Interval de frecvență audio. Relația dintre frecvența unei unde sonore, lungimea și viteza acesteia

Cuprins:

Interval de frecvență audio. Relația dintre frecvența unei unde sonore, lungimea și viteza acesteia
Interval de frecvență audio. Relația dintre frecvența unei unde sonore, lungimea și viteza acesteia
Anonim

Acum există o mulțime de oportunități pe internet pentru a vă testa acuitatea auzului online. Pentru a face acest lucru, trebuie să începeți un videoclip cu sunet, a cărui frecvență crește. Creatorii testului recomandă testarea cu căști, astfel încât zgomotul străin să nu interfereze. Gama de frecvență audio din videoclip începe cu valori atât de mari încât doar câțiva le pot auzi. În plus, frecvența sunetului scade treptat, iar la sfârșitul videoclipului se aude un sunet pe care chiar și o persoană cu pierdere a auzului îl poate auzi.

În timpul videoclipului, utilizatorului i se arată valoarea frecvenței sunetului care este redat. Condițiile de testare sugerează că videoclipul trebuie oprit în momentul în care o persoană poate auzi sunetul. Apoi, ar trebui să vedeți în ce moment s-a oprit frecvența. Valoarea acestuia va arăta clar că auzul este normal, mai bun decât majoritatea oamenilor, sau ar trebui să consultați un medic. Unele teste arată ce vârstă este frecvența de tăiere pe care o poate auzi o persoană.

Test de auz online
Test de auz online

Ce este unda sonoră și sunet

Sunetul este o senzație subiectivă, dar îl auzim pentru că ceva real există în urechea noastră. Aceasta este o undă sonoră. Fizicienii sunt interesați de modul în care senzațiile pe care le trăim sunt legate de caracteristicile undei sonore.

Sunet foarte puternic
Sunet foarte puternic

Undele sonore sunt unde mecanice longitudinale cu o amplitudine mică, al căror interval de frecvență este de 20 Hz-20 kHz. Amplitudinea mică este atunci când modificarea presiunii datorată compresiei-rarefacție este mult mai mică decât presiunea din acest mediu. În aer, în zonele de compresie-rarefacție, modificarea presiunii este mult mai mică decât presiunea atmosferică. Dacă amplitudinea este de același ordin sau mai mare decât presiunea atmosferică, atunci acestea nu mai sunt unde sonore, ci unde de șoc, ele se propagă cu viteză supersonică.

Audient de sunete

Ne-am dat deja seama care este gama de frecvențe audio, dar ce se află dincolo de granițele sale? Dacă frecvența este mai mică de 20 Hz, astfel de unde se numesc infrasonice. Dacă este mai mare de 20 kHz - acestea sunt unde ultrasonice. Atât infra- și ultrasunetele nu provoacă senzații auditive. Granițele sunt destul de neclare: bebelușii aud 22-23 kHz, persoanele în vârstă pot percepe 21 kHz, cineva aude 16 Hz. Adică, cu cât persoana este mai tânără, cu atât frecvența pe care o poate auzi este mai mare.

Câinii aud frecvențe mai în alte. Această abilitate a lor este folosită de antrenori, ei dau comenzi la ultrasuneteun fluier pe care oamenii nu-l pot auzi. Figura arată intervalele de frecvență disponibile pentru percepție de către diferite animale.

Gama de frecvențe percepute de diferite animale
Gama de frecvențe percepute de diferite animale

Sun ca niște arme de poliție

Să dăm un exemplu de caz care arată că gama de frecvențe sonore auzite de o persoană este aproximativă și depinde de caracteristicile individuale.

La Washington, poliția a găsit o cale de dispersare non-violentă a tinerilor. Băieții și fetele s-au adunat constant lângă una dintre stațiile de metrou și au vorbit. Autoritățile au simțit că distracția lor fără scop interferează cu ceilalți, pentru că la intrare se acumulează prea mulți oameni. Polițiștii au instalat un dispozitiv Mosquito care emite un sunet la o frecvență de 17,5 kHz. Acest dispozitiv este conceput pentru a respinge insectele, dar producătorii au asigurat că undele sonore de această frecvență sunt percepute doar de adolescenții de la 13 ani și nu mai mult de 25 de ani.

respingător cu ultrasunete
respingător cu ultrasunete

Datorită aparatului s-a putut scăpa de tineri, dar un tânăr de 28 de ani a auzit un sunet și a făcut plângere la administrația orașului. Autoritățile locale au fost nevoite să nu mai folosească dispozitivul.

