Burimet e mesazheve të zërit janë dridhjet e zërit. Dridhjet e zërit

Ky mësim mbulon temën "Valët e zërit". Në këtë mësim do të vazhdojmë të studiojmë akustikën. Së pari, le të përsërisim përkufizimin e valëve të zërit, pastaj të shqyrtojmë diapazonin e tyre të frekuencës dhe të njihemi me konceptin e valëve ultrasonike dhe infrasonike. Ne gjithashtu do të diskutojmë vetitë e valëve të zërit në media të ndryshme dhe do të mësojmë se çfarë karakteristikash kanë ato. .

Valët e zërit - këto janë dridhje mekanike që, duke u përhapur dhe duke ndërvepruar me organin e dëgjimit, perceptohen nga një person (Fig. 1).

Oriz. 1. Vala zanore

Dega e fizikës që merret me këto valë quhet akustikë. Profesioni i njerëzve që në popull quhen "dëgjues" janë akustikë. Vala e zërit është një valë që përhapet në një mjedis elastik, është një valë gjatësore dhe kur përhapet në një mjedis elastik, ngjeshja dhe shkarkimi alternohen. Ai transmetohet me kalimin e kohës në një distancë (Fig. 2).

Oriz. 2. Përhapja e valëve zanore

Valët e zërit përfshijnë dridhjet që ndodhin me një frekuencë nga 20 në 20,000 Hz. Për këto frekuenca gjatësitë valore përkatëse janë 17 m (për 20 Hz) dhe 17 mm (për 20,000 Hz). Ky diapazon do të quhet tingull i dëgjueshëm. Këto gjatësi vale jepen për ajrin, shpejtësia e zërit në të cilin është e barabartë me .

Ekzistojnë gjithashtu vargje me të cilat merren akustikë - infrasonike dhe ultrasonike. Infrasonike janë ato që kanë një frekuencë më të vogël se 20 Hz. Dhe ato ultrasonike janë ato që kanë një frekuencë më të madhe se 20,000 Hz (Fig. 3).

Oriz. 3. Gama e valëve zanore

Çdo person i arsimuar duhet të njihet me diapazonin e frekuencës së valëve zanore dhe të dijë se nëse shkon për një ekografi, fotografia në ekranin e kompjuterit do të ndërtohet me një frekuencë prej më shumë se 20,000 Hz.

Ultratinguj - Këto janë valë mekanike të ngjashme me valët e zërit, por me një frekuencë që varion nga 20 kHz në një miliard herc.

Quhen valë me një frekuencë prej më shumë se një miliard herc hipertingulli.

Ultratingulli përdoret për të zbuluar defektet në pjesët e derdhjes. Një rrjedhë sinjalesh të shkurtra tejzanor drejtohet në pjesën që ekzaminohet. Në ato vende ku nuk ka defekte, sinjalet kalojnë përmes pjesës pa u regjistruar nga marrësi.

Nëse ka një çarje, një zgavër ajri ose një johomogjenitet tjetër në pjesë, atëherë sinjali tejzanor reflektohet prej tij dhe, duke u kthyer, hyn në marrës. Kjo metodë quhet zbulimi i defekteve me ultratinguj.

Shembuj të tjerë të aplikimeve me ultratinguj janë makinat me ultratinguj, makinat me ultratinguj, terapia me ultratinguj.

Infratinguj - valë mekanike të ngjashme me valët e zërit, por që kanë një frekuencë më të vogël se 20 Hz. Ata nuk perceptohen nga veshi i njeriut.

Burimet natyrore të valëve infratinguj janë stuhitë, cunami, tërmetet, uraganet, shpërthimet vullkanike dhe stuhitë.

Infratingulli është gjithashtu një valë e rëndësishme që përdoret për të lëkundur sipërfaqen (për shembull, për të shkatërruar disa objekte të mëdha). Ne lëshojmë infratinguj në tokë - dhe toka shpërthen. Ku përdoret kjo? Për shembull, në minierat e diamanteve, ku ata marrin mineral që përmban përbërës diamanti dhe e shtypin atë në grimca të vogla për të gjetur këto përfshirje diamanti (Fig. 4).

Oriz. 4. Aplikimi i infratingullit

Shpejtësia e zërit varet nga kushtet mjedisore dhe temperatura (Fig. 5).

Oriz. 5. Shpejtësia e përhapjes së valëve të zërit në media të ndryshme

Ju lutemi vini re: në ajër shpejtësia e zërit në është e barabartë me , dhe në , shpejtësia rritet me . Nëse jeni studiues, atëherë kjo njohuri mund të jetë e dobishme për ju. Ju madje mund të gjeni një lloj sensori të temperaturës që do të regjistrojë ndryshimet e temperaturës duke ndryshuar shpejtësinë e zërit në medium. Tashmë e dimë se sa më i dendur të jetë mediumi, sa më serioz të jetë ndërveprimi ndërmjet grimcave të mediumit, aq më shpejt përhapet vala. Në paragrafin e fundit e diskutuam këtë duke përdorur shembullin e ajrit të thatë dhe ajrit të lagësht. Për ujin, shpejtësia e përhapjes së zërit është . Nëse krijoni një valë zanore (trokisni në një pirun akordimi), atëherë shpejtësia e përhapjes së saj në ujë do të jetë 4 herë më e madhe se në ajër. Nga uji, informacioni do të arrijë 4 herë më shpejt se me ajër. Dhe në çelik është edhe më i shpejtë: (Fig. 6).

Oriz. 6. Shpejtësia e përhapjes së valëve zanore

Ju e dini nga epikat që përdori Ilya Muromets (dhe të gjithë heronjtë dhe njerëzit e zakonshëm rusë dhe djemtë nga RVS e Gaidar) përdorën një metodë shumë interesante për të zbuluar një objekt që po afrohet, por është ende larg. Tingulli që lëshon kur lëviz nuk është ende i dëgjueshëm. Ilya Muromets, me veshin në tokë, mund ta dëgjojë atë. Pse? Sepse zëri transmetohet në tokë të fortë me një shpejtësi më të madhe, që do të thotë se do të arrijë në veshin e Ilya Muromets më shpejt dhe ai do të jetë në gjendje të përgatitet për të takuar armikun.

Valët më interesante të zërit janë tingujt dhe zhurmat muzikore. Cilat objekte mund të krijojnë valë zanore? Nëse marrim një burim vale dhe një medium elastik, nëse e bëjmë burimin e zërit të lëkundet në mënyrë harmonike, atëherë do të kemi një valë zanore të mrekullueshme, e cila do të quhet tingull muzikor. Këto burime të valëve të zërit mund të jenë, për shembull, telat e një kitare ose pianoje. Kjo mund të jetë një valë zanore që krijohet në hendekun e ajrit të një tubi (organi ose tubi). Nga mësimet e muzikës njihni notat: do, re, mi, fa, sol, la, si. Në akustikë quhen tone (Fig. 7).

Oriz. 7. Tonet muzikore

Të gjitha objektet që mund të prodhojnë tone do të kenë veçori. Si janë të ndryshëm? Ato ndryshojnë në gjatësi vale dhe frekuencë. Nëse këto valë zanore nuk krijohen nga trupa që tingëllojnë në mënyrë harmonike ose nuk janë të lidhura në një lloj pjese të zakonshme orkestrale, atëherë një sasi e tillë tingujsh do të quhet zhurmë.

Zhurma– lëkundje të rastësishme të natyrave të ndryshme fizike, të karakterizuara nga kompleksiteti i strukturës së tyre kohore dhe spektrale. Koncepti i zhurmës është i brendshëm dhe fizik, ato janë shumë të ngjashme, dhe për këtë arsye ne e prezantojmë atë si një objekt të veçantë të rëndësishëm shqyrtimi.

Le të kalojmë në vlerësimet sasiore të valëve të zërit. Cilat janë karakteristikat e valëve zanore muzikore? Këto karakteristika zbatohen ekskluzivisht për dridhjet harmonike të zërit. Pra, vëllimi i zërit. Si përcaktohet vëllimi i zërit? Le të shqyrtojmë përhapjen e një valë zanore në kohë ose lëkundjet e burimit të valës zanore (Fig. 8).

Oriz. 8. Vëllimi i zërit

Në të njëjtën kohë, nëse nuk i shtojmë shumë tinguj sistemit (për shembull, goditim butonin e pianos në heshtje), atëherë do të ketë një tingull të qetë. Nëse e ngremë dorën me zë të lartë, e shkaktojmë këtë tingull duke goditur tastin, marrim një tingull të lartë. Nga çfarë varet kjo? Një tingull i qetë ka një amplitudë vibrimi më të vogël se një tingull i lartë.

Karakteristika tjetër e rëndësishme e tingullit muzikor dhe çdo tingulli tjetër është lartësia. Nga çfarë varet lartësia e zërit? Lartësia varet nga frekuenca. Ne mund ta bëjmë burimin të lëkundet shpesh, ose mund ta bëjmë atë të lëkundet jo shumë shpejt (d.m.th., të bëjmë më pak lëkundje për njësi të kohës). Le të shqyrtojmë fshirjen kohore të një tingulli të lartë dhe të ulët me të njëjtën amplitudë (Fig. 9).

Oriz. 9. Katrani

Mund të nxirret një përfundim interesant. Nëse një person këndon me zë bas, atëherë burimi i tij i zërit (kordat vokale) vibron disa herë më ngadalë se ai i një personi që këndon soprano. Në rastin e dytë, kordat vokale dridhen më shpesh, dhe për këtë arsye më shpesh shkaktojnë xhepa të ngjeshjes dhe shkarkimit në përhapjen e valës.

Ekziston një karakteristikë tjetër interesante e valëve të zërit që fizikanët nuk e studiojnë. Kjo timbër. Ju e dini dhe e dalloni lehtësisht të njëjtën pjesë muzikore të realizuar në një balalaika ose violonçel. Si ndryshojnë këta tinguj apo kjo performancë? Në fillim të eksperimentit, u kërkuam njerëzve që prodhojnë tinguj që t'i bëjnë ato me amplitudë afërsisht të njëjtë, në mënyrë që vëllimi i zërit të jetë i njëjtë. Është si në rastin e një orkestre: nëse nuk ka nevojë të theksohet ndonjë instrument, të gjithë luajnë afërsisht njësoj, me të njëjtën forcë. Pra, timbri i balalaikës dhe violonçelit është i ndryshëm. Nëse do të nxirrnim tingullin që prodhohet nga një instrument nga një tjetër duke përdorur diagrame, ato do të ishin të njëjta. Por këto instrumente mund t'i dalloni lehtësisht nga tingulli i tyre.

Një shembull tjetër i rëndësisë së timbrit. Imagjinoni dy këngëtarë që diplomohen në të njëjtin universitet muzikor me të njëjtët mësues. Ata studiuan njësoj mirë, me A të drejta. Për disa arsye, njëri bëhet një interpretues i shquar, ndërsa tjetri është i pakënaqur me karrierën e tij gjatë gjithë jetës. Në fakt, kjo përcaktohet vetëm nga instrumenti i tyre, i cili shkakton dridhje vokale në mjedis, domethënë zërat e tyre ndryshojnë në timbër.

Referencat

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizikë: një libër referimi me shembuj të zgjidhjes së problemeve. - Rindarja e botimit të dytë. - X.: Vesta: shtëpia botuese "Ranok", 2005. - 464 f.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizikë. Klasa e 9-të: Libër mësuesi për arsimin e përgjithshëm. institucionet/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - Botimi i 14-të, stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 f.

1. Portali në internet "eduspb.com" ()
2. Portali në internet "msk.edu.ua" ()
3. Portali në internet "class-fizika.narod.ru" ()

Detyrë shtëpie

1. Si udhëton zëri? Cili mund të jetë burimi i zërit?
2. A mund të udhëtojë tingulli nëpër hapësirë?
3. A perceptohet nga ai çdo valë që arrin në organin e dëgjimit të një personi?

Rreth nesh ka shumë njerëz Burimet e zërit: instrumentet muzikore dhe teknike, kordat vokale të njeriut, valët e detit, era dhe të tjera. Tingulli ose, me fjalë të tjera, valët e zërit- këto janë dridhje mekanike të mediumit me frekuenca 16 Hz – 20 kHz(shih § 11-a).

Le të shqyrtojmë përvojën. Duke e vendosur orën e ziles në një bllok nën zilen e pompës së ajrit, do të vërejmë se tik-taku do të bëhet më i qetë, por do të jetë ende i dëgjueshëm. Pasi të kemi nxjerrë ajrin nga poshtë ziles, ne nuk do të dëgjojmë fare tingullin. Ky eksperiment konfirmon se zëri udhëton nëpër ajër dhe nuk udhëton në vakum.

Shpejtësia e zërit në ajër është relativisht e lartë: varion nga 300 m/s në –50°С deri në 360 m/s në +50°С. Kjo është 1.5 herë më e shpejtë se shpejtësia e avionëve të pasagjerëve. Tingulli udhëton shumë më shpejt në lëngje, madje edhe më shpejt në trupat e ngurtë. Në një hekurudhë çeliku, për shembull, shpejtësia e zërit është » 5000 m/s.

Hidhni një sy grafikëve të luhatjeve të presionit të ajrit në gojën e një personi që këndon tingujt "A" dhe "O". Siç mund ta shihni, dridhjet janë komplekse, të përbëra nga disa dridhje të mbivendosura mbi njëra-tjetrën. Në të njëjtën kohë, është qartë e dukshme luhatjet kryesore, frekuenca e së cilës është pothuajse e pavarur nga tingulli i folur. Për një zë mashkullor kjo është afërsisht 200 Hz, për një zë femër - 300 Hz.

l max = 360 m/s: 200 Hz » 2 m, l min = 300 m/s: 300 Hz » 1 m.

Pra, gjatësia e valës së zërit varet nga temperatura e ajrit dhe frekuenca themelore e zërit. Duke kujtuar njohuritë tona për difraksionin, do të kuptojmë pse zërat e njerëzve mund të dëgjohen në pyll, edhe nëse ato janë të bllokuara nga pemët: tingujt me gjatësi vale 1-2 m lehtë përkulen rreth trungjeve të pemëve, diametri i të cilëve është më pak se një metër.

Le të bëjmë një eksperiment që konfirmon se burimet e tingullit janë me të vërtetë trupa lëkundës.

Le të marrim pajisjen pirun– një llastiqe metalike e montuar në një kuti pa mur të përparmë për rrezatim më të mirë të valëve të zërit. Nëse goditni skajet e llastikut të një piruni akordues me një çekiç, ai do të prodhojë një tingull "të pastër" të quajtur ton muzikor(për shembull, shënimi "A" i oktavës së parë me një frekuencë prej 440 Hz). Le të lëvizim një pirun akordues tingëllues drejt një topi të lehtë në një fije, dhe ai menjëherë do të kërcejë anash. Kjo ndodh pikërisht për shkak të dridhjeve të shpeshta të skajeve të llastikut të pirunit akordues.

Arsyet nga të cilat varet shpeshtësia e dridhjeve të një trupi janë elasticiteti dhe madhësia e tij. Sa më e madhe të jetë madhësia e trupit, aq më e ulët është frekuenca. Prandaj, për shembull, elefantët me korda vokale të mëdha lëshojnë tinguj me frekuencë të ulët (bas), dhe minjtë, kordat vokale të të cilëve janë shumë më të vogla, lëshojnë tinguj me frekuencë të lartë (kërritje).

Jo vetëm se si do të tingëllojë trupi, por edhe se si do të kapë tingujt dhe do t'u përgjigjet atyre varet nga elasticiteti dhe madhësia. Fenomeni i rritjes së mprehtë të amplitudës së lëkundjeve kur frekuenca e një ndikimi të jashtëm përkon me frekuencën natyrore të trupit quhet rezonancë (lat. “arsyeshëm” - përgjigjem). Le të bëjmë një eksperiment për të vëzhguar rezonancën.

Le të vendosim dy pirunë identikë akordues krah për krah, duke i kthyer drejt njëri-tjetrit në ato anët e kutive ku nuk ka mure. Le të godasim pirunin e majtë të akordimit me një çekiç. Në një sekondë do ta mbysim me duar. Do të dëgjojmë zhurmën e akordimit të dytë, të cilin nuk e goditëm. Ata thonë se akordimi i duhur rezonon, d.m.th., ai kap energjinë e valëve të zërit nga piruni i akordimit të majtë, si rezultat i së cilës rrit amplituda e vibrimeve të veta.

Tingulli është valë zanore që shkaktojnë dridhje të grimcave të vogla të ajrit, gazeve të tjera dhe mediave të lëngëta dhe të ngurta. Tingulli mund të lindë vetëm aty ku ka një substancë, pavarësisht se në çfarë gjendje grumbullimi është. Në kushtet e vakumit, ku nuk ka medium, zëri nuk përhapet, sepse aty nuk ka grimca që veprojnë si shpërndarës të valëve zanore. Për shembull, në hapësirë. Tingulli mund të modifikohet, ndryshohet, duke u kthyer në forma të tjera energjie. Kështu, zëri i konvertuar në valë radio ose energji elektrike mund të transmetohet në distanca dhe të regjistrohet në mediat e informacionit.

valë zanore

Lëvizjet e objekteve dhe trupave pothuajse gjithmonë shkaktojnë luhatje në mjedis. Nuk ka rëndësi nëse është ujë apo ajër. Gjatë këtij procesi, grimcat e mediumit në të cilin transmetohen dridhjet e trupit gjithashtu fillojnë të dridhen. Dalin valët e zërit. Për më tepër, lëvizjet kryhen në drejtime përpara dhe prapa, duke zëvendësuar në mënyrë progresive njëra-tjetrën. Prandaj, vala e zërit është gjatësore. Nuk ka kurrë ndonjë lëvizje anësore lart e poshtë në të.

Karakteristikat e valëve të zërit

Si çdo fenomen fizik, ato kanë sasitë e tyre, me ndihmën e të cilave mund të përshkruhen vetitë. Karakteristikat kryesore të një valë zanore janë frekuenca dhe amplituda e saj. Vlera e parë tregon se sa valë formohen në sekondë. E dyta përcakton fuqinë e valës. Tingujt me frekuencë të ulët kanë vlera të frekuencës së ulët dhe anasjelltas. Frekuenca e zërit matet në Hertz, dhe nëse tejkalon 20,000 Hz, atëherë ndodh ultratingulli. Ka shumë shembuj të tingujve me frekuencë të ulët dhe me frekuencë të lartë në natyrë dhe në botën përreth nesh. Cicërima e një bilbili, gjëmimi i bubullimës, gjëmimi i një lumi malor e të tjera janë të gjitha frekuenca të ndryshme zëri. Amplituda e valës varet drejtpërdrejt nga sa i lartë është zëri. Vëllimi, nga ana tjetër, zvogëlohet me distancën nga burimi i zërit. Prandaj, sa më larg të jetë vala nga epiqendra, aq më e vogël është amplituda. Me fjalë të tjera, amplituda e një valë zanore zvogëlohet me distancën nga burimi i zërit.

Shpejtësia e zërit

Ky tregues i valës së zërit varet drejtpërdrejt nga natyra e mediumit në të cilin ajo përhapet. Si lagështia ashtu edhe temperatura e ajrit luajnë një rol të rëndësishëm këtu. Në kushtet mesatare të motit, shpejtësia e zërit është afërsisht 340 metra në sekondë. Në fizikë, ekziston një gjë e tillë si shpejtësia supersonike, e cila është gjithmonë më e madhe se shpejtësia e zërit. Kjo është shpejtësia me të cilën lëvizin valët e zërit kur një avion lëviz. Avioni lëviz me shpejtësi supersonike dhe madje tejkalon valët e zërit që krijon. Për shkak të presionit që rritet gradualisht pas avionit, formohet një valë goditëse tingulli. Njësia matëse për këtë shpejtësi është interesante dhe pak njerëz e dinë atë. Quhet Mach. 1 Mach është e barabartë me shpejtësinë e zërit. Nëse një valë udhëton me 2 Mach, atëherë ajo udhëton dy herë më shpejt se shpejtësia e zërit.

Zhurmat

Në jetën e përditshme të njeriut ka zhurmë të vazhdueshme. Niveli i zhurmës matet në decibel. Lëvizja e makinave, era, shushurima e gjetheve, gërshetimi i zërave të njerëzve dhe zhurmat e tjera të zërit janë shoqëruesit tanë të përditshëm. Por analizuesi i dëgjimit të njeriut ka aftësinë të mësohet me një zhurmë të tillë. Megjithatë, ka edhe fenomene që as aftësitë adaptive të veshit të njeriut nuk mund t'i përballojnë. Për shembull, zhurma mbi 120 dB mund të shkaktojë dhimbje. Kafsha më e zhurmshme është balena blu. Kur lëshon tinguj, mund të dëgjohet mbi 800 kilometra larg.

Jehonë

Si ndodh një eko? Gjithçka është shumë e thjeshtë këtu. Një valë zanore ka aftësinë të reflektohet nga sipërfaqe të ndryshme: nga uji, nga një shkëmb, nga muret në një dhomë bosh. Kjo valë kthehet tek ne, kështu që ne dëgjojmë tinguj dytësorë. Nuk është aq e qartë sa ajo origjinale, pasi një pjesë e energjisë së valës së zërit shpërndahet kur udhëtoni drejt pengesës.

Ekolokimi

Reflektimi i zërit përdoret për qëllime të ndryshme praktike. Për shembull, echolocation. Bazohet në faktin se me ndihmën e valëve ultrasonike është e mundur të përcaktohet distanca deri në objektin nga i cili reflektohen këto valë. Llogaritjet bëhen duke matur kohën që i duhet ultrazërit për të udhëtuar në një vend dhe për t'u kthyer. Shumë kafshë kanë aftësinë për ekolokacion. Për shembull, lakuriqët dhe delfinët e përdorin atë për të kërkuar ushqim. Echolocation ka gjetur një aplikim tjetër në mjekësi. Gjatë ekzaminimeve me ultratinguj, formohet një pamje e organeve të brendshme të një personi. Baza e kësaj metode është se ekografia, duke hyrë në një medium tjetër përveç ajrit, kthehet prapa, duke formuar kështu një imazh.

Valët zanore në muzikë

Pse instrumentet muzikore nxjerrin tinguj të caktuar? Tringëllima e kitarës, tingulli i pianos, tonet e ulëta të daulleve dhe trumpetave, zëri i hollë simpatik i një flauti. Të gjithë këta dhe shumë tinguj të tjerë lindin për shkak të dridhjeve të ajrit ose, me fjalë të tjera, për shkak të shfaqjes së valëve të zërit. Por pse tingulli i instrumenteve muzikore është kaq i larmishëm? Rezulton se kjo varet nga disa faktorë. E para është forma e mjetit, e dyta është materiali nga i cili është bërë.

Le ta shohim këtë duke përdorur instrumentet me tela si shembull. Ato bëhen burim tingulli kur preken telat. Si rezultat, ata fillojnë të dridhen dhe dërgojnë tinguj të ndryshëm në mjedis. Tingulli i ulët i çdo instrumenti me tela është për shkak të trashësisë dhe gjatësisë më të madhe të telit, si dhe dobësisë së tensionit të tij. Dhe anasjelltas, sa më fort të shtrihet vargu, sa më i hollë dhe më i shkurtër të jetë, aq më i lartë është tingulli i marrë si rezultat i luajtjes.

Veprimi i mikrofonit

Ai bazohet në shndërrimin e energjisë së valëve të zërit në energji elektrike. Në këtë rast, forca aktuale dhe natyra e zërit varen drejtpërdrejt. Brenda çdo mikrofoni ka një pllakë të hollë prej metali. Kur ekspozohet ndaj zërit, ai fillon të kryejë lëvizje oshiluese. Spiralja me të cilën është lidhur pllaka gjithashtu dridhet, duke rezultuar në një rrymë elektrike. Pse shfaqet ai? Kjo për shkak se mikrofoni ka edhe magnet të integruar. Kur spiralja lëkundet midis poleve të saj, gjenerohet një rrymë elektrike, e cila shkon përgjatë spirales dhe më pas në një kolonë zanore (altoparlant) ose në pajisje për regjistrim në një medium informacioni (kasetë, disk, kompjuter). Nga rruga, mikrofoni në telefon ka një strukturë të ngjashme. Por si funksionojnë mikrofonat në telefonat fiks dhe celularë? Faza fillestare është e njëjtë për ta - tingulli i zërit të njeriut transmeton dridhjet e tij në pllakën e mikrofonit, pastaj gjithçka ndjek skenarin e përshkruar më sipër: një spirale, e cila, kur lëviz, mbyll dy pole, krijohet një rrymë. Çfarë është më pas? Me një telefon fiks, gjithçka është pak a shumë e qartë - ashtu si në një mikrofon, zëri, i shndërruar në rrymë elektrike, kalon nëpër tela. Por, ç'të themi për një celular ose, për shembull, një telekomandë? Në këto raste, zëri shndërrohet në energji të valëve të radios dhe godet satelitin. Kjo është ajo.

Fenomeni i rezonancës

Ndonjëherë krijohen kushte kur amplituda e dridhjeve të trupit fizik rritet ndjeshëm. Kjo ndodh për shkak të konvergjencës së vlerave të frekuencës së lëkundjeve të detyruara dhe frekuencës natyrore të lëkundjeve të objektit (trupit). Rezonanca mund të jetë edhe e dobishme edhe e dëmshme. Për shembull, për të nxjerrë një makinë nga një vrimë, ajo ndizet dhe shtyhet përpara dhe mbrapa në mënyrë që të shkaktojë rezonancë dhe t'i japë makinës inerci. Por ka pasur edhe raste të pasojave negative të rezonancës. Për shembull, në Shën Petersburg, rreth njëqind vjet më parë, një urë u shemb nën ushtarët që marshonin në unison.

Vala e zërit (dridhjet e zërit) është një dridhje mekanike e molekulave të një substance (për shembull, ajri) që transmetohet në hapësirë.

Por jo çdo trup lëkundës është burim tingulli. Për shembull, një peshë lëkundëse e varur në një fije ose susta nuk bën tingull. Një vizore metalike do të ndalojë gjithashtu tingullin nëse e lëvizni lart në një ves dhe në këtë mënyrë zgjatni skajin e lirë në mënyrë që frekuenca e tij e dridhjeve të bëhet më pak se 20 Hz. Hulumtimet kanë treguar se veshi i njeriut është i aftë të perceptojë si dridhje mekanike të shëndosha të trupave që ndodhin në një frekuencë nga 20 Hz në 20,000 Hz. Prandaj, dridhjet frekuencat e të cilave janë në këtë interval quhen zë. Dridhjet mekanike, frekuenca e të cilave kalon 20,000 Hz quhen tejzanor, dhe dridhjet me frekuenca më të vogla se 20 Hz quhen infrasonike. Duhet të theksohet se kufijtë e treguar të diapazonit të tingullit janë arbitrare, pasi ato varen nga mosha e njerëzve dhe karakteristikat individuale të aparatit të tyre të dëgjimit. Në mënyrë tipike, me moshën, kufiri i sipërm i frekuencës së tingujve të perceptuar zvogëlohet ndjeshëm - disa të moshuar mund të dëgjojnë tinguj me frekuenca që nuk i kalojnë 6000 Hz. Fëmijët, përkundrazi, mund të perceptojnë tinguj, frekuenca e të cilave është pak më e lartë se 20,000 Hz. Dridhjet me frekuenca më të mëdha se 20,000 Hz ose më pak se 20 Hz dëgjohen nga disa kafshë. Bota është e mbushur me një shumëllojshmëri tingujsh: tik-takimi i orëve dhe zhurma e motorëve, shushurima e gjetheve dhe ulërima e erës, këndimi i zogjve dhe zërat e njerëzve. Njerëzit filluan të hamendësojnë se si lindin tingujt dhe çfarë janë ata shumë kohë më parë. Ata vunë re, për shembull, se tingulli krijohet nga trupat që vibrojnë në ajër. Edhe filozofi dhe enciklopedisti i lashtë grek Aristoteli, bazuar në vëzhgimet, shpjegoi saktë natyrën e tingullit, duke besuar se një trup tingëllues krijon ngjeshje dhe rrallim të alternuar të ajrit. Kështu, një varg lëkundës ose ngjesh ose rrallon ajrin, dhe falë elasticitetit të ajrit, këto efekte të alternuara transmetohen më tej në hapësirë ​​- nga shtresa në shtresë, lindin valë elastike. Kur arrijnë në veshin tonë, ato prekin daullet e veshit dhe shkaktojnë ndjesinë e zërit. Duke dëgjuar, një person percepton valë elastike me një frekuencë që varion nga afërsisht 16 Hz deri në 20 kHz (1 Hz - 1 dridhje në sekondë). Në përputhje me këtë, valët elastike në çdo medium, frekuencat e të cilave shtrihen brenda kufijve të specifikuar, quhen valë zanore ose thjesht tinguj. Në ajër në një temperaturë prej 0 ° C dhe presion normal, tingulli udhëton me një shpejtësi prej 330 m / s, në ujin e detit - rreth 1500 m / s, në disa metale shpejtësia e zërit arrin 7000 m / s. Valët elastike me frekuencë më të vogël se 16 Hz quhen infratinguj, ndërsa valët, frekuenca e të cilave kalon 20 kHz quhen ultratinguj.

Burimi i zërit në gazra dhe lëngje mund të jenë jo vetëm trupat vibrues. Për shembull, një plumb dhe një shigjetë fishkëllen në fluturim, era ulërin. Dhe zhurma e një avioni turbojet përbëhet jo vetëm nga zhurma e njësive operative - ventilatori, kompresori, turbina, dhoma e djegies, etj., por edhe zhurma e rrymës së avionit, vorbullës, flukseve të ajrit të turbullt që ndodhin kur rrjedhin rreth avion me shpejtësi të lartë. Një trup që nxiton me shpejtësi nëpër ajër ose ujë duket se thyen rrjedhën që rrjedh rreth tij dhe në mënyrë periodike gjeneron rajone rrallimi dhe ngjeshjeje në mjedis. Si rezultat, gjenerohen valë zanore. Tingulli mund të udhëtojë në formën e valëve gjatësore dhe tërthore. Në mjediset e gazta dhe të lëngëta, vetëm valët gjatësore lindin kur lëvizja osciluese e grimcave ndodh vetëm në drejtimin në të cilin përhapet vala. Në trupat e ngurtë, përveç valëve gjatësore, valët tërthore lindin edhe kur grimcat e mediumit dridhen në drejtime pingul me drejtimin e përhapjes së valës. Atje, duke goditur vargun pingul me drejtimin e tij, ne detyrojmë një valë të kalojë përgjatë vargut. Veshi i njeriut nuk është po aq i ndjeshëm ndaj tingujve të frekuencave të ndryshme. Është më i ndjeshëm ndaj frekuencave nga 1000 deri në 4000 Hz. Me intensitet shumë të lartë, valët nuk perceptohen më si zë, duke shkaktuar një ndjesi dhimbjeje të ngutshme në vesh. Intensiteti i valëve të zërit në të cilin ndodh kjo quhet pragu i dhimbjes. Konceptet e tonit dhe timbrit të tingullit janë gjithashtu të rëndësishme në studimin e tingullit. Çdo tingull i vërtetë, qoftë zëri i njeriut apo luajtja e një instrumenti muzikor, nuk është një dridhje e thjeshtë harmonike, por një përzierje e veçantë e shumë dridhjeve harmonike me një grup të caktuar frekuencash. Ai që ka frekuencën më të ulët quhet toni themelor, të tjerët quhen mbiton. Numri i ndryshëm i tingujve të natyrshëm në një tingull të veçantë i jep atij një ngjyrosje të veçantë - timbër. Dallimi midis një timbre dhe një tjetri përcaktohet jo vetëm nga numri, por edhe nga intensiteti i mbitoneve që shoqërojnë tingullin e tonit kryesor. Me timbër dallojmë lehtësisht tingujt e violinës dhe pianos, kitarës dhe flautit dhe njohim zërat e njerëzve të njohur.

• Frekuenca e lëkundjeve quhet numri i lëkundjeve të plota për sekondë. Njësia e matjes së frekuencës është 1 herc (Hz). 1 herc korrespondon me një lëkundje të plotë (në një drejtim ose në tjetrin), që ndodh në një sekondë.
• Periudhaështë koha (et) gjatë së cilës ndodh një lëkundje e plotë. Sa më e madhe të jetë frekuenca e lëkundjeve, aq më e shkurtër është periudha e tyre, d.m.th. f=1/T. Kështu, frekuenca e lëkundjeve është më e madhe, aq më e shkurtër periudha e tyre dhe anasjelltas. Zëri i njeriut krijon dridhje zanore me një frekuencë nga 80 në 12,000 Hz, dhe veshi percepton dridhjet e zërit në intervalin 16-20,000 Hz.
• Amplituda vibrimi është devijimi më i madh i një trupi lëkundës nga pozicioni i tij origjinal (i qetë). Sa më e madhe të jetë amplituda e dridhjes, aq më i fortë është tingulli. Tingujt e të folurit njerëzor janë dridhje komplekse të zërit, të përbërë nga një ose një numër tjetër dridhjesh të thjeshta, të ndryshme në frekuencë dhe amplitudë. Çdo tingull i të folurit ka kombinimin e tij unik të dridhjeve të frekuencave dhe amplitudave të ndryshme. Prandaj, forma e dridhjeve të një tingulli të të folurit është dukshëm e ndryshme nga forma e një tjetri, i cili tregon grafikët e dridhjeve gjatë shqiptimit të tingujve a, o dhe y.

Një person karakterizon çdo tingull në përputhje me perceptimin e tij sipas nivelit të volumit dhe lartësisë.

Burimet e zërit. Dridhjet e zërit

Njeriu jeton në një botë tingujsh. Tingulli për njerëzit është një burim informacioni. Ai paralajmëron njerëzit për rrezikun. Tingulli në formën e muzikës, kënga e shpendëve na jep kënaqësi. Ne kënaqemi duke dëgjuar një person me një zë të këndshëm. Tingujt janë të rëndësishëm jo vetëm për njerëzit, por edhe për kafshët, për të cilat zbulimi i mirë i zërit i ndihmon ata të mbijetojnë.

Tingull - këto janë valë mekanike elastike që përhapen në gaze, lëngje dhe trupa të ngurtë.

Arsyeja e zërit - dridhje (lëkundje) e trupave, edhe pse këto dridhje janë shpesh të padukshme për sytë tanë.

Burimet e zërit - trupat fizikë që dridhen, d.m.th. dridhen ose dridhen në një frekuencë
nga 16 në 20,000 herë në sekondë. Trupi vibrues mund të jetë i fortë, për shembull, një varg
ose korja e tokës, e gaztë, për shembull, një rrymë ajri në instrumentet muzikore frymore
ose lëng, për shembull, valë mbi ujë.

Vëllimi

Zëri i zërit varet nga amplituda e dridhjeve në valën e zërit. Njësia e volumit të zërit është 1 Bel (për nder të Alexander Graham Bell, shpikësit të telefonit). Në praktikë, zhurma matet në decibel (dB). 1 dB = 0,1 B.

10 dB – pëshpëritje;

20–30 dB – standardet e zhurmës në ambientet e banimit;
50 dB– bisedë me volum të mesëm;
80 d B – zhurma e një motori kamioni që funksionon;
130 dB– pragu i dhimbjes

Tingulli më i lartë se 180 dB mund të shkaktojë edhe këputje të daulles së veshit.

Tinguj të lartë përfaqësohet nga valë me frekuencë të lartë - për shembull, kënga e shpendëve.

Tinguj të ulët Këto janë valë me frekuencë të ulët, siç është zhurma e një motori të madh kamioni.

Valët e zërit

Valët e zërit- Këto janë valë elastike që bëjnë që një person të ndjejë ndjesinë e zërit.

Një valë zanore mund të përshkojë distanca të ndryshme. Të shtënat me armë mund të dëgjohen në 10-15 km, rënkimi i kuajve dhe qenve që lehin në 2-3 km, dhe pëshpëritjet në vetëm disa metra. Këto tinguj transmetohen përmes ajrit. Por jo vetëm ajri mund të jetë përcjellës i zërit.

Duke vendosur veshin te shinat, ju mund të dëgjoni zhurmën e një treni që po afrohet shumë më herët dhe në një distancë më të madhe. Kjo do të thotë që metali e përcjell tingullin më shpejt dhe më mirë se ajri. Uji gjithashtu përcjell mirë tingullin. Duke u zhytur në ujë, ju mund të dëgjoni qartë gurët që trokasin kundër njëri-tjetrit, zhurmën e guralecave gjatë shfletimit.

Vetia e ujit - përçon mirë tingullin - përdoret gjerësisht për zbulimin në det gjatë luftës, si dhe për matjen e thellësive të detit.

Një kusht i domosdoshëm për përhapjen e valëve të zërit është prania e një mediumi material. Në një vakum, valët e zërit nuk përhapen, pasi aty nuk ka grimca që transmetojnë ndërveprimin nga burimi i dridhjeve.

Prandaj, për shkak të mungesës së atmosferës, në Hënë mbretëron heshtja e plotë. Edhe rënia e një meteori në sipërfaqen e tij nuk është e dëgjueshme për vëzhguesin.

Në çdo medium, zëri udhëton me shpejtësi të ndryshme.

Shpejtësia e zërit në ajër- afërsisht 340 m/s.

Shpejtësia e zërit në ujë- 1500 m/s.

Shpejtësia e zërit në metale, çelik- 5000 m/s.

Në ajrin e ngrohtë, shpejtësia e zërit është më e madhe se në ajrin e ftohtë, gjë që çon në një ndryshim në drejtimin e përhapjes së zërit.

pirun

- Kjo Pllakë metalike në formë U, skajet e të cilit mund të dridhen pasi goditen.

Publikuar pirun akordimi tingulli është shumë i dobët dhe mund të dëgjohet vetëm në një distancë të shkurtër.
Rezonator- një kuti druri mbi të cilën mund të vendoset një pirun akordimi shërben për të përforcuar tingullin.
Në këtë rast, emetimi i zërit ndodh jo vetëm nga piruni akordues, por edhe nga sipërfaqja e rezonatorit.
Sidoqoftë, kohëzgjatja e tingullit të një piruni akordues në një rezonator do të jetë më e shkurtër se pa të.

E X O

Një tingull i fortë, i reflektuar nga pengesat, kthehet në burimin e zërit pas disa çastesh dhe ne dëgjojmë jehonë.

Duke shumëzuar shpejtësinë e zërit me kohën e kaluar nga origjina e tij deri në kthimin e tij, ju mund të përcaktoni dyfishin e distancës nga burimi i zërit deri te pengesa.
Kjo metodë e përcaktimit të distancës nga objektet përdoret në ekolokimi.

Disa kafshë, si lakuriqët e natës,
të përdorin edhe dukurinë e reflektimit të zërit duke përdorur metodën e ekolokimit

Ekolokimi bazohet në vetinë e reflektimit të zërit.

Valë mekanike tingëlluese në dhe transferon energji.
Sidoqoftë, fuqia e bisedës së njëkohshme të të gjithë njerëzve në glob nuk është më shumë se fuqia e një makine Moskvich!

Ultratinguj.

· Dridhjet me frekuenca mbi 20,000 Hz quhen ultratinguj. Ekografia me ultratinguj përdoret gjerësisht në shkencë dhe teknologji.

· Lëngu vlon kur kalon një valë ultrasonike (kavitacion). Në këtë rast, ndodh një çekiç uji. Ultratingujt mund të heqin copa nga sipërfaqja e metalit dhe të shtypin trupat e ngurtë. Ultratingulli mund të përdoret për përzierjen e lëngjeve të papërziershme. Kështu përgatiten emulsionet në vaj. Nën ndikimin e ultrazërit, ndodh saponifikimi i yndyrave. Pajisjet larëse janë krijuar në këtë parim.

Përdoret gjerësisht ultratinguj në hidroakustikë. Ultratingujt me frekuencë të lartë absorbohen shumë dobët nga uji dhe mund të përhapen në dhjetëra kilometra. Nëse në rrugën e tyre ndeshen me fundin, ajsbergun ose një trup tjetër të ngurtë, ato reflektohen dhe prodhojnë një jehonë fuqie të madhe. Një tingull jehona tejzanor është projektuar mbi këtë parim.

Në metal ultratinguj përhapet praktikisht pa përthithje. Duke përdorur metodën e vendndodhjes me ultratinguj, është e mundur të zbulohen defektet më të vogla brenda një pjese me trashësi të madhe.

· Efekti dërrmues i ultrazërit përdoret për prodhimin e saldimit me ultratinguj.

Valët tejzanor, të dërguara nga anija, reflektohen nga objekti i fundosur. Kompjuteri zbulon kohën kur shfaqet jehona dhe përcakton vendndodhjen e objektit.

· Ekografia me ultratinguj përdoret në mjekësi dhe biologji për ekolokacion, për identifikimin dhe trajtimin e tumoreve dhe disa defekteve në indet e trupit, në kirurgji dhe traumatologji për prerjen e indeve të buta dhe kockore gjatë operacioneve të ndryshme, për saldimin e kockave të thyera, për shkatërrimin e qelizave (ekografi me fuqi të lartë).

Infratingulli dhe ndikimi i tij tek njerëzit.

Dridhjet me frekuenca nën 16 Hz quhen infratinguj.

Në natyrë, infratingulli ndodh për shkak të lëvizjes së vorbullës së ajrit në atmosferë ose si rezultat i dridhjeve të ngadalta të trupave të ndryshëm. Infratingulli karakterizohet nga një përthithje e dobët. Prandaj, ajo përhapet në distanca të gjata. Trupi i njeriut reagon me dhimbje ndaj dridhjeve infrasonike. Nën ndikimet e jashtme të shkaktuara nga dridhjet mekanike ose valët e zërit në frekuencat 4-8 Hz, një person ndjen lëvizjen e organeve të brendshme, dhe në një frekuencë prej 12 Hz - një sulm të sëmundjes së detit.

· Intensiteti më i lartë dridhjet infrasonike krijojnë makina dhe mekanizma që kanë sipërfaqe të mëdha që kryejnë dridhje mekanike me frekuencë të ulët (infratinguj me origjinë mekanike) ose rrjedhje turbulente gazesh dhe lëngjesh (infratinguj me origjinë aerodinamike ose hidrodinamike).