Звуковые волны

1.

Звуковые волны

2.

Звуковые волны
Звук – это воспринимаемые человеческими органами
слуха механические волны, которые вызывают звуковые
ощущения.
Звук - механическая волна, частота которой лежит в
интервале от 20 Гц до 20 000Гц.
Звуковая волна может распространяться в твердых,
жидких и газообразных средах.
Звуковые волны в воздухе и большинстве жидкостей
продольные, потому что жидкости почти не имеют
сопротивления сдвигу. В твердых телах звуковые волны
могут быть как поперечными, так и продольными.
Уравнение звуковой волны можно задать как:
ξ(x, t) = