Lydfrekvensområde. Forholdet mellom frekvensen til en lydbølge, dens lengde og hastighet

Innholdsfortegnelse:

Lydfrekvensområde. Forholdet mellom frekvensen til en lydbølge, dens lengde og hastighet
Lydfrekvensområde. Forholdet mellom frekvensen til en lydbølge, dens lengde og hastighet
Anonim

Nå er det mange muligheter på Internett for å teste hørselsstyrken din på nettet. For å gjøre dette, må du starte en video med lyd, hvis frekvens øker. Skaperne av testen anbefaler å teste med hodetelefoner slik at fremmed støy ikke forstyrrer. Lydfrekvensområdet i videoen starter med så høye verdier at bare noen få kan høre. Videre avtar lydens frekvens gradvis, og på slutten av videoen høres en lyd som selv en person med hørselstap kan høre.

Under videoen får brukeren vist verdien av frekvensen til lyden som spilles av. Testforholdene tilsier at videoen må stoppes i det øyeblikket en person kan høre lyden. Deretter bør du se på hvilket tidspunkt frekvensen stoppet. Verdien vil gjøre det klart at hørselen er normal, bedre enn de fleste, eller du bør oppsøke lege. Noen tester viser hvilken alder grensefrekvensen er en person kunne høre.

Online hørselstest
Online hørselstest

Hva er lyd og lydbølge

Lyd er en subjektiv sensasjon, men vi hører den fordi noe virkelig eksisterer i øret vårt. Dette er en lydbølge. Fysikere er interessert i hvordan følelsene vi opplever er relatert til egenskapene til lydbølgen.

Veldig høy lyd
Veldig høy lyd

Lydbølger er langsgående mekaniske bølger med liten amplitude, hvis frekvensområde er 20 Hz-20 kHz. Liten amplitude er når endringen i trykk på grunn av kompresjon-sjeldenhet er mye mindre enn trykket i dette mediet. I luft, i områder med kompresjon-sjeldenhet, er endringen i trykk mye mindre enn atmosfærisk trykk. Hvis amplituden er av samme størrelsesorden eller større enn atmosfærisk trykk, så er dette ikke lenger lydbølger, men sjokkbølger, de forplanter seg med supersonisk hastighet.

Audience of sounds

Vi har allerede funnet ut hva rekkevidden av lydfrekvenser er, men hva ligger utenfor grensene? Hvis frekvensen er mindre enn 20 Hz, kalles slike bølger infrasoniske. Hvis mer enn 20 kHz - dette er ultralydbølger. Både infra- og ultralyd forårsaker ikke auditive sensasjoner. Grensene er ganske uklare: babyer hører 22-23 kHz, eldre mennesker kan oppfatte 21 kHz, noen hører 16 Hz. Det vil si at jo yngre personen er, desto høyere frekvens kan han høre.

Hunder hører høyere frekvenser. Denne evnen deres brukes av trenere, de gir kommandoer til ultralyden fløyte som folk ikke kan høre. Figuren viser frekvensområdene tilgjengelig for persepsjon av forskjellige dyr.

Utvalget av oppfattede frekvenser til forskjellige dyr
Utvalget av oppfattede frekvenser til forskjellige dyr

Høres ut som politivåpen

La oss gi et eksempel på et tilfelle som viser at rekkevidden av lydfrekvenser som høres av en person er omtrentlig og avhenger av individuelle egenskaper.

I Washington fant politiet en vei til ikke-voldelig spredning av ungdom. Gutter og jenter samlet seg stadig i nærheten av en av T-banestasjonene og snakket. Myndighetene følte at deres formålsløse tidsfordriv forstyrrer andre, fordi for mange mennesker samler seg ved inngangen. Politiet installerte en Mygg-enhet som sendte ut en lyd med en frekvens på 17,5 kHz. Denne enheten er designet for å frastøte insekter, men produsentene forsikret at lydbølger med denne frekvensen bare oppfattes av tenåringer fra 13 år og ikke eldre enn 25.

ultralyd repeller
ultralyd repeller

Takket være enheten var det mulig å kvitte seg med ungdom, men en 28 år gammel mann hørte en lyd og klaget til byadministrasjonen. Lokale myndigheter måtte slutte å bruke enheten.

Bølgelengdeområde

Lydfrekvensbølger i forskjellige miljøer har forskjellige egenskaper. Lengden og hastigheten på bølgens utbredelse er forskjellig. I luft (ved romtemperatur) er hastigheten 340 m/s.

Vurder bølger med frekvenser som er innenfor det hørbare området for oss. Deres minimumslengde er 17 mm, maksimum er 17 m. Lyden med den minste bølgelengden er på grensen til ultralyd, og med den største -nærmer seg infralyd.

Lydbølgehastighet

Det antas at lys beveger seg umiddelbart, men det tar en viss tid før lyden beveger seg. Faktisk har lys også hastighet, det er bare grensen, raskere enn lys, ingenting beveger seg. Når det gjelder lyd, er forplantningen i luft av størst interesse, selv om hastigheten til en lydbølge i tettere medier er mye høyere. Tenk på et tordenvær: først ser vi et lyn, så hører vi et torden. Lyden er forsinket fordi hastigheten er mange ganger lavere enn lysets hastighet. For første gang ble lydhastigheten målt ved å fastsette tidsintervallet mellom et muskettskudd og lyden. Så tok de avstanden mellom verktøyet og forskeren og delte den på tidspunktet for "forsinkelsen" av lyden.

Denne metoden har to ulemper. For det første er dette feilen til stoppeklokken, spesielt i nær avstand til lydkilden. For det andre er det reaksjonshastigheten. Med denne målingen vil ikke resultatene være nøyaktige. For å beregne hastigheten er det mer praktisk å ta den kjente frekvensen til en bestemt lyd. Det er en frekvensgenerator, en enhet med en rekke lydfrekvenser fra 20 Hz til 20 kHz.

Lydfrekvensgenerator
Lydfrekvensgenerator

Den slås på ved ønsket frekvens, under forsøket måles bølgelengden. Multipliser begge verdiene for å få lydhastigheten.

hypersonisk

Bølgelengde beregnes ved å dele hastighet på frekvens, slik at når frekvensen øker, reduseres bølgelengden. Det er mulig å lage svingninger med så høy frekvens at bølgelengden vil være av samme størrelsesorden som lengdenfri bane for gassmolekyler, slik som luft. Dette er hyperlyd. Det forplanter seg dårlig, fordi luft ikke lenger anses som et kontinuerlig medium, siden bølgelengden er ubetydelig. Under normale forhold (ved atmosfærisk trykk), er den gjennomsnittlige frie banen til molekyler 10-7 m. Hva er rekkevidden av bølgefrekvenser? De er ikke lyd, fordi vi ikke hører dem. Hvis vi beregner frekvensen til hyperlyd, viser det seg at den er 3×109 Hz og høyere. Hyperlyd måles i gigahertz (1 GHz=1 milliard Hz).

Hvordan frekvensen til en lyd påvirker tonehøyden

Lydfrekvensområdet påvirker tonehøydeområdet. Selv om tonehøyden er en subjektiv sensasjon, bestemmes den av lydens objektive karakteristikk, frekvensen. Høye frekvenser gir høy lyd. Er tonehøyden på lyden avhengig av bølgelengden? Selvfølgelig er hastighet, frekvens og bølgelengde relatert. Lyden av samme frekvens vil imidlertid ha ulik bølgelengde i forskjellige miljøer, men den vil bli oppfattet på samme måte.

Vi hører lyd fordi endringer i trykk får trommehinnen til å vibrere. Trykket endres med samme frekvens, så det spiller ingen rolle at bølgelengden er forskjellig i ulike medier. På grunn av samme frekvens vil vi oppfatte lyden som høy eller lav, selv i vann, selv i luft. I vann er lydhastigheten 1,5 km / s, som er nesten 5 ganger større enn i luft, derfor er bølgelengden mye større. Men hvis kroppen vibrerer med samme frekvens (f.eks. 500 Hz) i begge miljøer, vil tonehøyden være den samme.

Det er lyder som ikke hartonehøyde, for eksempel, lyden "shhhhh". Frekvenssvingningene deres er ikke periodiske, men kaotiske, så vi oppfatter dem som støy.

Anbefalt: