Характеристики звукаСтр 1 из 4Следующая ⇒
Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО
Кафедра физики МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 9-м.ф «Определение показателя адиабаты воздуха методом интерференции звуковых волн»
Тюмень 2007г. Определение показателя адиабаты воздуха методом интерференции звуковых волн.
Цель работы: Определить отношение Cp/Cv в диапазоне температур методом интерференции звуковых волн. Оборудование: Модуль «Резонатор», измерительная система «ИСТ-3».
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ. Введение
Упругими волнами называют механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде. Упругие волны бывают продольные и поперечные. В продольных волнах частицы среда колеблются в направлении распространении волны, в поперечных волнах – в плоскостях перпендикулярных направлению распространения волны. Звуковыми (или акустическими) волнами называются распространяющиеся в среде упругие волны, обладающие частотами в пределах 16—20000 Гц. По частоте колебаний звуковые волны классифицируют следующим образом: инфразвук (0—16 Гц), слышимый звук (16 Гц —20 кГц), ультразвук (20 кГц—103 МГц), гиперзвук (свыше 103 МГц). Звуковые волны в газах и жидкостях могут быть только продольными, так как эта среды обладают упругостью лишь по отношению к деформациям сжатия (растяжения). В твердых телах звуковые волны могут быть как продольными, так и поперечными, так как твердые тела обладают упругостью по отношению к деформациям сжатия (растяжения) и сдвига. Звуки подразделяют на музыкальные тона и шумы. Музыкальным тоном называют звук какой-либо определенной частоты, который создается гармонически колеблющимся телом. Шум представляет собой сложный звук, образующийся в результате длительных непериодических колебаний различных источников звука (шум моря, деревьев, толпы и т. д.) Характеристики звука
Звуки, которые мы слышим, вызывают у нас различные ощущения. Это различие имеет субъективный характер, т. е. один и тот же звук может по-разному оцениваться различными людьми. Существуют три такие субъективные оценки звука — громкость, высота тона и тембр. Выясним, какие объективные характеристики звука соответствуют этим оценкам. Для этого необходимо с помощью микрофона преобразовать звук в электрический ток и исследовать его с помощью осциллографа. Осциллограммы (рис. 1) показывают, что громкость звука зависит от амплитуды колебаний и, следовательно, от интенсивности звука.
Интенсивностью звука (или силой звука) называется величина, определяемая средней по времени энергией, переносимой звуковой волной в единицу времени сквозь единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны: Единица интенсивности звука в СИ — ватт на метр в квадрате (Вт/м2). Чувствительность человеческого уха различна для разных частот. Для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волна должна обладать некоторой минимальной интенсивностью, но если эта интенсивность превышает определенный предел, то звук не слышен и вызывает только болевое ощущение. Таким образом, для каждой частоты колебаний существуют наименьшая (порог слышимости) и наибольшая (порог болевого ощущения) интенсивности звука, которые способны вызвать звуковое восприятие. На рис. 2 представлены зависимости порогов слышимости и болевого ощущения от частоты звука. Область, расположенная между этими двумя кривыми, является областью слышимости. Если интенсивность звука является величиной, объективно характеризующей волновой процесс, то субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является громкость звука, зависящая от частоты. Согласно физиологическому закону Вебера — Фехнера, с ростом интенсивности звука громкость возрастает по логарифмическому закону. На этом основании вводят объективную оценку громкости звука по измеренному значению его интенсивности:
где Iо — интенсивность звука на пороге слышимости, принимаемая для всех звуков равной 10-12 Вт/м2. Величина L называется уровнем интенсивности звука и выражается в белах (в честь изобретателя телефона Белла). Обычно пользуются единицами, в 10 раз меньшими, — децибелами (дБ). Физиологической характеристикой звука является уровень громкости, который выражается в фонах (фон). Громкость для звука в 1000 Гц (частота стандартного чистого тона) равна 1 фон, если его уровень интенсивности равен 1 дБ. Например, шум в вагоне метро при большой скорости соответствует ≈90 фон, а шепот на расстоянии 1 м — ≈ 20 фон. Реальный звук является наложением гармонических колебаний с большим набором частот, т. е. звук обладает акустическим спектром, который может быть сплошным (в некотором интервале присутствуют колебания всех частот) и линейчатым (присутствуют колебания отделенных друг от друга определенных частот). Высота звука — качество звука, определяемое человеком субъективно на слух и зависящее от частоты звука. С ростом частоты высота звука увеличивается, т. е. звук становится «выше». Характер акустического спектра и распределения энергии между определенными частотами определяет своеобразие звукового ощущения, называемое тембром звука. Так, различные певцы, берущие одну и ту же ноту, имеют различный акустический спектр, т. е. их голоса имеют различный тембр.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|