SUNET Conceptele de bază

undei sonore

1. ESENȚA FIZICĂ A SUNETULUI ȘI A Undelor sonore Sunetul este o vibrație mecanică care se poate propaga numai într-un mediu material. Sunetul pe care îl auzim în viața de zi cu zi este o vibrație mecanică atenuantă treptat a moleculelor de aer, care este cauzată de o sursă. În acest fenomen, particulele substanței oscilează în jurul unei stări de echilibru, transmitând oscilația particulelor vecine și, după atenuarea oscilației sonore, toate particulele revin la poziția inițială.

Propagarea vibrațiilor în spațiu se numește undă sonoră, iar aria spațiului în care se propagă undele sonore se numește câmp sonor. Propagarea sunetului Aici T este o perioadă de oscilație (timpul unui ciclu complet în oscilații armonice).

2. CONCEPTE DE BAZĂ FRECVENȚĂ SUNETĂ Numărul de oscilații pe unitate de timp se numește frecvența sunetului. Poate fi în intervalul de părți ale unui hertz la 1013 Hz. Limita superioară a frecvenței sunetului este determinată de distanța dintre particulele substanței.

TIPURI DE SUNET În ceea ce privește frecvența, sunetul este împărțit în: TIPURI DE SUNET În ceea ce privește frecvența, sunetul este împărțit în:

INFRASON Infrasunetele sunt o oscilație acustică care nu provoacă percepție auditivă la oameni. De obicei, limita superioară a undelor infrasonice este considerată a fi frecvențe de la 16 la 20 Hz, iar limita inferioară nu este definită și, conform cercetărilor moderne, aceasta atinge 0,1, 0,01,. 0,001 Hz. Sursele infrasunetelor sunt: ​​mișcarea turbulentă a atmosferei și a vântului, sarcini electrice în atmosferă, cascade, valuri de mare, explozii, focuri de tun, jeturi; în scoarța terestră acestea sunt șocuri și vibrații din diverse surse - fenomene vulcanice, cutremure, explozii; undele infrasonice sunt, de asemenea, conținute în zgomotele diferitelor mașini, motoare, vehicule. Infrasunetele se caracterizează prin capacitatea de a se propaga pe distanțe mari și de a ocoli obstacolele cu puțină împrăștiere. Infrasunetele sunt, de asemenea, caracterizate prin absorbție slabă în diferite medii.

INFRASON - sunet cu o frecvență mai mică de 20 Hz

ULTRASOUND Ecografia este o oscilație acustică care, de asemenea, nu provoacă percepție auditivă la oameni. Prin natura sa, ultrasunetele sunt o undă cu o frecvență ridicată (peste 20.103 Hz și până la 1012 - 1013 Hz) și, prin urmare, cu o lungime de undă foarte scurtă. Unele animale au o limită mai mare decât urechea umană și pot auzi ultrasunete. O varietate de dispozitive sunt utilizate pentru a emite ultrasunete, care pot fi împărțite în două grupe: emițătoare mecanice și electromecanice - piezoelectrice și magnetostrictive. Ecografia este utilizată în diferite domenii ale științei, tehnologiei, medicinei. În industrie, ultrasunetele sunt utilizate pe scară largă pentru înregistrarea și evaluarea diferitelor defecte și neomogenități ale produselor.

ULTRASUNET Aceasta este o oscilație cu o frecvență de peste 20 kHz. Nu provoacă senzație auditivă, dar la intensități mari poate avea un efect negativ asupra corpului uman.

ULTRASUNET - în medicină ultrasunetele sunt utilizate pentru diagnostic, terapie și tratament chirurgical.

Sunet auditiv - acesta este sunetul cu o frecvență de la 20 Hz la 20 kHz. Acest interval de frecvență este determinat de caracteristicile fiziologice ale urechii umane și numai acesta provoacă senzație auditivă.

În funcție de compoziția spectrală, sunetul este: - Sunet pur (ton) - sunet creat de oscilația acustică sinusoidală. - Complex - un sunet creat de două sau mai multe sunete pure. - Zgomot - este o oscilație acustică nepermanentă, statistic aleatorie.

ALȚI TERMENI LEGATI DE SUNET ȘI CÂMP DE SUN: - Harmonic (supratonal) - sunet pur cu o frecvență un număr întreg de multe ori mai mare decât frecvența fundamentală a undei sonore. - Subharmonic (untonton) - sunet pur cu o frecvență un număr întreg de multe ori mai mic decât frecvența fundamentală a undei sonore. - Timbru sonor - o culoare caracteristică a sunetului complex, care este determinată de cantitatea și intensitatea armonicilor. Datorită timbrului, tipul sursei de sunet poate fi determinat de ureche.

- Octave - distanța de frecvență între două frecvențe, a doua fiind de două ori mai mare: f max/f min = 2 1/3 din octavă sau al treilea este de asemenea utilizat în acustică. Raportul frecvențelor care limitează o treime este: Suma tuturor oscilațiilor acustice cu diferite frecvențe care pot fi percepute de om se numește spectru sonor. Se presupune că frecvența limită inferioară a spectrului sonor este de 20 Hz, iar cea superioară de 20.000 Hz.

3. VALORI DE BAZĂ ÎN ACUSTICĂ Caracteristici liniare ale câmpului sonor - presiune statică - presiunea care există într-un punct dat când nu există undă sonoră; - presiunea sonoră - schimbarea presiunii în anumite limite în jurul staticului, pe care sunetul o provoacă. Valoarea instantanee a presiunii sonore este diferența algebrică dintre presiunea totală la un moment dat și cea statică. Notat cu p și măsurat în pascale (Pa)

- față de undă sonoră - o suprafață care se obține prin unirea tuturor punctelor adiacente care au aceeași valoare instantanee a presiunii sonore. - amplitudinea deplasării particulelor - distanța la care fiecare particulă este deplasată sub acțiunea undei sonore transmise. Este direct proporțională cu presiunea sonoră și invers proporțională cu frecvența de oscilație. - viteza vibrațională - viteza de mișcare a particulelor sub acțiunea unei unde sonore trecătoare. Se obișnuiește să se noteze prin litera v.

Difference-diferența de fază între p și v - viteza sunetului - viteza cu care se propagă partea din față a undei sonore. Notată cu litera c. Viteza sunetului depinde de parametrii mediului. La o temperatură de 20˚C viteza sunetului în aer este c = 340 m/s. - impedanță acustică - raportul dintre presiunea sonoră p și viteza vibrațională a particulelor v. Înseamnă cu litera z. Depinde de materialul mediului și de condițiile de propagare a undelor. Impedanța acustică este o cantitate complexă. Difference-diferența de fază între p și v

În cazul sunetului pur, pot fi definiți și următorii termeni: - perioadă - cel mai mic interval de timp la sfârșitul căruia presiunea sonoră are aceeași valoare instantanee ca la început. Notată cu litera T. - lungimea de undă a sunetului (λ) - distanța parcursă de unda sonoră de propagare pentru o perioadă de oscilație.

4. TIPURI DE UNDURI SONORE ȘI FORMAREA LOR În funcție de forma frontului, undele sonore sunt plate, sferice și cilindrice. Unda sonoră plată - fața sa este un plan perpendicular pe direcția de propagare. Obținut prin propagarea sunetului într-un tub. Presiunea sonoră nu se modifică odată cu distanța.

Frontul de undă sferică este mic în comparație cu Frontul său este o sferă în centrul căreia este sursa oscilațiilor. Dimensiunea frontului este mică în comparație cu lungimea de undă (sursă punctuală). Presiunea sonoră este invers proporțională cu distanța.

Unda cilindrică Când sunt localizate sursele de oscilații - fața sa este un cilindru circular. Când sursele de oscilație sunt situate în linie dreaptă, suprafețele prin care se transmite energia undelor sunt cilindrice.

În funcție de direcția de oscilare a particulelor în raport cu direcția de propagare, undele sonore sunt: ​​- longitudinale - în ele mișcarea se efectuează în direcția de propagare a undei. Acest tip de undă este o serie de îngroșare și diluare a particulelor. Numai astfel de valuri există în lichide și gaze. - Transversal - există numai în solide. În ele, mișcarea particulelor este perpendiculară pe direcția de mișcare a undei. - Undele de îndoire - există numai în plăci sau tije. Acest tip de unde, în funcție de mișcarea reciprocă a straturilor materialului, sunt astfel cu alunecarea straturilor și cu deplasare în formă de ventilator.

AMORTIREA ȘI ABSORBȚIA SONORĂ 5. EFECTELE FIZICE PRINCIPALE ÎN CÂMPUL SONOR AMORTIREA ȘI ABSORBȚIA SONORĂ Atenuarea sunetului este o scădere a amplitudinii presiunii sonore a sunetului pe măsură ce se propagă. Este determinată de mai mulți factori: a) Reducerea amplitudinii datorită distribuției energiei pe o zonă în creștere a undelor sonore sferice și cilindrice.

b) Disiparea sunetului prin neomogenități ale mediului, în urma căreia fluxul de energie în direcția inițială de propagare este redus. Difuzarea sunetului devine vizibilă în prezența particulelor cu un diametru mai mare de 10 microni și crește odată cu creșterea frecvenței sunetului. Frecvență, Hz 125 250 500 1000 2000 4000 Atenuare dB/km 0,8 1,2 2,0 4,0 8,8 22,2

c) Conversia energiei sonore într-un alt tip de energie se numește absorbție acustică. Este clasic - datorită vâscozității și conductivității termice a mediului, în care energia sunetului este transformată în căldură și moleculară (relaxare). Dependența amplitudinii presiunii acustice de distanță datorată absorbției sonore clasice se caracterizează prin coeficientul de absorbție acustică, care arată la ce distanță amplitudinea undei scade ori „e”.

DIFFRACȚIA Diferența unei unde sonore este o deviere a mișcării sunetului de la legile acusticii geometrice, datorită naturii sale de undă. Rezultatul difracției este expansiunea razelor sonore după trecerea printr-o deschidere pe un ecran, ocolirea undei sonore a obstacolelor mai mari decât lungimea de undă, lipsa umbrei acustice în spatele obstacolelor mai mici decât lungimea de undă etc.

INTERFERENȚĂ. UNDE STANDING Interferența sonoră este o distribuție spațială inegală a amplitudinii unei unde sonore obținută prin însumarea mai multor unde sonore cu faze diferite. Când două unde plane cu aceeași amplitudine și direcție de propagare opusă interferează, se obține o undă staționară. Acest lucru se întâmplă atunci când liniile și undele sonore plate reflectate de o barieră solidă interferează.

REFRACȚIA SUNETULUI Unda sonoră, care cade pe suprafața separatoare a două medii, este reflectată parțial și trece parțial în celălalt mediu, refractându-se. Raportul dintre unghiul de incidență și unghiul de refracție este determinat de raportul vitezelor de propagare în aceste medii.

REFLECȚIA Reflecția sunetului este un fenomen care apare atunci când o undă sonoră cade pe un obstacol sau alt mediu cu alți parametri decât cei ai mediului în care unda sonoră s-a deplasat până acum. Este formarea unei alte unde care se propagă de la obstacol înapoi către mediul din care a venit valul incident.

REZONANȚĂ Celebrul tenor Enrico Caruso ar putea rupe un pahar de sticlă de calitate în bucăți, cântând și ținând un anumit ton pentru o vreme. Acest lucru este posibil atunci când tonul are o frecvență egală cu frecvența naturală a oscilației cupei. Apoi sunetul este puternic absorbit și în cupă apar oscilații rezonante cu amplitudine mare.

Valorile presiunii sonore cauzate de diferite surse de sunet

Gama de frecvență a auzului uman Zona de percepție auditivă Pragul auzului Pragul auzului Pragul senzației dureroase (pragul durerii)