Para crear diferentes tonos musicales en un instrumento de viento, como el clarinete que se muestra en la imagen, el intérprete comienza a soplar en la boquilla y al mismo tiempo presiona las palancas de las válvulas para abrir ciertos agujeros en la pared lateral del instrumento. Al abrir los agujeros, el músico cambia la longitud de la onda estacionaria, determinada por la longitud de la columna de aire dentro del instrumento, y así aumenta o disminuye el tono.

Al tocar instrumentos de viento como una trompeta o una tuba, el músico bloquea parcialmente el área de flujo de la campana y ajusta la posición de las válvulas, cambiando así la longitud de la columna de aire.

En el trombón, la columna de aire se ajusta moviendo una rodilla curva y deslizante. Los agujeros en las paredes de los instrumentos de viento más simples, como la flauta y el piccolo, se tapan con los dedos para lograr un efecto similar.

Una de las creaciones más antiguas.

El refinado diseño del clarinete que se muestra en la imagen de arriba debe su origen a los toscos tubos de bambú y las flautas primitivas, que se consideran los primeros instrumentos creados por el hombre en los albores de la civilización. Los instrumentos de viento más antiguos estaban varios miles de años por delante de los instrumentos de cuerda. La campana en el extremo abierto del clarinete compensa la interacción dinámica de las ondas sonoras con el aire circundante.

La fina caña de la boquilla del clarinete (imagen de arriba) vibra cuando el aire fluye transversalmente a su alrededor. Las vibraciones se propagan en forma de ondas de compresión a lo largo del tubo del instrumento.

tubos telescópicos

En el trombón, un codo tubular curvo deslizante (tren) se ajusta firmemente al tubo principal. Al mover el tren telescópico hacia adentro y hacia afuera se modifica la longitud de la columna de aire y, en consecuencia, el tono del sonido.

Cambiando el tono con los dedos.

Cuando los agujeros están cerrados, una columna de aire oscilante ocupa toda la longitud del tubo, produciendo el tono más bajo.

Abrir los dos orificios acorta la columna de aire y produce un tono más alto.

Abrir más agujeros acorta aún más la columna de aire y proporciona un mayor aumento del tono.

Ondas estacionarias en tuberías abiertas.

En una tubería que está abierta en ambos extremos, se forman ondas estacionarias de modo que en cada extremo de la tubería hay un antinodo (el área con la máxima amplitud de oscilaciones).

Ondas estacionarias en tuberías cerradas.

En una tubería con un extremo cerrado, se forman ondas estacionarias de modo que en el extremo cerrado hay un nodo (una sección con amplitud de oscilación cero) y en el extremo abierto hay un antinodo.

18 de febrero de 2016

El mundo del entretenimiento en casa es bastante variado y puede incluir: ver películas en un buen sistema de cine en casa; juego emocionante y emocionante o escuchar música. Como regla general, cada uno encuentra algo propio en este ámbito o combina todo a la vez. Pero cualesquiera que sean los objetivos de una persona para organizar su tiempo libre y cualquier extremo al que llegue, todos estos vínculos están firmemente conectados por una palabra simple y comprensible: "sonido". De hecho, en todos los casos anteriores, el sonido nos llevará de la mano. Pero esta pregunta no es tan simple y trivial, especialmente en los casos en que se desea lograr un sonido de alta calidad en una habitación o en cualquier otra condición. Para ello no siempre es necesario comprar costosos componentes de alta fidelidad o alta gama (aunque será muy útil), pero sí basta con un buen conocimiento de la teoría física, que puede eliminar la mayoría de los problemas que le surgen a cualquier persona. quien se propone obtener una actuación de voz de alta calidad.

A continuación, se considerará la teoría del sonido y la acústica desde el punto de vista de la física. En este caso, intentaré hacerlo lo más accesible posible a la comprensión de cualquier persona que, quizás, esté lejos de conocer leyes o fórmulas físicas, pero que sin embargo sueña apasionadamente con hacer realidad el sueño de crear un sistema acústico perfecto. No pretendo decir que para lograr buenos resultados en esta área en casa (o en el automóvil, por ejemplo), sea necesario conocer a fondo estas teorías, pero comprender los conceptos básicos le permitirá evitar muchos errores estúpidos y absurdos. , y también le permitirá lograr el máximo efecto de sonido del sistema en cualquier nivel.

Teoría general del sonido y terminología musical.

Qué es sonido? Esta es la sensación que percibe el órgano auditivo. "oreja"(el fenómeno en sí existe sin la participación del "oído" en el proceso, pero esto es más fácil de entender), que ocurre cuando el tímpano es excitado por una onda sonora. El oído en este caso actúa como un "receptor" de ondas sonoras de diversas frecuencias.
onda de sonido Es esencialmente una serie secuencial de compactaciones y descargas del medio (más a menudo el medio aéreo en condiciones normales) de varias frecuencias. La naturaleza de las ondas sonoras es oscilatoria, causada y producida por la vibración de cualquier cuerpo. La aparición y propagación de una onda sonora clásica es posible en tres medios elásticos: gaseoso, líquido y sólido. Cuando se produce una onda sonora en uno de estos tipos de espacio, inevitablemente se producen algunos cambios en el propio medio, por ejemplo, un cambio en la densidad o presión del aire, el movimiento de partículas de masa de aire, etc.

Dado que una onda sonora tiene una naturaleza oscilatoria, tiene una característica como la frecuencia. Frecuencia medido en hercios (en honor al físico alemán Heinrich Rudolf Hertz), y denota el número de oscilaciones durante un período de tiempo igual a un segundo. Aquellos. por ejemplo, una frecuencia de 20 Hz indica un ciclo de 20 oscilaciones en un segundo. El concepto subjetivo de su altura depende también de la frecuencia del sonido. Cuantas más vibraciones sonoras se produzcan por segundo, más “alto” aparecerá el sonido. La onda sonora también tiene una más. característica más importante, que tiene un nombre: longitud de onda. Longitud de onda Se acostumbra considerar la distancia que recorre un sonido de una determinada frecuencia en un período igual a un segundo. Por ejemplo, la longitud de onda del sonido más bajo en el rango audible humano a 20 Hz es de 16,5 metros, y la longitud de onda del sonido más alto a 20.000 Hz es de 1,7 centímetros.

El oído humano está diseñado de tal manera que es capaz de percibir ondas sólo en un rango limitado, aproximadamente 20 Hz - 20.000 Hz (dependiendo de las características de cada persona en particular, algunos pueden oír un poco más, otros menos). . Por tanto, esto no significa que los sonidos por debajo o por encima de estas frecuencias no existan, sino que simplemente no son percibidos por el oído humano, yendo más allá del rango audible. El sonido por encima del rango audible se llama ultrasonido, el sonido por debajo del rango audible se llama infrasonido. Algunos animales son capaces de percibir sonidos ultra e infrarrojos, algunos incluso utilizan este rango para orientarse en el espacio (murciélagos, delfines). Si el sonido pasa a través de un medio que no está en contacto directo con el órgano auditivo humano, es posible que dicho sonido no se escuche o que posteriormente se debilite considerablemente.

En la terminología musical del sonido, existen designaciones tan importantes como octava, tono y armónico del sonido. Octava significa un intervalo en el que la relación de frecuencia entre los sonidos es de 1 a 2. Una octava suele ser muy distinguible de oído, mientras que los sonidos dentro de este intervalo pueden ser muy similares entre sí. También se puede llamar octava a un sonido que vibra el doble que otro sonido en el mismo periodo de tiempo. Por ejemplo, la frecuencia de 800 Hz no es más que una octava superior de 400 Hz, y la frecuencia de 400 Hz a su vez es la siguiente octava de sonido con una frecuencia de 200 Hz. La octava, a su vez, se compone de tonos y armónicos. El oído humano percibe las vibraciones variables en una onda sonora armónica de la misma frecuencia como tono musical. Oscilaciones frecuencia alta pueden interpretarse como sonidos agudos, las vibraciones de baja frecuencia como sonidos graves. El oído humano es capaz de distinguir claramente sonidos con una diferencia de un tono (en el rango de hasta 4000 Hz). A pesar de esto, la música utiliza una cantidad extremadamente pequeña de tonos. Esto se explica a partir de consideraciones del principio de consonancia armónica, todo se basa en el principio de octavas.

Consideremos la teoría de los tonos musicales usando el ejemplo de una cuerda estirada de cierta manera. Una cuerda de este tipo, dependiendo de la fuerza de tensión, se "sintonizará" a una frecuencia específica. Cuando esta cuerda se expone a algo con una fuerza específica, que la hace vibrar, se observará constantemente un tono de sonido específico y escucharemos la frecuencia de sintonía deseada. Este sonido se llama tono fundamental. Se acepta oficialmente como tono fundamental en el ámbito musical la frecuencia de la nota “La” de la primera octava, igual a 440 Hz. Sin embargo, la mayoría instrumentos musicales Nunca reproduzca solo tonos fundamentales puros, ya que inevitablemente van acompañados de armónicos llamados matices. Conviene recordar aquí una definición importante de la acústica musical: el concepto de timbre sonoro. Timbre- esta es una característica sonidos musicales, que dan a los instrumentos musicales y a las voces su especificidad de sonido única y reconocible, incluso cuando se comparan sonidos del mismo tono y volumen. El timbre de cada instrumento musical depende de la distribución de la energía sonora entre armónicos en el momento en que aparece el sonido.

Los armónicos forman una coloración específica del tono fundamental, mediante la cual podemos identificar y reconocer fácilmente un instrumento específico, así como distinguir claramente su sonido de otro instrumento. Hay dos tipos de armónicos: armónicos y no armónicos. matices armónicos por definición son múltiplos de la frecuencia fundamental. Por el contrario, si los armónicos no son múltiples y se desvían notablemente de los valores, entonces se llaman no armónico. En música, el funcionamiento de múltiples armónicos está prácticamente excluido, por lo que el término se reduce al concepto de “armónico”, que significa armónico. En algunos instrumentos, como el piano, el tono fundamental ni siquiera tiene tiempo de formarse; en un corto período de tiempo, la energía sonora de los armónicos aumenta y luego disminuye con la misma rapidez. Muchos instrumentos crean lo que se llama un efecto de "tono de transición", donde la energía de ciertos armónicos es más alta en un momento determinado, generalmente al principio, pero luego cambia abruptamente y pasa a otros armónicos. El rango de frecuencia de cada instrumento se puede considerar por separado y generalmente se limita a las frecuencias fundamentales que ese instrumento en particular es capaz de producir.

En la teoría del sonido también existe el concepto de RUIDO. Ruido- es cualquier sonido creado por una combinación de fuentes que son inconsistentes entre sí. Todo el mundo está familiarizado con el sonido de las hojas de los árboles meciéndose con el viento, etc.

¿Qué determina el volumen del sonido? Obviamente, este fenómeno depende directamente de la cantidad de energía transferida por la onda sonora. Para determinar los indicadores cuantitativos del volumen, existe un concepto: la intensidad del sonido. Intensidad del sonido se define como el flujo de energía que pasa a través de algún área del espacio (por ejemplo, cm2) por unidad de tiempo (por ejemplo, por segundo). Durante una conversación normal, la intensidad es de aproximadamente 9 o 10 W/cm2. El oído humano es capaz de percibir sonidos en un rango de sensibilidad bastante amplio, mientras que la sensibilidad de las frecuencias es heterogénea dentro del espectro sonoro. Así se percibe mejor el rango de frecuencia de 1000 Hz a 4000 Hz, que cubre con mayor amplitud el habla humana.

Debido a que los sonidos varían mucho en intensidad, es más conveniente pensar en ellos como una cantidad logarítmica y medirlos en decibeles (en honor al científico escocés Alexander Graham Bell). El umbral inferior de sensibilidad auditiva del oído humano es de 0 dB, el superior es de 120 dB, también llamado "umbral del dolor". El oído humano tampoco percibe el límite superior de sensibilidad de la misma manera, sino que depende de la frecuencia específica. Los sonidos de baja frecuencia deben ser mucho más intensos que los de alta frecuencia para activar el umbral del dolor. Por ejemplo, el umbral del dolor a una frecuencia baja de 31,5 Hz se produce a un nivel de intensidad sonora de 135 dB, mientras que a una frecuencia de 2000 Hz la sensación de dolor aparecerá a 112 dB. También existe el concepto de presión sonora, que en realidad amplía la explicación habitual de la propagación de una onda sonora en el aire. Presión sonora- Se trata de un exceso de presión variable que surge en un medio elástico como consecuencia del paso de una onda sonora a través de él.

Naturaleza ondulatoria del sonido.

Para comprender mejor el sistema de generación de ondas sonoras, imaginemos un altavoz clásico situado en un tubo lleno de aire. Si el altavoz hace un movimiento brusco hacia adelante, el aire que se encuentra en las inmediaciones del difusor se comprime momentáneamente. Luego, el aire se expandirá, empujando así la región de aire comprimido a lo largo de la tubería.
Este movimiento ondulatorio se convertirá posteriormente en sonido cuando llegue al órgano auditivo y “excite” el tímpano. Cuando se produce una onda de sonido en un gas, se crea un exceso de presión y densidad y las partículas se mueven a una velocidad constante. Respecto a las ondas sonoras, es importante recordar el hecho de que la sustancia no se mueve junto con la onda sonora, sino que sólo se produce una perturbación temporal de las masas de aire.

Si imaginamos un pistón suspendido en el espacio libre sobre un resorte y haciendo movimientos repetidos "hacia adelante y hacia atrás", entonces tales oscilaciones se llamarán armónicas o sinusoidales (si imaginamos la onda como una gráfica, en este caso obtendremos una onda pura). sinusoide con repetidas subidas y bajadas). Si imaginamos un altavoz en un tubo (como en el ejemplo descrito anteriormente) realizando oscilaciones armónicas, entonces en el momento en que el altavoz se mueve “hacia adelante” se obtiene el conocido efecto de compresión del aire, y cuando el altavoz se mueve “hacia atrás” se obtiene el conocido efecto de compresión del aire. Se produce el efecto contrario de rarefacción. En este caso, una onda de compresión y rarefacción alternas se propagará a través de la tubería. La distancia a lo largo de la tubería entre máximos o mínimos (fases) adyacentes se llamará longitud de onda. Si las partículas oscilan paralelamente a la dirección de propagación de la onda, entonces la onda se llama longitudinal. Si oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación, entonces la onda se llama transverso. Normalmente, las ondas sonoras en gases y líquidos son longitudinales, pero en los sólidos pueden ocurrir ambos tipos de ondas. Las ondas transversales en los sólidos surgen debido a la resistencia al cambio de forma. La principal diferencia entre estos dos tipos de ondas es que una onda transversal tiene la propiedad de polarización (las oscilaciones ocurren en un determinado plano), mientras que una onda longitudinal no.

Velocidad del sonido

La velocidad del sonido depende directamente de las características del medio en el que se propaga. Está determinado (dependiente) por dos propiedades del medio: elasticidad y densidad del material. La velocidad del sonido en los sólidos depende directamente del tipo de material y de sus propiedades. La velocidad en medios gaseosos depende de un solo tipo de deformación del medio: compresión-rarefacción. El cambio de presión en una onda sonora se produce sin intercambio de calor con las partículas circundantes y se denomina adiabático.
La velocidad del sonido en un gas depende principalmente de la temperatura: aumenta al aumentar la temperatura y disminuye al disminuir la temperatura. Además, la velocidad del sonido en un medio gaseoso depende del tamaño y la masa de las propias moléculas de gas: cuanto menor es la masa y el tamaño de las partículas, mayor es la "conductividad" de la onda y, en consecuencia, mayor es la velocidad.

En medios líquidos y sólidos, el principio de propagación y la velocidad del sonido son similares a cómo se propaga una onda en el aire: por compresión-descarga. Pero en estos ambientes, además de la misma dependencia de la temperatura, la densidad del medio y su composición/estructura son bastante importantes. Cuanto menor sea la densidad de la sustancia, mayor será la velocidad del sonido y viceversa. La dependencia de la composición del medio es más compleja y se determina en cada caso concreto, teniendo en cuenta la ubicación e interacción de las moléculas/átomos.

Velocidad del sonido en el aire a t, °C 20: 343 m/s
Velocidad del sonido en agua destilada a t, °C 20: 1481 m/s
Velocidad del sonido en acero a t, °C 20: 5000 m/s

Ondas estacionarias e interferencias.

Cuando un hablante crea ondas sonoras en un espacio reducido, inevitablemente se produce el efecto de reflexión de las ondas desde los límites. Como resultado, esto ocurre con mayor frecuencia. efecto de interferencia- cuando dos o más ondas sonoras se superponen. Casos especiales del fenómeno de interferencia son la formación de: 1) ondas batientes o 2) ondas estacionarias. Latidos de olas- este es el caso cuando se produce la suma de ondas con frecuencias y amplitudes similares. La imagen de la aparición de latidos: cuando dos ondas de frecuencias similares se superponen entre sí. En algún momento, con tal superposición, los picos de amplitud pueden coincidir "en fase" y las disminuciones también pueden coincidir en "antifase". Así es exactamente como se caracterizan los ritmos sonoros. Es importante recordar que, a diferencia de las ondas estacionarias, las coincidencias de fase de los picos no ocurren constantemente, sino en ciertos intervalos de tiempo. Para el oído, este patrón de latidos se distingue con bastante claridad y se escucha como un aumento y una disminución periódicos del volumen, respectivamente. El mecanismo por el que se produce este efecto es sumamente sencillo: cuando los picos coinciden, el volumen aumenta, y cuando los valles coinciden, el volumen disminuye.

Ondas estacionarias Surgen en el caso de superposición de dos ondas de la misma amplitud, fase y frecuencia, cuando al “encontrarse” dichas ondas una se mueve hacia adelante y la otra en dirección opuesta. En la zona del espacio (donde se ha formado una onda estacionaria), aparece una imagen de la superposición de dos amplitudes de frecuencia, con máximos (los llamados antinodos) y mínimos (los llamados nodos) alternos. Cuando ocurre este fenómeno, la frecuencia, la fase y el coeficiente de atenuación de la onda en el lugar de reflexión son extremadamente importantes. A diferencia de las ondas viajeras, en una onda estacionaria no hay transferencia de energía debido al hecho de que las ondas hacia adelante y hacia atrás que forman esta onda transfieren energía en cantidades iguales tanto en la dirección directa como en la opuesta. Para comprender claramente la aparición de una onda estacionaria, imaginemos un ejemplo de acústica doméstica. Digamos que tenemos altavoces de suelo en un espacio (habitación) limitado. Haciéndoles tocar alguna canción con un gran número bajo, intentemos cambiar la ubicación del oyente en la habitación. Por lo tanto, un oyente que se encuentra en la zona de mínima (resta) de una onda estacionaria sentirá el efecto de que hay muy pocos graves, y si el oyente se encuentra en una zona de frecuencias máximas (suma), entonces el efecto contrario. Se obtiene un aumento significativo en la región de los graves. En este caso, el efecto se observa en todas las octavas de la frecuencia base. Por ejemplo, si la frecuencia base es 440 Hz, entonces el fenómeno de "suma" o "resta" también se observará en frecuencias de 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, etc.

Fenómeno de resonancia

La mayoría de los sólidos tienen una frecuencia de resonancia natural. Es bastante fácil entender este efecto usando el ejemplo de una tubería común, abierta solo por un extremo. Imaginemos una situación en la que se conecta un altavoz al otro extremo del tubo, que puede reproducir una frecuencia constante, que también se puede cambiar más adelante. Entonces, la tubería tiene su propia frecuencia de resonancia, en términos simples: esta es la frecuencia a la que la tubería "resuena" o emite su propio sonido. Si la frecuencia del altavoz (como resultado del ajuste) coincide con la frecuencia de resonancia del tubo, se producirá el efecto de aumentar el volumen varias veces. Esto sucede porque el altavoz excita vibraciones de la columna de aire en la tubería con una amplitud significativa hasta que se encuentra la misma "frecuencia de resonancia" y se produce el efecto de suma. El fenómeno resultante se puede describir de la siguiente manera: el tubo en este ejemplo "ayuda" al altavoz resonando en una frecuencia específica, sus esfuerzos se suman y "resultan" en un efecto fuerte audible. Este fenómeno se puede ver fácilmente en el ejemplo de los instrumentos musicales, ya que el diseño de la mayoría de los instrumentos contiene elementos llamados resonadores. No es difícil adivinar qué sirve para realzar una determinada frecuencia o tono musical. Por ejemplo: el cuerpo de una guitarra con un resonador en forma de agujero que se acopla con el volumen; El diseño del tubo de flauta (y de todos los tubos en general); La forma cilíndrica del cuerpo del tambor, que a su vez es un resonador de cierta frecuencia.

Espectro de frecuencia del sonido y respuesta de frecuencia.

Dado que en la práctica prácticamente no existen ondas de la misma frecuencia, se hace necesario descomponer todo el espectro sonoro del rango audible en sobretonos o armónicos. Para estos fines, existen gráficos que muestran la dependencia de la energía relativa de las vibraciones del sonido con la frecuencia. Este gráfico se llama gráfico de espectro de frecuencias del sonido. Espectro de frecuencia del sonido. Hay dos tipos: discretos y continuos. Un gráfico de espectro discreto muestra frecuencias individuales separadas por espacios en blanco. El espectro continuo contiene todas las frecuencias de sonido a la vez.
En el caso de la música o la acústica, lo más habitual es utilizar el gráfico habitual. Características de amplitud-frecuencia(abreviado como "AFC"). Este gráfico muestra la dependencia de la amplitud de las vibraciones del sonido con la frecuencia en todo el espectro de frecuencia (20 Hz - 20 kHz). Al observar un gráfico de este tipo, es fácil comprender, por ejemplo, las fortalezas o debilidades de un altavoz en particular o del sistema acústico en su conjunto, las áreas más fuertes de producción de energía, las caídas y aumentos de frecuencia, la atenuación y también rastrear la pendiente. del declive.

Propagación de ondas sonoras, fase y antifase.

El proceso de propagación de ondas sonoras ocurre en todas direcciones desde la fuente. El ejemplo más sencillo para entender este fenómeno es un guijarro arrojado al agua.
Desde el lugar donde cayó la piedra, las olas comienzan a extenderse por la superficie del agua en todas direcciones. Sin embargo, imaginemos una situación en la que se utiliza un altavoz de cierto volumen, digamos una caja cerrada, que está conectado a un amplificador y reproduce algún tipo de señal musical. Es fácil notar (especialmente si aplica una señal potente de baja frecuencia, por ejemplo, un bombo) que el altavoz hace un movimiento rápido "hacia adelante" y luego el mismo movimiento rápido "hacia atrás". Lo que queda por entender es que cuando el altavoz avanza, emite una onda sonora que escuchamos más tarde. Pero, ¿qué sucede cuando el hablante retrocede? Y paradójicamente sucede lo mismo, el altavoz emite el mismo sonido, sólo que en nuestro ejemplo se propaga íntegramente dentro del volumen de la caja, sin traspasar sus límites (la caja está cerrada). En general, en el ejemplo anterior se pueden observar muchos fenómenos físicos interesantes, el más significativo de los cuales es el concepto de fase.

La onda sonora que el hablante, estando en el volumen, emite en dirección al oyente está “en fase”. La onda inversa, que entra en el volumen de la caja, será correspondientemente antifase. ¿Solo queda entender qué significan estos conceptos? Fase de señal– este es el nivel de presión sonora en el momento actual en algún punto del espacio. La forma más sencilla de comprender esta fase es con el ejemplo de la reproducción de material musical mediante un par de sistemas de altavoces domésticos estéreo convencionales de suelo. Imaginemos que dos de estos altavoces de suelo están instalados en una habitación determinada y suenan. En este caso, ambos sistemas acústicos reproducen una señal síncrona de presión sonora variable, y la presión sonora de un altavoz se suma a la presión sonora del otro altavoz. Un efecto similar ocurre debido a la sincronicidad de la reproducción de la señal de los altavoces izquierdo y derecho, respectivamente, es decir, los picos y valles de las ondas emitidas por los altavoces izquierdo y derecho coinciden.

Ahora imaginemos que las presiones sonoras siguen cambiando de la misma manera (no han sufrido cambios), pero ahora son opuestas entre sí. Esto puede suceder si conecta un sistema de altavoces de dos con polaridad inversa (el cable "+" del amplificador al terminal "-" del sistema de altavoces y el cable "-" del amplificador al terminal "+" del sistema de altavoces). En este caso, la señal opuesta provocará una diferencia de presión, que se puede representar en números de la siguiente manera: el altavoz izquierdo creará una presión de “1 Pa” y el altavoz derecho creará una presión de “menos 1 Pa”. Como resultado, el volumen total del sonido en la ubicación del oyente será cero. Este fenómeno se llama antifase. Si miramos el ejemplo con más detalle para comprenderlo, resulta que dos altavoces que suenan "en fase" crean áreas idénticas de compactación y rarefacción del aire, ayudándose así entre sí. En el caso de una antifase idealizada, el área de espacio de aire comprimido creada por un hablante irá acompañada de un área de espacio de aire enrarecido creado por el segundo hablante. Esto se parece aproximadamente al fenómeno de la cancelación mutua sincrónica de ondas. Es cierto que en la práctica el volumen no baja a cero y escucharemos un sonido muy distorsionado y debilitado.

La forma más accesible de describir este fenómeno es la siguiente: dos señales con las mismas oscilaciones (frecuencia), pero desplazadas en el tiempo. En vista de esto, es más conveniente presentar estos fenómenos de desplazamiento usando el ejemplo de un reloj redondo ordinario. Imaginemos que hay varios relojes redondos idénticos colgados en la pared. Cuando las manecillas de los segundos de este reloj funcionan sincrónicamente, en un reloj 30 segundos y en el otro 30, entonces este es un ejemplo de una señal que está en fase. Si las manecillas de los segundos se mueven con un cambio, pero la velocidad sigue siendo la misma, por ejemplo, en un reloj son 30 segundos y en otro son 24 segundos, entonces este es un ejemplo clásico de cambio de fase. De la misma forma, la fase se mide en grados, dentro de un círculo virtual. En este caso, cuando las señales se desplazan entre sí 180 grados (medio período), se obtiene la antifase clásica. En la práctica se producen a menudo pequeños cambios de fase, que también pueden determinarse gradualmente y eliminarse con éxito.

Las ondas son planas y esféricas. Un frente de onda plano se propaga en una sola dirección y rara vez se encuentra en la práctica. Un frente de onda esférico es un tipo simple de onda que se origina en un solo punto y viaja en todas direcciones. Las ondas sonoras tienen la propiedad difracción, es decir. Capacidad para sortear obstáculos y objetos. El grado de flexión depende de la relación entre la longitud de onda del sonido y el tamaño del obstáculo o agujero. La difracción también ocurre cuando hay algún obstáculo en el camino del sonido. En este caso, son posibles dos escenarios: 1) Si el tamaño del obstáculo es mucho mayor que la longitud de onda, entonces el sonido se refleja o se absorbe (dependiendo del grado de absorción del material, el espesor del obstáculo, etc.). ), y se forma una zona de “sombra acústica” detrás del obstáculo. 2) Si el tamaño del obstáculo es comparable a la longitud de onda o incluso menor, entonces el sonido se difracta en cierta medida en todas las direcciones. Si una onda de sonido, mientras se mueve en un medio, golpea la interfaz con otro medio (por ejemplo, un medio aéreo con un medio sólido), entonces pueden ocurrir tres escenarios: 1) la onda se reflejará desde la interfaz 2) la onda puede pasar a otro medio sin cambiar de dirección 3) una onda puede pasar a otro medio con un cambio de dirección en el límite, esto se llama "refracción de onda".

La relación entre el exceso de presión de una onda sonora y la velocidad volumétrica oscilatoria se llama resistencia de la onda. Discurso en palabras simples, impedancia de onda del medio Se puede llamar la capacidad de absorber ondas sonoras o "resistirlas". Los coeficientes de reflexión y transmisión dependen directamente de la relación de las impedancias de onda de los dos medios. La resistencia a las olas en un medio gaseoso es mucho menor que en agua o sólidos. Por lo tanto, si una onda sonora en el aire golpea un objeto sólido o la superficie de aguas profundas, el sonido se refleja desde la superficie o se absorbe en gran medida. Esto depende del espesor de la superficie (agua o sólido) sobre la que cae la onda sonora deseada. Cuando el espesor de un medio sólido o líquido es pequeño, las ondas sonoras “pasan” casi por completo, y viceversa, cuando el espesor del medio es grande, las ondas se reflejan con mayor frecuencia. En el caso de la reflexión de las ondas sonoras, este proceso se produce según una ley física bien conocida: "El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión". En este caso, cuando una onda de un medio de menor densidad choca con el límite de un medio de mayor densidad, se produce el fenómeno. refracción. Consiste en la curvatura (refracción) de una onda sonora después de “encontrarse” con un obstáculo, y va necesariamente acompañada de un cambio de velocidad. La refracción también depende de la temperatura del medio en el que se produce la reflexión.

En el proceso de propagación de las ondas sonoras en el espacio, su intensidad inevitablemente disminuye, podemos decir que las ondas se atenúan y el sonido se debilita; En la práctica, encontrar un efecto similar es bastante simple: por ejemplo, si dos personas se encuentran en un campo a cierta distancia (un metro o más cerca) y comienzan a decirse algo. Si posteriormente aumenta la distancia entre las personas (si comienzan a alejarse unas de otras), el mismo nivel de volumen de conversación será cada vez menos audible. Este ejemplo demuestra claramente el fenómeno de una disminución en la intensidad de las ondas sonoras. ¿Por qué sucede esto? La razón de esto son varios procesos de intercambio de calor, interacción molecular y fricción interna de ondas sonoras. En la práctica, la mayoría de las veces la energía sonora se convierte en energía térmica. Estos procesos surgen inevitablemente en cualquiera de los 3 medios de propagación del sonido y pueden caracterizarse como absorción de ondas sonoras.

La intensidad y el grado de absorción de las ondas sonoras depende de muchos factores, como la presión y la temperatura del medio. La absorción también depende de la frecuencia del sonido específica. Cuando una onda sonora se propaga a través de líquidos o gases se produce un efecto de fricción entre diferentes partículas, lo que se llama viscosidad. Como resultado de esta fricción a nivel molecular, se produce el proceso de conversión de una onda de sonido a calor. En otras palabras, cuanto mayor sea la conductividad térmica del medio, menor será el grado de absorción de las ondas. La absorción del sonido en medios gaseosos también depende de la presión (la presión atmosférica cambia al aumentar la altitud con respecto al nivel del mar). En cuanto a la dependencia del grado de absorción de la frecuencia del sonido, teniendo en cuenta las dependencias de viscosidad y conductividad térmica mencionadas anteriormente, cuanto mayor es la frecuencia del sonido, mayor es la absorción del sonido. Por ejemplo, cuando temperatura normal y presión, en el aire la absorción de una onda con una frecuencia de 5000 Hz será de 3 dB/km, y la absorción de una onda con una frecuencia de 50.000 Hz será de 300 dB/m.

En medios sólidos, se conservan todas las dependencias anteriores (conductividad térmica y viscosidad), pero a esto se le añaden varias condiciones más. Están asociados a la estructura molecular de los materiales sólidos, que pueden ser diferentes, con sus propias faltas de homogeneidad. Dependiendo de esta estructura molecular sólida interna, la absorción de ondas sonoras en este caso puede ser diferente y depende del tipo de material específico. Cuando el sonido atraviesa un cuerpo sólido, la onda sufre una serie de transformaciones y distorsiones, lo que a menudo conduce a la dispersión y absorción de la energía sonora. A nivel molecular, puede producirse un efecto de dislocación cuando una onda sonora provoca un desplazamiento de planos atómicos, que luego regresan a su posición original. O bien, el movimiento de las dislocaciones conduce a una colisión con dislocaciones perpendiculares a ellas o defectos en la estructura cristalina, lo que provoca su inhibición y, como consecuencia, cierta absorción de la onda sonora. Sin embargo, la onda sonora también puede resonar con estos defectos, lo que provocará una distorsión de la onda original. La energía de una onda sonora en el momento de la interacción con los elementos de la estructura molecular del material se disipa como resultado de procesos de fricción interna.

En este artículo intentaré analizar las características de la percepción auditiva humana y algunas de las sutilezas y características de la propagación del sonido.

En nuestra era de información accesible, la gente no ha dejado de difundir rumores y mitos. Esto proviene de la pereza mental y otros rasgos de carácter de los individuos.

Recordemos que la energía eólica es un gran sector de la economía mundial, en el que anualmente Se están invirtiendo decenas de miles de millones de dólares. Por lo tanto, incluso un ciudadano perezoso podría suponer que las cuestiones que surgen durante el desarrollo de la industria ya han sido planteadas y resueltas por alguien en alguna parte.

Para facilitar que el público en general acceda a la información correcta, crearemos aquí una “guía” para derribar mitos sobre la industria. Aclaremos que estamos hablando de energía eólica industrial, en la que funcionan grandes aerogeneradores del tipo de los megavatios. A diferencia de la energía solar fotovoltaica, en la que las pequeñas centrales eléctricas distribuidas representan colectivamente una parte importante de la generación, los pequeños parques eólicos son un área de nicho. La energía eólica es la energía de grandes máquinas y capacidades.

Hoy consideraremos el mito sobre los peligros de la energía eólica para el medio ambiente y la salud humana en relación con el ruido emitido y los infrasonidos (ondas sonoras con una frecuencia inferior a la percibida por el oído humano).

Tomemos este mito en serio. El hecho es que escuché personalmente sobre las terribles consecuencias del infrasonido producido por los generadores eólicos por un respetado miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de Rusia, el director de todo el Instituto Kurchatov (!), M.V.

Para empezar, un generador eólico es una máquina con partes móviles. Los coches que son completamente silenciosos son raros. Además, el ruido de una turbina eólica no es tan grande en comparación con, por ejemplo, una turbina de gas u otro dispositivo generador de potencia comparable que funciona quemando combustible. Como se puede ver en la imagen, el ruido de la turbina eólica situada justo al lado del generador no es mayor que el de un cortacésped en funcionamiento.

Por supuesto, vivir bajo un gran molino de viento es desagradable y poco saludable. También es ruidoso y perjudicial vivir cerca ferrocarril, en el Anillo de los Jardines de Moscú, etc.

Para evitar que el ruido moleste, es necesario construir plantas de energía eólica alejadas de los edificios residenciales. ¿Cuál debería ser esta distancia? No existe una norma global universal. Los documentos de la Organización Internacional de la Salud no contienen recomendaciones especiales. Sin embargo, existe un documento llamado “Directrices sobre ruido nocturno para Europa” que recomienda un nivel máximo de ruido nocturno (40 dB), que también se tiene en cuenta a la hora de planificar instalaciones de energía eólica. En el Reino Unido, con una industria de energía eólica desarrollada, no existen reglas que establezcan la distancia entre las plantas de energía eólica y los edificios residenciales (se está considerando un proyecto de ley). En el estado federado alemán de Baden-Württemberg, la distancia mínima a los edificios residenciales se fija en 700 metros y se realizan cálculos para cada proyecto específico, teniendo en cuenta nivel permitido Ruido nocturno (máx. 35-40 dB dependiendo del tipo de urbanización residencial)…

Pasemos al infrasonido.

Primero, tomemos el documento australiano de 70 páginas “Niveles de infrasonido cerca de parques eólicos y otras áreas” con resultados de mediciones. Las mediciones no fueron tomadas por cualquiera, sino por una empresa especializada, Resonate Acoustics, dedicada a la investigación acústica y por encargo del Departamento de Protección Ambiental del Sur de Australia. Conclusión: “los niveles de infrasonido en los hogares cercanos a las turbinas eólicas evaluadas no son más altos que en otras áreas urbanas y rurales, y la contribución de las turbinas eólicas a los niveles de infrasonido medidos es insignificante en comparación con los niveles de infrasonido de fondo en el medio ambiente”.

Veamos ahora el folleto "Hechos: energía eólica e infrasonidos", publicado por el Ministerio de Economía, Energía, Transporte y Desarrollo Territorial del Estado federado alemán de Hesse: "No hay evidencia científica que los infrasonidos de las turbinas eólicas pueden tener efectos sobre la salud si se respetan las distancias mínimas establecidas en Hesse” (1000 m desde el límite del asentamiento). "El infrasonido que emana de las turbinas eólicas está por debajo del umbral de la percepción humana".

EN revista científica Frontiers in Public Health publicó sobre los efectos en la salud del ruido de baja frecuencia y el infrasonido de las turbinas eólicas (“Las pautas de ruido audible basadas en la salud tienen en cuenta el infrasonido y el ruido de baja frecuencia producido por las turbinas eólicas”). Conclusión: los sonidos de baja frecuencia se sienten a una distancia de hasta 480 m, así como el ruido del generador en general. Las normas y reglas actuales para la construcción de centrales eólicas protegen de forma fiable los posibles receptores de ruido, incluidos los de baja frecuencia y los infrasonidos.

También podemos tomar el estudio del Ministerio de Medio Ambiente, Clima y Energía de Baden-Württemberg “Ruido de baja frecuencia e infrasonidos de turbinas eólicas y otras fuentes”: “Los infrasonidos son causados ​​por un gran número de fuentes naturales e industriales. Son una parte cotidiana y ubicua de nuestro medio ambiente... El infrasonido producido por las turbinas eólicas está muy por debajo de los límites de la percepción humana. No hay evidencia basada en evidencia de daño en este rango".

El Departamento de Salud de Canadá llevó a cabo un amplio estudio, “El ruido y la salud de las turbinas eólicas”, en el que una de las secciones está dedicada al infrasonido. No se encontraron horrores.

Además, no fue posible encontrar ninguna evidencia científica seria de que el ruido (y el infrasonido) de las turbinas eólicas sea perjudicial para insectos y animales.

Resumamos.

El ruido de los generadores eólicos no es una especie de “contaminación acústica especialmente dañina”. Sí, el equipo hace ruido, como lo hacen los coches. Para no escuchar este ruido, es necesario vivir a una distancia razonable de las centrales eólicas. Es recomendable que los legisladores establezcan estas distancias teniendo en cuenta mediciones profesionales.

Numeroso investigación científica demostrar que el ruido ultrabajo de las turbinas eólicas (infrasonidos) no supone ningún peligro para los seres humanos si se mantiene esta distancia razonable.

También hay que tener en cuenta que en todo el mundo se siguen realizando investigaciones periódicas sobre todos los aspectos de la industria de la energía eólica, incluidas las delicadas cuestiones del ruido y los infrasonidos. Esta investigación ayuda a los reguladores a mejorar la seguridad de las instalaciones de energía eólica y ayuda a los fabricantes a crear máquinas mejores y más silenciosas.

Analizaremos otros mitos de la energía eólica en artículos futuros.

La idea de cantar el agua surgió en la mente de los japoneses medievales hace cientos de años y alcanzó su apogeo a mediados del siglo XIX. Esta instalación se llama "shuikinkutsu", que en términos generales significa "arpa de agua":

Según el vídeo, el shukinkutsu es un gran recipiente vacío, normalmente instalado en el suelo sobre una base de hormigón. Hay un agujero en la parte superior del recipiente a través del cual gotea agua hacia el interior. Se inserta un tubo de drenaje en la base de concreto para drenar el exceso de agua, y la base en sí se hace ligeramente cóncava para que siempre haya un charco poco profundo sobre ella. El sonido de las gotas se refleja en las paredes del recipiente, creando una reverberación natural (ver imagen a continuación).

Shuikinkutsu en sección: una vasija hueca sobre una base cóncava de hormigón en la parte superior, un tubo de drenaje para drenar el exceso de agua, un relleno de piedras (grava) en la base y alrededor.

Los Shuikinkutsu han sido tradicionalmente un elemento del diseño de jardines japoneses y jardines de rocas en el espíritu del Zen. Antiguamente, se colocaban en las orillas de los arroyos cerca de los templos y casas budistas para la ceremonia del té. Se creía que al lavarse las manos antes de la ceremonia del té y escuchar sonidos mágicos del subsuelo, una persona se sintonizaba con un estado de ánimo elevado. Los japoneses todavía creen que el mejor shuikinkutsu, el que suene más puro, debe estar hecho de piedra maciza, aunque hoy en día este requisito no se cumple.
A mediados del siglo XX, el arte de construir shuikinkutsu casi se había perdido: solo quedaban un par de shuikinkutsu en todo Japón, pero en los últimos años el interés por ellos ha experimentado un aumento extraordinario. Hoy en día se fabrican con materiales más asequibles, la mayoría de las veces con vasijas de cerámica o metal. tamaño adecuado. La peculiaridad del sonido del shuikinkutsu es que además del tono principal de la gota dentro del recipiente, debido a la resonancia de las paredes, surgen frecuencias adicionales (armónicos), tanto por encima como por debajo del tono principal.
En nuestras condiciones locales, es posible crear shuikinkutsu de diferentes maneras: no solo a partir de un recipiente de cerámica o metal, sino también, por ejemplo, colocándolo directamente en el suelo hecho de ladrillo rojo a lo largo Método para hacer iglús esquimales. o moldeado de hormigón según t tecnología para crear campanas– estas opciones sonarán más cercanas al shuikinkutsu de piedra.
En la versión económica, puede arreglárselas con un trozo de tubo de acero de gran diámetro (630 mm, 720 mm), cubierto en el extremo superior con una tapa (chapa de metal gruesa) con un orificio para el drenaje del agua. No recomendaría el uso de recipientes de plástico: el plástico absorbe algunas frecuencias de sonido y en shuikinkutsu es necesario lograr su máxima reflexión en las paredes.
Requisitos previos:
1. todo el sistema debe quedar completamente oculto bajo tierra;
2. La base y el relleno de los senos laterales deben estar hechos de piedra (piedra triturada, grava, guijarros); llenar los senos nasales con tierra anulará las propiedades resonantes del recipiente.
Es lógico suponer que crucial en la instalación está la altura del barco, más precisamente, su profundidad: cuanto más se acelera una gota de agua en vuelo, más fuerte será su impacto en el fondo, más interesante y pleno será el sonido. Pero no hay necesidad de llegar al fanatismo y construir un silo de misiles: una altura del contenedor (un trozo de tubo de metal) de 1,5 a 2,5 veces el tamaño de su diámetro es suficiente. Tenga en cuenta que cuanto mayor sea el volumen del contenedor, más bajo será el sonido del tono principal del shuikinkutsu.
El físico Yoshio Watanabe estudió las características de la reverberación del suikinkutsu en el laboratorio; su estudio "Estudio analítico del mecanismo acústico del "Suikinkutsu"" está disponible gratuitamente en Internet. Para los lectores más meticulosos, Watanabe ofrece, en su opinión, las dimensiones óptimas del shukinkutsu tradicional: un recipiente de cerámica con una pared de 2 cm de espesor, en forma de campana o de pera, una altura de caída libre de 30 a 40 cm, un máximo de diámetro interno de unos 35 cm, pero el científico permite plenamente cualquier tamaño y forma arbitraria.
Puedes experimentar y obtener efectos interesantes si haces un shuikinkutsu como un tubo dentro de un tubo: inserta un tubo de menor diámetro (630 mm) y una altura ligeramente menor dentro de un tubo de acero de mayor diámetro (por ejemplo, 820 mm) y, además, corte varios agujeros en las paredes del tubo interior a diferentes alturas con un diámetro de aproximadamente 10-15 cm. Luego, el espacio vacío entre los tubos creará una reverberación adicional y, si tiene suerte, un eco.
Una opción liviana: durante el vertido, inserte un par de placas de metal gruesas de 10 a 15 centímetros de ancho y más de la mitad del volumen interno del recipiente verticalmente y ligeramente en ángulo en la base de concreto; esto aumentará el área superficie interior Shuikinkutsu, se producirán reflexiones de sonido adicionales y, en consecuencia, el tiempo de reverberación aumentará ligeramente.
Puedes modernizar el shuikinkutsu de manera aún más radical: si cuelgas campanas o placas de metal cuidadosamente seleccionadas en la parte inferior del recipiente a lo largo del eje del agua que cae, entonces puedes obtener un sonido eufónico de las gotas que las golpean. Pero hay que tener en cuenta que en este caso la idea del shuikinkutsu, que es escuchar la música natural del agua, está distorsionada.
Ahora en Japón, el shuikinkutsu se practica no sólo en parques zen y propiedades privadas, sino también en ciudades, oficinas y restaurantes. Para hacer esto, se instala una fuente en miniatura cerca del shuikinkutsu, a veces se colocan uno o dos micrófonos dentro del recipiente, luego su señal se amplifica y se envía a los parlantes disfrazados cerca. El resultado se parece a esto:

Un buen ejemplo a seguir.

Los entusiastas del Shuikinkutsu han lanzado un CD que contiene grabaciones de varios Shuikinkutsu creados en diferentes partes de Japón.
La idea del shuikinkutsu encontró su desarrollo al otro lado del Océano Pacífico:

Este "órgano ondulatorio" estadounidense se basa en tubos de plástico convencionales de gran longitud. Instalado con un borde exactamente al nivel de las olas, los tubos resuenan con el movimiento del agua y, debido a su curvatura, también actúan como filtro de sonido. En la tradición Shukinkutsu, toda la estructura está oculta a la vista. La instalación ya está incluida en las guías turísticas.
El próximo dispositivo británico también está fabricado con tubos de plástico, pero no está destinado a generar sonido, sino a modificar una señal existente.
El dispositivo se llama Órgano de Corti y consta de varias filas de tubos huecos de plástico fijados verticalmente entre dos placas. Las filas de tubos actúan como un filtro de sonido natural similar a los instalados en sintetizadores y “aparatos” de guitarra: algunas frecuencias son absorbidas por el plástico, otras se reflejan y resuenan repetidamente. Como resultado, el sonido procedente del espacio circundante se transforma aleatoriamente:

Sería interesante colocar un dispositivo de este tipo frente a un amplificador de guitarra o cualquier sistema de altavoces y escuchar cómo cambia el sonido. En verdad, “...todo lo que nos rodea es música. O puede llegar a serlo con la ayuda de micrófonos” (compositor estadounidense John Cage). …Estoy pensando en crear un shuikinkutsu en mi país este verano. Con lingam.

El sonido son ondas sonoras que provocan vibraciones de pequeñas partículas de aire, otros gases y medios líquidos y sólidos. El sonido sólo puede surgir donde hay una sustancia, sin importar en qué estado de agregación se encuentre. En condiciones de vacío, donde no hay medio, el sonido no se propaga, porque no hay partículas que actúen como distribuidoras de las ondas sonoras. Por ejemplo, en el espacio. El sonido puede modificarse, alterarse, convertirse en otras formas de energía. Así, el sonido convertido en ondas de radio o energía eléctrica puede transmitirse a distancia y grabarse en soportes de información.

onda de sonido

Los movimientos de objetos y cuerpos casi siempre provocan fluctuaciones en el entorno. No importa si es agua o aire. Durante este proceso, las partículas del medio al que se transmiten las vibraciones del cuerpo también comienzan a vibrar. Surgen ondas sonoras. Además, los movimientos se realizan hacia adelante y hacia atrás, reemplazándose progresivamente entre sí. Por tanto, la onda sonora es longitudinal. Nunca hay ningún movimiento lateral hacia arriba y hacia abajo.

Características de las ondas sonoras.

Como cualquier fenómeno físico, tienen sus propias cantidades, con la ayuda de las cuales se pueden describir propiedades. Las principales características de una onda sonora son su frecuencia y amplitud. El primer valor muestra cuántas ondas se forman por segundo. El segundo determina la fuerza de la ola. Los sonidos de baja frecuencia tienen valores de baja frecuencia y viceversa. La frecuencia del sonido se mide en Hercios y, si supera los 20.000 Hz, se produce ultrasonido. Hay muchos ejemplos de sonidos de baja y alta frecuencia en la naturaleza y en el mundo que nos rodea. El chirrido de un ruiseñor, el estruendo de un trueno, el rugido de un río de montaña y otros son frecuencias de sonido diferentes. La amplitud de la onda depende directamente de qué tan fuerte sea el sonido. El volumen, a su vez, disminuye con la distancia a la fuente de sonido. En consecuencia, cuanto más lejos esté la onda del epicentro, menor será su amplitud. En otras palabras, la amplitud de una onda sonora disminuye con la distancia a la fuente de sonido.

Velocidad del sonido

Este indicador de una onda sonora depende directamente de la naturaleza del medio en el que se propaga. Tanto la humedad como la temperatura del aire juegan un papel importante aquí. En condiciones climáticas medias, la velocidad del sonido es de aproximadamente 340 metros por segundo. En física existe la velocidad supersónica, que siempre es mayor que la velocidad del sonido. Esta es la velocidad a la que viajan las ondas sonoras cuando se mueve un avión. El avión se mueve a velocidad supersónica e incluso supera las ondas sonoras que genera. Debido al aumento gradual de la presión detrás del avión, se forma una onda de choque de sonido. La unidad de medida de esta velocidad es interesante y poca gente la conoce. Se llama Mach. Mach 1 es igual a la velocidad del sonido. Si una onda viaja a Mach 2, entonces viaja dos veces más rápido que la velocidad del sonido.

Ruidos

EN la vida cotidiana persona hay ruidos constantes. El nivel de ruido se mide en decibelios. El movimiento de los coches, el viento, el susurro de las hojas, el entrelazamiento de las voces de las personas y otros ruidos sonoros son nuestros compañeros diarios. Pero el analizador auditivo humano tiene la capacidad de acostumbrarse a ese ruido. Sin embargo, también hay fenómenos que ni siquiera la capacidad de adaptación del oído humano puede afrontar. Por ejemplo, un ruido superior a 120 dB puede provocar dolor. El animal más ruidoso es la ballena azul. Cuando emite sonidos, se puede oír a más de 800 kilómetros de distancia.

Eco

¿Cómo se produce un eco? Aquí todo es muy sencillo. Una onda sonora tiene la capacidad de reflejarse desde diferentes superficies: del agua, de las rocas, de las paredes de una habitación vacía. Esta onda regresa a nosotros, por lo que escuchamos un sonido secundario. No es tan claro como el original porque parte de la energía de la onda sonora se disipa a medida que viaja hacia el obstáculo.

Ecolocalización

La reflexión del sonido se utiliza para diversos fines prácticos. Por ejemplo, la ecolocalización. Se basa en el hecho de que con la ayuda de ondas ultrasónicas es posible determinar la distancia al objeto desde el cual se reflejan estas ondas. Los cálculos se realizan midiendo el tiempo que tarda el ultrasonido en viajar a un lugar y regresar. Muchos animales tienen la capacidad de ecolocalización. Por ejemplo, los murciélagos y los delfines lo utilizan para buscar comida. La ecolocalización ha encontrado otra aplicación en medicina. Al examinar con ultrasonido, se forma una imagen. órganos internos persona. La base de este método es que el ultrasonido, al entrar en un medio distinto del aire, regresa formando así una imagen.

Ondas sonoras en la música.

¿Por qué los instrumentos musicales emiten ciertos sonidos? Rasgueo de guitarra, rasgueo de piano, tonos bajos de tambores y trompetas, la encantadora y fina voz de una flauta. Todos estos y muchos otros sonidos surgen por las vibraciones del aire o, en otras palabras, por la aparición de ondas sonoras. Pero ¿por qué el sonido de los instrumentos musicales es tan diverso? Resulta que esto depende de varios factores. El primero es la forma de la herramienta, el segundo es el material del que está hecha.

Veamos esto usando instrumentos de cuerda como ejemplo. Se convierten en una fuente de sonido cuando se tocan las cuerdas. Como resultado, comienzan a oscilar y enviar. ambiente diferentes sonidos. El sonido grave de cualquier instrumento de cuerda se debe al mayor grosor y longitud de la cuerda, así como a la debilidad de su tensión. Y viceversa, cuanto más se estira la cuerda, más delgada y corta es, más alto es el sonido que se obtiene al tocar.

Acción del micrófono

Se basa en la conversión de la energía de las ondas sonoras en energía eléctrica. En este caso, la fuerza de la corriente y la naturaleza del sonido dependen directamente. Dentro de cualquier micrófono hay una delgada placa de metal. Cuando se expone al sonido, comienza a realizar movimientos oscilatorios. La espiral a la que está conectada la placa también vibra, lo que resulta en corriente eléctrica. ¿Por qué aparece? Esto se debe a que el micrófono también tiene imanes incorporados. Cuando la espiral oscila entre sus polos, se genera una corriente eléctrica que recorre la espiral y luego llega a una columna de sonido (altavoz) o al equipo de grabación en un medio de información (casete, disco, computadora). Por cierto, el micrófono del teléfono tiene una estructura similar. Pero, ¿cómo funcionan los micrófonos en teléfonos fijos y móviles? La fase inicial para ellos es la misma: el sonido de la voz humana transmite sus vibraciones a la placa del micrófono, luego todo sigue el escenario descrito anteriormente: una espiral que, cuando se mueve, cierra dos polos, se crea una corriente. ¿Qué sigue? Con un teléfono fijo todo está más o menos claro: al igual que en un micrófono, el sonido, convertido en corriente eléctrica, corre a través de los cables. Pero ¿qué pasa con un teléfono móvil o, por ejemplo, un walkie-talkie? En estos casos, el sonido se convierte en energía de ondas de radio y llega al satélite. Eso es todo.

Fenómeno de resonancia

A veces se crean condiciones cuando la amplitud de las oscilaciones. cuerpo fisico aumenta bruscamente. Esto ocurre debido a la convergencia de los valores de la frecuencia de oscilaciones forzadas y la frecuencia natural de oscilaciones del objeto (cuerpo). La resonancia puede ser tanto beneficiosa como perjudicial. Por ejemplo, para sacar un automóvil de un agujero, se arranca y se empuja hacia adelante y hacia atrás para provocar resonancia y darle inercia al automóvil. Pero también hubo casos consecuencias negativas resonancia. Por ejemplo, en San Petersburgo, hace unos cien años, un puente se derrumbó bajo el paso de soldados que marchaban al unísono.