Garsas: jo charakteristikos, kaip skamba garsas ir garso atspindys (paaiškinta diagrama)

Garsas: jo charakteristikos, kaip skamba garsas ir garso atspindys (paaiškinta diagrama)!

Visose mūsų pabudimo valandose girdime tiek daug skirtingų garsų tipų. Kai kurie yra malonūs, nemalonūs. Kai kurie yra susitraukę, o kiti yra bosas. Kai kurie garsiai ir šiek tiek minkšti. Mes aptarsime, kaip garsai gaminami ir kas apibūdina garsą.

Kaip sukuriamas garsas:

Toliau aprašyta veikla padės jums suprasti, kaip garsas gaminamas.

1. Stenkitės šventyklos varpą, kad jis taptų žiedas. Palieskite varpą, kai jis skamba. Jūs pajusite vibracijas.

2. Pritvirtinkite guminę juostelę ant pieštuko dėžutės. Paspauskite du pieštukus žemiau guminės juostos. Jei pirštu nuplėšiate ištemptą guminę juostą, girdėsite garsą. Taip pat pastebėsite, kad guminė juosta vibruoja.

3. Lengvai įkiškite pirštus ant gerklės ir kalbėkite. Jūs pajusite vibracijas.

4. 9.2 pav. Parodyta derinimo šakutė, kuri naudojama laboratorijoje garsui gaminti. Kai atsitrenkia viena iš griebtuvų prie gumos padėklo, derinimo šakutė sukuria garsą. Jei švelniai prisiliesite prie šakės, o šakutė sukuria garsą, pajusite, kad vibruoja.

Jei atnešite vibruojančią koją su tam tikru vandeniu esančiu vandeniu, pamatysite, kad įduboje yra vandens. Visose šiose veiklose garsas gaminantis kūnas vibruoja. Jei sustabdysite vibracijas, garsas sustos. Taigi, jūs galite daryti išvadą, kad garsą sukuria kūno vibracijos arba judėjimas.

Garso charakteristikos:

Trys charakteristikos padeda atskirti vieną garsą ir kitą. Tai garsas, garsas ir kokybė. Ir šias charakteristikas lemia garsą sukeliančios vibracijos.

Garsumas:

Kas lemia garso garsumą ar minkštumą? Pajuskite gerklę, kai jūs šnabžiatės, ir pajusite, kaip šaukiate. Ar galite atspėti, koks garsas priklauso? Ši veikla padės.

Veikla:

Vienoje iš ankstesnių užsiėmimų jūs nuvalėte ištemptą guminę juostą. Bandykite vėl. Švelniai užsukite guminę juostą, kad sukurtumėte mažas vibracijas ir pastebėtumėte, kad garsas sukelia. Tada užklijuokite jį taip, kad vibracijos būtų daug didesnės. Ar garsas tampa garsesnis?

Vibracinio korpuso garso stiprumas priklauso nuo vibracijos dydžio. Mokslinis būdas tai pasakyti yra tai, kad garso garsumas priklauso nuo vibracijos, kuri ją gamina, amplitudės.

Vibracinio korpuso vibracijų amplitudė yra didžiausias kūno atstumas (atstumas) nuo jo poilsio vietos. Gumos juostos atveju atstumas, per kurį jūs traukiate, yra jo amplitudė. Kuo sunkiau jį traukti, tuo didesnis amplitudė ir garsesnis garsas.

Pitch:

Garso pylimas yra susijęs su tuo, kaip jis yra švelnus ar bosas. Švelnus garsas, kaip ir švilpukas, yra aukštas. Boso garsas, kaip ir boso būgno, yra žemas. Vaiko balsas yra didesnis nei suaugusiojo. Pažiūrėkime, koks pikis priklauso.

Atlikdami gumos juostos veikimą, atkreipkite dėmesį į tai, kaip pasikeičia garsas, jei nuolat sugriežtinate guminę juostą, užkabindami jį aplink vieną pieštuką. Jūs pastebėsite, kad, sugriežtinus guminę juostą, jis vibruoja greičiau ir sukuria šrillerį. Tai pasakytina ir apie styginių instrumentus. Kai muzikantai nori „sureguliuoti savo instrumentą aukštesnę“ arba padidinti jo aukštį, jie sugriežtina stygas, kad jie greičiau vibruotų.

Taigi garso garsas priklauso nuo jo vibracijos spartos. Vibracijų sparta taip pat vadinama vibracijų dažniu. Vibracinio korpuso dažnis yra vibracijų, kurias jis užbaigia per vieną sekundę, skaičius. SI dažnio vienetas yra hercas (simbolis: Hz). Jei vibruojantis kūnas per sekundę užbaigia 10 vibracijų, jo dažnis yra 10 Hz.