Interval de lungime de undă

Undele de frecvență sonoră din diferite medii au caracteristici diferite. Lungimea și viteza de propagare a undei diferă. În aer (la temperatura camerei) viteza este de 340 m/s.

Luați în considerare undele cu frecvențe care sunt în intervalul audibil pentru noi. Lungimea lor minimă este de 17 mm, cea maximă este de 17 m. Sunetul cu cea mai mică lungime de undă este în pragul ultrasunetelor, iar cu cea mai mare -se apropie infrasunetele.

Viteza undei sonore

Se crede că lumina călătorește instantaneu, dar este nevoie de un anumit timp pentru ca sunetul să circule. De fapt, lumina are și viteză, e doar limita, mai repede decât lumina, nimic nu se mișcă. În ceea ce privește sunetul, propagarea lui în aer prezintă cel mai mare interes, deși viteza unei unde sonore în medii mai dense este mult mai mare. Luați în considerare o furtună: mai întâi vedem un fulger, apoi auzim un tunet. Sunetul este întârziat deoarece viteza lui este de multe ori mai mică decât viteza luminii. Pentru prima dată, viteza sunetului a fost măsurată prin fixarea intervalului de timp dintre o lovitură de muschetă și sunet. Apoi au luat distanța dintre instrument și cercetător și au împărțit-o la timpul „întârzierii” sunetului.

Această metodă are două dezavantaje. În primul rând, aceasta este eroarea cronometrului, mai ales la o distanță apropiată de sursa de sunet. În al doilea rând, este viteza reacției. Cu această măsurătoare, rezultatele nu vor fi exacte. Pentru a calcula viteza, este mai convenabil să luați frecvența cunoscută a unui anumit sunet. Există un generator de frecvență, un dispozitiv cu o gamă de frecvențe audio de la 20 Hz la 20 kHz.

Generator de frecvențe audio
Generator de frecvențe audio

Se pornește la frecvența dorită, în timpul experimentului se măsoară lungimea de undă. Înmulțind ambele valori, obțineți viteza sunetului.

Hipersonic

Lungimea de undă este calculată prin împărțirea vitezei la frecvență, astfel încât pe măsură ce frecvența crește, lungimea de undă scade. Este posibil să se creeze oscilații de o frecvență atât de mare încât lungimea de undă să fie de același ordin de mărime cu lungimeacalea liberă a moleculelor de gaz, cum ar fi aerul. Acesta este hipersunetul. Nu se propagă bine, deoarece aerul nu mai este considerat un mediu continuu, deoarece lungimea de undă este neglijabilă. În condiții normale (la presiunea atmosferică), calea liberă medie a moleculelor este de 10-7 m. Care este intervalul de frecvențe ale undelor? Nu sunt sănătoase, pentru că nu le auzim. Dacă calculăm frecvența hipersunetului, se dovedește că este de 3×109 Hz și mai mare. Hipersunetul este măsurat în gigaherți (1 GHz=1 miliard de Hz).

Cum îi afectează frecvența unui sunet înălțimea

Intervalul de frecvență audio afectează intervalul de înălțime. Deși înălțimea este o senzație subiectivă, este determinată de caracteristica obiectivă a sunetului, frecvența. Frecvențele în alte produc un sunet în alt. Înălțimea sunetului depinde de lungimea de undă? Desigur, viteza, frecvența și lungimea de undă sunt toate legate. Cu toate acestea, sunetul de aceeași frecvență va avea o lungime de undă diferită în medii diferite, dar va fi perceput în același mod.

Auzim sunet deoarece modificările presiunii fac ca timpanul nostru să vibreze. Presiunea se schimbă cu aceeași frecvență, deci nu contează că lungimea de undă este diferită în medii diferite. Datorită aceleiași frecvențe, vom percepe sunetul ca în alt sau scăzut, chiar și în apă, chiar și în aer. În apă, viteza sunetului este de 1,5 km/s, ceea ce este de aproape 5 ori mai mare decât în aer, prin urmare, lungimea de undă este mult mai mare. Dar dacă corpul vibrează la aceeași frecvență (de exemplu, 500 Hz) în ambele medii, înălțimea va fi aceeași.

Există sunete care nu auînălțime, de exemplu, sunetul „shhhhh”. Fluctuațiile de frecvență ale acestora nu sunt periodice, ci haotice, așa că le percepem ca zgomot.

Recomandat: