Hangfrekvenciás tartomány. A hanghullám frekvenciája, hossza és sebessége közötti kapcsolat

Most sok lehetőség van az interneten, hogy online ellenőrizze hallásának élességét. Ehhez el kell indítania egy videót hanggal, amelynek gyakorisága növekszik. A teszt készítői azt javasolják, hogy fejhallgatóval ellenőrizzék, hogy az idegen zajok ne zavarják-e. A videó hangfrekvenciáinak tartománya olyan magas értékekkel kezdődik, amelyeket csak kevesen hallanak. Ezután a hangfrekvencia fokozatosan csökken, a videó végén pedig olyan hang hallatszik, amelyet még egy hallássérült is Hall.

A videó alatt a felhasználó megmutatja a lejátszott hang frekvenciájának értékét. A vizsgálati feltételek azt sugallják, hogy a videót le kell állítani abban a pillanatban, amikor egy személy hallja a hangot. Ezután látnia kell, hogy a frekvencia mikor állt le. Értéke világossá teszi, hogy a hallás normális, jobb, mint a legtöbb embernél, vagy orvoshoz kell fordulnia. Egyes tesztek azt mutatják, hogy az életkor megfelel-e annak a maximális gyakoriságnak, amelyet egy személy hallhatott.

Mi a hang és a hanghullám

A hang szubjektív érzés, de halljuk, mert valami, ami valóban létezik, a fülünkbe kerül. Ez egy hanghullám. A fizikusokat érdekli, hogy az általunk tapasztalt érzések hogyan kapcsolódnak a hanghullám jellemzőihez.

A hanghullámok kis amplitúdójú hosszirányú mechanikai hullámok, amelyek frekvenciatartománya 20 Hz-20 kHz. Kis amplitúdó amikor a változás nyomás miatt tömörítés-a ritkítás sokkal kisebb, mint a nyomás ebben a környezetben. A kompressziós-ritkító régiók levegőjében a nyomásváltozás sokkal kisebb, mint a légköri. Ha az amplitúdó azonos vagy nagyobb, mint a légköri nyomás, akkor ezek már nem hanghullámok, hanem lökéshullámok, szuperszonikus sebességgel terjednek.

A hangok hallhatósága

Már megtudtuk, hogy mi a hangfrekvenciák tartománya, de mi van a határain túl? Ha a frekvencia kisebb, mint 20 Hz, az ilyen hullámokat infrahangnak nevezzük. Ha több mint 20 kHz, ezek ultrahangos hullámok. Mind az infravörös, mind az ultrahang nem okoz hallási érzéseket. A határok meglehetősen homályosak: a csecsemők 22-23 kHz-et hallanak, a fiatalok 21 kHz-et érzékelnek, valaki 16 Hz-et Hall. Vagyis minél fiatalabb az ember, annál nagyobb a frekvencia, amit hall.

A kutyák magasabb frekvenciákat hallanak. Oktatóik ezt a képességet használják, ultrahangos síppal adnak parancsokat, amelyek nem hallhatók az emberek számára. Az ábra a különböző állatok észlelésére rendelkezésre álló frekvenciatartományokat mutatja.

Úgy hangzik, mint egy rendőrségi Fegyver

Íme egy példa egy olyan esetre, amely azt mutatja, hogy az ember által hallott hangfrekvenciák tartománya hozzávetőleges, és az egyéni jellemzőktől függ.

Washingtonban, a rendőrség megtalálta a módját, hogy erőszakmentesen eloszlassa a fiatalokat. A fiúk és a lányok folyamatosan összegyűltek az egyik metróállomás közelében, beszélgettek. A hatóságok úgy vélték, hogy céltalan időtöltésük zavarja másokat,. . mert túl sok ember gyűlik össze a bejáratnál. A rendőrség telepített egy Szúnyogkészüléket, amely 17,5 kHz frekvencián adott hangot. Ezt az eszközt a rovarok visszaszorítására tervezték, de a gyártók biztosították, hogy az ilyen frekvenciájú hanghullámokat csak a 13 éves, de 25 évnél nem idősebb tinédzserek érzékelik.

A készüléknek köszönhetően meg lehetett szabadulni a fiataloktól, de egy 28 éves férfi hallotta a hangot, és panaszkodott a városvezetéshez. A helyi hatóságoknak abba kellett hagyniuk az eszköz használatát.

Hullámhossz-tartomány

A különböző környezetekben a hangfrekvenciás hullámok eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. A hullám terjedésének hossza és sebessége eltér. A levegőben (szobahőmérsékleten) a sebesség 340 m / s.

Fontolja meg a számunkra hallható tartományban lévő frekvenciájú hullámokat. Minimális hossza 17 mm, a maximális 17 m. A legkisebb hullámhosszú hang az ultrahang határán van, a legnagyobb pedig az infrahanghoz közelít.

A hanghullám sebessége

Úgy gondolják, hogy a fény azonnal terjed, és egy bizonyos időbe telik, amíg a hang terjed. Valójában a fénynek is van sebessége, csak ez a határ, semmi sem mozog gyorsabban, mint a fény. Ami a hangot illeti, a levegőben való terjedése a legnagyobb érdeklődés, bár a sűrűbb közegben a hanghullám sebessége sokkal nagyobb. Emlékezzünk egy zivatarra: először villámcsapást látunk, majd mennydörgést hallunk. A hang késik, mert sebessége sokszor alacsonyabb, mint a fénysebesség. Első alkalommal a hangsebességet úgy mértük, hogy rögzítettük a muskéták tüzelése és a hang közötti időintervallumot. Ezután a műszer és a kutató közötti távolságot elosztották a hang "késleltetésének" idejével.

Ennek a módszernek két hátránya van. Először is, ez a stopper hibája, különösen a hangforrástól közeli távolságban. Másodszor, ez a reakció sebessége. Ezzel a méréssel az eredmények nem lesznek pontosak. A sebesség kiszámításához kényelmesebb egy bizonyos hang ismert frekvenciáját venni. Van egy frekvenciagenerátor, egy olyan eszköz, amelynek hangfrekvenciái 20 Hz-től 20 kHz-ig terjednek.

A kívánt frekvencián be van kapcsolva, a hullámhosszt pedig a kísérlet során mérik. Mindkét érték szorzásával megkapjuk a hangsebességet.

Hypersound

A hullámhosszt úgy számítjuk ki, hogy a sebességet elosztjuk a frekvenciával, így a frekvencia növekedésével a hullámhossz csökken. Olyan magas frekvenciájú rezgéseket lehet létrehozni, hogy a hullámhossz ugyanolyan sorrendben legyen, mint a gázmolekulák, például a levegő szabad útja. Ez hypersound. Rosszul terjed, mert a levegő megszűnik folyamatos közegnek tekinteni,. mert a. a hullámhossz elhanyagolható. Normál körülmények között (légköri nyomáson) a molekulák szabad útja 10^-7 m. . Mi a hullámok frekvenciatartománya? Nem hangosak, mert nem halljuk őket. Ha kiszámítjuk a hipersound gyakoriságát, kiderül, hogy 3 60⁹ Hz és felette. A hiperhangot gigahertzben (1 GHz = 1 milliárd Hz)mérjük.

Hogyan befolyásolja a hang frekvenciája a hangmagasságát

A hangfrekvenciák tartománya befolyásolja a hangmagasság tartományát. Bár a hangmagasság szubjektív érzés, a hang objektív jellemzője, a frekvencia határozza meg. A magas frekvenciák magas hangot generálnak. A hangmagasság a hullámhossztól függ? Természetesen a sebesség, a frekvencia és a hullámhossz összefügg egymással. Az azonos frekvenciájú hangnak azonban különböző hullámhossza lesz a különböző környezetekben, de ugyanúgy fogják érzékelni.

Halljuk a hangot, mert a nyomásváltozások miatt a dobhártyánk rezeg. A nyomás ugyanolyan frekvenciával változik, így nem számít, hogy a hullámhossz különböző környezetekben eltérő. Ugyanazon frekvencia miatt a hangot magasnak vagy alacsonynak fogjuk érzékelni, még vízben, még a levegőben is. Vízben a hangsebesség 1,5 km/ s, ami majdnem 5-ször nagyobb, mint a levegőben, ezért a hullámhossz sokkal hosszabb. De ha a test állandó frekvenciával (mondjuk 500 Hz) rezeg mindkét környezetben, akkor a hangmagasság ugyanaz lesz.

Vannak olyan hangok, amelyeknek nincs magassága, például a "sh-sh-sh"hang. Frekvencia-ingadozásuk nem periodikus, hanem kaotikus, ezért zajként érzékeljük őket.