά κύματα εγκάρσιων στάσιμων κυμάτων. Ο τρόπος ταλάντωσης που αντιστοιχεί σε ονομάζεται πρώτη αρμονική του τα φυσικά κύματα των ταλαντώσεων ή ο θεμελιώδης τρόπος .

https://pandia.ru/text/78/333/images/image008_9.jpg" width="645" height="490">

ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ.

1. Τύπος μαθήματος: ολοκληρωμένη εφαρμογή γνώσεων, δεξιοτήτων και ικανοτήτων .

Το μάθημα είναι βασισμένο σε προβλήματα, διαδραστικό, βασίζεται στην ολοκληρωμένη εφαρμογή γνώσεων και δεξιοτήτων, έχει πρακτική σημασία, αφού χρησιμοποιήθηκαν πειραματικά δεδομένα που διευκολύνουν την ανεξάρτητη αξιολόγηση αυτών των επιστημονικών ανακαλύψεων.

Ο σκοπός του μαθήματος : να αναπτύξουν στους μαθητές την ικανότητα εφαρμογής θεωρητική γνώσηκαι πειραματικά επιστημονικά δεδομένανα κατανοήσουν τη φύση του φωτός, του ρόλου, του τόπου και διάφορες μεθόδουςπροσδιορίζοντας την ταχύτητά του.

2. Θεωρώ ότι η οργάνωση του μαθήματος είναι η βέλτιστη, καθώς μας επέτρεψε να εξετάσουμε το πρόβλημα της φύσης του φωτός ολοκληρωμένα και κατέστησε δυνατή την εφαρμογή δημιουργικότηταΌταν αναζητάτε την ταχύτητα του φωτός, χρησιμοποιήστε σύνθετες γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες.

3. Για να ενεργοποιήσω την προσοχή των μαθητών, επέλεξα το ενδοθεματικό και διεπιστημονικές συνδέσειςμε βάση τη γνώση της αστρονομίας, την ιστορία των φυσικών ανακαλύψεων, τη συνέχεια της φυσικής επιστήμης και τις ανακαλύψεις της μηχανικής.

Κυριαρχία περιεχομένου εκπαιδευτικό υλικό, κατά τη γνώμη μου, εξασφαλίστηκε μέσω της κατανόησης και της εμπέδωσης θεωρητικό υλικό. Το καθήκον δεν ήταν μόνο να εξασφαλιστεί η αφομοίωση του υλικού, αλλά η κύρια προσοχή δόθηκε στην αναπαραγωγική εφαρμογή κατά τη διάρκεια της πρακτικής εργασίας για την ανεξάρτητη αξιολόγηση της ταχύτητας του φωτός και δημιουργική σκέψηΦοιτητές.

4. Κατά τη γνώμη μου, εντός διδακτικός σκοπόςπραγματοποιήθηκαν μαθήματα:

* στη γνωστική πλευρά:

Έχει γίνει προσπάθεια επέκτασης επιστημονική κοσμοθεωρίαστο πλαίσιο ενός εκπαιδευτικού έργου·

* στην αναπτυξιακή πτυχή:

Το λεξιλόγιο έχει εμπλουτιστεί και πολύπλοκο.

Διεγείρονται οι δεξιότητες σκέψης, όπως σύγκριση, ανάλυση, σύνθεση, ικανότητα ανάδειξης του κύριου πράγματος, απόδειξη και διάψευση.

* στο εκπαιδευτικό κομμάτι:

Δίνεται έμφαση στη σημασία της συνέχειας της φυσικής επιστήμης, των σημαντικότερων νόμων και θεωριών της και στους τρόπους επιβεβαίωσης της αξιοπιστίας τους.

Δόθηκε μια διαφοροποιημένη προσέγγιση, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι το μάθημα διεξήχθη σε μια άγνωστη τάξη. Η εργασία βασίστηκε σε ατομικές εργασίες, και στην ομαδική εργασία. Οι μαθητές συμμετείχαν στη διαδικασία εντοπισμού των σχέσεων αιτίου-αποτελέσματος φαινομένων και γεγονότων. Κατά τη γνώμη μου, οι εφαρμοζόμενες μέθοδοι αμοιβαίου ελέγχου και αυτοελέγχου από την πλευρά των μαθητών ήταν δικαιολογημένες.

Νομίζω ότι στο μάθημα δημιουργήθηκε ένα θετικό ψυχολογικό κλίμα. Το υλικό έγινε αντιληπτό με ενδιαφέρον, γιατί είναι καινοτόμο και δεν παρουσιάζεται στο σχολικό εγχειρίδιο (11η τάξη). Πιστεύω ότι το επίπεδο των μαθητών μας επέτρεψε να διασφαλίσουμε την ποιότητα των γνώσεων που αποκτήθηκαν.

Εργασία Νο. 1 Χρησιμοποιώντας ένα όργανο βαρέλι, εξερευνήστε την ιδιότητα της ανάκλασης των ηχητικών κυμάτων. Λάβετε τον ήχο που προέρχεται από ένα κύμβαλο που είναι τοποθετημένο στο αυτί σας. Εργασία Νο. 2 Μάθετε από ποιες φυσικές ποσότητες εξαρτώνται το ύψος και η ένταση του ήχου χρησιμοποιώντας έναν χάρακα προσαρτημένο στο τραπέζι, αλλάζοντας το μήκος του προεξέχοντος τμήματός του και το πλάτος των κραδασμών. Πότε ο ήχος γίνεται ακουστός ή μη; Εργασία Νο. 3 Τοποθετήστε τους σωλήνες αυτιού του καθετήρα στηθοσκοπίου στα αυτιά σας. Χτυπήστε ένα μεταλλικό κουτάλι με ένα σφυρί. Πετύχετε τον ήχο ενός "καμπάνα". Βγάλτε ένα συμπέρασμα, τι σημαίνει αυτό; Εργασία #4 Αποκτήστε έναν καθαρό, μουσικό τόνο χρησιμοποιώντας ένα πιρούνι συντονισμού. Κάντε αυτόν τον ήχο ορατό. Εργασία Νο. 5 Αποκτήστε ένα απλό πνευστό όργανο από το καπάκι ενός κουτιού αντηχείου και τρεις δοκιμαστικούς σωλήνες.

Εικόνα 11 από την παρουσίαση «Ιδιότητες του ήχου»για μαθήματα φυσικής με θέμα "Ήχος"

Διαστάσεις: 960 x 720 pixels, μορφή: jpg. Για να κατεβάσετε μια φωτογραφία δωρεάν μάθημα φυσικής, κάντε δεξί κλικ στην εικόνα και κάντε κλικ στο «Αποθήκευση εικόνας ως...». Για να εμφανίσετε εικόνες στο μάθημα, μπορείτε επίσης να κατεβάσετε δωρεάν ολόκληρη την παρουσίαση "Sound Properties.ppt" με όλες τις εικόνες σε ένα αρχείο zip. Το μέγεθος του αρχείου είναι 6616 KB.

Κατεβάστε την παρουσίαση

Ήχος

"Ηχητικές δονήσεις" - Διάδοση και δέκτες ήχου. Διανέμεται σε οποιοδήποτε ελαστικό μέσο: στερεό; υγρό; αεριώδης. Πείραμα Νο. 3. Ο υπέρηχος είναι δονήσεις που εμφανίζονται με συχνότητα μικρότερη από 20 Hz. Μελέτη των χαρακτηριστικών των ηχητικών κυμάτων με χρήση Η/Υ. Οπτική. Πείραμα Νο. 1. Όγκος - Εξαρτάται από το πλάτος του μέσου ταλάντωσης.

"Ο ήχος είναι ηχητικές δονήσεις" - Ακουστικός ήχος. Λέξεις-κλειδιάμάθημα. (Σωστά). Τεχνητός. Ακουστικό (ακουστικό). 3. Ο υπέρηχος είναι η γλώσσα επικοινωνίας των ζώων: δελφίνια, νυχτερίδες. Αλλά οι γάτες που εκπέμπουν υπέρηχο μπορούν να θεραπεύσουν ένα άτομο γουργουρίζοντας. Δελφίνι. Αιτίες ήχου. Στον αέρα υπό κανονικές συνθήκες η ταχύτητα του ήχου είναι 330 m/s.

"Ιδιότητες του ήχου" - Ένα έγχορδο μουσικό όργανο έχει από 3 έως 7 χορδές. Αίσθηση σε ένα μπολ με νερό. Επίλυση μιας προβληματικής κατάστασης. Συνοψίσαμε και συστηματοποιήσαμε τις γνώσεις για τα ηχητικά φαινόμενα. Το υπερηχογράφημα στην ιατρική. Παρατηρητής που εκπέμπει ηχητικό κύμα. ένα σώμα που πετάει. Πρακτική εργασία. Εργασία Νο. 3 Τοποθετήστε τους σωλήνες αυτιού του καθετήρα στηθοσκοπίου στα αυτιά σας.

«Αντανάκλαση του ήχου» - 1. Ποια είναι η ταχύτητα του ήχου στον αέρα; Αντανάκλαση του ήχου." Δοκιμή με θέμα «Ήχος. 3. Ένα ηχητικό κύμα στον αέρα είναι: 6. Η δράση μιας κόρνας βασίζεται στην ιδιότητα του ήχου: 4. Η ηχώ σχηματίζεται ως αποτέλεσμα: 2. Πώς αλλάζει η ταχύτητα του ήχου ανάλογα με την πυκνότητα του μέσου μειώνεται;

"Ταχύτητα ήχου σε διάφορα μέσα" - Τι λένε τα βιβλία αναφοράς; Πείραμα. Οι εργασίες μας: Γράψτε τον τύπο με τον οποίο υπολογίζεται η ταχύτητα του ήχου. Πώς εξαρτάται η ταχύτητα του ήχου από το μέσο; Ας βάλουμε ένα ρολόι σε ένα δοχείο με νερό και ας τοποθετήσουμε το αυτί σε κάποια απόσταση. Η καλύτερη ακρόαση είναι σε γωνία κλίσης από χαρτόνι 450. Ο ήχος δεν ακούγεται σχεδόν. Γιατί αυξάνεται ο ήχος;

"Ταχύτητα διάδοσης ήχου" - Στα στερεά - ακόμα πιο γρήγορα. Ονομάστε τις μονάδες έντασης και στάθμης ήχου. Τι καθορίζει την ένταση του ήχου; Πώς επηρεάζει την ανθρώπινη υγεία η συστηματική έκθεση σε δυνατούς ήχους; Τι καθορίζει το ύψος ενός ήχου; Ποιοι είναι οι θεμελιώδεις τόνοι και οι αποχρώσεις του ήχου; Η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι » 330 m/s.

Υπάρχουν συνολικά 34 παρουσιάσεις στο θέμα

Το ύψος εξαρτάται από το πόσο συχνά δονούνται οι πηγές ήχου. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα δόνησης, τόσο πιο δυνατός είναι ο ήχος. Ο απλούστερος τύπος δόνησης είναι η αρμονική δόνηση. Ένας καθαρός τόνος είναι ο ήχος ενός πιρουνιού συντονισμού.

Καθαρός τόνος- Αυτός είναι ένας ήχος που εκτελεί αρμονικές δονήσεις της ίδιας συχνότητας. Σε έναν μουσικό τόνο, δύο ιδιότητες μπορούν να διακριθούν από τον ήχο - την ένταση και το ύψος.

Ήχοι από διαφορετικές πηγές (για παράδειγμα, διαφορετικοί μουσικά όργανα, ανθρώπινη φωνή, ήχοι ξένων αντικειμένων κ.λπ.) μαζί συνθέτουν το σύνολο αρμονικές δονήσειςδιαφορετικές συχνότητες.

Η θεμελιώδης συχνότητα είναι η μικρότερη συχνότητα αυτού του πολυσυστατικού ήχου και ο ήχος που αντιστοιχεί σε αυτήν και έχει ορισμένο ύψος ονομάζεται θεμελιώδης τόνος.

ΥπερτονίεςΌλα τα άλλα συστατικά αυτού του ήχου πολλαπλών συστατικών ονομάζονται (η συχνότητά του μπορεί να είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από τη συχνότητα του βασικού τόνου).

Οι επισημάνσεις καθορίζουν τέμποο ήχος είναι αυτός που μας επιτρέπει να διακρίνουμε τους ήχους, για παράδειγμα, μπορούμε πολύ εύκολα να διακρίνουμε τον ήχο μιας τηλεόρασης και ενός πλυντηρίου, τους ήχους μιας κιθάρας και ενός τυμπάνου κ.λπ.

Το ύψος του ήχου μετριέται επίσης σε μελαείναι μια κλίμακα ύψους που σας επιτρέπει να ορίσετε την ισότητα των υψών δύο ήχων.

Ο τόνος του Shepard (ακουστικές ψευδαισθήσεις) είναι ένας ήχος που φαίνεται να ανεβαίνει και να πέφτει στο ύψος.

Το ύψος ενός ήχου καθορίζεται από τη συχνότητα του θεμελιώδους τόνου εάν η συχνότητα του θεμελιώδους τόνου είναι υψηλότερη, τότε ο ήχος είναι πιο δυνατός εάν η συχνότητα του βασικού τόνου είναι χαμηλότερη.

Ενταση ήχου

Ενταση ήχου- η ποιότητα της ακουστικής αίσθησης, η οποία επιτρέπει σε όλους τους ήχους να τοποθετούνται σε μια κλίμακα από ήσυχο έως δυνατό.

Το Son είναι μονάδα έντασης ήχου.

1 son είναι ο κατά προσέγγιση όγκος μιας πνιγμένης συνομιλίας και ο όγκος ενός αεροπλάνου είναι 264 son. Οι ήχοι που είναι ακόμη πιο δυνατοί θα προκαλέσουν πόνο.

Η ένταση του ήχου εξαρτάται από το πλάτος των κραδασμών, τόσο πιο δυνατός θα είναι ο ήχος.

Η στάθμη ηχητικής πίεσης μετριέται σε μπελ (Β) ή ντεσιμπέλ (D) - 1/10 μέρος ενός λευκού (Β) και είναι ίση με τη στάθμη έντασης ήχου, η οποία εκφράζεται σε φόντο.

Όγκοι άνω των 180 dB μπορεί να προκαλέσουν ρήξη του τυμπάνου.

Ο θόρυβος, ο δυνατός ήχος, ο δυσάρεστος ήχος έχουν κακή επίδραση στην ανθρώπινη υγεία λόγω του γεγονότος ότι διαταράσσεται η σειρά των ήχων διαφορετικών εντάσεων.

Θόρυβος- Πρόκειται για ήχους που περιέχουν δονήσεις διαφόρων συχνοτήτων.

Για να υπάρχει ηχητική αίσθηση, το ηχητικό κύμα πρέπει να είναι ελάχιστης έντασης, αλλά αν η ένταση ξεπεράσει τον κανόνα, τότε ο ήχος δεν θα ακουστεί και θα προκαλέσει μόνο πόνο.

Η ακουστική είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τα ηχητικά φαινόμενα.

Υπάρχουν δύο τύποι ήχων: φυσικό και τεχνητό.

Οι ακουστικές αισθήσεις που βιώνουμε διάφορους ήχους, εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το πλάτος του ηχητικού κύματος και τη συχνότητά του. Το πλάτος και η συχνότητα είναι φυσικά χαρακτηριστικά ενός ηχητικού κύματος. Αυτό φυσικά χαρακτηριστικάαντιστοιχούν σε ορισμένα φυσιολογικά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την αντίληψή μας για τον ήχο. Τέτοιος φυσιολογικά χαρακτηριστικάείναι ο όγκος και το ύψος.

Ενταση ΗΧΟΥΟ ήχος καθορίζεται από το πλάτος του: Όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος της δόνησης σε ένα ηχητικό κύμα, τόσο πιο δυνατός είναι ο ήχος. Έτσι, όταν οι δονήσεις ενός πιρουνιού συντονισμού σβήνουν, η ένταση του ήχου μειώνεται μαζί με το πλάτος. Και αντίστροφα, χτυπώντας πιο δυνατά το πιρούνι συντονισμού και αυξάνοντας έτσι το πλάτος των κραδασμών του, θα προκαλέσουμε έναν πιο δυνατό ήχο.

Η ένταση ενός ήχου εξαρτάται επίσης από το πόσο ευαίσθητο είναι το αυτί μας σε αυτόν τον ήχο. Το ανθρώπινο αυτί είναι πιο ευαίσθητο στα ηχητικά κύματα με συχνότητα 1-5 kHz.

Μετρώντας την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα ηχητικό κύμα σε 1 s μέσω μιας επιφάνειας εμβαδού 1 m2, θα βρούμε μια ποσότητα που ονομάζεται ηχητική έντασηΕΝΑ. Αποδείχθηκε ότι η ένταση των πιο δυνατών ήχων (στους οποίους εμφανίζεται η αίσθηση του πόνου) υπερβαίνει την ένταση των πιο δυνατών αχνούς ήχους, προσιτό στην ανθρώπινη αντίληψη, 10 τρισεκατομμύρια φορές! Με αυτή την έννοια, το ανθρώπινο αυτί αποδεικνύεται ότι είναι μια πολύ πιο προηγμένη συσκευή από οποιοδήποτε από τα συνηθισμένα όργανα μέτρησης. Είναι αδύνατο για κανένα από αυτά να μετρήσει τόσο μεγάλο εύρος τιμών (για συσκευές σπάνια υπερβαίνει το 100).

Η μονάδα έντασης ονομάζεται νυσταγμένος(από το λατινικό "sonus" - ήχος). Μια πνιχτή συνομιλία έχει όγκο 1 ύπνου. Το χτύπημα ενός ρολογιού χαρακτηρίζεται από ένταση περίπου 0,1 ύπνου, μια κανονική συνομιλία - 2 ύπνοι, το χτύπημα μιας γραφομηχανής - 4 ύπνος, δυνατός θόρυβος του δρόμου - 8 ύπνος. Σε ένα κατάστημα σφυρηλάτησης, ο όγκος φτάνει τα 64 sones και σε απόσταση 4 m από έναν κινητήρα αεριωθούμενου κινητήρα - 256 sones. Ήχοι ακόμα μεγαλύτερης έντασης αρχίζουν να προκαλούν πόνο.

Ενταση ΗΧΟΥ ανθρώπινη φωνήμπορεί να αυξηθεί χρησιμοποιώντας μεγάφωνο. Είναι ένα κωνικό κέρατο που τοποθετείται κοντά στο στόμιο που μιλάει(Εικ. 54). Σε αυτή την περίπτωση, η ενίσχυση του ήχου συμβαίνει λόγω της συγκέντρωσης της εκπεμπόμενης ηχητικής ενέργειας προς την κατεύθυνση του άξονα της κόρνας. Ακόμα μεγαλύτερη αύξηση της έντασης μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό μεγάφωνο, η κόρνα του οποίου συνδέεται με ένα μικρόφωνο και έναν ειδικό ενισχυτή τρανζίστορ.

Μια κόρνα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση του λαμβανόμενου ήχου. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να τοποθετηθεί στο αυτί σας. Παλιά (όταν δεν υπήρχαν ακόμη ειδικά ακουστικά βαρηκοΐας), αυτό χρησιμοποιούνταν συχνά από άτομα με κακή ακοή.

Κόρνες χρησιμοποιήθηκαν επίσης στις πρώτες συσκευές που σχεδιάστηκαν για την εγγραφή και την αναπαραγωγή ήχου. Η μηχανική ηχογράφηση εφευρέθηκε το 1877 από τον T Edison (ΗΠΑ). Η συσκευή που σχεδίασε ονομαζόταν φωνογράφος. Έστειλε έναν από τους φωνογράφους του (Εικ. 55) στον Λ.Ν.

Τα κύρια μέρη του φωνογράφου είναι ο κύλινδρος 1, καλυμμένος με αλουμινόχαρτο και η μεμβράνη 2, συνδεδεμένη με μια γραφίδα ζαφείρι. Το ηχητικό κύμα, που ενεργούσε μέσω της κόρνας στη μεμβράνη, έκανε τη βελόνα να δονείται και να πιέζεται όλο και πιο αδύναμα στο φύλλο. Όταν η λαβή περιστρεφόταν, ο κύλινδρος (ο άξονας του οποίου είχε ένα νήμα) όχι μόνο περιστρεφόταν, αλλά και κινήθηκε προς την οριζόντια κατεύθυνση. Σε αυτή την περίπτωση, μια ελικοειδής αυλάκωση μεταβλητού βάθους εμφανίστηκε στο φύλλο. Για να ακούσετε τον ηχογραφημένο ήχο, τοποθετήθηκε η βελόνα στην αρχή του αυλακιού και ο κύλινδρος περιστράφηκε ξανά.

Στη συνέχεια, ο περιστρεφόμενος κύλινδρος στον φωνογράφο αντικαταστάθηκε από μια επίπεδη στρογγυλή πλάκα και το αυλάκι σε αυτό άρχισε να εφαρμόζεται με τη μορφή αναδιπλούμενης σπείρας. Κάπως έτσι εμφανίστηκαν οι δίσκοι γραμμοφώνου.

Εκτός από την ένταση, ο ήχος χαρακτηρίζεται ύψος. Το ύψος ενός ήχου καθορίζεται από τη συχνότητά του: Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα δόνησης σε ένα ηχητικό κύμα, τόσο υψηλότερος είναι ο ήχος. Κανένας δισταγμός υψηλή συχνότητααντιστοιχούν σε χαμηλούς ήχους, οι δονήσεις υψηλής συχνότητας αντιστοιχούν σε υψηλούς ήχους.

Έτσι, για παράδειγμα, ένας μέλισσα χτυπά τα φτερά του κατά την πτήση με χαμηλότερη συχνότητα από ένα κουνούπι: για έναν μέλισσα είναι 220 παλμοί ανά δευτερόλεπτο και για ένα κουνούπι είναι 500-600. Επομένως, το πέταγμα μιας μέλισσας συνοδεύεται από χαμηλό ήχο (βουητό) και το πέταγμα ενός κουνουπιού συνοδεύεται από υψηλό ήχο (τρίξιμο).

ηχητικό κύμα ορισμένη συχνότηταονομάζεται αλλιώς μουσικός τόνος . Επομένως, το pitch αναφέρεται συχνά ως pitch.

Ο κύριος τόνος με μια «μίξη» αρκετών δονήσεων άλλων συχνοτήτων σχηματίζεται μουσικός ήχος. Για παράδειγμα, οι ήχοι ενός βιολιού και ενός πιάνου μπορούν να περιλαμβάνουν έως και 15-20 διαφορετικές δονήσεις. Η σύνθεση κάθε σύνθετου ήχου καθορίζει την χροιά του.

Συχνότητα δωρεάν δονήσειςη χορδή εξαρτάται από το μέγεθος και την τάνυσή της. Επομένως, τεντώνοντας τις χορδές της κιθάρας χρησιμοποιώντας μανταλάκια και πιέζοντάς τες στον λαιμό της κιθάρας σε διάφορα σημεία, θα αλλάξουμε τη φυσική τους συχνότητα, άρα και το ύψος των ήχων που παράγουν.

Ο Πίνακας 5 δείχνει τις συχνότητες δόνησης στους ήχους διαφόρων μουσικών οργάνων.

Τα εύρη συχνοτήτων που αντιστοιχούν στις φωνές των τραγουδιστών και των τραγουδιστών εμφανίζονται στον Πίνακα 6.

Η φύση της αντίληψης του ήχου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διάταξη του δωματίου στο οποίο ακούγεται ομιλία ή μουσική. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι σε κλειστούς χώρους ο ακροατής αντιλαμβάνεται, εκτός από τον άμεσο ήχο, μια συνεχή σειρά από ταχέως διαδοχικές επαναλήψεις του, που προκαλούνται από πολλαπλές αντανακλάσεις ήχου από αντικείμενα στο δωμάτιο, τους τοίχους, την οροφή και το πάτωμα.

Η αύξηση της διάρκειας του ήχου που προκαλείται από τις αντανακλάσεις του από διάφορα εμπόδια ονομάζεται αντήχηση. Η αντήχηση είναι υψηλή σε άδεια δωμάτια, όπου έχει ως αποτέλεσμα έναν έντονο ήχο. Αντίθετα, τα δωμάτια με μαλακές ταπετσαρίες τοίχου, κουρτίνες, κουρτίνες, επικαλυμμένα έπιπλα, χαλιά και επίσης γεμάτα με ανθρώπους απορροφούν καλά τον ήχο και επομένως η αντήχηση σε αυτά είναι ασήμαντη.

Η αντανάκλαση του ήχου εξηγεί επίσης την ηχώ. Οι ηχώ είναι ηχητικά κύματα που αντανακλώνται από κάποιο εμπόδιο (κτίρια, λόφοι, δάση κ.λπ.) και επιστρέφουν στην πηγή τους. Εάν τα ηχητικά κύματα φτάσουν σε εμάς, ανακλώνται διαδοχικά από πολλά εμπόδια και χωρίζονται από ένα χρονικό διάστημα t > 50 - 60 ms, τότε εμφανίζεται μια πολλαπλή ηχώ. Μερικές από αυτές τις ηχώ έχουν γίνει παγκοσμίως γνωστές. Για παράδειγμα, βράχοι απλωμένοι σε σχήμα κύκλου κοντά στο Adersbach στην Τσεχία επαναλαμβάνουν 7 συλλαβές τρεις φορές σε ένα συγκεκριμένο μέρος και στο Κάστρο Woodstock στην Αγγλία η ηχώ επαναλαμβάνει σαφώς 17 συλλαβές!

Το όνομα «ηχώ» συνδέεται με το όνομα της ορεινής νύμφης Ηχώ, η οποία, σύμφωνα με αρχαία ελληνική μυθολογία, ήταν ανεκπλήρωτα ερωτευμένος με τον Νάρκισσο. Από τη λαχτάρα για τον αγαπημένο της, η Ηχώ στέρεψε και πέτρωσε, ώστε το μόνο που της έμεινε ήταν μια φωνή ικανή να επαναλάβει τις καταλήξεις των λέξεων που ειπώθηκαν παρουσία της.

1. Πώς προσδιορίζεται η ένταση του ήχου; 2. Πώς ονομάζεται η μονάδα όγκου; 3. Γιατί, αφού χτυπήσει ένα πιρούνι συντονισμού με ένα σφυρί, ο ήχος του γίνεται σταδιακά όλο και πιο ήσυχος; 4. Τι καθορίζει το ύψος του ήχου; 5. Από τι «αποτελείται» ο μουσικός ήχος; 6. Τι είναι η ηχώ; 7. Μιλήστε μας για την αρχή λειτουργίας του φωνογράφου του Edison.