Lydfrekvensområde. Forholdet mellem frekvensen af en lydbølge, dens længde og hastighed

Indholdsfortegnelse:

Lydfrekvensområde. Forholdet mellem frekvensen af en lydbølge, dens længde og hastighed
Lydfrekvensområde. Forholdet mellem frekvensen af en lydbølge, dens længde og hastighed
Anonim

Nu er der en masse muligheder på internettet for at teste din hørestyrke online. For at gøre dette skal du starte en video med lyd, hvis frekvens er stigende. Skaberne af testen anbefaler at teste med hovedtelefoner, så uvedkommende støj ikke forstyrrer. Lydfrekvensområdet i videoen starter med så høje værdier, at kun få kan høre. Ydermere falder frekvensen af lyden gradvist, og i slutningen af videoen høres en lyd, som selv en person med høretab kan høre.

Under videoen får brugeren vist værdien af frekvensen af den lyd, der afspilles. Testforholdene tyder på, at videoen skal stoppes i det øjeblik, en person kan høre lyden. Dernæst skal du se, på hvilket tidspunkt frekvensen stoppede. Dens værdi vil gøre det klart, at hørelsen er normal, bedre end de fleste mennesker, eller du bør se en læge. Nogle test viser, hvilken alder grænsefrekvensen er, som en person kunne høre.

Online høretest
Online høretest

Hvad er lyd og lydbølge

Lyd er en subjektiv fornemmelse, men vi hører den, fordi der findes noget virkeligt i vores øre. Dette er en lydbølge. Fysikere er interesserede i, hvordan de fornemmelser, vi oplever, er relateret til lydbølgens karakteristika.

Meget høj lyd
Meget høj lyd

Lydbølger er langsgående mekaniske bølger med en lille amplitude, hvis frekvensområde er 20 Hz-20 kHz. Lille amplitude er, når ændringen i tryk på grund af kompression-sjældenhed er meget mindre end trykket i dette medium. I luft, i områder med kompression-sjældenhed, er ændringen i tryk meget mindre end atmosfærisk tryk. Hvis amplituden er af samme størrelsesorden eller større end atmosfærisk tryk, så er disse ikke længere lydbølger, men chokbølger, de forplanter sig med supersonisk hastighed.

Audience of sounds

Vi har allerede fundet ud af, hvad rækkevidden af lydfrekvenser er, men hvad ligger uden for dets grænser? Hvis frekvensen er mindre end 20 Hz, kaldes sådanne bølger infralyd. Hvis mere end 20 kHz - disse er ultralydsbølger. Både infra- og ultralyd forårsager ikke hørefornemmelser. Grænserne er ret slørede: babyer hører 22-23 kHz, ældre mennesker kan opfatte 21 kHz, nogen hører 16 Hz. Det vil sige, jo yngre personen er, jo højere frekvens kan han høre.

Hunde hører højere frekvenser. Denne deres evne bruges af trænere, de giver kommandoer til ultralyden fløjte, som folk ikke kan høre. Figuren viser de frekvensområder, der er tilgængelige for perception af forskellige dyr.

Udvalget af opfattede frekvenser af forskellige dyr
Udvalget af opfattede frekvenser af forskellige dyr

Lyder som politivåben

Lad os give et eksempel på et tilfælde, der viser, at rækkevidden af lydfrekvenser, som en person hører, er omtrentlige og afhænger af individuelle karakteristika.

I Washington fandt politiet en vej til ikke-voldelig spredning af unge. Drenge og piger samledes konstant i nærheden af en af metrostationerne og snakkede. Myndighederne følte, at deres formålsløse tidsfordriv forstyrrer andre, fordi for mange mennesker samler sig ved indgangen. Politiet installerede en Mosquito-enhed, der udsendte en lyd med en frekvens på 17,5 kHz. Denne enhed er designet til at frastøde insekter, men producenterne forsikrede, at lydbølger af denne frekvens kun opfattes af teenagere fra 13 år og ikke ældre end 25.

ultralyds repeller
ultralyds repeller

Takket være enheden var det muligt at slippe af med unge mennesker, men en 28-årig mand hørte en lyd og klagede til byens administration. De lokale myndigheder måtte stoppe med at bruge enheden.

Bølgelængdeområde

Lydfrekvensbølger i forskellige miljøer har forskellige karakteristika. Længden og hastigheden af bølgens udbredelse er forskellig. I luft (ved stuetemperatur) er hastigheden 340 m/s.

Overvej bølger med frekvenser, der er inden for det hørbare område for os. Deres minimumslængde er 17 mm, maksimum er 17 m. Lyden med den mindste bølgelængde er på grænsen til ultralyd, og med den største -nærmer sig infralyd.

Lydbølgehastighed

Det menes, at lys rejser med det samme, men det tager en vis tid for lyd at rejse. Faktisk har lys også hastighed, det er bare grænsen, hurtigere end lys, intet bevæger sig. Hvad lyd angår, er dens udbredelse i luft af største interesse, selvom hastigheden af en lydbølge i tættere medier er meget højere. Overvej et tordenvejr: først ser vi et lyn, så hører vi en torden. Lyden er forsinket, fordi dens hastighed er mange gange langsommere end lysets hastighed. For første gang blev lydens hastighed målt ved at fastsætte tidsintervallet mellem et musketskud og lyden. Derefter tog de afstanden mellem værktøjet og forskeren og dividerede den med tidspunktet for "forsinkelsen" af lyden.

Denne metode har to ulemper. For det første er dette stopurets fejl, især i tæt afstand til lydkilden. For det andet er det reaktionens hastighed. Med denne måling vil resultaterne ikke være nøjagtige. For at beregne hastigheden er det mere bekvemt at tage den kendte frekvens af en bestemt lyd. Der er en frekvensgenerator, en enhed med en række lydfrekvenser fra 20 Hz til 20 kHz.

Lydfrekvensgenerator
Lydfrekvensgenerator

Den tændes ved den ønskede frekvens, under eksperimentet måles bølgelængden. Multiplicer begge værdier for at få lydens hastighed.

hypersonisk

Bølgelængde beregnes ved at dividere hastighed med frekvens, så når frekvensen stiger, falder bølgelængden. Det er muligt at skabe svingninger af så høj en frekvens, at bølgelængden vil være af samme størrelsesorden som længdenfri vej for gasmolekyler, såsom luft. Dette er hyperlyd. Det forplanter sig ikke godt, fordi luft ikke længere betragtes som et kontinuerligt medium, da bølgelængden er ubetydelig. Under normale forhold (ved atmosfærisk tryk) er den gennemsnitlige frie vej for molekyler 10-7 m. Hvad er området for bølgefrekvenser? De er ikke sunde, for vi hører dem ikke. Hvis vi beregner frekvensen af hyperlyd, viser det sig, at den er 3×109 Hz og højere. Hyperlyd måles i gigahertz (1 GHz=1 milliard Hz).

Hvordan frekvensen af en lyd påvirker dens tonehøjde

Lydfrekvensområdet påvirker tonehøjdeområdet. Selvom tonehøjden er en subjektiv sansning, bestemmes den af lydens objektive karakteristika, frekvensen. Høje frekvenser giver en høj lyd. Afhænger lydens tonehøjde af bølgelængden? Selvfølgelig er hastighed, frekvens og bølgelængde alle relaterede. Lyden af samme frekvens vil dog have en anden bølgelængde i forskellige miljøer, men den vil blive opfattet på samme måde.

Vi hører lyd, fordi ændringer i tryk får vores trommehinde til at vibrere. Trykket ændrer sig med samme frekvens, så det gør ikke noget, at bølgelængden er forskellig i forskellige medier. På grund af samme frekvens vil vi opfatte lyden som høj eller lav, selv i vand, selv i luft. I vand er lydens hastighed 1,5 km/s, hvilket er næsten 5 gange større end i luften, derfor er bølgelængden meget større. Men hvis kroppen vibrerer ved den samme frekvens (f.eks. 500 Hz) i begge miljøer, vil tonehøjden være den samme.

Der er lyde, der ikke hartonehøjde, for eksempel lyden "shhhhh". Deres frekvensudsving er ikke periodiske, men kaotiske, så vi opfatter dem som støj.

Anbefalede: