Ljud: Dess egenskaper, Hur ljudresenärer och reflektion av ljud (förklaras med diagram)

Ljud: Dess egenskaper, hur ljudet reser och reflekterar ljudet (förklaras med diagram)!

Vi hör så många olika typer av ljud under alla våra vakna timmar. Vissa är trevliga, vissa obehagliga. Vissa är skarpa, medan andra är bas. Vissa är höga och lite mjuka. Vi kommer att diskutera hur ljud produceras och vad som kännetecknar ett ljud.

Hur ljud produceras:

Följande aktiviteter hjälper dig att förstå hur ljud produceras.

1. Slå ett tempelklocka för att få det att ringa. Tryck på klockan när den ringer. Du kommer att känna vibrationer.

2. Dra ett gummiband över en penna. Skjut två pennor under gummibandet. Om du plockar det sträckta gummibandet med fingret hörs ett ljud. Du kommer också märka att gummibandet vibrerar.

3. Placera dina fingrar lätt på halsen och tala. Du kommer att känna vibrationer.

4. Figur 9.2 visar en stämningsgaffel som används i laboratoriet för att producera ljud. När du träffar en av prongarna mot en gummipanna, ger stämningsgaffeln ett ljud. Om du rör röret försiktigt medan gaffeln ger ett ljud, kommer du att känna att den vibrerar.

Om du tar den vibrerande spetsen i kontakt med ytan av lite vatten i ett kärl ser du att spetsen sätter upp krusningar i vattnet. I alla dessa aktiviteter vibrerar den ljudproducerande kroppen. Om du stoppar vibrationerna stannar ljudet. Således kan man dra slutsatsen att ljudet produceras av vibrationer, eller fram och tillbaka rörelse, av en kropp.

Kännetecken för ljud:

Tre egenskaper hjälper oss att skilja mellan ett ljud och en annan. Dessa är ljudets ljudstyrka, tonhöjd och kvalitet. Och dessa egenskaper bestäms av vibrationer som producerar ljudet.

Högljuddhet:

Vad bestämmer ljudets ljudstyrka eller mjukhet? Känn halsen när du viskar och känner det som du ropar. Kan du gissa vad ljudets ljudstyrka beror på? Följande aktivitet kommer att hjälpa till.

Aktivitet:

I en av de föregående aktiviteterna hade du plockat ett sträckt gummiband. Försök igen. Plocka gummibandet försiktigt för att producera små vibrationer och märka ljudet som det gör. Plocka sedan det hårt så att vibrationerna är mycket större. Lyssnar ljudet?

Ljudet av ljudet som produceras av en vibrerande kropp beror på hur stor vibrationerna är. Ett mer vetenskapligt sätt att säga detta är att ljudets ljudstyrka beror på vibrationernas amplitud som producerar den.

Amplituden för vibrationer hos en vibrerande kropp är den maximala förskjutningen (avståndet som rör sig) från kroppen från sin viloläge. När det gäller gummibandet är avståndet genom vilket du drar det dess amplitud. Ju hårdare du drar den, ju större är amplituden och ju högre ljudet är.

Kasta:

Ljudets tonhöjd har att göra med hur shrill eller bas det är. Ett skarpt ljud, som en visselpipa, är högklackad. Ett basljud, som för en bastrumma, är lågt. Tonhöjden hos ett barns röst är högre än hos en vuxen. Låt oss se vad tonhöjd beror på.

I gummibandaktiviteten noterar du hur ljudet ändras om du håller på med att dra åt gummibandet genom att linda det runt en av pennorna. Du kommer att märka att när du spänner gummibandet, vibrerar den snabbare och producerar ett shrillerljud. Detta gäller även stränginstrument. När musiker vill "ställa in sitt instrument högre" eller öka sin tonhöjd, stramar de strängarna för att de ska vibrera snabbare.

Således beror ljudet av ett ljud på hur snabbt vibrationerna går. Vibrationens snabbhet kallas också frekvensen av vibrationer. Frekvensen hos en vibrerande kropp är antalet vibrationer som det slutar på en sekund. SI-frekvensen är hertz (symbol: Hz). Om en vibrerande kropp fullbordar 10 vibrationer på en sekund är frekvensen 10 Hz.

Låt oss undersöka lite mer. Ta pennorna närmare varandra och plocka gummibandet. Du kommer att märka att när avståndet mellan pennorna sänks blir ljudet som produceras blir shriller eller mer höghöjt. Således producerar kortare längder ljud med högre tonhöjd. Därefter jämför du ljudet som produceras av gummiband av olika tjocklek. Du kommer att upptäcka att ju tjockare gummibandet, desto lägre är tonhöjden för ljudet som produceras.

Stränginstrument:

I stränginstrument, som gitarr, fiol, veena, sitar och sarod, produceras ljud av vibrerande strängar (vanligtvis metalltrådar). Frekvensen för ljudet som produceras beror på strängens längd, tjocklek och spänning. Tjockare strängar producerar ljud av en lägre tonhöjd, och när du minskar längden på en sträng (beroende på var du trycker på den) ökar tonhöjden.

Vindinstrument:

I vindinstrument, som saxofon, klarinett, shehnai och flöjt, produceras ljud av vibrerande luftkolumner. Dessa instrument är i grunden som ihåliga rör (av olika former), och musikeren blåser in i dem för att få luftkolonnen inuti att vibrera. Frekvensen för ljudet som produceras beror på längden på luftkolonnen, som kan justeras.

Fyll en glasflaska med lite vatten. Blås över flaskans mun och lyssna på ljudet. Ändra vattennivån i flaskan. Ändras tonhöjden? Detta liknar hur tonhöjd förändras i ett vindinstrument.

Häll olika mängder vatten i fyra eller fem glas. Slå dem med en penna och lyssna på skillnaden i stigning (Figur 9.4). Så här spelar jal tarang.

Slagverksinstrument:

Percussionsinstrument, som tabla, mridangam, trummor och bongos, har vanligtvis ett membran sträckt över en cylindrisk kropp av metall, trä eller lera. Spänningen i membranet och dess område bestämmer tonhöjden för det producerade ljudet. Mindre områden och spetsiga membran producerar shrillerljud.

Kvalitet:

Med ljudets kvalitet menar vi om det är rik eller platt. Även om en sitar och en sarod producerar ljud av samma frekvens (tonhöjd) och amplitud (höghet), kommer du att kunna berätta för dem, eftersom ljudets kvalitet kommer att vara annorlunda. Faktum är att när en kropp vibrerar, producerar den aldrig ljud av bara en frekvens.

När du spelar en speciell anteckning på en gitarr, producerar instrumentet inte en notering av en viss frekvens. Säg att den grundläggande noten (ljudet) som gitarr producerar är av frekvens f. Det kommer också att producera ljud av frekvenser som är multiplar av f (dvs 2f, 3f, och så vidare). Det grundläggande ljudet (f) som produceras är det högsta och kallas det grundläggande.

De andra ljuden som är blandade med det är mjukare än den grundläggande och varierande ljudstyrkan. Dessa kallas övertoner (det grundläggande är första harmoniska). När samma notat spelas på olika instrument, är den grundläggande frekvensen som genereras, eller den grundläggande, densamma. De övertoner som är närvarande och deras relativa ljudstyrka är emellertid olika. Det här bestämmer kvaliteten på ett ljud. I allmänhet är ett ljud rikare om ett större antal övertoner är närvarande.

Musik och ljud:

Buller, som sprickbildning, är obehagligt för öronen. Musik, å andra sidan, är behagligt för öronen. Den grundläggande skillnaden mellan brus och musik är att den första är producerad av oregelbundna vibrationer, medan den andra produceras med regelbundna vibrationer. När vibrationernas frekvenser (ljud) har ett bestämt förhållande till varandra, kallar vi dem regelbundet.

Frekvenserna i anteckningarna som används för att producera musik, om indiska (sa, re, ga, ma, pa, dha, ni) eller västerländska (gör, re, mi, fa, så, la, ti), har ett bestämt förhållande till varandra. Musik låter discordant, off-key eller besura när du misslyckas med att behålla detta förhållande.

Buller:

Buller är inte bara obehagligt för öronen. Det kan också orsaka stress, ångest, sömnstörning och permanent skada på hörseln. Det är ljudets ljud som är relevant i samband med bullerförorening eller skadlig effekt av buller på människors hälsa. Även musik som spelas mycket högt kan orsaka buller.

Ljudets ljudstyrka mäts i decibel (symbol: dB). Mycket högt ljud (140-150 dB), som det som produceras när ett jetplan tar av, kan brista trumhinnan. En ljudnivå på 120-140 dB (inte ovanligt i en rockkoncert) kan skada öronen. Även en ljudnivå på 80-90 dB (som i fabriker och upptagna gator) kan skada hörseln om man utsätts för det under långa timmar.

Vad vi kan göra:

Några saker vi alla kan göra för att minska bullerföroreningar är att undvika att använda högtalare under festivaler och att sänka volymen på våra TV-apparater och musiksystem.

Några andra steg som kan vidtas är följande:

1. Industrier borde vara placerade borta från bostadsområden.

2. Vehicular horns ska endast användas vid behov.

3. Maskinerna ska bibehållas i gott skick för att minska industriellt buller. Personer som arbetar i bullriga industrier kan skydda sig genom att använda öronskydd.

Aktivitet:

Starta en medvetenhetskampanj i ditt grannskap. Du kan rådgöra med en läkare och lägga upp affischer om skadliga effekter av buller. Försök att övertyga människor att inte brista krackare eller använda högtalare under festligheterna. Försök också att övertyga dem om att sänka volymen på sina TV-apparater och musiksystem.

Hur ljud reser:

Ljudet som produceras av en vibrerande kropp är en form av energi. Den vibrerande kroppen överför denna energi till de omgivande luftmolekylerna, som sedan börjar vibrera med samma frekvens. Dessa molekyler överför vibrationerna till närliggande molekyler, och så vidare. Så här går ljudet i alla riktningar från den ljudproducerande kroppen.

Efter att ha åkt ett visst avstånd, dämpar vibrationerna på grund av energiförlust. Ju högre ljudet eller ju större vibrationernas amplitud desto större är det avstånd de reste innan de dör ut.

Ljud behöver ett medium att resa:

Ljudet färdas eftersom den vibrerande kroppen överför vibrationerna till molekylerna i det omgivande mediet. Om det inte fanns några molekyler att passera vibrationerna på, skulle det inte resa. Följande aktivitet visar att ljudet inte kan röra sig genom vakuum.

Du behöver en burk ansluten till en vakuumpump och förseglas tätt av ett stopp. Sätt på en transistor (radio) och placera den i burken. Du kommer att kunna höra transistorn spelar. Starta pumpen. När luften börjar pumpas ut blir ljudet svagare. Så småningom hörs inget ljud alls.

Ljudhastighet:

Du kanske har märkt att du ser en blixtnedslag innan du hör den medföljande klaffen av åska. Ljus reser så fort (vid 300 000 km / s) så att du ser blixten nästan omedelbart. Ljudet går mycket långsammare, så ljudet av åska tar tid att nå dig.

Ljudet färdas med en hastighet på cirka 340 m / s i luften. Den färdas mycket snabbare (ca 1, 5 km / s) genom vatten. Det färdas snabbare fortfarande genom fasta ämnen. Detta beror på att molekylerna packas närmare i fasta ämnen och vätskor än i luften. Eftersom molekyler bär vibrationerna gör de det mer effektivt när de är närmare varandra.

