Raspon audio frekvencija. Odnos frekvencije zvučnog vala, njegove duljine i brzine

Sada na Internetu postoji puno mogućnosti za provjeru oštrine sluha na mreži. Da biste to učinili, pokrenite video sa zvukom čija se frekvencija povećava. Kreatori testa preporučuju provjeru u slušalicama kako vanjska buka ne bi ometala. Raspon zvučnih frekvencija u videu započinje s tako visokim vrijednostima, koje jedinice mogu čuti. Tada se frekvencija zvuka glatko smanjuje, a na kraju videa čuje se zvuk koji će čuti čak i osoba s oslabljenim sluhom.

Tijekom videozapisa korisniku se prikazuje vrijednost frekvencije zvuka koji se reproducira. Uvjeti ispitivanja sugeriraju da video treba zaustaviti u trenutku kada osoba može čuti zvuk. Dalje, trebali biste vidjeti na kojoj se oznaci frekvencija zaustavila. Njegova vrijednost jasno će pokazati da je sluh normalan, bolji od većine ljudi, ili biste trebali posjetiti liječnika. Neki testovi pokazuju kojoj dobi odgovara granična frekvencija koju je osoba mogla čuti.

Što je zvuk i zvučni val

Zvuk je subjektivna senzacija, ali čujemo ga jer nešto stvarno postoji u našem uhu. To je zvučni val. Fizičare zanima kako se osjećaji koje doživljavamo odnose na karakteristike zvučnog vala.

Zvučni valovi su uzdužni mehanički, s malom amplitudom vala, čiji je frekvencijski raspon 20 Hz-20 kHz. Mala amplituda — tada se mijenja tlak zbog kompresije-vakuuma mnogo je manji od tlaka u ovom mediju. U zraku, u područjima kompresije-razrjeđivanja, promjena tlaka je mnogo manja od atmosferskog. Ako je amplituda istog reda ili veća od atmosferskog tlaka, onda to više nisu zvučni valovi, već udarni valovi, oni se šire nadzvučnom brzinom.

Čujnost zvukova

Već smo saznali koliki je raspon zvučnih frekvencija, ali što se nalazi izvan njegovih granica? Ako je frekvencija manja od 20 Hz, takvi se valovi nazivaju infrazvučni. Ako je više od 20 kHz, to su ultrazvučni valovi. I infra i ultrazvuk ne uzrokuju slušne senzacije. Granice su prilično nejasne: bebe čuju 22-23 kHz, stari ljudi mogu percipirati 21 kHz, netko čuje 16 Hz. Odnosno, što je osoba mlađa, to je veća frekvencija koju može čuti.

Psi čuju veće frekvencije. Ovu njihovu sposobnost koriste treneri, daju naredbe ultrazvučnim zviždukom koji ljudi ne čuju. Na slici su prikazani frekvencijski rasponi dostupni različitim životinjama.

Zvuk kao oružje policajaca

Dajemo primjer slučaja koji pokazuje da je raspon zvučnih frekvencija koje osoba čuje približan i ovisi o individualnim karakteristikama.

Policija u DC-u pronašla način da nenasilno rastjera mlade. Dječaci i djevojčice stalno su se okupljali u blizini jedne od stanica podzemne željeznice, komunicirali. Vlasti su smatrale da njihova besciljna zabava ometa druge, poput. k. na ulazu se nakuplja previše ljudi. Policija je instalirala uređaj "komarac" koji je emitirao zvuk na frekvenciji od 17,5 kHz. Ovaj je uređaj dizajniran za odbijanje insekata, ali proizvođači su uvjeravali da zvučne valove ove frekvencije percipiraju samo adolescenti od 13 i ne stariji od 25 godina.

Zahvaljujući uređaju, uspjeli su se riješiti mladih, ali muškarac od 28 godina čuo je zvuk i požalio se Gradskoj upravi. Lokalne vlasti morale su prestati koristiti uređaj.

Raspon valne duljine

Valovi zvučnih frekvencija u različitim medijima imaju različite karakteristike. Duljina i brzina širenja vala razlikuju se. U zraku (na sobnoj temperaturi) brzina je 340 m / s.

Razmotrimo valove s frekvencijama u rasponu koji nam se čuje. Njihova minimalna duljina je 17 mm, a maksimalna 17 m. Zvuk s najmanjom valnom duljinom nalazi se na rubu ultrazvuka, a s najvećom valnom duljinom približava se infrazvuku.

Brzina zvučnog vala

Vjeruje se da svjetlost putuje trenutno, a za širenje zvuka potrebno je određeno vrijeme. U stvari, svjetlost također ima brzinu, samo je granična, brža od svjetlosti, ništa se ne kreće. Što se tiče zvuka, njegovo širenje u zraku je od najvećeg interesa, iako je brzina zvučnog vala u gušćim medijima mnogo veća. Sjetimo se grmljavinske oluje: prvo vidimo bljesak munje, a zatim čujemo grmljavinu. Zvuk kasni jer je njegova brzina mnogo puta sporija od brzine svjetlosti. Prvi put je izmjerena brzina zvuka bilježeći vremenski interval između pucanja muškete i zvuka. Zatim su uzeli udaljenost između pištolja i istraživača i podijelili ga s vremenom" kašnjenja " zvuka.

Ova metoda ima dva nedostatka. Prva je pogreška štoperice, posebno u neposrednoj blizini izvora zvuka. Drugo je brzina reakcije. Ovim mjerenjem rezultati neće biti točni. Za izračunavanje brzine prikladnije je uzeti poznatu frekvenciju određenog zvuka. Postoji generator frekvencija, instrument s rasponom zvučnih frekvencija od 20 Hz do 20 kHz.

Uključuje se na željenu frekvenciju, tijekom eksperimenta mjeri se valna duljina. Množenjem obje vrijednosti dobiva se brzina zvuka.

Hipersoničan

Valna duljina izračunava se dijeljenjem brzine s frekvencijom, pa se s povećanjem frekvencije valna duljina smanjuje. Moguće je stvoriti oscilacije tako visoke frekvencije da će valna duljina biti jednog reda veličine slobodnog puta molekula plina, poput zraka. To je hiperzvuk. Ne širi e dobro jer E zrak pre taje matrati kontinuiranim medijem, jer E zrak. k. valna duljina je zanemariva. U normalnim uvjetima (pri atmosferskom tlaku) srednji slobodni put molekula je 10^-7 m. Koliki je frekvencijski raspon valova? Oni nisu zvučni, jer ih ne možemo čuti. Ako izračunamo hipersoničnu frekvenciju, ispada da je ona 3 od 10⁹ Hz i više. Izmjerite hipersoničnost u gigahercima (1 GHz = 1 milijarda Hz).

Kako frekvencija zvuka utječe na njegovu visinu

Raspon audio frekvencija utječe na raspon visine. Iako je visina zvuka subjektivna senzacija, određena je objektivnom karakteristikom zvuka, frekvencijom. Visoke frekvencije stvaraju visoki zvuk. Ovisi li visina tona o valnoj duljini? Naravno, brzina, frekvencija i valna duljina međusobno su povezani. Međutim, zvuk iste frekvencije imat će različite valne duljine u različitim medijima, ali će se percipirati na isti način.

Zvuk čujemo jer promjene tlaka uzrokuju osciliranje bubnjića. Tlak varira s istom frekvencijom, pa nije važno što je valna duljina različita u različitim medijima. Zbog iste frekvencije zvuk ćemo percipirati kao visok ili nizak, čak i u vodi, čak i u zraku. U vodi je brzina zvuka 1,5 km/ s, što je gotovo 5 puta više nego u zraku, dakle mnogo veća i valna duljina. Ali ako tijelo vibrira na nepromjenjivoj frekvenciji (recimo 500 Hz) u oba medija, visina tona bit će ista.

Postoje zvukovi koji nemaju visinu, poput zvuka "sh-sh-sh". Njihove oscilacije frekvencije nisu periodične, već kaotične, pa ih doživljavamo kao buku.