Äänitaajuusalue. Ääniaallon taajuuden, pituuden ja nopeuden välinen suhde

Sisällysluettelo:

Äänitaajuusalue. Ääniaallon taajuuden, pituuden ja nopeuden välinen suhde
Äänitaajuusalue. Ääniaallon taajuuden, pituuden ja nopeuden välinen suhde
Anonim

Nyt Internetissä on paljon mahdollisuuksia testata kuulotarkkuuttasi verkossa. Tätä varten sinun on käynnistettävä video äänellä, jonka taajuus kasvaa. Testin tekijät suosittelevat testaamista kuulokkeilla, jotta ylimääräinen melu ei häiritse. Äänen taajuusalue videossa alkaa niin korkeilla arvoilla, että vain harvat kuulevat. Lisäksi äänen taajuus pienenee vähitellen, ja videon lopussa kuuluu ääni, jonka jopa kuulovaurio voi kuulla.

Videon aikana käyttäjälle näytetään toistettavan äänen taajuuden arvo. Testiolosuhteet viittaavat siihen, että video on pysäytettävä sillä hetkellä, kun henkilö kuulee äänen. Seuraavaksi sinun pitäisi nähdä, missä vaiheessa taajuus pysähtyi. Sen arvo tekee selväksi, että kuulo on normaali, parempi kuin useimmat ihmiset, tai sinun pitäisi mennä lääkäriin. Jotkut testit osoittavat, minkä ikäinen on rajataajuus, jonka henkilö voi kuulla.

Online kuulokesti
Online kuulokesti

Mikä on ääni ja äänia alto

Ääni on subjektiivinen tunne, mutta kuulemme sen, koska korvassamme on jotain todellista. Tämä on äänia alto. Fyysikot ovat kiinnostuneita siitä, miten kokemamme tuntemukset liittyvät ääniaallon ominaisuuksiin.

Erittäin kova ääni
Erittäin kova ääni

Ääniaallot ovat pitkittäisiä, pienen amplitudin omaavia mekaanisia a altoja, joiden taajuusalue on 20 Hz-20 kHz. Pieni amplitudi on, kun paineen muutos puristuksen harvinaisuudesta on paljon pienempi kuin paine tässä väliaineessa. Ilmassa, puristus-harvinaisuuksien alueilla, paineen muutos on paljon pienempi kuin ilmakehän paine. Jos amplitudi on samaa suuruusluokkaa tai suurempi kuin ilmanpaine, nämä eivät ole enää äänia altoja, vaan iskua altoja, ne etenevät yliääninopeudella.

ääniyleisö

Olemme jo selvittäneet, mikä äänitaajuusalue on, mutta mitä on sen rajojen ulkopuolella? Jos taajuus on alle 20 Hz, tällaisia a altoja kutsutaan infraääniaalloiksi. Jos yli 20 kHz - nämä ovat ultraäänia altoja. Sekä infra- että ultraääni eivät aiheuta kuuloaistimuksia. Rajat ovat melko hämärät: vauvat kuulevat 22-23 kHz, vanhemmat ihmiset voivat havaita 21 kHz, joku kuulee 16 Hz. Eli mitä nuorempi henkilö, sitä korkeamman taajuuden hän kuulee.

Koirat kuulevat korkeampia taajuuksia. Tätä heidän kykyään käyttävät valmentajat, he antavat käskyjä ultraäänellepilli, jota ihmiset eivät kuule. Kuvassa näkyvät eri eläinten havaitsemiseen käytettävissä olevat taajuusalueet.

Eri eläinten havaittujen taajuuksien alue
Eri eläinten havaittujen taajuuksien alue

Kuulostaa poliisiaseilta

Otetaan esimerkki tapauksesta, joka osoittaa, että henkilön kuulemien äänitaajuuksien alue on likimääräinen ja riippuu yksilöllisistä ominaisuuksista.

Washingtonissa poliisi löysi tavan väkivallattomaan nuorten hajauttamiseen. Pojat ja tytöt kokoontuivat jatkuvasti yhden metroaseman lähelle ja juttelivat. Viranomaiset kokivat, että heidän tarkoitukseton ajanviettonsa häiritsee muita, koska sisäänkäynnille kerääntyy liikaa ihmisiä. Poliisi asensi Mosquito-laitteen, joka lähetti ääntä taajuudella 17,5 kHz. Tämä laite on suunniteltu karkottamaan hyönteisiä, mutta valmistajat vakuuttivat, että vain 13-vuotiaat ja enintään 25-vuotiaat nuoret havaitsevat tämän taajuuden ääniaallot.

ultraäänikarkotin
ultraäänikarkotin

Laitteen ansiosta nuorista pääsi eroon, mutta 28-vuotias mies kuuli äänen ja valitti kaupunginhallitukselle. Paikallisten viranomaisten oli lopetettava laitteen käyttö.

Aallonpituusalue

Äänitaajuusaalloilla eri ympäristöissä on erilaiset ominaisuudet. Aallon pituus ja etenemisnopeus vaihtelevat. Ilmassa (huoneenlämpötilassa) nopeus on 340 m/s.

Harkitse a altoja, joiden taajuudet ovat meille kuuluvalla alueella. Niiden vähimmäispituus on 17 mm, maksimi 17 m. Pienimmän aallonpituuden ääni on ultraäänen partaalla ja suurimmalla -lähestyvä infraääni.

Ääniaallon nopeus

Usutaan, että valo etenee välittömästi, mutta äänen eteneminen kestää tietyn ajan. Itse asiassa valolla on myös nopeutta, se on vain raja, valoa nopeammin, mikään ei liiku. Mitä tulee ääneen, sen eteneminen ilmassa on kiinnostavinta, vaikka ääniaallon nopeus tiheämmässä väliaineessa on paljon suurempi. Ajattele ukkosmyrskyä: ensin näemme salaman välähdyksen, sitten kuulemme ukkonen. Ääni viivästyy, koska sen nopeus on monta kertaa valon nopeutta hitaampi. Ensimmäistä kertaa äänen nopeus mitattiin kiinnittämällä aikaväli musketin laukauksen ja äänen välillä. Sitten he ottivat työkalun ja tutkijan välisen etäisyyden ja jakoivat sen äänen "viiveellä".

Tällä menetelmällä on kaksi haittaa. Ensinnäkin tämä on sekuntikellon virhe, etenkin lähellä äänilähdettä. Toiseksi se on reaktion nopeus. Tällä mittauksella tulokset eivät ole tarkkoja. Nopeuden laskemiseksi on kätevämpää ottaa tietyn äänen tunnettu taajuus. On taajuusgeneraattori, laite, jonka äänitaajuusalue on 20 Hz - 20 kHz.

Äänitaajuusgeneraattori
Äänitaajuusgeneraattori

Se kytketään päälle halutulla taajuudella, kokeen aikana mitataan aallonpituus. Kertomalla molemmat arvot saat äänen nopeuden.

Hypersonic

Aallonpituus lasketaan jakamalla nopeus taajuudella, joten taajuuden kasvaessa aallonpituus pienenee. On mahdollista luoda niin korkeataajuisia värähtelyjä, että aallonpituus on samaa suuruusluokkaa kuin pituuskaasumolekyylien, kuten ilman, vapaa reitti. Tämä on hyperääni. Se ei leviä hyvin, koska ilmaa ei enää pidetä jatkuvana väliaineena, koska aallonpituus on mitätön. Normaaliolosuhteissa (ilmakehän paineessa) molekyylien keskimääräinen vapaa reitti on 10-7 m. Mikä on a altojen taajuuksien alue? Ne eivät ole ääniä, koska emme kuule niitä. Jos laskemme hyperäänen taajuuden, se on 3×109 Hz ja suurempi. Hyperääni mitataan gigahertseinä (1 GHz=1 miljardi Hz).

Miten äänen taajuus vaikuttaa sen korkeuteen

Äänitaajuusalue vaikuttaa äänenkorkeusalueeseen. Vaikka äänenkorkeus on subjektiivinen tunne, sen määrää äänen objektiivinen ominaisuus, taajuus. Korkeat taajuudet tuottavat korkean äänen. Riippuuko äänen korkeus aallonpituudesta? Tietenkin nopeus, taajuus ja aallonpituus liittyvät kaikki toisiinsa. Saman taajuuden äänellä on kuitenkin eri aallonpituus eri ympäristöissä, mutta se havaitaan samalla tavalla.

Kuulemme ääntä, koska paineen muutokset saavat tärykalvon tärisemään. Paine muuttuu samalla taajuudella, joten sillä ei ole väliä, että aallonpituus on erilainen eri väliaineissa. Saman taajuuden ansiosta havaitsemme äänen korkeaksi tai matalaksi, jopa vedessä, jopa ilmassa. Vedessä äänen nopeus on 1,5 km / s, mikä on lähes 5 kertaa suurempi kuin ilmassa, joten aallonpituus on paljon suurempi. Mutta jos keho värähtelee samalla taajuudella (esimerkiksi 500 Hz) molemmissa ympäristöissä, sävelkorkeus on sama.

On ääniä, joita ei olesävelkorkeus, esimerkiksi ääni "shhhhh". Niiden taajuusvaihtelut eivät ole jaksoittaisia, vaan kaoottisia, joten näemme ne kohinana.

Suositeltava: