De ljud Det definieras som en störning som, när den förökas i ett medium som luft, växelvis ger kompressioner och utvidgningar i den. Dessa förändringar i lufttryck och densitet når örat och tolkas av hjärnan som hörselupplevelser..
Ljud har följt med livet sedan starten och utgör en del av de verktyg som djuren har för att kommunicera med varandra och med sin miljö. Vissa människor säger att växter också lyssnar, men i vilket fall som helst kan de uppleva vibrationerna i miljön även om de inte har en auditiv anordning som högre djur.
Förutom att använda ljud för att kommunicera genom tal, använder människor det som ett konstnärligt uttryck genom musik. Alla kulturer, gamla och nya, har musikaliska manifestationer av alla slag, genom vilka de berättar sina historier, seder, religiösa övertygelser och känslor..
Artikelindex
På grund av dess betydelse var mänskligheten intresserad av att studera dess natur och skapade akustik, en gren av fysik som ägnar sig åt ljudvågornas egenskaper och beteende..
Det är känt att den berömda matematikern Pythagoras (569-475 f.Kr.) tillbringade lång tid på att studera skillnaderna i höjd (frekvens) mellan ljud. Å andra sidan hävdade Aristoteles, som spekulerade i alla aspekter av naturen, korrekt att ljudet bestod av utvidgningar och kompressioner i luften..
Senare skrev den berömda romerska ingenjören Vitruvius (80-15 f.Kr.) en avhandling om akustik och dess tillämpningar i byggandet av teatrar. Isaac Newton själv (1642-1727) studerade ljudutbredningen i fasta medier och bestämde en formel för dess fortplantningshastighet.
Med tiden gjorde de matematiska beräkningsverktygen det möjligt att på ett adekvat sätt uttrycka all komplexitet i vågbeteende.
I sin enklaste form kan en ljudvåg beskrivas som en sinusformad våg som fortplantas i tid och rum, som den som visas i figur 2. Där observeras att vågen är periodisk, det vill säga den har en form som upprepar sig i tid.
Eftersom det är en längsgående våg är utbredningsriktningen och riktningen i vilken partiklarna i det vibrerande mediet rör sig samma.
Parametrarna för en ljudvåg är:
Period T: är den tid det tar att upprepa en fas av vågen. I det internationella systemet mäts det i sekunder.
Cykel: är den del av vågen som ingår i perioden och täcker från en punkt till en annan som har samma höjd och samma lutning. Det kan vara från en dal till en annan, från en ås till en annan, eller från någon punkt till en annan som uppfyller specifikationen som beskrivs..
Våglängd λ: är avståndet mellan en topp och en annan av vågen, mellan en dal och en annan, eller i allmänhet mellan en punkt och nästa med samma höjd och lutning. Eftersom det är en längd mäts det i meter, även om andra enheter är mer lämpliga beroende på vågtyp..
Frekvens f: definieras som antalet cykler per tidsenhet. Dess enhet är Hertz (Hz).
Amplitud A: motsvarar vågens maximala höjd i förhållande till den horisontella axeln.
Ljudet produceras när ett föremål som är nedsänkt i ett materialmedium vibreras, vilket visas i den nedre delen av figur 2. Det spända membranet till vänster vibrerar och överför störningen genom luften tills den når lyssnaren.
När störningen sprids överförs energi till molekylerna i miljön, som interagerar med varandra, genom expansioner och kompressioner. Ett materialmedium behövs alltid för förökning av ljud, vare sig det är fast, flytande eller gas.
När störningen i luften når örat orsakar variationer i lufttrycket att trumhinnan vibrerar. Detta ger upphov till elektriska impulser som överförs till hjärnan genom hörselnerven, och en gång där översätts impulserna till ljud.
Hastigheten för mekaniska vågor i ett givet medium följer detta förhållande:
Till exempel vid förökning i en gas som luft kan ljudhastigheten beräknas som:
När temperaturen ökar ökar ljudets hastighet, eftersom molekylerna i mediet är mer villiga att vibrera och att överföra vibrationerna genom sina rörelser. Trycket å andra sidan påverkar inte dess värde.
Vi har redan sett att den tid det tar för vågen att slutföra en cykel är perioden, medan sträckan under den tidsperioden är lika med en våglängd. Därför definieras ljudets hastighet v:
v = λ / T
Å andra sidan är frekvensen och perioden relaterade, den ena är den inversa av den andra, så här:
f = 1 / T.
Som leder till:
v = λ.f
Det hörbara frekvensområdet hos människor är mellan 20 och 20000 Hz, därför är ljudvåglängden mellan 1,7 cm och 17 m när värdena i ovanstående ekvation ersätts.
Dessa våglängder är storleken på vanliga föremål, vilket påverkar ljudutbredningen, eftersom det är en våg upplever det reflektion, brytning och diffraktion när det möter hinder.
Att uppleva diffraktion innebär att ljud påverkas när det stöter på hinder och öppningar som har samma storlek som dess våglängd eller mindre..
Basljud kan spridas bättre över långa avstånd, vilket är anledningen till att elefanter använder infraljud (mycket lågfrekventa ljud, som inte hörs för det mänskliga örat) för att kommunicera över sina stora territorier..
Även när det finns musik i ett närliggande rum hörs basen bättre än diskanten, eftersom dess våglängd är ungefär lika stor som dörrar och fönster. Å andra sidan försvinner höga ljud lätt när de lämnar rummet och slutar därför att höras.
Ljud består av en serie av kompressioner och sällsynta luftförhållanden, på ett sådant sätt att ljudet vid förökning gör att trycket ökar och minskar. I det internationella systemet mäts trycket i pascal, vilket förkortas Pa.
Vad som händer är att dessa förändringar är mycket små jämfört med atmosfärstrycket, vilket är värt cirka 101.000 Pa.
Även de högsta ljuden ger svängningar på så lite som 20-30 Pa (smärtgräns), en ganska liten mängd i jämförelse. Men om du kan mäta dessa förändringar har du ett sätt att mäta ljudet.
Ljudtryck är skillnaden mellan atmosfärstryck med ljud och atmosfärstryck utan ljud. Som vi har sagt producerar de högsta ljuden ljudtryck på 20 Pa, medan de svagaste orsakar cirka 0,00002 Pa (ljudtröskel).
Eftersom ljudtrycksområdet omfattar flera krafter på 10, bör en logaritmisk skala användas för att indikera dem..
Å andra sidan bestämdes det experimentellt att människor uppfattar förändringar i låga intensitetsljud mer märkbart än förändringar av samma storlek men i intensiva ljud..
Till exempel, om ljudtrycket ökar med 1, 2, 4, 8, 16 ... uppfattar örat ökningar med 1, 2, 3, 4 ... i intensitet. Av denna anledning är det bekvämt att definiera en ny kvantitet som kallas ljudtrycksnivå (Ljudtrycksnivå) LP, definierad som:
LP = 20 logg (P1 / Peller)
Där Peller är referenstrycket som tas som hörtröskeln och P1 är genomsnittligt effektivt tryck eller RMS-tryck. Detta RMS eller medeltryck är vad örat uppfattar som ljudsignalens genomsnittliga energi.
Resultatet av ovanstående uttryck för LP, när de utvärderas för olika värden av P1, anges i decibel, en dimensionlös mängd. Att uttrycka ljudtrycksnivån så här är mycket bekvämt, eftersom logaritmer omvandlar stora tal till mindre, mer hanterbara nummer..
I många fall är det dock att föredra att använda ljudintensitet för att bestämma decibel, inte ljudtryck.
Ljudintensitet är den energi som strömmar under en sekund (effekt) genom en enhetsyta orienterad vinkelrätt mot den riktning i vilken vågen fortplantas. Liksom ljudtryck är det en skalär kvantitet och betecknas som I. Enheterna i är W / mtvå, dvs effekt per ytenhet.
Det kan visas att ljudintensiteten är proportionell mot ljudtryckets kvadrat:
I = Ptvå / ρc
I detta uttryck är ρ mediets densitet och c är ljudets hastighet. Sedan ljudintensitetsnivå LJag Vad:
LJag = 10 logg (I1 / Jageller)
Som också uttrycks i decibel och ibland betecknas med den grekiska bokstaven β. Referensvärdet Ieller är 1 x 10-12 W / mtvå. Således representerar 0 dB den nedre gränsen för mänsklig hörsel, medan smärtgränsen är 120 dB..
Eftersom det är en logaritmisk skala måste det betonas att små skillnader i antalet decibel gör en stor skillnad när det gäller ljudintensitet..
En ljudnivåmätare eller decibelmeter är en anordning som används för att mäta ljudtryck, vilket indikerar mätningen i decibel. Det är utformat för att svara på det på samma sätt som det mänskliga örat skulle..
Den består av en mikrofon för att samla in signalen, fler kretsar med förstärkare och filter, som är ansvariga för att omvandla denna signal till en elektrisk ström och slutligen en skala eller en skärm för att visa resultatet av avläsningen..
De används ofta för att bestämma vilken inverkan vissa ljud har på människor och miljön. Till exempel ljud i fabriker, industrier, flygplatser, trafikbuller och många andra.
Ljud kännetecknas av dess frekvens. Enligt de som det mänskliga örat kan fånga klassificeras alla ljud i tre kategorier: de som vi kan höra eller hörbart spektrum, de med frekvenser under det hörbara spektrumets nedre gräns eller infraljud, och de som ligger över den övre gränsen, kallas ultraljud.
I vilket fall som helst, eftersom ljudvågor kan överlappa linjärt, består vardagsljud, som vi ibland tolkar som unika, faktiskt av olika ljud med olika men nära frekvenser..
Det mänskliga örat är utformat för att plocka upp ett stort antal frekvenser: mellan 20 och 20 000 Hz, men inte alla frekvenser i detta intervall uppfattas med samma intensitet..
Örat är känsligare i frekvensbandet mellan 500 och 6000 Hz, men det finns andra faktorer som påverkar förmågan att uppfatta ljud, såsom ålder..
De är ljuden vars frekvens är mindre än 20 Hz, men det faktum att människor inte kan höra dem betyder inte att andra djur inte kan. Till exempel använder elefanter dem för att kommunicera, eftersom infraljud kan färdas långa sträckor.
Andra djur, som tigern, använder dem för att bedöva sitt byte. Infraljud används också för detektering av stora föremål.
De har frekvenser större än 20 000 Hz och används ofta i många fält. En av de mest anmärkningsvärda användningarna av ultraljud är som ett läkemedelsverktyg, både diagnostik och behandling. Bilderna som erhålls med ultraljud är icke-invasiva och använder inte joniserande strålning.
Ultraljud används också för att hitta fel i strukturer, bestämma avstånd, upptäcka hinder under navigering och mer. Djur använder också ultraljud, och faktiskt så upptäcktes deras existens.
Fladdermöss avger ljudpulser och tolkar sedan ekot de producerar för att uppskatta avstånd och lokalisera byte. För sin del kan hundar också höra ultraljud och det är därför de svarar på visslingen för hundar som deras ägare inte kan höra..
Monofoniskt ljud är en signal inspelad med en enda mikrofon eller ljudkanal. När du lyssnar med hörlurar eller ljudhorn hör båda öronen exakt samma sak. Å andra sidan spelar det stereofoniska ljudet in signaler med två oberoende mikrofoner..
Mikrofonerna är placerade i olika positioner så att de kan plocka upp olika ljudtryck av vad du vill spela in.
Då får varje öra en av dessa uppsättningar signaler, och när hjärnan samlas och tolkas är resultatet mycket mer realistiskt än när man lyssnar på monofoniska ljud. Det är därför den föredragna metoden när det gäller musik och film, även om monofoniskt eller monoljud fortfarande används på radion, särskilt för intervjuer och konversationer..
Musikaliskt sett består homofoni av samma melodi som spelas av två eller flera röster eller instrument. Å andra sidan finns det i polyfoni två eller flera röster eller instrument av lika stor betydelse som följer melodier och till och med olika rytmer. Den resulterande ensemblen av dessa ljud är harmonisk, till exempel Bachs musik.
Det mänskliga örat diskriminerar hörbara frekvenser som höga, låga eller medelstora. Detta är vad som kallas tona ljud.
De högsta frekvenserna, mellan 1600 och 20 000 Hz, betraktas som akuta ljud, bandet mellan 400 och 1600 Hz motsvarar ljud med en mellanton och slutligen är frekvenserna i området 20 till 400 Hz bastonerna.
Basljud skiljer sig från diskant genom att de förstnämnda upplevs som djupa, mörka och blomstrande, medan de senare är ljusa, klara, glada och genomträngande. På samma sätt tolkar örat dem som mer intensiva, till skillnad från basljud, som ger en känsla av mindre intensitet..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.