Звуки і акустика

У разі періодичного сигналу вздовж напрямку його поширення утворюється хвиля за рахунок чергування зон зниженого і підвищеного тиску. Швидкість поширення цієї хвилі тим більше, чим більше жорсткість κ середовища, т. Е. Реакція середовища на пружну деформацію, і обернено пропорційна щільності ρ цього середовища. дійсно,

В ідеальному газі швидкість поширення звукової хвилі не залежить змісту і пропорційна квадратному кореню з Т, де Т - абсолютна температура.

Поширення, відображення і передача звукових хвиль

В однорідному середовищі звукова хвиля поширюється по прямій. Зустрівши поверхню розділу двох середовищ, вона поділяється на відображену і поглинену хвилі в пропорціях, які визначаються акустичними характеристиками цих двох середовищ. Характеристичний імпеданс Zc середовища дорівнює добутку швидкості з хвилі на щільність ρ. Чим більше різниця між характеристичними Імпеданс двох середовищ, тим менша частка хвилі проходить через поверхню роздача, тому звук дуже погано передається між повітрям і водою (імпеданс відповідно рівні 428 і 1,45 · 10 6). На твердій поверхні звукова хвиля практично повністю відбивається. Відлуння відбувається за рахунок відображення звуку від віддаленої плоскій поверхні, при цьому виникає зворотна хвиля, спрямована до джерела звуку.

характеристики звуків

інструментальна акустика

У звуковій трубці отримання звуку пов'язане з існуванням стаціонарних хвиль, частоти яких залежать від довжини L і від закриття трубки. Порушення вібрації виникає за рахунок проходження повітря по фіксованій вхідний кромці (флейта) або через кромку коливається (мундштук).

У струнних інструментах вібрація натягнутій струни, закріпленої в точках, розташованих на відстані L, дозволяє отримувати частоти f? = Ncc / 2L, де cc - швидкість поширення звуку вздовж струни, а n - ціле число. Ця вібрація посилюється корпусом інструменту. Вона може порушуватися ударами по клавішах (піаніно), щипками (гітара) або тертям смичка про струну (скрипка).

звукові трубки

Частота гармонійних коливань

трубка, відкрита з двох сторін

трубка, відкрита з одного боку

гобой, Басон, саксофон

Інфразвуки і ультразвуки

Частоти сприймаються людським вухом звукових хвиль лежать в області від 50 Гц до 20 кГц. Звуки з частотою нижче 50 Гц називаються інфразвуками, а з частотою вище 20 кГц (до декількох МГц) - ультразвуками. Ультразвукові хвилі застосовуються в медичній діагностиці, в сонар на підводних човнах. Найчастіше використання ультразвуку вимагає його поширення в рідких або твердих середовищах.

Частоти, які сприймаються людиною і деякими тваринами

Гармонійна частота - частота, величина якої є кратною по відношенню до основної частоті. Набір гармонійних частот визначає тембр звуку.

Звук - хвилі, які утворюються в результаті коливального руху частинок пружного середовища.

Основна частота - найнижча частота музичного звуку, що визначає висоту цього звуку.

Швидкість звуку - швидкість розповсюдження звукової хвилі.

Спектр - розподіл інтенсивності хвилі (акустичної, електромагнітної), пучка частинок в залежності від частоти і енергії.

Шум - безладні коливання зі складною тимчасової і спектральної структурою.