Ljudfrekvensområde. Sambandet mellan en ljudvågs frekvens, dess längd och hastighet

Innehållsförteckning:

Ljudfrekvensområde. Sambandet mellan en ljudvågs frekvens, dess längd och hastighet
Ljudfrekvensområde. Sambandet mellan en ljudvågs frekvens, dess längd och hastighet
Anonim

Nu finns det många möjligheter på Internet för att testa din hörselskärpa online. För att göra detta måste du starta en video med ljud, vars frekvens ökar. Skaparna av testet rekommenderar att du testar med hörlurar så att främmande brus inte stör. Ljudfrekvensområdet i videon börjar med så höga värden att bara ett fåtal kan höra. Vidare minskar ljudets frekvens gradvis, och i slutet av videon hörs ett ljud som även en person med hörselnedsättning kan höra.

Under videon visas användaren värdet på frekvensen för det ljud som spelas. Testförhållandena tyder på att videon måste stoppas i det ögonblick då en person kan höra ljudet. Därefter bör du se vid vilken tidpunkt frekvensen stannade. Dess värde kommer att göra det klart att hörseln är normal, bättre än de flesta människor, eller så bör du uppsöka läkare. Vissa tester visar vilken ålder är gränsfrekvensen som en person kunde höra.

Hörseltest online
Hörseltest online

Vad är ljud och ljudvåg

Ljud är en subjektiv känsla, men vi hör det för att något verkligt finns i vårt öra. Det här är en ljudvåg. Fysiker är intresserade av hur de förnimmelser vi upplever är relaterade till ljudvågens egenskaper.

Mycket högt ljud
Mycket högt ljud

Ljudvågor är längsgående mekaniska vågor med en liten amplitud, vars frekvensområde är 20 Hz-20 kHz. Liten amplitud är när tryckförändringen på grund av kompressionssällsynthet är mycket mindre än trycket i detta medium. I luft, i områden med kompressionssällsynthet, är tryckförändringen mycket mindre än atmosfärstrycket. Om amplituden är av samma storleksordning eller större än atmosfärstrycket är dessa inte längre ljudvågor, utan stötvågor, de fortplantar sig med överljudshastighet.

Ljudpublik

Vi har redan listat ut vad utbudet av ljudfrekvenser är, men vad ligger utanför dess gränser? Om frekvensen är mindre än 20 Hz kallas sådana vågor infraljud. Om mer än 20 kHz - dessa är ultraljudsvågor. Både infra- och ultraljud orsakar inte hörselförnimmelser. Gränserna är ganska suddiga: spädbarn hör 22-23 kHz, äldre kan uppfatta 21 kHz, någon hör 16 Hz. Det vill säga, ju yngre personen är, desto högre frekvens kan han höra.

Hundar hör högre frekvenser. Denna deras förmåga används av tränare, de ger kommandon till ultraljuden vissling som folk inte kan höra. Figuren visar de frekvensområden som är tillgängliga för uppfattning av olika djur.

Omfånget av upplevda frekvenser för olika djur
Omfånget av upplevda frekvenser för olika djur

Låter som polisvapen

Låt oss ge ett exempel på ett fall som visar att omfånget av ljudfrekvenser som hörs av en person är ungefärligt och beror på individuella egenskaper.

I Washington hittade polisen ett sätt för icke-våldsspridning av ungdomar. Pojkar och flickor samlades ständigt nära en av tunnelbanestationerna och pratade. Myndigheterna ansåg att deras planlösa tidsfördriv stör andra, eftersom alltför många människor samlas vid ingången. Polisen installerade en Mosquito-enhet som avgav ett ljud med en frekvens på 17,5 kHz. Den här enheten är utformad för att stöta bort insekter, men tillverkarna försäkrade att ljudvågor med denna frekvens endast uppfattas av tonåringar från 13 år och inte äldre än 25.

ultraljudsrepeller
ultraljudsrepeller

Tack vare apparaten var det möjligt att bli av med unga människor, men en 28-årig man hörde ett ljud och klagade till stadsförv altningen. Lokala myndigheter var tvungna att sluta använda enheten.

våglängdsintervall

Ljudfrekvensvågor i olika miljöer har olika egenskaper. Längden och hastigheten på vågens utbredning skiljer sig åt. I luft (vid rumstemperatur) är hastigheten 340 m/s.

Tänk på vågor med frekvenser som är inom det hörbara området för oss. Deras minsta längd är 17 mm, maxlängden är 17 m. Ljudet med den minsta våglängden är på gränsen till ultraljud, och med den största -närmar sig infraljud.

Ljudvågshastighet

Man tror att ljus färdas omedelbart, men det tar en viss tid för ljud att färdas. Ljuset har faktiskt också hastighet, det är bara gränsen, snabbare än ljuset, ingenting rör sig. När det gäller ljud är dess utbredning i luft av största intresse, även om hastigheten för en ljudvåg i tätare medier är mycket högre. Tänk på ett åskväder: först ser vi en blixt, sedan hör vi en åska. Ljudet är försenat eftersom dess hastighet är många gånger lägre än ljusets hastighet. För första gången mättes ljudets hastighet genom att fastställa tidsintervallet mellan ett muskötskott och ljudet. Sedan tog de avståndet mellan verktyget och forskaren och dividerade det med tiden för "fördröjningen" av ljudet.

Denna metod har två nackdelar. För det första är detta stoppurets fel, speciellt på nära avstånd till ljudkällan. För det andra är det reaktionshastigheten. Med denna mätning blir resultaten inte korrekta. För att beräkna hastigheten är det bekvämare att ta den kända frekvensen för ett visst ljud. Det finns en frekvensgenerator, en enhet med en rad ljudfrekvenser från 20 Hz till 20 kHz.

Ljudfrekvensgenerator
Ljudfrekvensgenerator

Den slås på vid önskad frekvens, under experimentet mäts våglängden. Multiplicera båda värdena för att få ljudhastigheten.

Hypersonic

Våglängden beräknas genom att dividera hastigheten med frekvensen, så när frekvensen ökar, minskar våglängden. Det är möjligt att skapa svängningar med så hög frekvens att våglängden blir av samma storleksordning som längdenfri väg för gasmolekyler, såsom luft. Detta är hyperljud. Det sprider sig inte bra, eftersom luft inte längre anses vara ett kontinuerligt medium, eftersom våglängden är försumbar. Under normala förhållanden (vid atmosfärstryck) är den genomsnittliga fria vägen för molekyler 10-7 m. Vad är intervallet för vågfrekvenser? De är inte sunda, för vi hör dem inte. Om vi beräknar frekvensen för hyperljud visar det sig att den är 3×109 Hz och högre. Hyperljud mäts i gigahertz (1 GHz=1 miljard Hz).

Hur frekvensen för ett ljud påverkar dess tonhöjd

Ljudfrekvensomfånget påverkar tonhöjdsintervallet. Även om tonhöjden är en subjektiv känsla, bestäms den av ljudets objektiva karaktär, frekvensen. Höga frekvenser ger ett högt ljud. Beror ljudets tonhöjd på våglängden? Naturligtvis är hastighet, frekvens och våglängd relaterade. Ljudet av samma frekvens kommer dock att ha olika våglängd i olika miljöer, men det kommer att uppfattas på samma sätt.

Vi hör ljud eftersom tryckförändringar får vår trumhinna att vibrera. Trycket ändras med samma frekvens, så det spelar ingen roll att våglängden är olika i olika medier. På grund av samma frekvens kommer vi att uppfatta ljudet som högt eller lågt, även i vatten, även i luft. I vatten är ljudets hastighet 1,5 km / s, vilket är nästan 5 gånger större än i luft, därför är våglängden mycket större. Men om kroppen vibrerar med samma frekvens (säg 500 Hz) i båda miljöerna blir tonhöjden densamma.

Det finns ljud som inte hartonhöjd, till exempel, ljudet "shhhhh". Deras frekvensfluktuationer är inte periodiska, utan kaotiska, så vi uppfattar dem som brus.

Rekommenderad: