“Har doim hamma joyda kashf qiling,

Nima buyuk va chiroyli"

M. V. Lomonosov

Ovoz nima?

• Ovoz nima?

• Har bir to'lqin ovozi bormi?

• Ushbu bayonotni eksperimental tekshirish mumkinmi?

• Odam tovushni eshitishi uchun tebranuvchi jismning chastota diapazoni qanday bo'lishi kerak?

• Elastik to'lqinlarning, jumladan tovush to'lqinlarining qanday xususiyatlarini bilasiz?

• Ovoz to'lqinlarining ob'ektiv fizik xususiyatlari qanday?

• Ovozning qanday xususiyatlarini sub'ektiv belgilar deb tasniflagan bo'lardingiz?

• Ovozning balandligini qanday izohlaysiz?

• Ushbu bayonotni eksperimental tekshirish mumkinmi?

• Ovoz balandligini nima aniqlaydi?

• Bir xil chastota va hajmdagi tovushlar bir-biridan qanday farq qilishi mumkin?

• Ovoz qaysi muhitda tarqaladi?

• Ma'lumki, elastik to'lqinlar bo'ylama va ko'ndalang bo'lishi mumkin. Ovoz to'lqinlari nima?

Quloq

Quloq- ikki funktsiyani bajaradigan murakkab vestibulyar-eshitish organi: tovush impulslarini idrok etadi va tananing kosmosdagi holati va muvozanatni saqlash qobiliyati uchun javobgardir.

Inson qulog'i uzunligi taxminan 20,625 m dan 1,65 sm gacha bo'lgan tovush to'lqinlarini idrok etadi, bu 16 - 20 000 Gts (sekundiga aylanishlar) ga to'g'ri keladi.

tashqi quloq

• tashqi quloq

• O'rta quloq

• ichki quloq

• Men har bir qo'ng'iroqqa javob beraman, lekin jon yo'q, tana yo'q.

• Siz qichqirdingiz - qichqirdi, siz jim edingiz - jim edi.

• Tanasiz yashaydi, tilsiz gapiradi.

Uni hech kim ko'rmaydi, lekin hamma eshitadi.

• Qorong'i o'rmonda, har qanday qarag'ay orqasida,

O'rmonning ajoyib mo''jizasi yashiringan.

Men baqiraman: "Ha!" - va u javob beradi.

Va men kulaman - va u kuladi.

Gidroakustika

Gidroakustika- suv ostida joylashish, aloqa va boshqalar uchun haqiqiy suv muhitida tovush to'lqinlarining chiqarilishi, qabul qilinishi va tarqalishini o'rganadigan akustika bo'limi.

Suv osti tovushlarining asosiy xususiyati ularning past zaiflashuvidir, buning natijasida tovushlar suv ostida, masalan, havoga qaraganda ancha uzoqroq masofalarga tarqalishi mumkin.

Ovozning tarqalish tezligi chuqurlikka qarab o'zgaradi va o'zgarishlar yil va kun vaqtiga, suv omborining chuqurligiga va boshqa bir qator sabablarga bog'liq.

Manbadan gorizontga ma'lum burchak ostida chiqadigan tovush nurlari egilib, egilish yo'nalishi tovush tezliklarining muhitda taqsimlanishiga bog'liq.

Jahon okeanining turli mintaqalarida tovush tezligining tarqalishi har xil va vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadi. Ovoz tezligini vertikal taqsimlashning bir nechta tipik holatlari mavjud:

• izoterm

• ijobiy sinishi

• salbiy sinishi

• heterojen taqsimot

ultratovushli tozalash

• ultratovushli tozalash

• Aralashtirish

• ultratovushli lehim

• Spot ultratovushli payvandlash

• Ultrasonik golografiya

• Ultratovush tomografiyasi

• Elektronika

• Biologiya

• Dori

• Kimyo

• O'rganilayotgan ob'ektda ultratovush to'lqinlarini qo'zg'atishning bir necha usullari mavjud. Eng keng tarqalgani - piezoelektrik effekt va EMA usulidan foydalanish.

n

n

Ultrasonik tekshiruv sinov namunasini yo'q qilmaydi yoki shikastlamaydi, bu uning asosiy afzalligi hisoblanadi. Turli materiallardan, ham metall, ham metall bo'lmagan mahsulotlarni nazorat qilish mumkin. Bundan tashqari, biz tadqiqotning yuqori tezligini kam xarajat va odamlar uchun xavfli (rentgen nurlari nuqsonlarini aniqlash bilan solishtirganda) va ultratovushli nuqson detektorining yuqori harakatchanligini ta'kidlashimiz mumkin.

• Piezoelektrik o'zgartirgichlardan foydalanish metallga ultratovush kiritish uchun sirtni tayyorlashni talab qiladi, xususan, payvandlangan bo'g'inlarda kamida 5-sinfning pürüzlülüğünü yaratish, shuningdek, pürüzlülük yo'nalishi (tikuvga perpendikulyar). ). Eng kichik havo bo'shlig'i engib bo'lmaydigan to'siq bo'lishi mumkin.

U tibbiy texnologiyada, ya'ni ko'rlarni kosmosga yo'naltirish uchun qurilmada, ya'ni. ularning yo'lidagi to'siqlar haqida ogohlantirish. Kichik o'lcham, engil vazn va uzoq batareya muddati

To'siqni aniqlashda elektrosonar turli xil davomiylikdagi tovush yoki tebranish signalini beradi. Signalning davomiyligi to'siqgacha bo'lgan masofaga bog'liq. Qurilmani turli yo'nalishlarga yo'naltirish orqali siz atrofdagi to'siqlar, masalan, bordürlar, qadamlar, devorlar haqida aniq tasavvurga ega bo'lishingiz mumkin.

• To'siqlarni aniqlash diapazoni - 7 metrgacha

• Og'irligi - 150 grammdan kam

• Hajmi - 7 x 7 x 3,5 sm dan oshmasligi kerak (LxWxH)

• Batareya muddati - 3 soatdan ortiq

• Elektr ta'minoti - batareya yoki "Krona" akkumulyatoridan

Ultrasonik nurlanish tor yo'nalishda amalga oshirilishi mumkinligi uzoq vaqtdan beri ma'lum. Shunga qaramay, nisbatan yaqinda ultratovushli nurlanishning biologik muhit bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadigan hodisalarni tahlil qilishga chinakam ilmiy yondashuv paydo bo'la boshladi. Tibbiyotda ultratovushni qo'llash bilan bog'liq juda ko'p turli jihatlar mavjud.

Akustik nurlanishning biologik muhit bilan o'zaro ta'sirini talqin qilish muammosi, agar ikkinchisi qattiq emas, balki suyuqlik sifatida qaralsa, juda soddalashtirilgan. Ultratovushning to'qimalar bilan o'zaro ta'siri uning suyuqliklar bilan o'zaro ta'siri bilan modellashtirilishi mumkinligi haqiqatdir muhim omil, tibbiy ultratovush diagnostikasining amaliy ahamiyatini oshirish.

Ultratovushni qabul qilish va o'lchash

Tibbiy yoki biologik ilovalarda ultratovushni qabul qilish va o'lchash zarurati uchta keng sohada paydo bo'ladi. Ultratovush, ta'rifiga ko'ra, insonning his-tuyg'ulari tomonidan to'g'ridan-to'g'ri idrok etilmaydi va shuning uchun ultratovushning ta'siri o'zini va asosan miqdoriy jihatdan namoyon qilishi uchun qandaydir jismoniy ta'sir yoki bunday ta'sirlar ketma-ketligini qo'llash kerak. Shunday qilib, muayyan muammo uchun usulni tanlash uni qo'llash qulayligi, shuningdek, qiziqishning akustik maydon parametrini o'lchashning aniqligi nuqtai nazaridan amalga oshiriladi.

Ultrasonik aks-sado-pulsli tasvirlash usullari allaqachon tibbiyotda keng va xilma-xil qo'llanilishini topgan.

Echo-pulse usullari hozirgi kunda tibbiyotning ko'plab sohalarida keng qo'llanila boshlandi.

Ikkinchi turdagi protseduralar

allaqachon odatiy,

homila rivojlanishini baholash

bir yoki o'lchov bilan

uning kattaligi ustida

diametri kabi

va bosh atrofi

ko'krak sohasi

yoki qorin.

Nihoyat, bu zarur

ultratovushga e'tibor bering

harakatni o'rganish

homila. Bu hodisa faqat

yaqinda aylandi

batafsil

tadqiqot.

Bu erda asosiy qiziqish homilaning fiziologiyasi va rivojlanishini o'rganishdir.

Bu erda aniqlik ham muhimdir.

va uskunalarni kalibrlash,

zarur

ham maxsus bering

effektlarga e'tibor berish

sinishi

linzalarda va shox pardada ultratovush.

Mavzu: Mexanik tebranishlar va to'lqinlar. Ovoz

36-dars Ovoz tebranishlari. Pitch, tembr, ovoz balandligi

Yeryutkin Evgeniy Sergeevich

Dars mavzusi tovush manbalari, tovush tebranishlariga bag'ishlangan. Shuningdek, biz tovushning o'ziga xos xususiyatlari - balandlik, ovoz balandligi va tembr haqida gapiramiz. Ovoz haqida, tovush to'lqinlari haqida gapirishdan oldin, mexanik to'lqinlarning elastik muhitda tarqalishini eslaylik. Inson eshitish organlari tomonidan idrok etiladigan uzunlamasına mexanik to'lqinlarning bir qismi tovush, tovush to'lqinlari deb ataladi. Ovoz - bu inson eshitish organlari tomonidan idrok qilinadigan mexanik to'lqinlar, ular tovush hissiyotlarini keltirib chiqaradi. .

Tajribalar shuni ko'rsatadiki, inson qulog'i, inson eshitish organlari 16 Gts dan 20 000 Gts gacha bo'lgan chastotali tebranishlarni qabul qiladi. Aynan shu diapazonni biz tovush diapazoni deb ataymiz. Albatta, chastotasi 16 Gts dan kam (infratovush) va 20 000 Gts dan ortiq (ultratovush) bo'lgan to'lqinlar mavjud. Ammo bu diapazon, bu bo'limlar inson qulog'i tomonidan sezilmaydi.

Infratovushli ultratovush

|________________|_______________________________|______________________

0 16–20 20000 Gts

Guruch. 1. Inson qulog'ining eshitish diapazoni

Aytganimizdek, infratovush va ultratovush sohalari inson eshitish organlari tomonidan sezilmaydi. Garchi ular, masalan, ba'zi hayvonlar, hasharotlar tomonidan idrok etilishi mumkin.

Nima ? Ovoz manbalari tovush chastotasi bilan tebranuvchi har qanday jismlar bo'lishi mumkin (16 dan 20 000 Gts gacha)

Guruch. 2. Vizada qisilgan tebranuvchi o‘lchagich

tovush manbai bo'lishi mumkin

Keling, tajribaga murojaat qilaylik va tovush to'lqini qanday hosil bo'lishini ko'rib chiqaylik. Buning uchun bizga metall o'lchagich kerak bo'ladi, biz uni vida bilan mahkamlaymiz. Endi o'lchagichga amal qilib, biz tebranishlarni kuzatishimiz mumkin, lekin biz hech qanday tovushni eshitmaymiz. Va shunga qaramay, hukmdor atrofida mexanik to'lqin hosil bo'ladi. E'tibor bering, o'lchagich bir tomonga harakat qilganda, bu erda havo muhri hosil bo'ladi. Boshqa tomondan, muhr ham bor. Ushbu muhrlar o'rtasida havo vakuum hosil bo'ladi. Uzunlamasına to'lqin - bu tovush to'lqini bo'lib, muhrlar va havo chiqindilaridan iborat. Bu holatda o'lchagichning tebranish chastotasi ovoz chastotasidan kamroq, shuning uchun biz bu to'lqinni, bu tovushni eshitmaymiz. Hozirgina kuzatgan tajribamizga asoslanib, 18-asr oxirida tyuning vilka deb nomlangan asbob yaratildi.

Guruch. 3. Uzunlamasına tovush to'lqinlarining tarqalishi

tyuning vilkasidan

Ko'rib turganimizdek, tovush tananing tovush chastotasi bilan tebranishlari natijasida paydo bo'ladi. Ovoz to'lqinlari barcha yo'nalishlarda tarqaladi. Inson eshitish apparati va tovush to'lqinlarining manbai o'rtasida vosita bo'lishi kerak. Bu muhit gazsimon, suyuq, qattiq bo'lishi mumkin, lekin u tebranishlarni o'tkazishga qodir bo'lgan zarralar bo'lishi kerak. Ovoz to'lqinlarini uzatish jarayoni, albatta, materiya mavjud bo'lgan joyda sodir bo'lishi kerak. Agar modda bo'lmasa, biz hech qanday tovushni eshitmaymiz.

Ovoz mavjudligi uchun:

1. Ovoz manbai

2. Chorshanba

3. Eshitish vositasi

4. Chastotasi 16-20000Hz

5. Intensivlik

Endi tovushning xususiyatlarini muhokama qilishga o'tamiz. Birinchisi - maydon. Ovoz balandligi - xarakteristikasi, bu tebranish chastotasi bilan belgilanadi. Tebranishlarni ishlab chiqaradigan tananing chastotasi qanchalik baland bo'lsa, tovush shunchalik baland bo'ladi. Keling, yana tirgak bilan mahkamlangan hukmdorga murojaat qilaylik. Yuqorida aytib o'tganimizdek, biz tebranishlarni ko'rdik, lekin ovozni eshitmadik. Agar hozir o'lchagichning uzunligi kichikroq bo'lsa, biz tovushni eshitamiz, lekin tebranishlarni ko'rish ancha qiyin bo'ladi. Chiziqqa qarang. Agar biz hozir harakat qilsak, biz hech qanday tovushni eshitmaymiz, lekin tebranishlarni kuzatamiz. Agar biz o'lchagichni qisqartirsak, biz ma'lum bir balandlikdagi tovushni eshitamiz. Biz o'lchagichning uzunligini yanada qisqartirishimiz mumkin, keyin biz yanada balandroq tovushni (chastotani) eshitamiz. Xuddi shu narsani tyuning vilkalar bilan kuzatishimiz mumkin. Agar biz katta tyuning vilkasini (uni ko'rgazmali vilka deb ham ataladi) olib, bunday trubkaning oyoqlariga ursak, biz tebranishlarni kuzatishimiz mumkin, lekin biz tovushni eshitmaymiz. Agar biz boshqa tyuning vilkasini olsak, uni urish orqali biz ma'lum bir tovushni eshitamiz. Keyingi tuning vilkasi esa musiqa asboblarini sozlashda qo'llaniladigan haqiqiy tuning vilka. U la notasiga yoki ular aytganidek, 440 Gts chastotaga mos keladigan tovush chiqaradi.

Keyingi xususiyat - tovushning tembri. Tembr tovush rangi deb ataladi. Bu xususiyatni qanday tasvirlash mumkin? Tembr - bu turli musiqa asboblari tomonidan ijro etiladigan ikkita bir xil tovushlar orasidagi farq. Hammangiz bilasizki, bizda bor-yo'g'i yettita nota bor. Agar biz skripkada va pianinoda olingan bir xil A notasini eshitsak, biz ularni ajratamiz. Bu tovushni qaysi asbob yaratganini darhol aniqlashimiz mumkin. Aynan shu xususiyat - tovushning rangi - tembrni tavsiflaydi. Aytish kerakki, tembr asosiy ohangdan tashqari qanday tovush tebranishlari takrorlanishiga bog'liq. Gap shundaki, ixtiyoriy tovush tebranishlari ancha murakkab. Ular individual tebranishlar to'plamidan iborat, deyishadi tebranish spektri. Bu ma'lum bir ovoz yoki asbob ovozining go'zalligini tavsiflovchi qo'shimcha tebranishlarni (overtones) takrorlashdir. Tembr tovushning asosiy va yorqin ko'rinishlaridan biridir.

Yana bir xususiyat - ovoz balandligi. Ovozning balandligi tebranishlarning amplitudasiga bog'liq. Keling, ko'rib chiqaylik va ovoz balandligi tebranishlarning amplitudasi bilan bog'liqligiga ishonch hosil qiling. Shunday qilib, keling, tuning vilkasini olaylik. Keling, quyidagilarni bajaramiz: agar siz tyuning vilkasini zaif urgan bo'lsangiz, u holda tebranish amplitudasi kichik bo'ladi va ovoz jim bo'ladi. Agar hozir tuning vilkasi qattiqroq urilsa, u holda ovoz ancha balandroq bo'ladi. Buning sababi, tebranishlar amplitudasi ancha katta bo'ladi. Ovozni idrok etish sub'ektiv narsa bo'lib, u eshitish apparati qanday ekanligiga, insonning farovonligiga bog'liq.

Qo'shimcha adabiyotlar ro'yxati:

Ovoz bilan tanishmisiz? // Kvant. - 1992. - No 8. - C. 40-41. Kikoin A.K. Musiqiy tovushlar va ularning manbalari haqida // Kvant. - 1985. - No 9. - S. 26-28. Fizika boshlang'ich darslik. Ed. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974 y.

Ovoz (tovush to'lqini ) –inson va hayvonlarning eshitish organi tomonidan idrok etiladigan elastik to'lqindir. Boshqa so'zlar bilan aytganda, tovush - bu muhit zarralarining bir-biri bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadigan elastik muhitda zichlik (yoki bosim) tebranishlarining tarqalishi.

Atmosfera (havo) elastik muhitlardan biridir. Ovozning havoda tarqalishi akustik to'lqinlar tarqalishining umumiy qonunlariga bo'ysunadi. ideal gazlar, shuningdek, zichlik, bosim, harorat va namlikning o'zgaruvchanligi tufayli xususiyatlarga ega. Ovoz tezligi muhitning xususiyatlari bilan belgilanadi va elastik to'lqin tezligi uchun formulalar bo'yicha hisoblanadi.

Sun'iy va tabiiy bor manbalar ovoz. Sun'iy emitentlarga quyidagilar kiradi:

Qattiq jismlarning tebranishlari (musiqa asboblarining torlari va palubalari, dinamik diffuzerlar, telefon membranalari, pyezoelektrik plitalar);

Cheklangan hajmdagi havo tebranishlari (organ quvurlari, hushtaklar);

Beat (pianino tugmalari, qo'ng'iroq);

Elektr toki (elektroakustik transduserlar).

Tabiiy manbalarga quyidagilar kiradi:

Portlash, qulash;

To'siqlar atrofidagi havo oqimi (shamol binoning burchagini, dengiz to'lqinining tepasi).

Bundan tashqari, sun'iy va tabiiy bor qabul qiluvchilar ovoz:

Elektroakustik transduserlar (havoda mikrofon, suvda gidrofon, er qobig'ida geofon) va boshqa qurilmalar;

Odam va hayvonlarning eshitish apparati.

Ovoz to'lqinlarining tarqalishi paytida har qanday tabiatdagi to'lqinlarga xos bo'lgan hodisalar mumkin:

To'siqdan aks ettirish

Ikki muhit chegarasida sinishi,

aralashuv (qo'shish),

Diffraktsiya (to'siqlardan qochish),

Dispersiya (moddadagi tovush tezligining tovush chastotasiga bog'liqligi);

Yutish (tovush energiyasining issiqlikka qaytarilmas aylanishi tufayli muhitda tovush energiyasi va intensivligining pasayishi).

Ovozning ob'ektiv xususiyatlari

tovush chastotasi

Odamga eshitiladigan tovush chastotasi dan oralig'ida joylashgan 16 Gts oldin 16 - 20 kHz . Chastotali elastik to'lqinlar quyida eshitiladigan diapazon chaqirdi infratovush (shu jumladan, miya chayqalishi), s yuqoriroq chastota – ultratovush , va eng yuqori chastotali elastik to'lqinlar gipertovushli .

Ovozning butun chastota diapazoni uch qismga bo'linishi mumkin (1-jadval).

Shovqin past chastotali tovush hududida doimiy chastotalar (yoki to'lqin uzunliklari) spektriga ega (1, 2-jadvallar). doimiy spektr chastota berilgan intervaldan istalgan qiymatga ega bo'lishi mumkinligini bildiradi.

Musiqiy , yoki tonal , tovushlar o'rta chastotali va qisman yuqori chastotali tovush mintaqasida chiziqli chastota spektriga ega. Yuqori chastotali tovushning qolgan qismini hushtak egallaydi. chiziqli spektr musiqiy chastotalar faqat belgilangan intervaldan qat'iy belgilangan (diskret) qiymatlarga ega ekanligini anglatadi.

Bundan tashqari, musiqiy chastotalar oralig'i oktavalarga bo'linadi. Oktava ikki chegaraviy qiymatlar orasiga o'ralgan chastotalar oralig'i bo'lib, ularning yuqorisi ikki barobar pastroqdir(3-jadval)

Umumiy oktava chastota diapazonlari

Insonning ovoz apparati tomonidan ishlab chiqarilgan va inson eshitish apparati tomonidan qabul qilinadigan tovush uchun chastota intervallari misollari 4-jadvalda keltirilgan.

Ba'zi musiqa asboblarining chastota diapazonlariga misollar 5-jadvalda keltirilgan. Ular nafaqat audio diapazoni, balki ultratovush diapazonini ham qamrab oladi.

Hayvonlar, qushlar va hasharotlar odamlarga qaraganda boshqa chastota diapazonlarida tovush hosil qiladi va idrok etadi (6-jadval).

Musiqada har bir sinusoidal tovush to'lqini deyiladi oddiy ohang, yoki ohang. Ohang chastotaga bog'liq: chastota qanchalik baland bo'lsa, ohang shunchalik yuqori bo'ladi. Asosiy ohang murakkab musiqa tovushiga mos keladigan ohang deyiladi eng past chastota uning spektrida. Boshqa chastotalarga mos keladigan ohanglar deyiladi ohanglar. Agar ohanglar bo'lsa karrali fundamentalning chastotasi, keyin ohanglar deyiladi garmonik. Eng past chastotali ohang birinchi garmonik deb ataladi, keyingisi - ikkinchisi va boshqalar.

Xuddi shu ildiz notasiga ega musiqiy tovushlar farq qilishi mumkin tembr. Tembri ohanglarning tarkibiga, ularning chastota va amplitudalariga, tovush boshida ko'tarilish va oxirida yemirilish xarakteriga bog'liq.

Ovoz tezligi

Turli muhitlarda ovoz uchun, umumiy formulalar(22) - (25). Bunday holda, formula (22) quruq atmosfera havosi uchun qo'llanilishini hisobga olish kerak va Puasson nisbati, molyar massa va universal gaz konstantasining raqamli qiymatlarini hisobga olgan holda, quyidagicha yozilishi mumkin. :

Biroq, haqiqiy atmosfera havosi har doim namlikka ega, bu esa tovush tezligiga ta'sir qiladi. Buning sababi Puasson nisbati  suv bug'ining qisman bosimining nisbatiga bog'liq ( p bug ') gacha atmosfera bosimi (p). Nam havoda tovush tezligi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

.

Oxirgi tenglamadan ko'rinib turibdiki, nam havodagi tovush tezligi quruq havoga qaraganda bir oz kattaroqdir.

Atmosfera havosining harorati va namligining ta'sirini hisobga olgan holda tovush tezligini raqamli baholash taxminiy formuladan foydalangan holda amalga oshirilishi mumkin:

Ushbu hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, tovush gorizontal yo'nalish bo'ylab tarqalganda ( 0 x) tomonidan haroratning oshishi bilan 1 0 C tovush tezligi oshadi 0,6 m/s. dan ortiq bo'lmagan qisman bosim bilan suv bug'ining ta'siri ostida 10 Pa dan kamroq tovush tezligi ortadi 0,5 m/s. Ammo umuman olganda, Yer yuzasiga yaqin suv bug'ining maksimal mumkin bo'lgan qisman bosimida tovush tezligi oshmaydi. 1 m/s.

Ovoz bosimi

Ovoz yo'q bo'lganda, atmosfera (havo) buzilmagan muhit bo'lib, statik atmosfera bosimiga ega (

).

Ovoz to'lqinlari tarqalganda, havoning kondensatsiyasi va kamayishi tufayli ushbu statik bosimga qo'shimcha o'zgaruvchan bosim qo'shiladi. Tekis to'lqinlar holatida biz yozishimiz mumkin:

qayerda p sv, maks tovush bosimi amplitudasi,  - tovushning siklik chastotasi, k - to'lqin raqami. Shuning uchun, atmosfera bosimi belgilangan nuqtada bu daqiqa vaqt bu bosimlarning yig'indisiga teng bo'ladi:

Ovoz bosimi - o'tish paytida ma'lum bir nuqtadagi oniy haqiqiy atmosfera bosimi o'rtasidagi farqga teng o'zgaruvchan bosim tovush to'lqini va tovush yo'qligida statik atmosfera bosimi:

Tebranish davridagi tovush bosimi uning qiymatini va belgisini o'zgartiradi.

Ovoz bosimi deyarli har doim atmosfera bosimidan ancha past bo'ladi.

Kuchli portlashlar paytida yoki reaktiv samolyot o'tganda zarba to'lqinlari paydo bo'lganda, u katta va atmosfera bosimiga mutanosib bo'ladi.

Ovoz bosimi birliklari quyidagilardan iborat:

- paskal SIda

,

- bar GHSda

,

- millimetr simob,

- atmosfera.

Amalda, qurilmalar tovush bosimining bir lahzali qiymatini emas, balki shunday deb ataladigan narsani o'lchaydi samarali (yoki joriy )ovoz bosim . Bu teng ma'lum bir vaqtda ma'lum bir nuqtada lahzali tovush bosimi kvadratining o'rtacha qiymatining kvadrat ildizi

(44)

va shuning uchun ham chaqiriladi RMS ovoz bosimi . (39) ifodani (40) formulaga almashtirib, biz quyidagilarni olamiz:

. (45)

Ovoz empedansi

Ovoz (akustik) impedansi amplituda nisbati deyiladimuhit zarralarining tovush bosimi va tebranish tezligi:

. (46)

Ovoz empedansining jismoniy ma'nosi: son jihatdan tovush bosimiga teng bo'lib, muhit zarralarining birlik tezligida tebranishlarini keltirib chiqaradi:

SIda tovush empedansining o'lchov birligi metrga paskal soniya:

.

Samolyot to'lqini holatida zarrachalarning tebranish tezligi ga teng

.

Keyin (46) formula quyidagi shaklni oladi:

. (46*)

Ovoz qarshiligining yana bir ta'rifi mavjud, bu muhit zichligi va ushbu muhitdagi tovush tezligining mahsuloti sifatida:

. (47)

Keyin u jismoniy ma'no u elastik to'lqin birlik tezlik bilan tarqaladigan muhitning zichligiga son jihatdan tengdir:

.

Akustikada akustik qarshilikdan tashqari, kontseptsiya qo'llaniladi mexanik qarshilik (R m). Mexanik qarshilik davriy kuchning amplitudalari va muhit zarrachalarining tebranish tezligining nisbati:

, (48)

qayerda S tovush chiqaruvchining sirt maydoni. Mexanik qarshilik bilan o'lchanadi metrga Nyuton soniya:

.

Ovoz energiyasi va kuchi

Ovoz to'lqini elastik to'lqin bilan bir xil energiya miqdori bilan tavsiflanadi.

Ovoz to'lqinlari tarqaladigan havoning har bir hajmi tebranuvchi zarrachalarning kinetik energiyasidan va muhitning elastik deformatsiyasining potentsial energiyasidan tashkil topgan energiyaga ega (29-formulaga qarang).

Ovoz intensivligi deyiladiovoz kuchi . U teng

. (49)

Shunung uchun tovush kuchining jismoniy ma'nosi energiya oqimi zichligi ma'nosiga o'xshaydi: son jihatdan birlik maydonining ko'ndalang yuzasi orqali vaqt birligi uchun to'lqin tomonidan uzatiladigan energiyaning o'rtacha qiymatiga teng.

Ovoz intensivligining birligi kvadrat metr uchun vatt:

.

Ovoz kuchi samarali ovoz bosimining kvadratiga proportsional va tovush (akustik) bosimga teskari proportsionaldir:

, (50)

yoki ifodalarni hisobga olgan holda (45),

, (51)

qayerda R ak – akustik impedans.

Ovoz tovush kuchi bilan ham tavsiflanishi mumkin. Ovoz kuchi - tovush manbasini o'rab turgan yopiq sirt orqali ma'lum vaqt davomida manba tomonidan chiqarilgan tovush energiyasining umumiy miqdori:

, (52)

yoki (49) formulani hisobga olgan holda,

. (52*)

Ovoz kuchi, har qanday boshqa kabi, o'lchanadi vatt:

.

Vaqt va makonda davriy, elastik muhitda deformatsiyalarning tarqalish jarayoni to'lqin jarayoni yoki to'lqin deb ataladi. To'lqin tarqalganda, muhitning zarralari majburiy tebranishlarni amalga oshiradi.

Barcha to'lqinlarning asosiy xususiyati energiyani materiya o'tkazmasdan uzatishdir. Energiyani uzatish to'lqin harakatining dinamik belgisidir. Va to'lqin harakatining kinematik belgisi - tebranish fazasining tarqalishi. To'lqinlar elastik, suyuqlik yuzasidagi to'lqinlar va elektromagnitlarga bo'linadi. To'lqinlar bo'ylama va ko'ndalang. Agar muhitning har bir zarrachasining siljishi to'lqin tarqalish yo'nalishi bilan bir xil chiziq bo'ylab sodir bo'lsa, elastik to'lqin uzunlamasına deyiladi. Ovoz shu tarzda tarqaladi. Uzunlamasına to'lqinlar elastik muhitning siqilish va kengayish deformatsiyalaridan kelib chiqadi va qattiq, suyuq va gazsimon muhitda tarqalishi mumkin. Tirnoqni bolg'a bilan haydashda yuqori zichlikdagi uzunlamasına impuls (to'lqin) tirnoq bo'ylab supurib, uning uchini yog'ochga chuqurroq suradi. Tebranish tarqaladigan yo'nalish nur deb ataladi.

Muhitning zarralari toʻlqin tarqalish yoʻnalishiga perpendikulyar tekisliklarda tebransa, elastik toʻlqin koʻndalang deyiladi. Ko'ndalang to'lqinlar faqat qattiq jismlardagi siljish deformatsiyalaridan kelib chiqadi. Bunday ta'sir, masalan, o'tkir lateral harakat bilan arqon bo'ylab impuls yuborilganda kuzatiladi. Transvers ham elektromagnit nurlanish. Suv to'lqinlari odatda bo'ylama va ko'ndalang to'lqinlarning aralashmasidir. O'tgan to'lqin tomonidan hayajonlangan har bir tomchi ellips bo'ylab yuqoriga va pastga, oldinga va orqaga harakat qiladi.

Tarqalish xususiyatiga ko'ra chiziqli, sirt va fazoviy yoki bir, ikki va uch o'lchovli to'lqinlar farqlanadi. Hali tebranishni boshlamagan zarrachalardan tebranuvchi zarrachalarni ajratib turuvchi chegara to'lqin fronti deyiladi. To'lqin jabhasining barcha zarralari bir xil faza bilan tebranadi. To'lqin jabhasi nurga perpendikulyar. Nur - bu to'lqinning tarqaladigan yo'nalishi. Elastik to'lqin garmonik yoki sinusoidal deyiladi, agar uni tashkil etuvchi zarrachalarning tebranishlari garmonik bo'lsa.

To'lqin harakatining bo'ylama yoki ko'ndalang xususiyatidan qat'i nazar, har bir alohida zarrachaning elastik muhitdagi siljishi vaqt funktsiyasi sifatida ifodalanishi mumkin. Shaklda. 15.1 ofset (x, t) o'rtasidagi munosabatni ko'rsatadi. to'lqin jarayonida ishtirok etuvchi muhitning zarralari va bu zarralarning tebranish manbasidan belgilangan vaqtdagi x masofasi t, s. Shunday qilib, to'lqin grafigi muhitning barcha zarrachalarining siljishining ma'lum bir vaqtda tebranishlar manbaigacha bo'lgan masofaga bog'liqligini ifodalaydi.

Eslatib o'tamiz, tebranish grafigi berilgan zarrachaning vaqtga siljishining bog'liqligini beradi. O dan B gacha bo'lgan tebranishlarning tarqalish vaqti uchun O zarrasiga nisbatan tebranishida ortda qoladigan B zarrasi uchun (15.1-rasm), = x / v ga teng, tebranish tenglamasi ko'rinishga ega.

Har qanday tenglama to'lqinning istalgan nuqtasining siljishini istalgan vaqtda aniqlash imkonini beradi va to'lqin tenglamasi deb ataladi. Bu erda: A - to'lqin amplitudasi, m; = 2 / T - tsiklik (dumaloq) to'lqin chastotasi, rad / s; T - tebranish davri, s; t - x/ + = t - kx+ - tekis to'lqinning fazasi, x, rad koordinatali ixtiyoriy nuqtadagi tebranishlar fazasiga teng; - koordinata tekisligi nuqtalaridagi tebranishlarning boshlang'ich fazasi x = 0, rad; X/ = T = - to'lqin uzunligi - bir xil fazada tebranuvchi eng yaqin zarralar orasidagi masofa, m; k \u003d 2 / \u003d 2 / ( T) ​​\u003d / - to'lqin raqami (uzunligi 2, rad / m bo'lgan segmentga qancha to'lqin uzunligi mos kelishini ko'rsatadi).

Ovoz tezligi gazning (va umuman muhitning) elastik xususiyatlariga va haroratga bog'liq.

Elastik muhitda 20 dan 20 * 10 3 Gts gacha bo'lgan chastotali o'zgaruvchan siqilish va kengayish shaklida tarqaladigan uzunlamasına mexanik to'lqinlar tovush yoki akustik deb ataladi. Ular insonning eshitish organlari tomonidan qabul qilinadi. Yuqori chastotali to'lqinlar ultratovush deb ataladi, pastroq chastotali - infratovush: infra- va ultratovush inson qulog'i tomonidan eshitilmaydi.

Tovushlar musiqiy ohang, konsonans (musiqiy tovush), shovqin va portlashlarga bo'linadi. Quloq mexanik tebranishlarga ohang hissi bilan javob beradi. Har bir ohang (do, re, mi, fa, tuz, la, si) ma'lum balandlikka ega. Pitch - tovushni his qilish sifati va asosan tovush to'lqinining uzunligi va chastotasiga bog'liq (15.2-rasm). Chastota qanchalik baland bo'lsa, ovoz shunchalik baland bo'ladi va aksincha.

Konsonans bir necha musiqa ohanglarining bir vaqtda jaranglashi natijasidir.Natijadagi tebranish sinusoidal bo'lishi mumkin emas. Quloqqa musiqiy tovushlar (undoshlik) balandligi va balandligi bilan farqlanadi. Konsonansdagi eng past chastotaning ohangi asosiy ton deyiladi. Biz murakkab tovushning asosiy ohangining chastotasini tovush balandligi sifatida qabul qilamiz. Qolgan ohanglar, overtones deb ataladi, tovushga o'ziga xos soya, "rang" beradi. Ular tovush tembri deb ham ataladi. Aynan shu tembr bitta tomonidan nashr etilgan "la" ohangini ajratib turadi musiqa asbobi, boshqa musiqa asbobining "la" ohangidan.

Shovqin - tartibsiz tebranishlar, taxminan bir xil amplitudali va turli xil chastotali ko'plab tebranishlarning aralashmasi. Akustik "nuqtai nuqtai nazardan" portlash qisqa muddatli va kuchli ovoz effektidir.

Ovoz to'lqinlarining energiya xarakteristikasi tovushning intensivligi (kuchliligi), har soniyada sirtdan o'tadigan W energiya miqdorining to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar, ushbu sirtning s maydoniga nisbatiga teng J = W. / (st), Vt / m 2. Chunki umumiy energiya tananing garmonik tebranishi W = 0,5m 2 A 2, J, tovush kuchi amplituda kvadratiga proportsional ekanligi aniq. Inson qulog'i 2 * 10 -12 Vt / m 2 intensivlikdagi tovush to'lqinini qabul qiladi va taniydi, lekin ayni paytda 110 Vt / m 2 tovush zarbasiga bardosh beradi. Ehtimol, boshqa hech qanday jismoniy qurilma tovush kuchini idrok etishning bunday diapazoniga ega emas. Ovoz intensivligining minimal qiymati eshitish chegarasi deb ataladi. Shunday qilib, tovush to'lqinining eshitish hissini yaratishi uchun u tovush diapazonining chastotasiga va minimal qiymatdan kam bo'lmagan chastotaga mos keladigan intensivlikka ega bo'lishi kerak (15.3-rasm). Ovoz intensivligining maksimal qiymati og'riq chegarasi deb ataladi.

Bu 10 4 Gts chastotali eshitish chegarasidan taxminan 10 14 baravar yuqori. Ikkala chegaraning qiymatlari turli chastotalar uchun farq qiladi va 2-rasmda keltirilgan. 15.3. Egri chiziqlar bilan qoplangan maydon eshitish maydoni deb ataladi.

Ovozning kuchini sub'ektiv ravishda ovozning balandligi sifatida baholaymiz. Ovozning balandligi tovush to'lqinidagi tebranishlarning amplitudasi bilan belgilanadi (15.4-rasm). Ovoz balandligi inson eshitishining turli chastotali tovush to'lqinlariga, hatto ular bir xil kuchga ega bo'lsa ham, turli sezgirligini hisobga oladi. Biror kishi tomonidan qabul qilinadigan minimal ovoz balandligi 1 dB. Pichirlash ovoz balandligi 10 dB, nutq - 60, samolyot dvigatelining ovozi - 120 dB.

Elastik muhitda tovush to'lqinlari manbasidan ma'lum masofada muhitning tebranishlarini qabul qiluvchi qurilma bo'lsin, uni qabul qiluvchi deb ataladi. Agar tovush manbai va qabul qilgich yaqinlashish yoki olib tashlash yo'nalishi bo'yicha bir-biriga nisbatan harakat qilsa, qabul qiluvchi chastotani sezadi. v pr, manba chastotasidan farq qiladi v ist.

Ushbu hodisa Doppler effekti deb ataladi. (15.1)

bu erda a - ko'rib chiqilayotgan muhitda tovush to'lqinining tarqalish tezligi. Formula (15.1) Doppler effektining miqdoriy tavsifidir.

To'lqin interferensiyasi - bu ikki yoki undan ortiq kogerent to'lqinlarning fazoda superpozitsiyasi, buning natijasida bu to'lqinlarning fazalari orasidagi nisbatga qarab, hosil bo'lgan to'lqin kuchayadi yoki zaiflashadi. To'lqinlar fazalar farqi vaqt bo'yicha doimiy bo'lsa, kogerent deb ataladi. Kogerent to'lqinlar uchun chastota bir xil bo'lishi kerak. Bu monoxromatik to'lqinlar.

Doimiy to'lqinlar interferentsiyaning alohida holatidir. Ular ikki teskari, bir-biriga qarab harakatlanuvchi, bir xil chastotalar va amplitudalarga ega bo'lgan garmonik to'lqinlar qo'shilganda hosil bo'ladi (15.11-rasm). Doimiy to'lqinlar bir xil tezlikda, lekin qarama-qarshi yo'nalishda tarqaladi. turg'un to'lqin tenglamasi m.

Diffraktsiya - to'lqin uzunligiga mos keladigan teshiklar orqali to'lqinlarning to'g'ri chiziqli bo'lmagan tarqalishi hodisasi. Hodisa to'lqinining energiyasi alohida yo'nalishlarda notekis taqsimlanadi. U qanchalik kichik bo'lsa, diffraktsiya burchagi shunchalik katta bo'ladi.

dunyoda yashash turli to'lqinlar, inson doimo tovush ta'sirini boshdan kechiradi. Ovoz tebranishlari nafaqat hamma joyda unga hamroh bo'ladigan hodisa, balki zavq manbai, shuningdek, kuchli axborot vositasidir. Ovoz turli xil funktsiyalarni bajarib, xavf haqida ogohlantiradi, zavq bag'ishlaydi va aloqa vositasiga aylanadi. Biz qushlarning qo'shig'ini, yoqimli musiqani zavq bilan tinglaymiz, boshqa odamlar bilan suhbatga kirishamiz.

Ovoz tebranishlari nafaqat odamlar uchun, balki tirik qolish uchun tovushdan foydalanadigan hayvonlar uchun ham muhimdir.

O'z tabiatiga ko'ra tovush qattiq, suyuqlik va gazlarda tarqaladigan mexanik elastik to'lqindir. Ovoz manbalari ko'pincha ko'zga ko'rinmaydigan tebranish (mexanik tebranish) orqali tovush tebranishlarini keltirib chiqaradi. Ovoz manbalariga quyidagilar kiradi jismoniy jismlar, sekundiga tebranishlarni (qaltirash yoki tebranish) 16-20000 marta chastota bilan amalga oshirish. Ovoz tebranishlari qattiq jismlarni (tor, yer qobig'i), gazsimon (havo oqimi), suyuqlikni keltirib chiqarishi mumkin.

Ovozning xarakteristikalari orasida ikkita parametrni ajratish odatiy holdir: tembr - tovush tebranishlarining chastotasi; ovoz balandligi - tovush to'lqinining amplitudasi. Ovoz balandligi birligi 1 Bel hisoblanadi (u telefon ixtirochilaridan biri Aleksandr Grem Bell nomi bilan atalgan). Deyarli bitta Bel ishlatilmaydi, Belning o'ndan biriga teng desibellardan foydalanish qulayroqdir. Ovoz hajmining vizual tasviriga ega bo'lish uchun 10 dB shivirlash ekanligini hisobga olish kerak; 20-30 dB oddiy turar-joy shovqiniga to'g'ri keladi; 50 dB - suhbatning o'rtacha hajmi; yuk mashinasi dvigateli shovqin darajasi 80 dB bilan ishlaydi; odamlarda fiziologik 130 dB da sodir bo'ladi; 180 dB quloq pardasining yorilishiga olib kelishi mumkin.

Har xil chastotalardagi tovush tebranishlarini hisobga olgan holda, qushlarning ovozi yuqori chastotali to'lqinlar deb ataladi va yuk mashinasi dvigatelining ovozi past tovushlarga bog'liq bo'lishi mumkin. Turli xil tabiatdagi to'lqinlarni ajratib turadigan barcha xususiyatlar va xususiyatlarga ega bo'lgan tovush to'lqinlari turli sohalarda keng qo'llanilishini topdi. Suyuqlikning tovush o'tkazish xususiyati chuqur dengizni tadqiq qilishda faol qo'llaniladi. Masalan, taniqli aks-sado echolokatsiyadagi masofalarni aniqlash uchun ishlatiladi. Ko'rshapalaklar tabiiy ekolokatorlarning yorqin namunasidir.

Ovoz tebranishlarining maxsus turi - ultratovush, shifokorlar va boshqa tadqiqotchilar qo'lida juda samarali vosita. Bu tebranishlar chastotasi 20 000 Gts dan yuqori bo'lgan to'lqinlarni o'z ichiga oladi. Ushbu turdagi tebranish bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega. Suvdan o'tib, ultratovush uni tashqi ko'rinishi bilan qaynatishga (kavitatsiyaga) olib keladi.Ultratovush yordamida siz metall yuzasidan elementlarni yirtib tashlashingiz, maydalashingiz mumkin. qattiq jismlar. Ultrasonikatsiya odatda aralashmaydigan suyuqliklarni, masalan, moyga asoslangan emulsiyalarni aralashtirish imkonini beradi. Ultratovush yog'larning sovunlanishiga imkon beradi. Ushbu tamoyil kir yuvish mashinalarining dizaynida yotadi. Ultratovushning ezuvchi effekt hosil qilish xususiyati ultratovushli lehim dazmollarida qo'llanilishini topdi.

16 Gts gacha bo'lgan tebranishning maxsus turi infratovush deb ataladi. Ma'lumki, bu chastotaning tebranishlari inson tanasiga og'riqli ta'sir ko'rsatishi mumkin. 4-8 Gts chastotalarda ichki organlarning tebranishi seziladi, 12 Gts chastotasi hujumni keltirib chiqaradi.

Infratovush manbalari mexanik tebranishlarni (mexanik kelib chiqishi) yoki turbulent xususiyatlarga ega (gidrodinamik yoki aerodinamik kelib chiqishi) suyuqliklar va gazlar oqimini amalga oshiradigan katta sirtli mashinalar va mexanizmlar bo'lishi mumkin.