Za stvaranje različitih glazbenih tonova na puhačkim instrumentima, kao što je klarinet prikazan na slici, glazbenik počinje puhati u usnik i istovremeno pritiskati poluge ventila kako bi otvorio određene rupe na bočnoj stijenci instrumenta. Otvaranjem otvora glazbenik mijenja duljinu stojnog vala, određenu duljinom zračnog stupca unutar instrumenta, i time povećava ili smanjuje visinu.

Prilikom sviranja puhačkih instrumenata kao što su truba ili tuba, glazbenik djelomično blokira prolazni dio zvona i prilagođava položaj ventila, mijenjajući tako duljinu zračnog stupca.

U trombonu se stup zraka podešava pomicanjem kliznog zakrivljenog koljena. Rupe u stjenkama najjednostavnijih puhačkih instrumenata, kao što su flauta i pikolo, začepljuju se prstima kako bi se dobio sličan učinak.

Jedna od najstarijih kreacija

Profinjena konstrukcija klarineta prikazana na gornjoj slici duguje svoje podrijetlo grubim bambusovim cijevima i primitivnim flautama, koje se smatraju prvim instrumentima koje je stvorio čovjek u osvit civilizacije. Najstarija puhačka glazbala prethodila su žičanim nekoliko tisućljeća. Zvono na otvorenom kraju klarineta omogućuje dinamičku interakciju zvučnih valova s ​​okolnim zrakom.

Tanki jezičak u usniku klarineta (slika gore) oscilira dok zrak struji preko njega. Vibracije se šire kao kompresijski valovi duž cijevi instrumenta.

Teleskopske cijevi

U trombonu, klizno zakrivljeno cjevasto koljeno (vlak) čvrsto priliježe uz glavnu cijev. Pomicanje teleskopskog vlaka unutra i van mijenja duljinu zračnog stupca i, sukladno tome, ton zvuka.

Mijenjanje tona pomoću prstiju

Kada su rupe zatvorene, oscilirajući stupac zraka zauzima cijelu duljinu cijevi, proizvodeći najniži ton.

Otvaranje dviju rupa skraćuje stupac zraka i stvara viši ton.

Otvaranje većeg broja rupa dodatno skraćuje stupac zraka i osigurava daljnji porast tona.

Stojni valovi u otvorenim cijevima

U cijevi koja je s oba kraja otvorena nastaju stojni valovi na način da se na svakom kraju cijevi nalazi antinod (područje s najvećom amplitudom osciliranja).

Stojni valovi u zatvorenim cijevima

U cijevi s jednim zatvorenim krajem, stojni valovi nastaju na način da se čvor (dijel s nultom amplitudom oscilacije) nalazi na zatvorenom kraju, a antinod se nalazi na otvorenom kraju.

18. veljače 2016

Svijet kućne zabave prilično je raznolik i može uključivati: gledanje filma na dobrom sustavu kućnog kina; zabavno i zarazno igranje ili slušanje glazbe. U pravilu svatko pronađe nešto svoje u ovom području ili kombinira sve odjednom. Ali bez obzira na ciljeve osobe u organizaciji slobodnog vremena i bez obzira u koju krajnost ide, sve te poveznice čvrsto povezuje jedna jednostavna i razumljiva riječ - "zvuk". Doista, u svim tim slučajevima vodit će nas zvučni zapis. Ali ovo pitanje nije tako jednostavno i trivijalno, pogotovo u slučajevima kada postoji želja za postizanjem visokokvalitetnog zvuka u sobi ili bilo kojim drugim uvjetima. Za to nije uvijek potrebno kupovati skupe hi-fi ili hi-end komponente (iako će biti vrlo korisne), već je dovoljno dobro poznavanje fizikalne teorije, koja može otkloniti većinu problema koji se javljaju svima koji namjerava dobiti visokokvalitetnu glasovnu glumu.

Zatim ćemo razmotriti teoriju zvuka i akustiku sa stajališta fizike. U ovom slučaju, pokušat ću ga učiniti što dostupnijim za razumijevanje bilo koje osobe koja je, možda, daleko od poznavanja fizikalnih zakona ili formula, ali ipak strastveno sanja o ostvarenju sna o stvaranju savršene akustike. sustav. Ne usuđujem se tvrditi da za postizanje dobrih rezultata u ovom području kod kuće (ili u automobilu, na primjer) morate temeljito poznavati ove teorije, međutim, razumijevanje osnova izbjeći će mnoge glupe i apsurdne pogreške, kao i omogućiti možete postići maksimalni zvučni učinak sustava.bilo koju razinu.

Opća teorija zvuka i glazbena terminologija

Što je zvuk? To je osjećaj koji percipira slušni organ. "uho"(sam fenomen postoji i bez sudjelovanja "uha" u procesu, ali ga je lakše razumjeti na ovaj način), koji se događa kada je bubnjić pobuđen zvučnim valom. Uho u ovom slučaju djeluje kao "prijemnik" zvučnih valova različitih frekvencija.
Zvučni val To je zapravo sekvencijalni niz brtvi i ispuštanja medija (najčešće zračne sredine u normalnim uvjetima) različite frekvencije. Priroda zvučnih valova je oscilatorna, uzrokovana i proizvedena vibracijom bilo kojeg tijela. Nastanak i širenje klasičnog zvučnog vala moguće je u tri elastična medija: plinovitom, tekućem i krutom. Kada se zvučni val pojavi u jednoj od ovih vrsta prostora, neizbježno se događaju neke promjene u samom mediju, na primjer, promjena gustoće ili tlaka zraka, kretanje čestica zračnih masa itd.

Budući da zvučni val ima oscilatornu prirodu, ima takvu karakteristiku kao što je frekvencija. Frekvencija mjeri se u hercima (u čast njemačkog fizičara Heinricha Rudolfa Hertza), a označava broj titraja u vremenskom razdoblju jednakom jednoj sekundi. Oni. na primjer, frekvencija od 20 Hz znači ciklus od 20 oscilacija u jednoj sekundi. Subjektivni pojam njegove visine također ovisi o frekvenciji zvuka. Što je više zvučnih vibracija u sekundi, to se zvuk čini "višim". Zvučni val također ima još jedan najvažnija karakteristika, koja se naziva valna duljina. Valna duljina Uobičajeno je uzeti u obzir udaljenost koju zvuk određene frekvencije prijeđe u razdoblju jednakom jednoj sekundi. Na primjer, valna duljina najnižeg zvuka u rasponu koji čovjek može čuti pri 20 Hz je 16,5 metara, a valna duljina najvišeg zvuka pri 20 000 Hz je 1,7 centimetara.

Ljudsko uho koncipirano je na način da može percipirati valove samo u ograničenom rasponu, otprilike 20 Hz - 20 000 Hz (ovisno o osobinama pojedine osobe, netko čuje malo više, netko manje) . Dakle, to ne znači da zvukovi ispod ili iznad ovih frekvencija ne postoje, jednostavno ih ljudsko uho ne percipira, izlazeći izvan čujnog raspona. Zvuk iznad čujnog raspona naziva se ultrazvuk, zove se zvuk ispod čujnog raspona infrazvuk. Neke životinje mogu percipirati ultra i infra zvukove, neke čak koriste ovaj raspon za orijentaciju u prostoru (šišmiši, dupini). Ako zvuk prolazi kroz medij koji ne dolazi u direktan kontakt s ljudskim slušnim organom, tada se takav zvuk možda neće čuti ili će kasnije biti znatno oslabljen.

U glazbenoj terminologiji zvuka postoje tako važne oznake kao što su oktava, ton i prizvuk zvuka. Oktava označava interval u kojem je omjer frekvencija između zvukova 1 prema 2. Oktava je obično vrlo čujna, dok zvukovi unutar tog intervala mogu biti vrlo slični jedni drugima. Oktavom se također može nazvati zvuk koji proizvodi dvostruko više vibracija od drugog zvuka u istom vremenskom razdoblju. Na primjer, frekvencija od 800 Hz nije ništa drugo nego viša oktava od 400 Hz, a frekvencija od 400 Hz je pak sljedeća oktava zvuka s frekvencijom od 200 Hz. Oktava se sastoji od tonova i prizvuka. Promjenjive oscilacije u harmoničnom zvučnom valu jedne frekvencije ljudsko uho percipira kao glazbeni ton. fluktuacije visoka frekvencija mogu se protumačiti kao visoki zvukovi, niskofrekventne vibracije kao niski zvukovi. Ljudsko uho može jasno razlikovati zvukove s razlikom od jednog tona (u rasponu do 4000 Hz). Unatoč tome, u glazbi se koristi izuzetno mali broj tonova. To se objašnjava iz razmatranja principa harmonijske konsonancije, sve se temelji na principu oktava.

Razmotrite teoriju glazbenih tonova na primjeru nategnute žice na određeni način. Takva žica će se, ovisno o sili napetosti, "ugoditi" na jednu određenu frekvenciju. Kada je ova žica izložena nečemu s jednom specifičnom silom, što će uzrokovati njezino vibriranje, postojano će se primijetiti jedan određeni ton zvuka, čut ćemo željenu frekvenciju ugađanja. Ovaj zvuk se naziva osnovni ton. Za glavni ton u glazbenom polju službeno je prihvaćena frekvencija note "la" prve oktave jednaka 440 Hz. Međutim, većina glazbeni instrumenti nikada ne reproducirajte same čiste temeljne tonove, oni su neizbježno popraćeni prizvucima tzv prizvuci. Ovdje je prikladno podsjetiti na važnu definiciju glazbene akustike, na pojam zvučne boje. Timbar je značajka glazbeni zvukovi, koji glazbenim instrumentima i glasovima daju njihovu jedinstvenu prepoznatljivu specifičnost zvuka, čak i kada se uspoređuju zvukovi iste visine i glasnoće. Boja zvuka svakog glazbenog instrumenta ovisi o raspodjeli zvučne energije preko prizvuka u trenutku kada se zvuk pojavi.

Prizvuci tvore specifičnu boju osnovnog tona, po kojoj možemo lako identificirati i prepoznati pojedino glazbalo, kao i jasno razlikovati njegov zvuk od drugog glazbala. Postoje dvije vrste prizvuka: harmonijski i neharmonijski. Harmonijski prizvuci su, po definiciji, višekratnici osnovne frekvencije. Naprotiv, ako prizvuci nisu višestruki i primjetno odstupaju od vrijednosti, tada se nazivaju neskladan. U glazbi je rad ne-višestrukih prizvuka praktički isključen, stoga se pojam svodi na pojam "preglasa", što znači harmonijski. Kod nekih instrumenata, na primjer, klavira, glavni ton se niti ne stigne formirati, u kratkom razdoblju zvučna energija prizvuka raste, a zatim jednako brzo dolazi do opadanja. Mnogi instrumenti stvaraju takozvani efekt "prijelaznog tona", kada je energija pojedinih prizvuka maksimalna u određenom trenutku, obično na samom početku, ali se zatim naglo mijenja i prelazi na druge prizvuke. Frekvencijski raspon svakog instrumenta može se promatrati zasebno i obično je ograničen frekvencijama osnovnih tonova koje je ovaj instrument sposoban reproducirati.

U teoriji zvuka postoji i nešto poput BUKE. Buka- ovo je bilo koji zvuk koji je nastao kombinacijom izvora koji nisu u skladu jedan s drugim. Svima je dobro poznat šum lišća drveća, koje njiše vjetar itd.

Što određuje glasnoću zvuka? Očito je da takva pojava izravno ovisi o količini energije koju nosi zvučni val. Za određivanje kvantitativnih pokazatelja glasnoće postoji koncept - intenzitet zvuka. Intenzitet zvuka definira se kao protok energije koji prolazi kroz neko područje prostora (na primjer, cm2) po jedinici vremena (na primjer, po sekundi). U normalnom razgovoru, intenzitet je oko 9 ili 10 W/cm2. Ljudsko uho može percipirati zvukove s prilično širokim rasponom osjetljivosti, dok osjetljivost frekvencija nije ujednačena unutar zvučnog spektra. Dakle, najbolje percipirano frekvencijsko područje je 1000 Hz - 4000 Hz, što najviše pokriva ljudski govor.

Budući da zvukovi jako variraju u intenzitetu, prikladnije je to zamisliti kao logaritamsku vrijednost i mjeriti je u decibelima (prema škotskom znanstveniku Alexanderu Grahamu Bellu). Donji prag osjetljivosti sluha ljudskog uha je 0 dB, gornji 120 dB, naziva se i "prag boli". Gornju granicu osjetljivosti također ljudsko uho ne percipira na isti način, već ovisi o specifičnoj frekvenciji. Zvukovi niske frekvencije moraju imati puno veći intenzitet od visokih frekvencija kako bi izazvali prag boli. Na primjer, prag boli na niskoj frekvenciji od 31,5 Hz javlja se pri razini intenziteta zvuka od 135 dB, kada se na frekvenciji od 2000 Hz osjećaj boli javlja već na 112 dB. Tu je i koncept zvučnog tlaka, koji zapravo proširuje uobičajeno objašnjenje širenja zvučnog vala u zraku. Tlak zvuka- ovo je promjenjivi nadtlak koji se javlja u elastičnom mediju kao rezultat prolaska zvučnog vala kroz njega.

Valna priroda zvuka

Kako bismo bolje razumjeli sustav generiranja zvučnih valova, zamislimo klasični zvučnik smješten u cijevi ispunjenoj zrakom. Ako zvučnik napravi nagli pomak prema naprijed, tada je zrak u neposrednoj blizini difuzora na trenutak komprimiran. Nakon toga, zrak će se proširiti, gurajući tako područje komprimiranog zraka duž cijevi.
To je valno kretanje koje će kasnije biti zvuk kada dopre do slušnog organa i "pobudi" bubnjić. Kada se u plinu pojavi zvučni val, stvaraju se višak tlaka i gustoće, a čestice se kreću konstantnom brzinom. Što se tiče zvučnih valova, važno je zapamtiti činjenicu da se tvar ne kreće zajedno sa zvučnim valovima, već dolazi samo do privremenog poremećaja zračnih masa.

Ako zamislimo klip koji visi u slobodnom prostoru na opruzi i ponavlja pokrete "naprijed i natrag", tada ćemo takve oscilacije nazvati harmonijskim ili sinusoidnim (ako val predstavimo u obliku grafikona, tada u ovom slučaju dobivamo čisti sinusni val s ponavljanim usponima i padovima). Ako zamislimo zvučnik u cijevi (kao u gore opisanom primjeru) koji izvodi harmonijske oscilacije, tada se u trenutku kretanja zvučnika “naprijed” dobiva već poznati učinak kompresije zraka, a kada se zvučnik kreće “nazad” , dobiva se obrnuti učinak razrijeđenosti. U tom će se slučaju kroz cijev širiti val naizmjeničnog kompresije i razrjeđivanja. Pozvat će se udaljenost duž cijevi između susjednih maksimuma ili minimuma (faza). valna duljina. Ako čestice osciliraju paralelno sa smjerom širenja vala, tada se val zove uzdužni. Ako titraju okomito na smjer širenja, tada se val zove poprečni. Obično su zvučni valovi u plinovima i tekućinama longitudinalni, dok se u krutim tijelima mogu pojaviti oba tipa valova. Transverzalni valovi u čvrstim tijelima nastaju zbog otpora na promjenu oblika. Glavna razlika između ove dvije vrste valova je u tome što transverzalni val ima svojstvo polarizacije (oscilacije se javljaju u određenoj ravnini), dok longitudinalni val nema.

Brzina zvuka

Brzina zvuka izravno ovisi o karakteristikama medija u kojem se širi. Određen je (ovisno) o dva svojstva medija: elastičnost i gustoća materijala. Brzina zvuka u čvrstim tijelima izravno ovisi o vrsti materijala i njegovim svojstvima. Brzina u plinovitim medijima ovisi samo o jednoj vrsti deformacije medija: kompresiji-razrjeđivanju. Promjena tlaka u zvučnom valu događa se bez izmjene topline s okolnim česticama i naziva se adijabatska.
Brzina zvuka u plinu uglavnom ovisi o temperaturi - raste s porastom temperature i smanjuje se s padom. Također, brzina zvuka u plinovitom mediju ovisi o veličini i masi samih molekula plina – što je manja masa i veličina čestica, veća je “vodljivost” vala odnosno veća brzina.

U tekućim i krutim medijima, princip širenja i brzina zvuka slični su širenju vala u zraku: kompresijom-pražnjenjem. Ali u tim medijima, osim iste ovisnosti o temperaturi, gustoća medija i njegov sastav/struktura su vrlo važni. Što je manja gustoća tvari, veća je brzina zvuka i obrnuto. Ovisnost o sastavu medija je složenija i određuje se u svakom konkretnom slučaju, uzimajući u obzir položaj i interakciju molekula/atoma.

Brzina zvuka u zraku pri t, °C 20: 343 m/s
Brzina zvuka u destiliranoj vodi pri t, °C 20: 1481 m/s
Brzina zvuka u čeliku pri t, °C 20: 5000 m/s

Stojni valovi i interferencija

Kada zvučnik stvara zvučne valove u ograničenom prostoru, neizbježno se javlja efekt refleksije vala od granica. Kao rezultat toga, najčešće učinak smetnje- kada se dva ili više zvučnih valova međusobno preklapaju. Posebni slučajevi pojave interferencije su nastanak: 1) udarnih valova ili 2) stojnih valova. Udar valova- ovo je slučaj kada postoji dodatak valova s ​​bliskim frekvencijama i amplitudama. Uzorak pojave otkucaja: kada se dva vala slične frekvencije nalažu jedan na drugi. U nekom trenutku u vremenu, s takvim preklapanjem, vrhovi amplitude mogu se podudarati "u fazi", a također se mogu podudarati i recesije u "antifazi". Tako se karakteriziraju otkucaji zvuka. Važno je zapamtiti da se, za razliku od stojnih valova, fazne podudarnosti vrhova ne događaju stalno, već u određenim vremenskim intervalima. Na sluh se takav uzorak otkucaja prilično jasno razlikuje i čuje se kao periodično povećanje odnosno smanjenje glasnoće. Mehanizam nastanka ovog efekta je krajnje jednostavan: u trenutku koincidencije vrhova, volumen se povećava, u trenutku koincidencije recesija, volumen se smanjuje.

stojni valovi nastaju u slučaju superpozicije dvaju valova iste amplitude, faze i frekvencije, kada se pri "susretu" takvih valova jedan kreće u smjeru naprijed, a drugi u suprotnom smjeru. U području prostora (gdje je nastao stojni val) nastaje slika superpozicije dviju frekvencijskih amplituda s izmjeničnim maksimumima (tzv. antinodima) i minimumima (tzv. čvorovima). Pri pojavi ove pojave iznimno su važni frekvencija, faza i koeficijent slabljenja vala na mjestu refleksije. Za razliku od putujućih valova, kod stojnog vala nema prijenosa energije zbog činjenice da valovi naprijed i natrag koji tvore ovaj val nose energiju u jednakim količinama u smjeru naprijed i suprotno. Za vizualno razumijevanje nastanka stojnog vala, zamislimo primjer iz kućne akustike. Recimo da imamo samostojeće zvučnike u nekom ograničenom prostoru (sobi). Natjeravši ih da odsviraju neku pjesmu sa velika količina bas, pokušajmo promijeniti mjesto slušatelja u sobi. Dakle, slušatelj će, nakon što je ušao u zonu minimuma (oduzimanja) stojnog vala, osjetiti učinak da je bas postao vrlo slab, a ako slušatelj uđe u zonu maksimuma (dodavanja) frekvencija, onda suprotno postiže se učinak značajnog povećanja bas područja. U ovom slučaju, učinak se opaža u svim oktavama osnovne frekvencije. Na primjer, ako je osnovna frekvencija 440 Hz, tada će se fenomen "zbrajanja" ili "oduzimanja" također primijetiti na frekvencijama od 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz itd.

Fenomen rezonancije

Većina čvrstih tijela ima vlastitu rezonantnu frekvenciju. Razumjeti ovaj učinak vrlo je jednostavno na primjeru konvencionalne cijevi, otvorene samo na jednom kraju. Zamislimo situaciju da je s drugog kraja cijevi spojen zvučnik koji može svirati neku konstantnu frekvenciju, a može se kasnije i promijeniti. Sada, cijev ima svoju vlastitu rezonantnu frekvenciju, jednostavnim rječnikom, to je frekvencija na kojoj cijev "rezonira" ili proizvodi vlastiti zvuk. Ako se frekvencija zvučnika (kao rezultat podešavanja) podudara s frekvencijom rezonancije cijevi, tada će postojati učinak povećanja glasnoće nekoliko puta. To je zato što zvučnik pobuđuje vibracije zračnog stupca u cijevi sa značajnom amplitudom sve dok se ne pronađe ista "rezonantna frekvencija" i pojavi se dodatni efekt. Rezultirajući fenomen može se opisati na sljedeći način: cijev u ovom primjeru "pomaže" zvučniku rezonirajući na određenoj frekvenciji, njihovi napori se zbrajaju i "izlijevaju" u zvučni glasan efekt. Na primjeru glazbenih instrumenata, ovaj se fenomen lako može pratiti, budući da dizajn većine sadrži elemente koji se nazivaju rezonatori. Nije teško pogoditi što služi za pojačavanje određene frekvencije ili glazbenog tona. Na primjer: tijelo gitare s rezonatorom u obliku rupe, usklađene s glasnoćom; Izvedba cijevi na svirali (i svih cijevi općenito); Cilindrični oblik tijela bubnja, koji je sam rezonator određene frekvencije.

Frekvencijski spektar zvuka i frekvencijski odziv

Budući da u praksi praktički ne postoje valovi iste frekvencije, potrebno je razložiti cijeli zvučni spektar čujnog raspona na prizvuke ili harmonike. U tu svrhu postoje grafikoni koji prikazuju ovisnost relativne energije zvučnih vibracija o frekvenciji. Takav graf naziva se graf zvučnog frekvencijskog spektra. Frekvencijski spektar zvuka Postoje dvije vrste: diskretna i kontinuirana. Diskretni dijagram spektra prikazuje frekvencije pojedinačno, odvojene praznim razmacima. U kontinuiranom spektru sve su frekvencije zvuka prisutne odjednom.
U slučaju glazbe ili akustike najčešće se koristi uobičajeni raspored. Karakteristike od vrha do frekvencije(skraćeno "AFC"). Ovaj grafikon prikazuje ovisnost amplitude zvučnih vibracija o frekvenciji kroz cijeli frekvencijski spektar (20 Hz - 20 kHz). Gledajući takav grafikon, lako je razumjeti, na primjer, prednosti ili slabosti određenog zvučnika ili sustava zvučnika u cjelini, najjača područja povrata energije, padove i poraste frekvencije, prigušenje, kao i pratiti strmina pada.

Prostiranje zvučnih valova, faza i protufaza

Proces širenja zvučnih valova odvija se u svim smjerovima od izvora. Najjednostavniji primjer za razumijevanje ovog fenomena: kamenčić bačen u vodu.
Od mjesta gdje je kamen pao, valovi se počinju razilaziti na površini vode u svim smjerovima. Međutim, zamislimo situaciju u kojoj se koristi zvučnik određene glasnoće, recimo zatvorena kutija, koja je spojena na pojačalo i pušta neku vrstu glazbenog signala. Lako je primijetiti (pogotovo ako dajete snažan niskofrekventni signal, npr. bas bubanj), da zvučnik čini brzi pokret "naprijed", a zatim isti brzi pokret "natrag". Ostaje za razumjeti da kada se zvučnik pomakne naprijed, emitira zvučni val, koji nakon toga čujemo. Ali što se događa kada se zvučnik pomakne unatrag? Ali paradoksalno, događa se ista stvar, zvučnik proizvodi isti zvuk, samo što se on u našem primjeru širi u cijelosti unutar volumena kutije, ne izlazeći izvan nje (kutija je zatvorena). Općenito, u gornjem primjeru može se uočiti dosta zanimljivih fizikalnih pojava, od kojih je najznačajniji pojam faze.

Zvučni val koji govornik, budući da je u glasnoći, isijava u smjeru slušatelja - je "u fazi". Reverzni val, koji ide u volumen kutije, bit će odgovarajuće protufazan. Ostaje samo razumjeti što ti pojmovi znače? Faza signala- ovo je razina zvučnog tlaka u trenutnom vremenu u nekoj točki u prostoru. Fazu je najlakše razumjeti na primjeru reprodukcije glazbenog materijala pomoću konvencionalnog stereo podnog para kućnih zvučnika. Zamislimo da su dva takva samostojeća zvučnika instalirana u određenoj prostoriji i sviraju. Oba zvučnika u ovom slučaju reproduciraju sinkroni promjenjivi signal zvučnog tlaka, štoviše, zvučni tlak jednog zvučnika dodaje se zvučnom tlaku drugog zvučnika. Sličan učinak nastaje zbog sinkronizma reprodukcije signala lijevog i desnog zvučnika, odnosno, drugim riječima, vrhovi i doline valova koje emitiraju lijevi i desni zvučnik se podudaraju.

Sada zamislimo da se zvučni tlakovi i dalje mijenjaju na isti način (nisu se promijenili), ali sada su suprotni jedan drugome. To se može dogoditi ako spojite jedan od dva zvučnika u obrnutom polaritetu ("+" kabel od pojačala do "-" terminala sustava zvučnika, a "-" kabel od pojačala do "+" terminala zvučnika sustav). U ovom slučaju, signal suprotnog smjera uzrokovat će razliku tlaka, koja se može predstaviti brojevima na sljedeći način: lijevi zvučnik će stvoriti tlak od "1 Pa", a desni zvučnik će stvoriti tlak od "minus 1 Pa ". Kao rezultat toga, ukupna glasnoća zvuka na mjestu slušatelja bit će jednaka nuli. Ova pojava se naziva antifaza. Razmotrimo li primjer detaljnije radi razumijevanja, ispada da dvije dinamike koje igraju "u fazi" stvaraju ista područja kompresije i razrijeđenosti zraka, koja zapravo pomažu jedna drugoj. U slučaju idealizirane protufaze, područje zbijenosti zračnog prostora koje stvara jedan zvučnik bit će popraćeno područjem razrijeđenosti zračnog prostora koje stvara drugi zvučnik. To otprilike izgleda kao pojava međusobnog sinkronog prigušenja valova. Istina, u praksi glasnoća ne pada na nulu, a čut ćemo jako izobličen i prigušen zvuk.

Na najpristupačniji način ovaj se fenomen može opisati na sljedeći način: dva signala s istim oscilacijama (frekvencijom), ali pomaknuta u vremenu. S obzirom na to, prikladnije je te fenomene pomaka prikazati na primjeru običnih okruglih satova. Zamislimo da nekoliko identičnih okruglih satova visi na zidu. Kada sekundne kazaljke ovih satova idu sinkronizirano, 30 sekundi na jednom satu i 30 sekundi na drugom, onda je to primjer signala koji je u fazi. Ako sekundne kazaljke idu s pomakom, ali je brzina i dalje ista, npr. na jednom satu 30 sekundi, a na drugom 24 sekunde, onda je to klasičan primjer faznog pomaka (pomaka). Na isti način, faza se mjeri u stupnjevima, unutar virtualnog kruga. U ovom slučaju, kada se signali međusobno pomaknu za 180 stupnjeva (polovica razdoblja), dobiva se klasična antifaza. Često u praksi postoje manji fazni pomaci, koji se također mogu odrediti u stupnjevima i uspješno otkloniti.

Valovi su ravni i sferni. Ravna valna fronta širi se samo u jednom smjeru i rijetko se susreće u praksi. Sferna valna fronta jednostavna je vrsta vala koji zrači iz jedne točke i širi se u svim smjerovima. Zvučni valovi imaju svojstvo difrakcija, tj. sposobnost izbjegavanja prepreka i predmeta. Stupanj ovojnice ovisi o omjeru duljine zvučnog vala i dimenzija prepreke ili rupe. Do difrakcije dolazi i kada postoji prepreka na putu zvuka. U ovom slučaju moguća su dva scenarija: 1) Ako su dimenzije prepreke puno veće od valne duljine, tada se zvuk reflektira ili apsorbira (ovisno o stupnju apsorpcije materijala, debljini prepreke itd.). ), a iza prepreke se formira zona "akustične sjene". 2) Ako su dimenzije prepreke usporedive s valnom duljinom ili čak manje od nje, tada se zvuk difraktira u određenoj mjeri u svim smjerovima. Ako zvučni val, kada se kreće u jednom mediju, udari u sučelje s drugim medijem (na primjer, zračni medij s čvrstim medijem), tada se mogu pojaviti tri scenarija: 1) val će se reflektirati od sučelja 2) val može prijeći u drugi medij bez promjene smjera 3) val može prijeći u drugi medij s promjenom smjera na granici, to se naziva "lom vala".

Omjer prekomjernog tlaka zvučnog vala i oscilatorne volumetrijske brzine naziva se valna impedancija. Jednostavnim riječima, valni otpor medija može se nazvati sposobnošću upijanja zvučnih valova ili "otupiranja" njima. Koeficijenti refleksije i prijenosa izravno ovise o omjeru valnih impedancija dvaju medija. Otpor valova u plinovitom mediju mnogo je manji nego u vodi ili krutim tvarima. Stoga, ako zvučni val u zraku upadne na čvrsti objekt ili na površinu duboke vode, tada se zvuk ili odbija od površine ili se u velikoj mjeri apsorbira. Ovisi o debljini površine (vode ili krutine) na koju pada željeni zvučni val. Kod male debljine krutog ili tekućeg medija zvučni valovi gotovo potpuno "prolaze", i obrnuto, kod velike debljine medija valovi se češće odbijaju. U slučaju refleksije zvučnih valova, ovaj se proces odvija prema poznatom fizikalnom zakonu: "Upadni kut jednak je kutu refleksije." U tom slučaju, kada val iz medija manje gustoće udari u granicu s medijem veće gustoće, javlja se pojava refrakcija. Sastoji se od savijanja (lomljenja) zvučnog vala nakon "susreta" s preprekom, a nužno je popraćeno promjenom brzine. Refrakcija ovisi i o temperaturi medija u kojem dolazi do refleksije.

U procesu širenja zvučnih valova u prostoru neminovno se smanjuje njihov intenzitet, možemo reći slabljenje valova i slabljenje zvuka. U praksi se vrlo jednostavno susresti s takvim efektom: na primjer, ako dvoje ljudi stoje u polju na nekoj maloj udaljenosti (metar ili bliže) i počnu međusobno razgovarati. Ako naknadno povećate udaljenost između ljudi (ako se počnu udaljavati jedni od drugih), ista će se razina glasnoće razgovora sve manje čuti. Sličan primjer jasno pokazuje fenomen smanjenja intenziteta zvučnih valova. Zašto se ovo događa? Razlog tome su različiti procesi prijenosa topline, molekularne interakcije i unutarnje trenje zvučnih valova. Najčešće se u praksi događa pretvorba zvučne energije u toplinsku. Takvi se procesi neizbježno javljaju u bilo kojem od 3 medija za širenje zvuka i mogu se okarakterizirati kao apsorpcija zvučnih valova.

Intenzitet i stupanj apsorpcije zvučnih valova ovisi o mnogim čimbenicima, kao što su tlak i temperatura medija. Također, apsorpcija ovisi o specifičnoj frekvenciji zvuka. Kada se zvučni val širi u tekućinama ili plinovima, postoji učinak trenja između različitih čestica, što se naziva viskoznost. Kao rezultat ovog trenja na molekularnoj razini dolazi do procesa transformacije vala iz zvučnog u toplinski. Drugim riječima, što je toplinska vodljivost medija veća, to je manji stupanj apsorpcije valova. Apsorpcija zvuka u plinovitim medijima također ovisi o tlaku (atmosferski tlak se mijenja s povećanjem nadmorske visine u odnosu na razinu mora). Što se tiče ovisnosti stupnja apsorpcije o frekvenciji zvuka, uzimajući u obzir gore navedene ovisnosti o viskoznosti i toplinskoj vodljivosti, apsorpcija zvuka je veća, što je veća njegova frekvencija. Na primjer, kada normalna temperatura i tlaka, u zraku je apsorpcija vala frekvencije 5000 Hz 3 dB/km, a apsorpcija vala frekvencije 50000 Hz bit će već 300 dB/m.

U krutim medijima sve gore navedene ovisnosti (toplinska vodljivost i viskoznost) su sačuvane, ali tome je dodano još nekoliko uvjeta. Oni su povezani s molekularnom strukturom čvrstih materijala, koja može biti različita, sa svojim nehomogenostima. Ovisno o toj unutarnjoj čvrstoj molekularnoj strukturi, apsorpcija zvučnih valova u ovom slučaju može biti različita, a ovisi o vrsti pojedinog materijala. Kada zvuk prolazi kroz čvrsto tijelo, val prolazi kroz niz transformacija i izobličenja, što najčešće dovodi do raspršenja i apsorpcije zvučne energije. Na molekularnoj razini može doći do efekta dislokacija, kada zvučni val uzrokuje pomak atomskih ravnina, koje se zatim vraćaju u prvobitni položaj. Ili, kretanje dislokacija dovodi do sudara s dislokacijama okomitim na njih ili defektima u kristalnoj strukturi, što uzrokuje njihovo usporavanje i, kao rezultat, određenu apsorpciju zvučnog vala. Međutim, zvučni val također može rezonirati s tim nedostacima, što će dovesti do izobličenja izvornog vala. Energija zvučnog vala u trenutku interakcije s elementima molekularne strukture materijala rasipa se kao rezultat procesa unutarnjeg trenja.

U nastavku ću pokušati analizirati značajke ljudske slušne percepcije i neke od suptilnosti i značajki širenja zvuka.

U ovo doba dostupnih informacija, ljudi nisu prestali širiti glasine i mitove. To dolazi od lijenosti uma i drugih osobina karaktera pojedinaca.

Podsjetimo, energija vjetra je velika grana svjetskog gospodarstva, u kojoj godišnje ulažu se deseci milijardi dolara. Stoga bi i lijeni građanin mogao pretpostaviti da je probleme koji se javljaju u procesu razvoja industrije netko već negdje pokrenuo i riješio.

Kako bismo široj javnosti olakšali pristup točnim informacijama, ovdje ćemo izraditi "vodič" u kojem ćemo razotkriti mitove o industriji. Pojasnimo da je riječ o industrijskoj energiji vjetra, u kojoj rade velike vjetroturbine megavatne klase. Za razliku od fotonaponske solarne energije, u kojoj male, distribuirane elektrane zajedno zauzimaju značajan udio u proizvodnji, male vjetroelektrane su niša. Energija vjetra je energija velikih strojeva i kapaciteta.

Danas ćemo razmotriti mit o opasnostima energije vjetra za okoliš i ljudsko zdravlje u vezi s emitiranom bukom i infrazvukom (zvučni valovi čija je frekvencija niža od one koju percipira ljudsko uho).

Uzmimo ovaj mit ozbiljno. Činjenica je da sam osobno čuo o strašnim posljedicama infrazvuka koje proizvode vjetroturbine od uvaženog dopisnog člana Ruske akademije znanosti, voditelja cijelog Instituta Kurchatov (!), Kovalchuk M.V.

Počnimo s činjenicom da je vjetroturbina stroj s pokretnim dijelovima. Strojevi koji su potpuno nečujni teško da će se pronaći. U isto vrijeme, buka vjetroturbine nije tako velika u usporedbi s, recimo, plinskom turbinom ili drugim generatorom usporedive snage, koji radi na temelju izgaranja goriva. Kao što možete vidjeti na slici, buka vjetroturbine izravno na generatoru nije veća od one od rada kosilice.

Naravno, život pod velikom vjetrenjačom je neugodan i nezdrav. Također je bučno i štetno za život u blizini željeznička pruga, na Moskovskom vrtnom prstenu itd.

Kako buka ne bi smetala potrebno je graditi vjetroelektrane na udaljenosti od stambenih zgrada. Kolika bi ta udaljenost trebala biti? Ne postoji univerzalna svjetska norma. Dokumenti Međunarodne zdravstvene organizacije ne sadrže posebne preporuke. Međutim, postoji dokument Night Noise Guidelines for Europe, koji preporučuje maksimalnu razinu buke noću (40 dB), koja se također uzima u obzir pri planiranju vjetroelektrana. U Velikoj Britaniji, s razvijenom energijom vjetra, ne postoje norme koje određuju udaljenost između vjetroelektrana i stambenih zgrada (u razmatranju je prijedlog zakona). U njemačkoj saveznoj državi Baden-Württemberg utvrđena je minimalna udaljenost od stambenih zgrada od 700 metara, dok se izračuni provode za svaki konkretan projekt, uzimajući u obzir prihvatljivoj razini buka noću (maks. 35-40 dB ovisno o vrsti naselja)…

Prijeđimo na infrazvuk.

Za početak, uzmimo australski "Razina infrazvuka u blizini vjetroelektrana i u drugim područjima" na 70 stranica s rezultatima mjerenja. Mjerenja nije izvršio bilo tko, već specijalizirana tvrtka Resonate Acoustics koja se bavi akustičkim istraživanjem, a naručila južna Australija Odsjek za zaštitu okoliša. Zaključak: „Razina infrazvuka u kućama u blizini procijenjenih vjetroagregata nije veća nego u drugim urbanim i ruralnim područjima, a doprinos vjetroagregata izmjerenim razinama infrazvuka zanemariv je u usporedbi s pozadinskom razinom infrazvuka u okolišu. ”

Sada pogledajmo brošuru „Činjenice: Energija vjetra i infrazvuk“, koju je objavilo Ministarstvo gospodarstva, energetike, prometa i teritorijalnog razvoja njemačke savezne države Hessen: „Nema znanstvenih dokaza da infrazvuk iz vjetroturbina može uzrokovati zdravlje učinci kada su minimalne udaljenosti utvrđene u zemlji Hesse" (1000 m od granice naselja). "Infrazvuk iz vjetroturbina ispod je praga ljudske percepcije."

Objavljeno u znanstvenom časopisu Frontiers in Public Health o utjecaju niskofrekventne buke i infrazvuka iz vjetroturbina na zdravlje ("Health-Based Audible Noise Guidelines Account for Infrasound and Low-Frequency Noise Produced by Wind Turbines"). Zaključak: niskofrekventni zvukovi se osjećaju na udaljenosti do 480 m, ali kao i buka generatora općenito. Važeća pravila i propisi za izgradnju vjetroelektrana pouzdano štite potencijalne primatelje buke, uključujući niskofrekventnu buku i infrazvuk.

Možemo uzeti i studiju Ministarstva okoliša, klime i energije Baden-Württemberga “Niskofrekventna buka i infrazvuk iz vjetroturbina i drugih izvora”: “Infrazvuke uzrokuje velik broj prirodnih i industrijskih izvora. Oni su svakodnevni i sveprisutni dio našeg okoliša... Infrazvuk koji proizvode vjetroturbine daleko je ispod granica ljudske percepcije. Nema znanstvenih dokaza o štetnosti za ovaj raspon."

Državno ministarstvo zdravstva Kanade provelo je veliku studiju "Buka vjetroturbina i zdravlje", u kojoj je jedan od odjeljaka posvećen infrazvuku. Nikakvi užasi nisu pronađeni.

Osim toga, nije bilo moguće pronaći ozbiljne znanstvene dokaze o štetnosti buke (i infrazvuka) vjetroturbina za insekte i životinje.

Sažmimo.

Buka vjetrogeneratora nije neka vrsta “posebno štetnog zvučnog onečišćenja”. Da, oprema stvara buku poput strojeva. Kako ne biste čuli ovu buku, morate živjeti na razumnoj udaljenosti od vjetroelektrana. Svrsishodno je da zakonodavac te udaljenosti utvrđuje uzimajući u obzir podatke stručnih mjerenja.

Brojna znanstvena istraživanja dokazuju da ultraniska buka vjetroturbina (infrazvuk) ne predstavlja opasnost za ljude ako se poštuje ta razumna udaljenost.

Također treba uzeti u obzir da se u svijetu nastavljaju redovita istraživanja svih aspekata industrije energije vjetra, uključujući osjetljiva pitanja buke i infrazvuka. Ovo istraživanje pomaže regulatorima poboljšati sigurnost vjetroelektrana i pomoći proizvođačima da naprave bolje i tiše strojeve.

U budućim člancima razmotrit ćemo druge mitove o energiji vjetra.

Ideja o pjevanju vode pala je na pamet srednjovjekovnim Japancima prije više stotina godina i dosegla je svoj vrhunac sredinom 19. stoljeća. Takva se instalacija naziva "shuikinkutsu", što u slobodnom prijevodu znači "vodena harfa":

Kao što video sugerira, shuikinkutsu je velika, prazna posuda, obično postavljena u zemlju na betonskoj podlozi. Na vrhu posude nalazi se rupa kroz koju voda kapa u unutrašnjost. U betonsku podlogu umetne se drenažna cijev za odvod viška vode, a sama podloga se napravi blago konkavno tako da na njoj uvijek bude plitka lokvica. Zvuk kapljica odbija se od stijenki posude, stvarajući prirodni odjek (vidi sliku ispod).

Shuikinkutsu u presjeku: šuplja posuda na betonskoj podlozi konkavna na vrhu, drenažna cijev za odvod viška vode, u podnožju i oko nasuta kamena (šljunak).

Shuikinkutsu je tradicionalno bio element japanskog krajobraznog dizajna, zen rock vrtova. Nekada su ih slagali na obalama potoka u blizini budističkih hramova i kuća za ceremoniju čaja. Vjerovalo se da nakon pranja ruku prije ceremonije čaja i slušanja čarobnih zvukova iz podzemlja, osoba se ugađa u uzvišeno raspoloženje. Japanci i dalje vjeruju da najbolji, najčišći zvuči shuikinkutsu treba biti napravljen od čvrstog kamena, iako taj zahtjev danas nije ispunjen.
Do sredine 20. stoljeća umijeće aranžiranja shuikinkutsua gotovo je izgubljeno - par shuikinkutsua ostalo je u cijelom Japanu, ali posljednjih godina interes za njih doživljava izniman porast. Danas se izrađuju od pristupačnijih materijala - najčešće od keramičkih ili metalnih posuda odgovarajuće veličine. Osobitost zvuka suikinkutsua je u tome što se, pored osnovnog tona kapi, unutar posude pojavljuju dodatne frekvencije (harmonici) zbog rezonancije stijenki, i iznad i ispod osnovnog tona.
U našim lokalnim uvjetima, shuikinkutsu se može stvoriti na različite načine: ne samo od keramičke ili metalne posude, već i, na primjer, postavljen izravno u zemlju od crvene opeke duž metoda izrade eskimskih iglua ili izliveni od betona t tehnologije za izradu zvona- ove će opcije u zvuku biti najbliže shuikinkutsuu od cijelog kamena.
U proračunskoj verziji možete se snaći s komadom čelične cijevi velikog promjera (630 mm, 720 mm), prekrivenim s gornjeg kraja poklopcem (debeli lim) s rupom za odvod vode. Ne bih preporučio korištenje plastičnih posuda: plastika apsorbira neke zvučne frekvencije, au shuikinkutsu morate postići njihovu maksimalnu refleksiju od zidova.
Neizostavni uvjeti:
1. cijeli sustav mora biti potpuno skriven pod zemljom;
2. Baza i ispuna bočnih sinusa mora biti od kamena (drobljeni kamen, šljunak, šljunak) - punjenje sinusa zemljom poništit će rezonantna svojstva spremnika.
Logično je pretpostaviti da presudno u instalaciji ima visinu posude – točnije dubinu: što se kap vode više ubrzava u letu, to će glasniji biti njezin udar o dno, to će zvuk biti zanimljiviji i puniji. Ali ne biste trebali dosegnuti fanatizam i izgraditi raketni silos - visina spremnika (komada metalne cijevi) od 1,5-2,5 veličine njegovog promjera sasvim je dovoljna. Imajte na umu da što je veći volumen spremnika, to će zvuk osnovnog tona shuikinkutsua biti niži.
Fizičar Yoshio Watanabe proučavao je značajke odjeka shuikinkutsua u laboratoriju, njegova studija “Analitička studija akustičnog mehanizma “Suikinkutsua”” je besplatno dostupna na internetu. Za najpedantnije čitatelje Watanabe predlaže, po njegovom mišljenju, optimalne dimenzije tradicionalnog shuikinkutsua: keramička posuda sa stijenkom debljine 2 cm zvonolikog ili kruškolikog oblika, visina slobodnog pada 30 do 40 cm, maksimalni unutarnji promjer od oko 35 cm, ali znanstvenik u potpunosti dopušta sve proizvoljne veličine i oblike.
Možete eksperimentirati i dobiti zanimljive efekte ako napravite shuikinkutsu kao cijev u cijevi: umetnite cijev manjeg promjera (630 mm) i nešto niže visine unutar čelične cijevi većeg promjera (na primjer, 820 mm), i izrežite nekoliko rupa u zidovima unutarnje cijevi na različitim visinama promjera oko 10-15 cm. Tada će prazan razmak između cijevi stvoriti dodatni odjek, a ako imate sreće, onda i jeku.
Lagana opcija: umetnite par debelih metalnih ploča širine 10-15 centimetara i iznad polovice unutarnjeg volumena spremnika okomito i malo pod kutom u betonsku podlogu - to će povećati površinu unutarnja površina shuikinkutsu, doći će do dodatne refleksije zvuka, a vrijeme odjeka će se prema tome malo povećati.
Shuikinkutsu možete modernizirati još radikalnije: ako objesite zvona ili pažljivo odabrane metalne ploče u donjem dijelu spremnika duž osi pada vode, tada možete dobiti skladan zvuk od udara kapljica na njih. Ali imajte na umu da je u ovom slučaju ideja shuikinkutsua, a to je slušanje prirodne glazbe vode, iskrivljena.
Sada se u Japanu shuikinkutsu izvodi ne samo u zen parkovima i na privatnim imanjima, već čak iu gradovima, u uredima i restoranima. Da biste to učinili, minijaturna fontana postavljena je u blizini suikinkutsua, ponekad se jedan ili dva mikrofona postavljaju unutar posude, a zatim se njihov signal pojačava i dovodi do zvučnika maskiranih u blizini. Rezultat zvuči otprilike ovako:

Dobar primjer za nasljedovanje.

Shuikinkutsu entuzijasti izdali su CD sa snimkama raznih shuikikutsua nastalih u različitim dijelovima Japana.
Ideja o shuikinkutsu pronašla je svoj razvoj na drugoj strani Tihog oceana:

U srcu ovog američkog "valnog organa" su obične plastične cijevi velike duljine. Postavljene jednim rubom točno u razini valova, cijevi rezoniraju od kretanja vode, a zbog savijanja djeluju i kao zvučni filtar. U tradiciji shuikinkutsua, cijela je struktura skrivena od pogleda. Instalacija je već uvrštena u turističke vodiče.
Sljedeći britanski uređaj također je napravljen od plastičnih cijevi, ali nije namijenjen generiranju zvuka, već mijenjanju postojećeg signala.
Uređaj se zove "Organ Korti" i sastoji se od nekoliko redova šupljih plastičnih cijevi okomito učvršćenih između dvije ploče. Redovi cijevi djeluju kao prirodni filtar zvuka, sličan onima koji se nalaze u sintisajzerima i gitarskim "napravama": neke frekvencije apsorbira plastika, druge se opetovano reflektiraju i rezoniraju. Kao rezultat toga, zvuk koji dolazi iz okolnog prostora transformira se nasumično:

Bilo bi zanimljivo staviti takav uređaj ispred gitarskog pojačala ili bilo kojeg zvučnika i slušati kako se zvuk mijenja. Zaista, “…sve okolo je glazba. Ili to može postati uz pomoć mikrofona ”(američki skladatelj John Cage). ...razmišljam o stvaranju shuikinkutsua u mojoj zemlji ovog ljeta. S lingamom.

Zvuk su zvučni valovi koji uzrokuju vibracije najsitnijih čestica zraka, drugih plinova, kao i tekućih i krutih medija. Zvuk se može pojaviti samo tamo gdje ima materije, bez obzira u kojem je agregatnom stanju. U vakuumu, gdje nema medija, zvuk se ne širi, jer nema čestica koje djeluju kao zvučni valovi. Na primjer, u svemiru. Zvuk se može modificirati, modificirati, pretvarajući se u druge oblike energije. Tako se zvuk pretvoren u radiovalove ili električnu energiju može prenositi na udaljenosti i snimati na informacijske medije.

Zvučni val

Kretanje objekata i tijela gotovo uvijek uzrokuje vibracije u okolini. Nije važno je li voda ili zrak. Pri tome počinju oscilirati i čestice medija na koje se prenose vibracije tijela. Generiraju se zvučni valovi. Štoviše, pokreti se izvode u smjerovima naprijed i natrag, postupno zamjenjujući jedni druge. Stoga je zvučni val longitudinalan. Nikada u njemu nema poprečnog kretanja gore-dolje.

Karakteristike zvučnih valova

Kao i svaki fizički fenomen, oni imaju svoje vlastite vrijednosti, s kojima možete opisati svojstva. Glavne karakteristike zvučnog vala su njegova frekvencija i amplituda. Prva vrijednost pokazuje koliko se valova formira u sekundi. Drugi određuje snagu vala. Zvukovi niske frekvencije imaju vrijednosti niske frekvencije i obrnuto. Frekvencija zvuka se mjeri u hercima, a ako prelazi 20 000 Hz, tada se javlja ultrazvuk. Primjera niskofrekventnih i visokofrekventnih zvukova ima dovoljno u prirodi i svijetu oko nas. Cvrkut slavuja, grmljavina, huk planinske rijeke i drugo različite su zvučne frekvencije. Vrijednost amplitude vala izravno ovisi o tome koliko je glasan zvuk. Glasnoća se pak smanjuje kako se udaljavate od izvora zvuka. Sukladno tome, amplituda je to manja što je val dalje od epicentra. Drugim riječima, amplituda zvučnog vala opada s udaljenošću od izvora zvuka.

Brzina zvuka

Ovaj pokazatelj zvučnog vala izravno ovisi o prirodi medija u kojem se širi. Vlažnost i temperatura ovdje također igraju značajnu ulogu. U prosječnim vremenskim uvjetima brzina zvuka je otprilike 340 metara u sekundi. U fizici postoji nešto poput nadzvučne brzine, koja je uvijek veća od brzine zvuka. Ovo je brzina kojom se zvučni valovi šire kada se zrakoplov kreće. Zrakoplov putuje nadzvučnom brzinom i čak nadmašuje zvučne valove koje stvara. Zbog postupnog povećanja tlaka iza zrakoplova nastaje udarni zvučni val. Zanimljivo i malo ljudi zna mjernu jedinicu takve brzine. Zove se Mach. Mach 1 jednak je brzini zvuka. Ako se val kreće brzinom od 2 Macha, tada putuje dvostruko brže od brzine zvuka.

Zvukovi

NA Svakidašnjica ljudski postoje stalne buke. Razina buke mjeri se u decibelima. Kretanje automobila, vjetar, šuštanje lišća, preplitanje ljudskih glasova i drugi zvučni šumovi naši su svakodnevni pratioci. Ali ljudski slušni analizator ima sposobnost naviknuti se na takve zvukove. Međutim, postoje i takvi fenomeni s kojima se čak ni adaptivne sposobnosti ljudskog uha ne mogu nositi. Na primjer, buka veća od 120 dB može izazvati osjećaj boli. Najglasnija životinja je plavi kit. Kada proizvodi zvukove, čuje se na udaljenosti većoj od 800 kilometara.

Jeka

Kako nastaje jeka? Ovdje je sve vrlo jednostavno. Zvučni val ima sposobnost odbijanja od različitih površina: od vode, od kamenja, od zidova u praznoj prostoriji. Ovaj val se vraća nama, pa čujemo sekundarni zvuk. Nije tako jasan kao izvorni jer se dio energije zvučnog vala raspršuje kada se kreće prema prepreci.

Eholokacija

Refleksija zvuka koristi se u razne praktične svrhe. Na primjer, eholokacija. Temelji se na činjenici da je uz pomoć ultrazvučnih valova moguće odrediti udaljenost do objekta od kojeg se ti valovi reflektiraju. Izračuni se provode mjerenjem vremena za koje će ultrazvuk doći do mjesta i vratiti se natrag. Mnoge životinje imaju sposobnost eholokacije. Na primjer, šišmiši, dupini ga koriste za traženje hrane. Eholokacija je pronašla još jednu primjenu u medicini. Prilikom pregleda ultrazvukom nastaje slika unutarnji organi osoba. Ova se metoda temelji na činjenici da se ultrazvuk, ulazeći u medij koji nije zrak, vraća natrag, stvarajući tako sliku.

Zvučni valovi u glazbi

Zašto glazbeni instrumenti proizvode određene zvukove? Trzalice za gitaru, melodije klavira, niski tonovi bubnjeva i truba, šarmantan tanki glas flaute. Svi ovi i mnogi drugi zvukovi nastaju zbog vibracija u zraku, odnosno, drugim riječima, zbog pojave zvučnih valova. Ali zašto je zvuk glazbenih instrumenata tako raznolik? Ispostavilo se da to ovisi o nekoliko čimbenika. Prvi je oblik instrumenta, drugi je materijal od kojeg je napravljen.

Pogledajmo primjer gudačkih instrumenata. Oni postaju izvor zvuka kada se dotaknu žice. Kao rezultat toga, oni počinju oscilirati i poslati na okoliš različite zvukove. Nizak zvuk bilo kojeg žičanog instrumenta posljedica je veće debljine i duljine žice, kao i slabosti njezine napetosti. I obrnuto, što je žica jače nategnuta, što je tanja i kraća, to se kao rezultat sviranja dobiva viši zvuk.

Radnja mikrofona

Temelji se na pretvaranju energije zvučnog vala u električnu energiju. U ovom slučaju, trenutna snaga i priroda zvuka su u izravnoj proporciji. Unutar svakog mikrofona nalazi se tanka metalna ploča. Kada je izložen zvuku, počinje raditi oscilatorne pokrete. Spirala na koju je spojena ploča također vibrira, što rezultira struja. Zašto se on pojavljuje? To je zato što mikrofon također ima ugrađene magnete. Kada spirala vibrira između svojih polova, nastaje električna struja, koja ide duž spirale i dalje - do zvučnog stupca (zvučnika) ili do opreme za snimanje na informacijski medij (na kasetu, disk, računalo). Usput, slična struktura ima mikrofon u telefonu. Ali kako mikrofoni rade na fiksnim i mobilnim telefonima? Početna faza im je ista - zvuk ljudskog glasa prenosi svoje vibracije na ploču mikrofona, zatim sve ide prema gore opisanom scenariju: spirala koja pri kretanju zatvara dva pola, stvara se struja. Što je sljedeće? S fiksnim telefonom sve je više-manje jasno - kao u mikrofonu, zvuk, pretvoren u električnu struju, prolazi kroz žice. Ali što je s mobitelom ili, na primjer, walkie-talkiejem? U tim slučajevima zvuk se pretvara u energiju radiovalova i udara u satelit. To je sve.

Fenomen rezonancije

Ponekad se takvi uvjeti stvaraju kada amplituda oscilacija fizičko tijelo naglo se povećava. To je zbog konvergencije vrijednosti frekvencije prisilnih oscilacija i prirodne frekvencije oscilacija objekta (tijela). Rezonancija može biti i korisna i štetna. Na primjer, za spašavanje automobila iz rupe, on se pokreće i gura naprijed-natrag kako bi se izazvala rezonancija i dao automobilu zamah. Ali bilo je slučajeva negativne posljedice rezonancija. Na primjer, u Sankt Peterburgu se prije stotinjak godina srušio most pod sinkroniziranim marširanjem vojnika.