Ištirsime šiek tiek daugiau. Padėkite pieštukus arčiau vienas kito ir nupieškite guminę juostą. Jūs pastebėsite, kad, sumažinus atstumą tarp pieštukų, garsas tampa švelnus arba aukščiau. Taigi, trumpesni ilgiai sukuria aukštesnio aukščio garsus. Toliau palyginkite skirtingo storio gumos juostų gaminamus garsus. Jūs pastebėsite, kad kuo storesnė guminė juosta, tuo žemesnis yra pagaminto garso aukštis.

Styginių instrumentai:

Styginių instrumentuose, kaip gitara, smuikas, veena, sitaras ir sarodas, garsą gamina vibruojančios eilutės (paprastai metalinės vielos). Garsinio garso dažnis priklauso nuo eilutės ilgio, storio ir įtempimo. Storesnės eilutės sukuria žemesnio lygio garsus, o mažindami eilutės ilgį (priklausomai nuo to, kur paspausite), pikis didėja.

Vėjo instrumentai:

Vėjo instrumentuose, tokiuose kaip saksofonas, klarnetas, shehnai ir fleita, garsas gaminamas vibruojančiomis oro kolonomis. Šie instrumentai iš esmės yra panašūs į tuščiavidurius vamzdžius (skirtingų formų), o muzikantas įsiurbia į juos, kad oro kolonėlė viduje vibruotų. Garsinio garso dažnis priklauso nuo oro kolonos ilgio, kurį galima reguliuoti.

Užpildykite stiklinį butelį šiek tiek vandens. Išpūsti butelio burną ir klausykitės garso. Pakeiskite vandens lygį butelyje. Ar garso pokytis pasikeičia? Tai panaši į tai, kaip vėjo instrumente keičiamas pikis.

Supilkite skirtingus vandens kiekius į keturis ar penkis stiklus. Stenkitės juos pieštuku ir klausykite pikio skirtumo (9.4 pav.). Štai kaip groja tar tarang.

Perkusijos priemonės:

Perkusiniai instrumentai, tokie kaip tabla, mridangamas, būgnai ir bongos, paprastai turi membraną, ištemptą ant cilindrinio metalo, medžio ar molio. Dėl membranos įtempimo ir jo srities nustatomas pagaminto garso aukštis. Mažesnės zonos ir apsauginės membranos sukuria šrillerius.

Kokybė:

Garso kokybė reiškia, ar ji yra turtinga ar plokščia. Net jei sitaras ir sarodas sukuria to paties dažnio (pikio) ir amplitudės (garsumo) garsus, galėsite juos atskirai pasakyti, nes garsų kokybė bus kitokia. Tiesą sakant, kai kūnas vibruoja, jis niekada nesukuria tik vieno dažnio.

Kai žaidžiate tam tikrą pastabą, pvz., Gitara, prietaisas nepateikia vieno tam tikro dažnio pastabos. Pasakykite, kad pagrindinė gitaros pastaba (garsas) yra f. Jis taip pat gamins dažnių garsus, kurie yra daugkartiniai f (ty 2f, 3f ir pan.). Pagrindinis garsas (f) yra garsiausias ir vadinamas pagrindiniu.

Kiti garsai, sumaišyti su ja, yra švelnesni nei pagrindiniai ir įvairūs garsiai. Tai vadinama harmonika (pagrindinis yra pirmasis harmonikas). Kai ta pati pastaba yra žaidžiama skirtingais instrumentais, generuojamas pagrindinis dažnis arba esminis, yra tas pats. Tačiau esami harmonikai ir jų santykinis garsumas yra skirtingi. Tai lemia garso kokybę. Paprastai garsas yra turtingesnis, jei yra daugiau harmonikų.

Muzika ir triukšmas:

Triukšmas, kaip ir krekerių sprogimas, yra nemalonus ausims. Kita vertus, muzika yra maloni ausims. Pagrindinis skirtumas tarp triukšmo ir muzikos yra tas, kad pirmasis yra sukurtas netaisyklingos vibracijos, o antrasis - reguliariai vibruojant. Kai vibracijų (garsų) dažnis turi aiškų ryšį vienas su kitu, mes juos vadiname reguliariai.

Muzikos kūrimui naudojamų užrašų dažnumas, neatsižvelgiant į tai, ar Indijos (sa, re, ga, ma, pa, dha, ni), ar Vakarų (do, re, mi, fa, so, la, ti), turi tam tikrą ryšį su vienas kitą. Kai nepavyksta išlaikyti šio ryšio, muzika skamba nesuderinama, išjungta arba besura.

Triukšmo tarša:

Triukšmas yra ne tik nemalonus ausims. Jis taip pat gali sukelti stresą, nerimą, miego sutrikimus ir nuolatinį klausos pažeidimą. Tai garsas, kuris yra aktualus triukšmo taršos kontekste arba žalingas triukšmo poveikis žmonių sveikatai. Net muzika, grojama labai garsiai, gali sukelti triukšmą.

Garso garsumas matuojamas decibelais (simbolis: dB). Labai garsus triukšmas (140–150 dB), kaip ir tas, kuris gaminamas, kai kils lėktuvas, gali sprogti ausies būgną. Triukšmo lygis 120-140 dB (neįprastas roko koncerte) gali pakenkti ausims. Net 80–90 dB triukšmo lygis (kaip ir gamyklose ir užimtose gatvėse) gali pakenkti klausai, jei jis yra veikiamas ilgą laiką.

Ką mes galime padaryti:

Kai kurie dalykai, kuriuos mes visi galime padaryti, kad sumažintume triukšmo taršą, yra išvengti garsiakalbių naudojimo švenčių metu ir sumažinti televizorių bei muzikos sistemų garsumą.

Kiti veiksmai, kurių galima imtis, yra šie:

1. Pramonės įmonės turėtų būti įsikūrusios ne gyvenamuosiuose rajonuose.

2. Transporto priemonių ragai turėtų būti naudojami tik tada, kai būtina.

3. Mašinos turi būti geros būklės, kad būtų sumažintas pramoninis triukšmas. Triukšmingose ​​pramonės šakose dirbantys žmonės gali apsisaugoti, naudodami ausines.

Veikla:

Pradėkite sąmoningumo kampaniją savo kaimynystėje. Galite pasikonsultuoti su gydytoju ir pateikti plakatus apie kenksmingą triukšmo poveikį. Stenkitės įtikinti žmones neužplėšti krekerių ar naudoti garsiakalbius švenčių metu. Taip pat pabandykite įtikinti juos atsisakyti televizorių ir muzikos sistemų apimties.

Kaip vyksta garsas:

Vibruojančio kūno sukurtas garsas yra energijos forma. Vibracinis korpusas perduoda šią energiją į aplinkines oro molekules, kurios tada pradeda vibruoti tuo pačiu dažniu. Šios molekulės perduoda vibracijas gretimoms molekulėms ir pan. Štai kaip garsas keliauja visomis kryptimis iš garsą gaminančios kūno.

Važiuojant tam tikru atstumu vibracijos nyksta dėl energijos praradimo. Kuo garsesnis garsas arba tuo didesnė vibracijų amplitudė, tuo didesnis jų nuvažiuotas atstumas, kol jie mirs.

Garsui reikalinga vidutinė kelionė:

Garsas keliauja, nes vibruojantis kūnas perduoda vibracijas aplinkinės terpės molekulėms. Jei nebūtų molekulių, kurios galėtų perduoti vibracijas, tai nebūtų keliaujama. Ši veikla parodys, kad garsas negali judėti vakuume.

Jums reikės kamščio, prijungto prie vakuuminio siurblio ir sandariai uždaromos kamščiu. Įjunkite tranzistorių (radiją) ir įdėkite jį į stiklainį. Jūs galėsite išgirsti tranzistorių. Paleiskite siurblį. Kai oras pradeda išpumpuoti, garsas susilpnės. Galų gale, išgirsite jokio garso.

Garso greitis:

Galbūt jūs pastebėjote, kad pamatysite žaibo blykstę, kol išgirsite pridedamą griaustinį. Šviesa važiuoja taip greitai (300 000 km / s), kad blykstę matote beveik akimirksniu. Garsas kelia daug lėčiau, todėl griaustinio garsas užima daug laiko, kad pasiektų jus.

Garsas važiuoja apie 340 m / s greičiu ore. Jis per daug greičiau (maždaug 1, 5 km / s) važiuoja per vandenį. Ji greičiau keliauja per kietąsias medžiagas. Taip yra todėl, kad molekulės yra supakuotos arčiau kietųjų medžiagų ir skysčių nei ore. Kadangi molekulės turi vibracijas, jos veikia efektyviau, kai jos yra arčiau.

Garsas taip pat vyksta daug toliau per skysčius ir kietąsias medžiagas nei per orą. Be to, garsai yra aiškesni ir garsesni (ty amplitudė yra didesnė), kai girdimi skysčiais ir kietomis medžiagomis, o ne per orą. Tai yra priežastis, kodėl banginiai gali bendrauti tarpusavyje net per šimtą kilometrų.

Veikla:

Stovėkite apie 1 m nuo žadintuvo ir klausykite jo. Dabar padėkite ją maždaug 1 m atstumu nuo stalo krašto, įdėkite ausis į kraštą ir klausykitės. Ar garsas tampa garsesnis?

Telefonas:

Apskritai, bet kuris prietaisas, galintis perkelti garsą nuotoliniu būdu, yra telefonas. Anksčiausios pastangos gaminti prietaisą, kuriame garsas galėtų būti gabenamas elektra, buvo padarytos 1860-aisiais. Ankstyvajame telefone garsiakalbyje vibravo įstrigęs pergamentas kandiklyje.

Šie virpesiai virto svyruojančia elektros srovė, dėl kurios imtuvo pergamentas vibravo ir šios vibracijos pasiekė klausytojo ausį. Tačiau, kol kas nors galvojo apie elektros energijos naudojimą garso perdavimui, žmonės pagamino styginius telefonus. Taip pat galite padaryti vieną.

Telefono kūrimas:

Padarykite skyles dviejų popieriaus puodelių pagrinduose. Per skyles prijunkite kietą, susuktą virvę arba ploną vielą. Užtikrinkite eilutę susiejant rungtynes ​​dviejuose galuose. Ištempkite eilutę ir švelniai kalbėkite į vieną puodelį, o jūsų draugas klauso per kitą. Popieriniai puodeliai veikia geriau nei skardines, nes popierius lengvai vibruoja.

Garsai, kuriuos padarė ir girdėjo gyvūnai:

Visi aukštesni gyvūnai (žinduoliai ir paukščiai) bendrauja tarpusavyje, skambindami balso virvėmis. Tarp žemesnių gyvūnų, varlės turi balso virves. Kai kurie vabzdžiai labai garsiai skamba, nors neturi balso laidų.

Kriketo triukšmas skleidžiamas, trinti jų sparnus, o žolės skleidžia garsų triukšmą, trenkdami jų užpakalines kojas nuo sparnų. Gyvatės šypsosi, priverčdamos orą iš burnos. Bičių, uodų ir musių susitraukimą sukelia jų sparnų vibracija.

Kaip mes kalbame:

Organas, kuris padeda mums kalbėti, vadinamas gerklu. Jis yra tarp ryklės ir trachėjos. Kai iškvepiamas oras praeina per gerklę, joje vibruoja du audinio raukšlės, kurios sukuria garsą. Audinių raukšlės vadinamos balso virvėmis. Jie taip pat kontroliuoja gerklų atidarymo dydį.

Kai vokaliniai laidai tampa įtempti ir ploni, o gerklų atidarymas tampa siauresnis, padidėja sukurto garso dažnis. Dažnis (arba pikis) taip pat priklauso nuo balso laidų ilgio. Moterys skamba labiau nei vyrai, nes jų balso laidai yra trumpesni.

Kaip mes girdime:

Girdime su ausų pagalba. Kiekviena ausys suskirstyta į tris dalis - išorę, vidurį ir vidinę. Visų garsą gaminančių kūnų vibracijos (įskaitant žodžius, kuriuos kalbėjo kiti) perduodamos į mūsų ausis vibruojančios oro molekulės. Šios vibracijos pirmiausia pasiekia išorinę ausį.

Išorinė ausys:

Išorinę ausį sudaro pina, kurią galite pamatyti ir jausti, ir ausies kanalą, kurio atidarymas jums matomas. Kai garso vibracijos pasiekia ausį, kanalo viduje esančios oro molekulės pradeda vibruoti ir streikuoti ištemptą membraną, vadinamą ausies būgnu. Ausies būgnas atskiria išorinę ausį nuo vidurinės ausies.

Vidurio ausys:

Vidurinėje ausyje, esančioje už ausies būgno, yra trys subtilūs, tarpusavyje susieti kaulai, vadinami plaktuku, alviliu ir maišytuvu. Ausies būgnelio vibracijos daro šiuos kaulus vibruojančius. Kaulai perduoda vibracijas į vidinę ausį.

Vidinė ausis:

Vidinėje ausyje yra spiralinis vamzdis, vadinamas kakleliu, kuris yra tikrasis klausos organas. Maži plaukai, esantys šio skysčio pripildyto vamzdžio viduje, pasiima iš vidurinės ausies perduodamą vibraciją. Tada jie siunčia signalą į smegenis per klausos nervą, ir smegenys ją interpretuoja, kad išgirstų garsus.

Ką mes ir kiti gyvūnai girdi:

Girdime tik garsus 20 Hz ir 20 000 Hz dažnių diapazone. Garsai, kurių dažnis yra mažesnis nei 20 Hz, vadinami infrasonika, o tie, kurių dažnis viršija 20 000 Hz, vadinami ultragarsu. Nors girdime garsus nuo 20 Hz iki 20 000 Hz, galime pagaminti garsus tik 60–13 000 Hz diapazone.

Kitų gyvūnų gaminamų ir girdimų garsų diapazonai skiriasi nuo mūsų gaminamų ir išgirstų garsų. Šunys, katės, beždžionės ir šikšnosparniai yra gyvūnai, girdintys ultragarsu. Delfinai, jūrų kiaulės ir banginiai gali gaminti ir girdėti ultragarso vibracijas.

Jie bendrauja tarpusavyje per žemo dažnio (girdimas) žieves, moans ir švilpukus, bet suranda savo kelią naudojant ultragarso vibracijas. Gyvūnų gaminamų garsų diapazonas ne visada atitinka garsų, kuriuos jis gali išgirsti, diapazoną. Iš tiesų, kai kurie gyvūnai, kaip gyvatės, gali skambėti, nors jie negali girdėti.

Garso atspindys:

Kaip ir šviesa, garsas taip pat atsispindi, absorbuojamas ir perduodamas į skirtingas medžiagas skirtingomis medžiagomis. Minkštos, akytos medžiagos, pavyzdžiui, audinys, Thermocol, medvilnė ir vilna, yra geros sugerties ir prastos garso atspindžiai. Kieti paviršiai, kaip antai betono sienos ir metalai, yra geri garso atspindžiai.

Echoes:

Galbūt girdėjote aidus ilguose koridoriuose arba didelėse tuščiose salėse. Echoes yra atspindintys garsai. Kodėl mes jų ne visada girdime, nors aplink mus yra daug garso reflektorių? Taip yra todėl, kad galime atskirti du garsus tik tuo atveju, jei tarp jų yra penkioliktosios sekundės laiko tarpas.

Kitaip tariant, garsą girdime tik tada, kai trunka vieną penkioliktą sekundės, kad pasiektų atspindintį paviršių ir grįžtų. Kadangi garso greitis yra 340 m / s, jis važiuoja 340 m / sx (1/15) s = 22, 6 m (maždaug) per penkioliktą sekundę. Tai reiškia, kad atspindintis paviršius turi būti (22, 6 + 2) m arba apie 11, 3 m. Jei tai yra arčiau, aidas taip greitai pradeda skambėti, kad galėtume atskleisti du garsus.

Sumažinti aidai:

Kitas dalykas padeda sumažinti aidus kasdieniame gyvenime. Dauguma aplinkinių dalykų, pvz., Mediena, drabužiai ir baldai, yra prasti reflektoriai ir geri garso sugertuvai. Jei taip nebūtų, mūsų balsai atsispindėtų ir atsispindėtų iš grindų ir sienų, todėl mums būtų sunku bendrauti.

Mes negalėtume išgirsti skirtingų aidų, bet būtų trikdymas. Kai mes turime daugiau dėmesio skirti atspindžių mažinimui, kaip ir auditorijose ir teatruose, mes naudojame specialias sugeriančias medžiagas sienoms ir luboms padengti.

Aidų taikymas:

1. Echoes naudojami povandeninių objektų suradimui ir jūros gylio matavimui. Vibracijos siunčiamos iš laivų. Laikas, per kurį atspindėta vibracija grįžta, padeda apskaičiuoti vibracijos atspindinčio objekto gylį.

2. Gydytojai naudoja aidus, kad gautų „vidinį“ kūno organų vaizdą. Ultragarsinės vibracijos, atspindėtos skirtingose ​​organo dalyse, padeda sukurti organo įvaizdį. Ši technika vadinama echokardiografija širdies atveju. Terminas ultra-sonografija paprastai naudojamas kitų organų atveju.

3. Šikšnosparniai naudoja aidus, kad nustatytų jų grobį. Jie skleidžia ultragarso virpesius ir gali įvertinti grobio atstumą nuo laiko, kurį echo grąžina. Kiaulės, banginiai ir ruoniai naudoja aidus, kad surastų kelią.