“Eksploroni kudo gjatë gjithë kohës,

Çfarë është e mrekullueshme dhe e bukur"

M. V. Lomonosov

Çfarë është zëri?

• Çfarë është zëri?

• A është çdo valë tingull?

• A mund të verifikohet eksperimentalisht kjo deklaratë?

• Cili duhet të jetë diapazoni i frekuencës së një trupi lëkundës në mënyrë që një person të dëgjojë një tingull?

• Cilat karakteristika të valëve elastike, duke përfshirë valët e zërit, dini?

• Cilat janë karakteristikat fizike objektive të valëve të zërit?

• Cilat karakteristika të tingullit do të klasifikonit si karakteristika subjektive?

• Si e shpjegoni fortësinë e zërit?

• A mund të verifikohet eksperimentalisht kjo deklaratë?

• Çfarë e përcakton lartësinë e një tingulli?

• Si mund të ndryshojnë tingujt me të njëjtën frekuencë dhe vëllim nga njëri-tjetri?

• Në çfarë mediumi udhëton zëri?

• Dihet se valët elastike mund të jenë gjatësore dhe tërthore. Çfarë janë valët e zërit?

Veshi

Veshi- një organ kompleks vestibular-dëgjimor që kryen dy funksione: percepton impulset e zërit dhe është përgjegjës për pozicionin e trupit në hapësirë ​​dhe aftësinë për të ruajtur ekuilibrin.

Veshi i njeriut percepton valët e zërit me një gjatësi prej përafërsisht 20,625 m deri në 1,65 cm, që korrespondon me 16 - 20,000 Hz (cikle për sekondë).

veshi i jashtëm

• veshi i jashtëm

• Veshi i mesëm

• vesh i Brendshëm

• Unë përgjigjem për çdo thirrje, por nuk ka shpirt, trup.

• Ti bërtit - ulërit, ti heshti - heshti.

• Jeton pa trup, flet pa gjuhë.

Askush nuk e sheh, por të gjithë e dëgjojnë.

• Në një pyll të errët, pas çdo pishe,

Një mrekulli e mrekullueshme e pyllit fshihet.

Unë do të bërtas: "Ay!" - dhe ajo do të përgjigjet.

Dhe unë qesh - dhe ajo qesh.

Hidroakustika

Hidroakustika- një seksion i akustikës që studion emetimin, marrjen dhe përhapjen e valëve të zërit në një mjedis të vërtetë ujor për qëllime të vendndodhjes nënujore, komunikimeve, etj.

Tipari kryesor i tingujve nënujorë është dobësimi i tyre i ulët, si rezultat i të cilit tingujt mund të përhapen nën ujë në distanca shumë më të mëdha sesa, për shembull, në ajër.

Shpejtësia e përhapjes së zërit ndryshon me thellësinë, dhe ndryshimet varen nga koha e vitit dhe e ditës, thellësia e rezervuarit dhe një sërë arsyesh të tjera.

Rrezet e zërit që dalin nga një burim në një kënd të caktuar ndaj horizontit janë të përkulura dhe drejtimi i kthesës varet nga shpërndarja e shpejtësive të zërit në mjedis.

Shpërndarja e shpejtësisë së zërit në rajone të ndryshme të Oqeanit Botëror është e ndryshme dhe ndryshon me kohën. Ekzistojnë disa raste tipike të shpërndarjes vertikale të shpejtësisë së zërit:

• izotermike

• përthyerje pozitive

• përthyerje negative

• shpërndarje heterogjene

pastrim me ultratinguj

• pastrim me ultratinguj

• Përzierja

• saldim tejzanor

• Saldim me ultratinguj në vend

• Holografi tejzanor

• Tomografia me ultratinguj

• Elektronikë

• Biologjia

• Ilaçi

• Kimia

• Ekzistojnë disa metoda për ngacmimin e valëve ultrasonike në objektin në studim. Më i zakonshmi është përdorimi i efektit piezoelektrik dhe metodës EMA.

n

n

Ekzaminimi tejzanor nuk e shkatërron apo dëmton mostrën e provës, që është përparësia e saj kryesore. Është e mundur të kryhet kontrolli i produkteve nga materiale të ndryshme, si metale ashtu edhe jometale. Përveç kësaj, ne mund të theksojmë shpejtësinë e lartë të kërkimit me kosto të ulët dhe rrezik për njerëzit (krahasuar me zbulimin e defekteve me rreze X) dhe lëvizshmërinë e lartë të detektorit të defekteve tejzanor.

• Përdorimi i dhënësve piezoelektrikë kërkon përgatitjen e sipërfaqes për futjen e ultrazërit në metal, në veçanti, krijimin e një vrazhdësie të paktën të klasës 5, në rastin e nyjeve të salduara, gjithashtu drejtimin e vrazhdësisë ( pingul me shtresën ). Hendeku më i vogël ajror mund të bëhet një pengesë e pakapërcyeshme.

Përdoret në teknologjinë mjekësore, përkatësisht në një pajisje për orientimin e të verbërve në hapësirë, d.m.th. për të paralajmëruar për pengesat në rrugën e tyre. Madhësi e vogël, peshë e lehtë dhe jetëgjatësi e gjatë e baterisë

Kur zbulon një pengesë, elektrosonari jep një sinjal tingulli ose vibrimi me kohëzgjatje të ndryshme. Kohëzgjatja e sinjalit varet nga distanca deri te pengesa. Duke e drejtuar pajisjen në drejtime të ndryshme, mund të merrni një pamje të qartë të pengesave përreth, të tilla si bordurat, hapat, muret.

• Gama e zbulimit të pengesave - deri në 7 metra

• Pesha - më pak se 150 gram

• Madhësia - jo më shumë se 7 x 7 x 3,5 cm (LxWxH)

• Jetëgjatësia e baterisë - më shumë se 3 orë

• Furnizimi me energji elektrike - nga një bateri ose akumulator "Krona"

Prej kohësh dihet se rrezatimi tejzanor mund të drejtohet ngushtë. Sidoqoftë, vetëm relativisht kohët e fundit filloi të shfaqet një qasje vërtet shkencore për analizën e fenomeneve që lindin nga ndërveprimi i rrezatimit tejzanor me një medium biologjik. Ka shumë aspekte të ndryshme që lidhen me përdorimin e ultrazërit në mjekësi.

Problemi i interpretimit të ndërveprimit të rrezatimit akustik me mjedisin biologjik thjeshtohet shumë nëse ky i fundit nuk konsiderohet si i ngurtë, por si një lëng. Fakti që ndërveprimi i ultrazërit me indet mund të modelohet nga ndërveprimi i tij me lëngjet është faktor i rëndësishëm, duke rritur vlerën praktike të diagnostikimit me ultratinguj mjekësor.

Pritja dhe matja e ultrazërit

Në aplikimet mjekësore ose biologjike, nevoja për të marrë dhe matur ultratinguj lind në tre fusha të gjera. Ultratingulli, sipas përkufizimit, nuk perceptohet drejtpërdrejt nga shqisat njerëzore, dhe për këtë arsye është e nevojshme të përdoret një lloj efekti fizik ose një sekuencë e efekteve të tilla në mënyrë që efekti i ultrazërit të mund të shfaqet vetë, dhe kryesisht në mënyrë sasiore. Kështu, zgjedhja e një metode për një problem specifik bëhet përsa i përket komoditetit të aplikimit të tij, si dhe saktësisë së matjes së parametrit të fushës akustike me interes.

Metodat e imazhit me eko-puls me ultratinguj kanë gjetur tashmë aplikime të gjera dhe të larmishme në mjekësi.

Metodat e eko-pulsit tani janë përdorur gjerësisht në shumë fusha të mjekësisë.

Lloji i dytë i procedurave

tashmë e zakonshme,

vlerësimi i zhvillimit të fetusit

me matjen e një ose

mbi madhësinë e saj

të tilla si diametri

dhe perimetri i kokës

zona e gjoksit

ose barku.

Së fundi, është e nevojshme

vini re tejzanor

studimi i lëvizjes

fetusit. Ky fenomen është vetëm

është bërë kohët e fundit

të detajuara

kërkimore.

Këtu, interesi kryesor është studimi i fiziologjisë dhe zhvillimit të fetusit.

Saktësia është gjithashtu e rëndësishme këtu.

dhe kalibrimin e pajisjeve,

e nevojshme

japin edhe speciale

vëmendje ndaj efekteve

përthyerje

ultrazërit në lente dhe kornea.

Tema: Lëkundjet mekanike dhe valët. Tingull

Mësimi 36 Dridhjet e zërit. Pika, timbri, vëllimi i zërit

Yeryutkin Evgeny Sergeevich

Tema e mësimit i kushtohet burimeve të zërit, dridhjeve të zërit. Ne gjithashtu do të flasim për karakteristikat e zërit - lartësinë, vëllimin dhe timbrin. Para se të flasim për tingullin, për valët zanore, le të kujtojmë se valët mekanike përhapen në media elastike. Një pjesë e valëve mekanike gjatësore, e cila perceptohet nga organet e dëgjimit të njeriut, quhet tingull, valë zanore. Tingulli janë valë mekanike që perceptohen nga organet e dëgjimit të njeriut, të cilat shkaktojnë ndjesi zëri. .

Eksperimentet tregojnë se veshi i njeriut, organet e dëgjimit të njeriut perceptojnë dridhje me frekuenca nga 16 Hz deri në 20,000 Hz. Është ky diapazon që ne e quajmë diapazoni i zërit. Sigurisht, ka valë frekuenca e të cilave është më pak se 16 Hz (infratinguj) dhe më shumë se 20,000 Hz (ultratinguj). Por ky varg, këto seksione nuk perceptohen nga veshi i njeriut.

Ultratinguj me tinguj me infrazë

|________________|_______________________________|______________________

0 16–20 20000 Hz

Oriz. 1. Gama e dëgjimit të veshit të njeriut

Siç thamë, zonat e infratingullit dhe ultrazërit nuk perceptohen nga organet e dëgjimit të njeriut. Edhe pse ato mund të perceptohen, për shembull, nga disa kafshë, insekte.

Çfarë ? Burimet e zërit mund të jenë çdo trup që lëkundet me frekuencën e zërit (nga 16 në 20,000 Hz)

Oriz. 2. Sundimtar lëkundës i mbërthyer në një vise

mund të jetë burimi i zërit

Le t'i drejtohemi përvojës dhe të shohim se si formohet një valë zanore. Për ta bërë këtë, na duhet një sundimtar metalik, të cilin e shtrëngojmë në një vise. Tani, duke vepruar në vizore, ne mund të vëzhgojmë dridhjet, por nuk dëgjojmë asnjë tingull. E megjithatë, rreth sundimtarit krijohet një valë mekanike. Vini re se kur sundimtari lëviz në njërën anë, këtu formohet një vulë ajri. Në anën tjetër ka edhe një vulë. Midis këtyre vulave, formohet një vakum ajri. Vala gjatësore - kjo është një valë zanore, e përbërë nga vula dhe shkarkime ajri. Frekuenca e vibrimit të vizores në këtë rast është më e vogël se frekuenca audio, kështu që ne nuk e dëgjojmë këtë valë, këtë tingull. Bazuar në përvojën që sapo kemi vërejtur, në fund të shekullit të 18-të u krijua një instrument i quajtur pirun akordimi.

Oriz. 3. Përhapja e valëve zanore gjatësore

nga një pirun akordimi

Siç e kemi parë, tingulli shfaqet si rezultat i dridhjeve të trupit me një frekuencë zëri. Valët e zërit përhapen në të gjitha drejtimet. Duhet të ketë një medium ndërmjet aparatit të dëgjimit të njeriut dhe burimit të valëve të zërit. Ky medium mund të jetë i gaztë, i lëngët, i ngurtë, por duhet të jetë grimca të afta për të transmetuar dridhje. Procesi i transmetimit të valëve të zërit duhet domosdoshmërisht të ndodhë aty ku ka materie. Nëse nuk ka substancë, ne nuk do të dëgjojmë asnjë zë.

Që zëri të ekzistojë:

1. Burimi i zërit

2. E mërkurë

3. Aparat dëgjimi

4. Frekuenca 16-20000Hz

5. Intensiteti

Tani le të kalojmë në diskutimin e karakteristikave të tingullit. E para është fusha. Lartësia e zërit - karakteristikë, e cila përcaktohet nga frekuenca e lëkundjes. Sa më e lartë të jetë frekuenca e trupit që prodhon dridhje, aq më i lartë do të jetë zëri. Le t'i drejtohemi përsëri sundimtarit, të mbërthyer në një vise. Siç kemi thënë tashmë, ne pamë dridhjet, por nuk dëgjuam zërin. Nëse tani gjatësia e vizores bëhet më e vogël, atëherë do të dëgjojmë tingullin, por do të jetë shumë më e vështirë të shohim dridhjet. Shikoni vijën. Nëse veprojmë tani, nuk do të dëgjojmë asnjë tingull, por vërejmë dridhje. Nëse e shkurtojmë vizoren, do të dëgjojmë një tingull të një lartësie të caktuar. Ne mund ta bëjmë gjatësinë e vizores edhe më të shkurtër, atëherë do të dëgjojmë tingullin e lartësisë (frekuencës) edhe më të lartë. Ne mund të vëzhgojmë të njëjtën gjë me pirunët akordues. Nëse marrim një pirun akordues të madh (quhet gjithashtu një pirun akordimi demonstrues) dhe goditim këmbët e një piruni akordues të tillë, ne mund të vëzhgojmë lëkundjen, por nuk do ta dëgjojmë tingullin. Nëse marrim një pirun tjetër akordues, atëherë, duke e goditur, do të dëgjojmë një tingull të caktuar. Dhe akorduesi tjetër, një pirun i vërtetë akordues, i cili përdoret për të akorduar instrumentet muzikore. Ai prodhon një tingull që korrespondon me notën la, ose, siç thonë ata, 440 Hz.

Karakteristika tjetër është timbri i tingullit. Timbër quhet ngjyra e zërit. Si mund të ilustrohet kjo karakteristikë? Timbri është ndryshimi midis dy tingujve identikë që luhen nga instrumente të ndryshme muzikore. Ju të gjithë e dini se ne kemi vetëm shtatë shënime. Nëse dëgjojmë të njëjtën notë A, të marrë në violinë dhe në piano, atëherë do t'i dallojmë. Ne mund të dallojmë menjëherë se cili instrument e ka krijuar këtë tingull. Është kjo veçori - ngjyra e tingullit - që karakterizon timbrin. Duhet thënë se timbri varet nga dridhjet e zërit që riprodhohen, përveç tonit themelor. Fakti është se dridhjet arbitrare të zërit janë mjaft komplekse. Ato përbëhen nga një grup dridhjesh individuale, thonë ata spektri i vibrimit. Është riprodhimi i dridhjeve shtesë (overtoneve) që karakterizon bukurinë e tingullit të një zëri ose instrumenti të caktuar. Timbërështë një nga manifestimet kryesore dhe të habitshme të tingullit.

Një veçori tjetër është vëllimi. Fortësia e zërit varet nga amplituda e dridhjeve. Le të hedhim një vështrim dhe të sigurohemi që zhurma të jetë e lidhur me amplituda e dridhjeve. Pra, le të marrim një pirun akordimi. Le të bëjmë sa më poshtë: nëse e goditni dobët pirunin e akordimit, atëherë amplituda e lëkundjes do të jetë e vogël dhe tingulli do të jetë i qetë. Nëse tani piruni i akordimit goditet më fort, atëherë tingulli është shumë më i fortë. Kjo për faktin se amplituda e lëkundjeve do të jetë shumë më e madhe. Perceptimi i zërit është një gjë subjektive, varet se çfarë është aparati i dëgjimit, si është mirëqenia e personit.

Lista e literaturës shtesë:

Jeni njohur me tingullin? // Kuantike. - 1992. - Nr. 8. - C. 40-41. Kikoin A.K. Mbi tingujt muzikorë dhe burimet e tyre // Kvant. - 1985. - Nr 9. - S. 26-28. Libër shkollor fillor i fizikës. Ed. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.

Tingull (valë zanore ) –është një valë elastike e perceptuar nga organi i dëgjimit të njeriut dhe kafshëve. Me fjale te tjera, zëri është përhapja e luhatjeve të densitetit (ose presionit) në një mjedis elastik, që rrjedhin nga bashkëveprimi i grimcave të mediumit me njëra-tjetrën.

Atmosfera (ajri) është një nga mediat elastike. Përhapja e zërit në ajër u bindet ligjeve të përgjithshme të përhapjes së valëve akustike në gazet ideale, dhe gjithashtu ka veçori për shkak të ndryshueshmërisë së densitetit, presionit, temperaturës dhe lagështisë. Shpejtësia e zërit përcaktohet nga vetitë e mediumit dhe llogaritet nga formula për shpejtësinë e një vale elastike.

Ka artificiale dhe natyrore burimet zëri. Emituesit artificialë përfshijnë:

Dridhjet e trupave të ngurtë (telat dhe kuvertat e instrumenteve muzikore, difuzorët e altoparlantëve, membranat telefonike, pllakat piezoelektrike);

Dridhjet e ajrit në një vëllim të kufizuar (gypat e organeve, bilbilat);

Rrahje (çelësat e pianos, zile);

Rryma elektrike (transduktorët elektroakustikë).

Burimet natyrore përfshijnë:

Shpërthim, shembje;

Rrjedha e ajrit rreth pengesave (era që fryn në cepin e një ndërtese, kreshtën e një valë deti).

Ka edhe artificiale dhe natyrore marrës tingull:

Transformatorët elektroakustikë (mikrofoni në ajër, hidrofoni në ujë, gjeofoni në koren e tokës) dhe pajisje të tjera;

Aparatet e dëgjimit të njerëzve dhe kafshëve.

Gjatë përhapjes së valëve të zërit, janë të mundshme fenomene karakteristike për valët e çdo natyre:

Reflektimi nga një pengesë

Përthyerja në kufirin e dy mediave,

ndërhyrje (shtesë),

Difraksioni (shmangia e pengesave),

Dispersion (varësia e shpejtësisë së zërit në një substancë nga frekuenca e zërit);

Absorbimi (ulja e energjisë dhe intensitetit të zërit në mjedis për shkak të shndërrimit të pakthyeshëm të energjisë së zërit në nxehtësi).

Karakteristikat objektive të zërit

frekuenca e zërit

Frekuenca e tingullit të dëgjueshëm për një person qëndron në intervalin nga 16 Hz përpara 16 - 20 kHz . Valët elastike me frekuencë më poshtë diapazoni i dëgjueshëm thirrur infratingulli (përfshirë tronditjen), s më të larta frekuenca – ultratinguj , dhe valët elastike me frekuencë më të lartë janë hipersonike .

I gjithë diapazoni i frekuencës së zërit mund të ndahet në tre pjesë (Tabela 1.).

Zhurma ka një spektër të vazhdueshëm frekuencash (ose gjatësi vale) në rajonin e zërit me frekuencë të ulët (Tabela 1, 2). spektri i vazhdueshëm do të thotë se frekuenca mund të ketë çdo vlerë nga intervali i dhënë.

Muzikor , ose tonale , tingujt kanë një spektër të frekuencës së linjës në rajonin e zërit me frekuencë të mesme dhe pjesërisht me frekuencë të lartë. Pjesa tjetër e zërit me frekuencë të lartë është e zënë nga një bilbil. spektri i linjës do të thotë që frekuencat muzikore kanë vetëm vlera të përcaktuara rreptësisht (diskrete) nga intervali i specifikuar.

Përveç kësaj, intervali i frekuencave muzikore ndahet në oktava. oktavë është intervali i frekuencës i mbyllur midis dy vlerave kufitare, pjesa e sipërme e të cilave është dyfishi i poshtëm(Tabela 3)

Brezat e zakonshme të frekuencës oktavë

Shembuj të intervaleve të frekuencës për tingullin e prodhuar nga aparati vokal i njeriut dhe i perceptuar nga aparati dëgjimor i njeriut janë paraqitur në Tabelën 4.

Shembuj të diapazoneve të frekuencave të disa instrumenteve muzikore janë paraqitur në tabelën 5. Ato mbulojnë jo vetëm diapazonin audio, por edhe diapazonin tejzanor.

Kafshët, zogjtë dhe insektet krijojnë dhe perceptojnë tinguj në intervale të tjera frekuencash sesa njerëzit (Tabela 6).

Në muzikë, çdo valë zanore sinusoidale quhet ton i thjeshtë, ose ton. Lartësia varet nga frekuenca: sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më i lartë është toni. Toni kryesor tingulli kompleks muzikor quhet toni që i përgjigjet frekuencën më të ulët në spektrin e saj. Quhen tonet që korrespondojnë me frekuenca të tjera mbitone. Nëse mbiton shumëfisha frekuenca e themelores, atëherë quhen mbitonet harmonike. Toni me frekuencën më të ulët quhet harmonik i parë, me tjetrin - i dyti, etj.

Tingujt muzikorë me të njëjtën notë rrënjë mund të ndryshojnë timbër. Timbri varet nga përbërja e tingujve, frekuencat dhe amplituda e tyre, natyra e ngritjes së tyre në fillim të tingullit dhe prishja në fund.

Shpejtësia e zërit

Për zërin në ambiente të ndryshme, formulat e përgjithshme(22) - (25). Në këtë rast, duhet të merret parasysh se formula (22) është e zbatueshme në rastin e ajrit të thatë atmosferik dhe, duke marrë parasysh vlerat numerike të raportit të Poisson-it, masës molare dhe konstantës universale të gazit, mund të shkruhet si :

Megjithatë, ajri i vërtetë atmosferik ka gjithmonë lagështi, e cila ndikon në shpejtësinë e zërit. Kjo është për shkak të raportit të Poisson-it  varet nga raporti i presionit të pjesshëm të avullit të ujit ( fq avulli) te presioni atmosferik (fq). Në ajrin e lagësht, shpejtësia e zërit përcaktohet nga formula:

.

Nga ekuacioni i fundit mund të shihet se shpejtësia e zërit në ajrin e lagësht është pak më e madhe se në ajrin e thatë.

Vlerësimet numerike të shpejtësisë së zërit, duke marrë parasysh ndikimin e temperaturave dhe lagështisë së ajrit atmosferik, mund të kryhen duke përdorur formulën e përafërt:

Këto vlerësime tregojnë se kur zëri përhapet përgjatë drejtimit horizontal ( 0 x) me një rritje të temperaturës me 1 0 C shpejtësia e zërit rritet me 0,6 m/s. Nën ndikimin e avullit të ujit me presion të pjesshëm jo më shumë se 10 Pa shpejtësia e zërit rritet me më pak se 0,5 m/s. Por në përgjithësi, në presionin maksimal të mundshëm të pjesshëm të avullit të ujit pranë sipërfaqes së Tokës, shpejtësia e zërit rritet jo më shumë se 1 m/s.

Presioni i zërit

Në mungesë të zërit, atmosfera (ajri) është një mjedis i patrazuar dhe ka një presion atmosferik statik (

).

Kur valët e zërit përhapen, këtij presioni statik i shtohet një presion i ndryshueshëm shtesë, për shkak të kondensimit dhe rrallimit të ajrit. Në rastin e valëve të rrafshët, mund të shkruajmë:

ku fq sv, maksimumiështë amplituda e presionit të zërit,  - frekuenca ciklike e zërit, k - numri i valës. Prandaj, presioni atmosferik në një pikë fikse në ky moment koha bëhet e barabartë me shumën e këtyre presioneve:

Presioni i zërit është një presion i ndryshueshëm i barabartë me diferencën midis presionit aktual të menjëhershëm atmosferik në një pikë të caktuar gjatë kalimit valë zanore dhe presioni statik atmosferik në mungesë të zërit:

Presioni i zërit gjatë periudhës së lëkundjes ndryshon vlerën dhe shenjën e tij.

Presioni i zërit është pothuajse gjithmonë shumë më i vogël se presioni atmosferik.

Ai bëhet i madh dhe në përpjesëtim me presionin atmosferik kur ndodhin valë goditëse gjatë shpërthimeve të fuqishme ose kur kalon një avion reaktiv.

Njësitë e presionit të zërit janë si më poshtë:

- paskal në SI

,

- bar në GHS

,

- milimetër merkur,

- Atmosferë.

Në praktikë, pajisjet matin jo vlerën e menjëhershme të presionit të zërit, por të ashtuquajturat efektive (ose aktuale )tingull presioni . Është e barabartë rrënja katrore e vlerës mesatare të katrorit të presionit të çastit të zërit në një pikë të caktuar në hapësirë ​​në një kohë të caktuar

(44)

dhe prandaj quhet edhe Presioni i zërit RMS . Duke zëvendësuar shprehjen (39) në formulën (40), marrim:

. (45)

Impedanca e zërit

Impedanca e zërit (akustike). quhet raporti i amplitudësPresioni i zërit dhe shpejtësia vibruese e grimcave të mediumit:

. (46)

Kuptimi fizik i rezistencës së tingullit: është numerikisht i barabartë me presionin e zërit, duke shkaktuar lëkundje të grimcave të mediumit me një shpejtësi njësi:

Njësia e matjes së rezistencës së tingullit në SI është paskal sekondë për metër:

.

Në rastin e një valë avioni shpejtësia e lëkundjes së grimcaveështë e barabartë me

.

Pastaj formula (46) merr formën:

. (46*)

Ekziston edhe një përkufizim tjetër i rezistencës së zërit, si produkt i densitetit të mediumit dhe shpejtësisë së zërit në këtë medium:

. (47)

Pastaj atë kuptimi fizikështë se numerikisht është e barabartë me densitetin e mjedisit në të cilin vala elastike përhapet me shpejtësi njësi:

.

Përveç rezistencës akustike në akustikë, koncepti përdoret rezistenca mekanike (R m). Rezistenca mekanike është raporti i amplitudave të forcës periodike dhe shpejtësisë osciluese të grimcave të mediumit:

, (48)

ku Sështë sipërfaqja e emetuesit të zërit. Rezistenca mekanike matet në njuton sekonda për metër:

.

Energjia dhe fuqia e zërit

Një valë zanore karakterizohet nga të njëjtat sasi energjie si një valë elastike.

Çdo vëllim ajri në të cilin përhapen valët e zërit ka një energji që përbëhet nga energjia kinetike e grimcave lëkundëse dhe energjia potenciale e deformimit elastik të mediumit (shih formulën (29)).

Intensiteti i zërit quhetfuqia e zërit . Ajo është e barabartë

. (49)

Kjo është arsyeja pse kuptimi fizik i fuqisë së zëritështë i ngjashëm me kuptimin e densitetit të fluksit të energjisë: numerikisht e barabartë me vlerën mesatare të energjisë që bartet nga një valë për njësi të kohës përmes sipërfaqes tërthore të një njësie sipërfaqeje.

Njësia e intensitetit të zërit është vat për metër katror:

.

Fuqia e zërit është proporcionale me katrorin e presionit efektiv të zërit dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me presionin e zërit (akustik):

, (50)

ose, duke marrë parasysh shprehjet (45),

, (51)

ku R ak – impedanca akustike.

Tingulli gjithashtu mund të karakterizohet nga fuqia e zërit. Fuqia e zërit është sasia totale e energjisë së zërit të emetuar nga një burim për një kohë të caktuar përmes një sipërfaqe të mbyllur që rrethon burimin e zërit:

, (52)

ose, duke marrë parasysh formulën (49),

. (52*)

Fuqia e zërit, si çdo tjetër, matet në vat:

.

Periodik në kohë dhe hapësirë, procesi i përhapjes së deformimeve në një mjedis elastik quhet proces valor ose valë. Kur një valë përhapet, grimcat e mediumit kryejnë lëkundje të detyruara.

Vetia kryesore e të gjitha valëve është transferimi i energjisë pa transferimin e materies. Transferimi i energjisë është një shenjë dinamike e lëvizjes së valës. Dhe shenja kinematike e lëvizjes së valës është përhapja e fazës së lëkundjes. Valët klasifikohen në elastike, valë në sipërfaqen e një lëngu dhe elektromagnetike. Valët janë gjatësore dhe tërthore. Një valë elastike quhet gjatësore nëse zhvendosja e secilës grimcë të mediumit ndodh përgjatë së njëjtës linjë me drejtimin e përhapjes së valës. Kështu udhëton zëri. Valët gjatësore lindin nga deformimet e ngjeshjes dhe zgjerimit të një mjedisi elastik dhe mund të përhapet në një mjedis të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë. Kur ngisni një gozhdë me çekiç, një impuls (valë) gjatësore me densitet të lartë kalon përgjatë gozhdës, duke e futur fundin e tij më thellë në dru. Drejtimi përgjatë të cilit përhapet dridhja quhet rreze.

Një valë elastike quhet tërthore nëse grimcat e mediumit lëkunden në plane pingul me drejtimin e përhapjes së valës. Valët tërthore lindin nga deformimet prerëse vetëm në trupat e ngurtë. Një efekt i tillë vërehet, për shembull, kur një impuls dërgohet përgjatë litarit me një lëvizje të mprehtë anësore. Tërthor edhe rrezatim elektromagnetik. Valët e ujit janë zakonisht një përzierje e valëve gjatësore dhe tërthore. Çdo rënie individuale, e ngacmuar nga një valë që kalon, lëviz përgjatë një elipsi, duke lëvizur lart e poshtë, përpara dhe prapa.

Sipas natyrës së përhapjes dallohen valët lineare, sipërfaqësore dhe hapësinore ose një, dy dhe tredimensionale. Kufiri që ndan grimcat lëkundëse nga grimcat që ende nuk kanë filluar të lëkunden quhet fronti i valës. Të gjitha grimcat e frontit valor lëkunden me të njëjtën fazë. Balli i valës është pingul me rreze. Një rreze është drejtimi në të cilin një valë përhapet. Një valë elastike quhet harmonike ose sinusoidale nëse lëkundjet e grimcave përbërëse të saj janë harmonike.

Pavarësisht nga natyra gjatësore ose tërthore e lëvizjes valore, zhvendosja e secilës grimcë individuale në një mjedis elastik mund të shprehet në funksion të kohës. Në fig. 15.1 tregon lidhjen ndërmjet kompensimit (x, t). grimcat e mediumit që marrin pjesë në procesin valor, dhe distancën x të këtyre grimcave nga burimi i lëkundjeve për një kohë të caktuar t, s. Kështu, grafiku i valës shpreh varësinë e zhvendosjes së të gjitha grimcave të mediumit nga distanca nga burimi i lëkundjeve në një kohë të caktuar.

Kujtojmë se grafiku i lëkundjes jep varësinë e zhvendosjes së një grimce të caktuar nga koha. Për grimcën B (Fig. 15.1), e cila mbetet në lëkundjen e saj në raport me grimcën O për kohën e përhapjes së lëkundjeve nga O në B, e barabartë me = x / v, ekuacioni i lëkundjes ka formën

Secili prej ekuacioneve ju lejon të përcaktoni zhvendosjen e çdo pike të valës në çdo kohë dhe quhet ekuacioni i valës. Këtu: A - amplituda e valës, m; = 2 /T - frekuenca e valës ciklike (rrethore), rad/s; T - periudha e lëkundjes, s; t - x/ + = t - kx+ - faza e valës së rrafshët, e barabartë me fazën e lëkundjeve në një pikë arbitrare me koordinatë x, rad; - faza fillestare e lëkundjeve në pikat e planit koordinativ x = 0, rad; X/ = T = - gjatësia e valës - distanca midis grimcave më të afërta që lëkunden në të njëjtën fazë, m; k \u003d 2 / \u003d 2 / ( T) ​​\u003d / - numri i valës (tregon sa gjatësi vale përshtaten në një segment me gjatësi 2, rad / m).

Shpejtësia e zërit varet nga vetitë elastike të gazit (dhe të mediumit në tërësi) dhe nga temperatura.

Valët mekanike gjatësore që përhapen në një mjedis elastik në formën e ngjeshjeve dhe zgjerimeve të alternuara me një frekuencë prej 20 deri në 20 * 10 3 Hz quhen tinguj ose akustikë. Ato perceptohen nga organet e dëgjimit të njeriut. Valët me frekuencë më të lartë quhen ultratinguj, me frekuencë më të ulët - infratinguj: infra- dhe ultrazërit nuk dëgjohen nga veshi i njeriut.

Tingujt klasifikohen në ton muzikor, konsonancë (tingull muzikor), zhurmë dhe shpërthim. Veshi i përgjigjet dridhjeve mekanike me një ndjenjë tonin. Çdo ton (do, re, mi, fa, kripë, la, si) ka një lartësi të caktuar. Lartësia është cilësia e ndjesisë së zërit, dhe kryesisht varet nga gjatësia dhe frekuenca e valës së zërit (Fig. 15.2). Sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më i lartë është zëri dhe anasjelltas.

Bashkëtingëllimi është rezultat i tingullit të njëkohshëm të disa toneve muzikore.Lëkundjet që rezulton nuk mund të jenë sinusoidale. Për veshin, tingujt muzikorë (konsonanca) ndryshojnë në lartësinë dhe zërin. Toni i frekuencës më të ulët në konsonancë quhet toni kryesor. Ne e perceptojmë frekuencën e tonit themelor të një tingulli kompleks si lartësinë e zërit. Pjesa tjetër e toneve, të quajtura mbitone, i japin tingullit një nuancë specifike, "ngjyrë". Ata quhen gjithashtu timbri i tingullit. Është timbri që dallon tonin “la”, botuar nga një instrument muzikor, nga toni “la” i një instrumenti tjetër muzikor.

Zhurma - lëkundje të parregullta, një përzierje e lëkundjeve të shumta me përafërsisht të njëjtën amplitudë dhe me një shumëllojshmëri të gjerë frekuencash. Një shpërthim nga një "pikëpamja" akustike është një efekt zanor afatshkurtër dhe i fortë.

Karakteristikë energjetike e valëve zanore është intensiteti (forca) e zërit, i barabartë me raportin e sasisë së energjisë W që kalon nëpër sipërfaqe çdo sekondë, pingul me drejtimin e përhapjes së valës, me sipërfaqen s të kësaj sipërfaqeje J = W / (st), W / m 2. Sepse energji totale dridhja harmonike e trupit është W = 0,5m 2 A 2 , J, është e qartë se fuqia e zërit është proporcionale me katrorin e amplitudës. Veshi i njeriut kap dhe njeh një valë zanore me intensitet 2*10 -12 W/m 2 , por në të njëjtën kohë përballon një goditje zanore prej 110 W/m 2 . Ndoshta asnjë pajisje tjetër fizike nuk ka një gamë të tillë perceptimi të fuqisë së zërit. Vlera minimale e intensitetit të zërit quhet pragu i dëgjimit. Kështu, në mënyrë që një valë zanore të krijojë një ndjesi dëgjimore, është e nevojshme që ajo të ketë një frekuencë të diapazonit të zërit dhe një intensitet që i përgjigjet frekuencës që nuk është më pak se vlera minimale (Fig. 15.3). Vlera maksimale e intensitetit të zërit quhet pragu i dhimbjes.

Është afërsisht 10 14 herë më i lartë se pragu i dëgjueshmërisë 10 4 Hz. Vlerat e të dy pragjeve janë të ndryshme për frekuenca të ndryshme dhe janë paraqitur në Fig. 15.3. Zona e mbuluar nga kthesat quhet zona e dëgjimit.

Ne e vlerësojmë fuqinë e tingullit subjektivisht si forca e zërit. Fortësia e zërit përcaktohet nga amplituda e lëkundjeve në valën e zërit (Fig. 15.4). Loudness merr parasysh ndjeshmërinë e ndryshme të dëgjimit të njeriut ndaj valëve zanore të frekuencave të ndryshme, edhe nëse ato kanë të njëjtën fuqi. Niveli minimal i volumit i perceptuar nga një person është 1 dB. Një pëshpëritje korrespondon me një nivel vëllimi prej 10 dB, të folurit - 60, tingullin e një motori avioni - 120 dB.

Lëreni në një medium elastik, në një distancë të caktuar nga burimi i valëve të zërit, ekziston një pajisje që percepton dridhjet e mediumit, e quajtur marrës. Nëse burimi i zërit dhe marrësi lëvizin në lidhje me njëri-tjetrin në drejtim të afrimit ose largimit të tyre, atëherë marrësi do të perceptojë frekuencën v pr, e ndryshme nga frekuenca e burimit v ist.

Ky fenomen quhet efekti Doppler. (15.1)

ku a është shpejtësia e përhapjes së një valë zanore në mjedisin në fjalë. Formula (15.1) është një përshkrim sasior i efektit Doppler.

Ndërhyrja valore është mbivendosja në hapësirë ​​e dy ose më shumë valëve koherente, si rezultat i së cilës, në varësi të raportit ndërmjet fazave të këtyre valëve, vala që rezulton forcohet ose dobësohet. Valët quhen koherente nëse ndryshimi i fazës së tyre është konstant në kohë. Për valët koherente, frekuenca duhet të jetë e njëjtë. Këto janë valë monokromatike.

Valët në këmbë janë një rast i veçantë i ndërhyrjes. Ato formohen kur mbivendosen dy valë harmonike të kthyeshme, të drejtuara drejt njëra-tjetrës, me të njëjtat frekuenca dhe amplituda (Fig. 15.11). Valët në këmbë përhapen me të njëjtën shpejtësi, por në drejtime të kundërta. ekuacioni i valës në këmbë m.

Difraksioni është fenomeni i përhapjes jo drejtvizore të valëve nëpër vrima në përpjesëtim me gjatësinë e valës. Energjia e valës rënëse shpërndahet në mënyrë të pabarabartë në drejtime të veçanta. Sa më i vogël, aq më i madh është këndi i difraksionit.

duke jetuar në botë valë të ndryshme, një person vazhdimisht përjeton ndikimin e zërit. Dridhjet e zërit nuk janë thjesht një fenomen që e shoqëron kudo, por edhe një burim kënaqësie, si dhe një mjet i fuqishëm informacioni. Duke kryer një shumëllojshmëri të gjerë funksionesh, tingulli është në gjendje të paralajmërojë për rrezikun, të japë kënaqësi dhe të bëhet një mjet komunikimi. Ne dëgjojmë me kënaqësi këndimin e zogjve, muzikën e këndshme, hyjmë në bisedë me njerëzit e tjerë.

Dridhjet e zërit janë të rëndësishme jo vetëm për njerëzit, por edhe për kafshët që përdorin tingullin për të mbijetuar.

Nga natyra e tij, tingulli është një valë mekanike elastike që mund të përhapet në trupa të ngurtë, lëngje, gazra. Burimet e zërit shkaktojnë dridhje të zërit me anë të dridhjeve (dridhje mekanike), e cila shpesh është e padukshme për syrin. Burimet e zërit përfshijnë trupat fizikë, duke kryer lëkundje në sekondë (dridhje ose dridhje) me një frekuencë 16-20000 herë. Dridhjet e tingullit mund të shkaktojnë trupa të ngurtë (varg, kore tokësore), të gaztë (avion ajri), të lëngshëm

Ndër karakteristikat e zërit, është zakon të dallohen dy parametra: timbri - frekuenca e dridhjeve të zërit; zhurma - amplituda e valës së zërit. Njësia e vëllimit të tingullit konsiderohet të jetë 1 Bel (ai u emërua pas një prej shpikësve të telefonit - Alexander Graham Bell). Pothuajse një Bel nuk përdoret, është më i përshtatshëm për të përdorur decibel të barabartë me një të dhjetën e Bel. Për të pasur një paraqitje vizuale të dimensionit të volumit, duhet të merret parasysh se 10 dB është një pëshpëritje; 20-30 dB korrespondojnë me zhurmën normale të banimit; 50 dB është vëllimi mesatar i një bisede; një motor kamioni funksionon me një nivel zhurme prej 80 dB; fiziologjike tek njerëzit ndodh në 130 dB; 180 dB mund të çojë në këputje të daulles së veshit.

Duke marrë parasysh dridhjet e zërit të frekuencave të ndryshme, kënga e shpendëve quhet valë me frekuencë të lartë dhe zhurma e një motori kamioni mund t'i atribuohet tingujve të ulët. Duke zotëruar të gjithë gamën e vetive dhe karakteristikave që dallojnë valët e natyrave të ndryshme, valët e zërit kanë gjetur aplikim të gjerë në fusha të ndryshme. Vetia e një lëngu për të përcjellë zërin përdoret në mënyrë aktive në eksplorimin e detit të thellë. Jehona e njohur, për shembull, përdoret për të përcaktuar distancat në ekolokacion. Lakuriqët e natës janë një shembull i mrekullueshëm i ekolokatorëve natyrorë.

Një lloj i veçantë i dridhjeve të zërit është ultratingulli, një mjet shumë efektiv në duart e mjekëve dhe studiuesve të tjerë. Këto lëkundje përfshijnë valë me frekuenca mbi 20,000 Hz. Ky lloj lëkundjeje ka një numër karakteristikash unike. Duke kaluar nëpër ujë, ekografia bën që ai të vlojë (kavitojë) me pamjen. Me anë të ultrazërit mund të shkulni elementët nga sipërfaqja e metalit, të shtypni trupa të ngurtë. Ultratingulli lejon përzierjen e lëngjeve që normalisht nuk do të përzihen, siç janë emulsionet me bazë vaji. Ekografia lejon sapunifikimin e yndyrave. Ky parim qëndron në projektimin e makinave larëse. Vetia e ultrazërit për të prodhuar një efekt dërrmues ka gjetur aplikim në saldimet me ultratinguj.

Një lloj i veçantë i dridhjeve deri në 16 Hz quhet infratinguj. Dihet se luhatjet e kësaj frekuence mund të kenë një efekt të dhimbshëm në trupin e njeriut. Në frekuencat 4-8 Hz, ndjehet dridhja e organeve të brendshme, një frekuencë prej 12 Hz provokon një sulm

Burimet e infratingullit mund të jenë makina dhe mekanizma me sipërfaqe të mëdha që kryejnë dridhje mekanike (origjina mekanike) ose rrjedhje të lëngjeve dhe gazeve me veti turbulente (origjina hidrodinamike ose aerodinamike).