Det lyd Det er defineret som en forstyrrelse, der, når det formeres i et medium såsom luft, skiftevis frembringer kompressioner og udvidelser i det. Disse ændringer i lufttryk og densitet når øret og fortolkes af hjernen som auditive fornemmelser..
Lyde har ledsaget livet siden starten og udgør en del af de værktøjer, som dyr har til at kommunikere med hinanden og med deres miljø. Nogle mennesker siger, at planter også lytter, men under alle omstændigheder kunne de opleve vibrationerne i miljøet, selvom de ikke har en auditiv enhed som højere dyr.
Ud over at bruge lyd til at kommunikere gennem tale bruger folk det som et kunstnerisk udtryk gennem musik. Alle kulturer, gamle og nyere, har musikalske manifestationer af alle slags, hvorigennem de fortæller deres historier, skikke, religiøse overbevisninger og følelser..
Artikelindeks
På grund af dens betydning var menneskeheden interesseret i at studere dens natur og skabte akustik, en gren af fysik dedikeret til lydbølgers egenskaber og opførsel..
Det vides, at den berømte matematiker Pythagoras (569-475 f.Kr.) brugte lang tid på at undersøge forskellene i højde (frekvens) mellem lyde. På den anden side hævdede Aristoteles, der spekulerede i alle aspekter af naturen, korrekt at lyden bestod af udvidelser og kompressioner i luften..
Senere skrev den berømte romerske ingeniør Vitruvius (80-15 f.Kr.) en afhandling om akustik og dens anvendelser i opførelsen af teatre. Isaac Newton selv (1642-1727) studerede udbredelsen af lyd i faste medier og bestemte en formel for dens udbredelseshastighed.
Over tid gjorde de matematiske beregningsværktøjer det muligt at tilstrækkeligt udtrykke al kompleksiteten i bølgeformen.
I sin enkleste form kan en lydbølge beskrives som en sinusformet bølge, der formerer sig i tid og rum, som den der er vist i figur 2. Der observeres, at bølgen er periodisk, det vil sige den har en form, der gentager sig selv i tide.
Da det er en langsgående bølge, er udbredelsesretningen og retningen, i hvilken partiklerne i det vibrerende medium bevæger sig, den samme.
Parametrene for en lydbølge er:
Periode T: er den tid det tager at gentage en fase af bølgen. I det internationale system måles det i sekunder.
Cyklus: er den del af bølgen, der er indeholdt i perioden og dækker fra et punkt til et andet, der har samme højde og samme hældning. Det kan være fra en dal til den næste, fra en højderyg til den næste eller fra et hvilket som helst punkt til et andet, der opfylder den beskrevne specifikation..
Bølgelængde λ: er afstanden mellem den ene top og den anden af bølgen, mellem den ene dal og den anden eller generelt mellem det ene punkt og det andet med samme højde og hældning. Da det er en længde, måles det i meter, selvom andre enheder er mere passende afhængigt af typen af bølge..
Frekvens f: defineres som antallet af cyklusser pr. tidsenhed. Dens enhed er Hertz (Hz).
Amplitude A: svarer til bølgens maksimale højde i forhold til den vandrette akse.
Lyden frembringes, når en genstand, der nedsænkes i et materialemedium, vibreres, som vist i den nederste del af figur 2. Den stramme membran i højttaleren til venstre vibrerer og transmitterer forstyrrelsen gennem luften, indtil den når lytteren.
Når forstyrrelsen spredes, overføres energi til molekylerne i miljøet, som interagerer med hinanden gennem udvidelser og kompressioner. Et materialemedium er altid nødvendigt til forplantning af lyd, hvad enten det er fast, flydende eller gas.
Når forstyrrelsen i luften når øret, får variationer i lufttryk trommehinden til at vibrere. Dette giver anledning til elektriske impulser, der overføres til hjernen gennem hørselsnerven, og når de først er der, oversættes impulserne til lyd.
Hastigheden af mekaniske bølger i et givet medium følger dette forhold:
For eksempel kan lydhastigheden beregnes som: når den formerer sig i en gas såsom luft.
Når temperaturen stiger, øges lydens hastighed, da molekylerne i mediet er mere villige til at vibrere og transmittere vibrationen gennem deres bevægelser. Trykket på den anden side påvirker ikke dets værdi.
Vi har allerede set, at den tid det tager for bølgen at gennemføre en cyklus, er perioden, mens den tilbagelagte afstand i denne periode er lig med en bølgelængde. Derfor er lydens hastighed v defineret som:
v = λ / T
På den anden side er frekvensen og perioden relateret, den ene er den omvendte af den anden, sådan:
f = 1 / T
Hvilket fører til:
v = λ.f
Det hørbare frekvensområde hos mennesker er mellem 20 og 20.000 Hz, derfor er lydbølgelængden mellem 1,7 cm og 17 m, når værdierne i ovenstående ligning erstattes.
Disse bølgelængder er på størrelse med almindelige objekter, som påvirker lydens udbredelse, da det er en bølge, oplever det refleksion, brydning og diffraktion, når det støder på forhindringer.
At opleve diffraktion betyder, at lyd påvirkes, når den støder på forhindringer og åbninger, der har samme størrelse som bølgelængden eller mindre..
Baslyde kan sprede sig bedre over lange afstande, hvorfor elefanter bruger infralyd (meget lavfrekvente lyde, uhørbare for det menneskelige øre) til at kommunikere på tværs af deres store territorier..
Også når der er musik i et nærliggende rum, høres bassen bedre end diskanten, fordi dens bølgelængde er omtrent på størrelse med døre og vinduer. På den anden side, når man forlader rummet, går høje lyde let tabt og stopper derfor ikke med at blive hørt.
Lyd består af en række kompressioner og sjældne luftfunktioner på en sådan måde, at lyden, når den formerer sig, forårsager stigninger og fald i tryk. I det internationale system måles tryk i pascal, som forkortes Pa.
Hvad der sker er, at disse ændringer er meget små sammenlignet med atmosfærisk tryk, som er værd omkring 101.000 Pa.
Selv de højeste lyde frembringer udsving på så lidt som 20-30 Pa (smertetærskel), en forholdsvis lille mængde i sammenligning. Men hvis du kan måle disse ændringer, har du en måde at måle lyden på.
Lydtryk er forskellen mellem atmosfærisk tryk og lyd og atmosfærisk tryk uden lyd. Som vi har sagt, producerer de højeste lyde lydtryk på 20 Pa, mens de svageste forårsager ca. 0,00002 Pa (lydtærskel).
Da rækkevidden af lydtryk omfatter flere kræfter på 10, bør en logaritmisk skala bruges til at indikere dem..
På den anden side blev det eksperimentelt bestemt, at folk opfatter ændringer i lyde med lav intensitet mere mærkbart end ændringer i samme størrelse, men i intense lyde..
For eksempel, hvis lydtrykket øges med 1, 2, 4, 8, 16 ..., opfatter øret stigninger på 1, 2, 3, 4 ... i intensitet. Af denne grund er det praktisk at definere en ny kaldet størrelse lydtrykniveau (Lydtrykniveau) LP, defineret som:
LP = 20 log (s1 / Peller)
Hvor Peller er det referencetryk, der tages som høretærskel og P1 er betyder effektivt tryk eller RMS-tryk. Dette RMS eller gennemsnitstryk er, hvad øret opfatter som lydsignalets gennemsnitlige energi.
Resultatet af ovenstående udtryk for LP, når de evalueres for forskellige værdier af P1, er angivet i decibel, en dimensionsløs mængde. Det er meget praktisk at udtrykke lydtrykniveau som dette, fordi logaritmer konverterer store tal til mindre, mere håndterbare tal..
I mange tilfælde foretrækkes det imidlertid at bruge lydintensitet for at bestemme decibel, ikke lydtryk.
Lydintensitet er den energi, der strømmer i et sekund (effekt) gennem en enhedsflade orienteret vinkelret på den retning, i hvilken bølgen udbreder sig. Ligesom lydtryk er det en skalar størrelse og betegnes som I. Enhederne i er W / mto, dvs. effekt pr. arealenhed.
Det kan vises, at lydens intensitet er proportional med kvadratet for lydtrykket:
I = Pto / ρc
I dette udtryk er ρ densiteten af mediet og c er lydens hastighed. Derefter lydintensitetsniveau Ljeg Hvad:
Ljeg = 10 log (I1 / Jegeller)
Hvilket også udtrykkes i decibel og undertiden betegnes med det græske bogstav β. Referenceværdien Ieller er 1 x 10-12 W / mto. Således repræsenterer 0 dB den nedre grænse for menneskelig hørelse, mens smertetærsklen er 120 dB..
Da det er en logaritmisk skala, skal det understreges, at små forskelle i antallet af decibel gør en stor forskel med hensyn til lydintensitet..
En lydniveaumåler eller decibelmeter er en enhed, der bruges til at måle lydtryk, der angiver målingen i decibel. Det er designet til at reagere på det på samme måde som det menneskelige øre ville..
Den består af en mikrofon til at indsamle signalet, flere kredsløb med forstærkere og filtre, som er ansvarlige for tilstrækkelig omdannelse af dette signal til en elektrisk strøm og endelig en skala eller en skærm for at vise resultatet af læsningen..
De bruges i vid udstrækning til at bestemme, hvilken indflydelse visse lyde har på mennesker og miljøet. For eksempel støj i fabrikker, industrier, lufthavne, trafikstøj og mange andre.
Lyd er karakteriseret ved dens frekvens. Ifølge dem, som det menneskelige øre kan fange, klassificeres alle lyde i tre kategorier: dem, som vi kan høre eller hørbart spektrum, dem med frekvenser under den nedre grænse for det hørbare spektrum eller infralyd, og dem, der er over den øvre grænse, kaldet ultralyd.
Under alle omstændigheder, da lydbølger kan overlappe lineært, består hverdagslyde, som vi undertiden fortolker som unikke, faktisk af forskellige lyde med forskellige, men tætte frekvenser..
Det menneskelige øre er designet til at opfange en bred vifte af frekvenser: mellem 20 og 20.000 Hz, men ikke alle frekvenser i dette område opfattes med den samme intensitet..
Øret er mere følsomt i frekvensbåndet mellem 500 og 6.000 Hz, men der er andre faktorer, der påvirker evnen til at opfatte lyd, f.eks. Alder..
Det er lydene, hvis frekvens er mindre end 20 Hz, men det faktum, at mennesker ikke kan høre dem, betyder ikke, at andre dyr ikke kan. For eksempel bruger elefanter dem til at kommunikere, da infralyd kan rejse lange afstande.
Andre dyr, som tigeren, bruger dem til at bedøve deres bytte. Infralyd bruges også til påvisning af store genstande.
De har frekvenser større end 20.000 Hz og bruges i vid udstrækning på mange områder. En af de mest bemærkelsesværdige anvendelser af ultralyd er som et værktøj til medicin, både diagnostisk og behandling. Billederne opnået ved ultralyd er ikke-invasive og bruger ikke ioniserende stråling.
Ultralyd bruges også til at finde fejl i strukturer, bestemme afstande, opdage forhindringer under navigation og mere. Dyr bruger også ultralyd, og det er faktisk sådan, deres eksistens blev opdaget.
Flagermus udsender lydimpulser og fortolker derefter det ekko, de producerer for at estimere afstande og lokalisere byttedyr. For deres del kan hunde også høre ultralyd, og det er derfor, de reagerer på fløjten for hunde, som deres ejer ikke kan høre..
Monofonisk lyd er et signal optaget med en enkelt mikrofon eller lydkanal. Når du lytter med hovedtelefoner eller lydhorn, hører begge ører nøjagtigt det samme. På den anden side optager den stereofoniske lyd signaler med to uafhængige mikrofoner..
Mikrofonerne er placeret i forskellige positioner, så de kan opfange forskellige lydtryk af det, du vil optage.
Så modtager hvert øre et af disse sæt signaler, og når hjernen samles og fortolkes, er resultatet meget mere realistisk end når man lytter til monofoniske lyde. Det er derfor den foretrukne metode, når det kommer til musik og film, selvom monofonisk eller monolyd stadig bruges i radioen, især til interviews og samtaler..
Musikalsk set består homofoni af den samme melodi spillet af to eller flere stemmer eller instrumenter. På den anden side er der i polyfoni to eller flere stemmer eller instrumenter af samme betydning, der følger melodier og endda forskellige rytmer. Det resulterende ensemble af disse lyde er harmonisk, såsom musik fra Bach.
Det menneskelige øre diskriminerer hørbare frekvenser som høje, lave eller mellemstore. Dette er hvad der er kendt som tone lyd.
De højeste frekvenser mellem 1600 og 20.000 Hz betragtes som akutte lyde, båndet mellem 400 og 1600 Hz svarer til lyde med en medium tone og til sidst er frekvenserne i området 20 til 400 Hz bastonerne.
Baslyde adskiller sig fra diskant ved, at førstnævnte opfattes som dyb, mørk og blomstrende, mens sidstnævnte er lette, klare, glade og gennemtrængende. På samme måde fortolker øret dem som mere intense, i modsætning til baslyde, der giver en følelse af mindre intensitet..
Endnu ingen kommentarer