Ljudet bär också mycket längre genom vätskor och fasta ämnen än genom luft. Dessutom är ljuden tydligare och högre (dvs amplituden är större) när den hörs genom vätskor och fasta ämnen i stället för genom luft. Detta är anledningen till att valar kan kommunicera med varandra över ens hundra kilometer.

Aktivitet:

Stå ca 1 m från en väckarklocka och lyssna på den kryssa. Placera det ca 1 m från kanten av ett bord, lägg örat mot kanten och lyssna. Lyssnar ljudet?

Telefon:

I stort sett kan en enhet som kan bära ljud över ett avstånd är en telefon. De första ansträngningarna för att producera en apparat där ljud skulle kunna bäras av el gjordes på 1860-talet. I den tidiga telefonen vibrerades en stansad pergament i munstycket med ljud.

Dessa vibrationer omvandlades till en fluktuerad elektrisk ström, vilket gjorde ett pergament i mottagaren vibrerande och dessa vibrationer nådde lyssnarens öra. Men länge innan någon tänkte på att använda elektricitet för att bära ljud gjorde folk strängtelefoner. Du kan också göra en.

Ringa en telefon:

Gör hål i basen av två papperskoppar. Passa en hård, snodd sträng eller en tunn tråd genom hålen. Säkra strängen genom att knyta matchningar i de två ändarna. Sträck strängen och tala mjukt i en kopp, medan din vän lyssnar igenom den andra. Papperskoppar fungerar bättre än burkar då pappret vibrerar lättare.

Ljud som gjorts och hörs av djur:

Alla högre djur (däggdjur och fåglar) kommunicerar med varandra genom att göra ljud med hjälp av vokalband. Bland de lägre djuren har grodor stämband. Vissa insekter gör mycket höga ljud trots att de inte har stämband.

Crickets gör ett kvittrande ljud genom att gnugga sina vingar tillsammans, medan gräshopparna gör ett högt ljud genom att gnugga sina bakben mot sina vingar. Ormar hyser genom att tvinga luft ut ur munnen. Humming av bin, myggor och flugor orsakas av vibrationerna hos sina vingar.

Hur vi talar:

Det organ som hjälper oss att tala kallas struphuvudet. Det ligger mellan struphuvudet och luftstrupen. När utandad luft passerar genom struphuvudet, vibbar två veck av vävnad, som producerar ljud. Vävnadens veck kallas vokalband. De kontrollerar också storleken på öppningen av struphuvudet.

När vokalbandet blir spänt och tunt, och öppningen av struphuvudet blir smal, ökar frekvensen av ljudet som produceras. Frekvensen (eller tonhöjden) beror också på längden på vokalbandet. Kvinnor låter mer högkvalitativa än män eftersom deras stämband är kortare.

Hur vi hör:

Vi hör med hjälp av våra öron. Varje öra är uppdelat i tre delar, yttre, mellersta och inre. Vibrationer från någon ljudproducerande kropp (inklusive ord som talas av andra) överförs till våra öron av de vibrerande molekylerna i luften. Dessa vibrationer når först det yttre örat.

Ytteröra:

Ytteröret består av pinna, som du kan se och känna, och öronkanalen, vars öppning är synlig för dig. När ljudvibrationer når örat, börjar luftmolekylerna inuti kanalen vibrera och träffa ett utsträckt membran, kallat trumhinnan. Trumhinnan separerar det yttre örat från mellanörat.

Mellan öra:

Mellanörat, som ligger utanför trumhinnan, har tre delikata, grindade ben, som kallas hammaren, mothållet och omrörningen. Vibrationerna i trumhinnan gör att dessa ben vibrerar. Benen överför vibrationerna till innerörat.

Inre örat:

Inre örat har ett spolat rör som kallas cochlea, vilket är det verkliga hörselorganet. Små hår i det här vätskefyllda röret hämtar vibrationerna som sänds från mellanörat. De skickar sedan en signal till hjärnan via hörselnerven, och hjärnan tolkar den för att få oss att höra ljud.

Vad vi och andra djur hör:

Vi kan bara höra ljud inom frekvensområdet 20 Hz och 20 000 Hz. Ljud med en frekvens under 20 Hz kallas infrasonics, och de med en frekvens över 20 000 Hz kallas ultraljud. Även om vi kan höra ljud mellan 20 Hz och 20 000 Hz, kan vi producera ljud inom ett intervall på endast 60-13 000 Hz.

De ljudsignaler som produceras och hörs av andra djur skiljer sig från de som produceras och hörs av oss. Hundar, katter, apor och fladdermöss är några djur som kan höra ultraljud. Delfiner, tumlare och valar kan göra och höra ultraljudsvibrationer.

De kommunicerar med varandra via lågfrekventa (hörbara) bågar, moans och visselpipor, men hittar sig runt med ultraljudsvibrationer. Längden av ljud som produceras av ett djur matchar inte alltid det ljud som det kan höra. Faktum är att vissa djur, som ormar, kan göra ljud men de kan inte höra.

Reflektion av ljud:

Liksom ljus återspeglas ljudet, absorberas och överförs i olika utsträckningar av olika material. Mjuka, porösa material, som tyg, Thermocol, bomull och ull, är bra absorberare och dåliga reflektorer av ljud. Hårda ytor, som betongväggar och metaller, är bra reflektorer av ljud.

Echoes:

Du kanske har hört ekon i långa korridorer eller stora tomma hallar. Ekon är reflekterade ljud. Varför hör vi dem inte hela tiden trots att det finns gott om reflektorer av ljud runt oss? Detta beror på att vi bara kan skilja mellan två ljud om det är en tidsfrist på en femtonde sekund mellan dem.

Med andra ord kan vi bara höra ljudets eko om det tar en femtonde sekund att träffa den reflekterande ytan och komma tillbaka. Eftersom ljudets hastighet är 340 m / s, färdas den 340 m / sx (1/15) s = 22, 6 m (ungefär) på en femtedelde sekund. Det betyder att den reflekterande ytan måste vara (22, 6 + 2) m eller ca 11, 3 m bort. Om det är närmare än det, följer ekot det ursprungliga ljudet för snabbt för att vi ska berätta för de två ljuden.

Minska ekon:

En annan sak hjälper till att skära ner ekon i vardagen. De flesta av sakerna runt oss, som trä, kläder och inredning, är dåliga reflektorer och bra ljuddämpare. Om det inte hade varit fallet skulle våra röster återspeglas och reflekteras från golv och väggar, vilket gör det svårt för oss att prata.

Vi skulle inte kunna höra tydliga ekon, men det skulle vara en störning. När vi behöver vara mer specifika när det gäller att minska reflektion, som i auditorier och teatrar, använder vi speciella absorberande material för att täcka väggar och tak.

Ansökningar av ekon:

1. Echoes används för att lokalisera undervattensobjekt och mäta djupet av havet. Vibrationer skickas ner från fartyg. Tiden som tas för reflekterade vibrationer för att återvända hjälper till att beräkna djupet av objektet som speglar vibrationerna.

2. Läkare använder ekon för att få en "bild" av kroppens inre organ. Ultraljudsvibrationer som återspeglas av olika delar av ett organ hjälper till att skapa en bild av orgeln. Tekniken kallas ekkokardiografi vid hjärtat. Termen ultrasonografi används i allmänhet vid andra organ.

3. Fladdermöss använder ekon för att lokalisera sitt byte. De avger ultraljudsvibrationer och kan döma avståndet från bytet från tiden som ekot kommer att återvända. Vallor, valar och sälar använder ekon för att hitta sig runt.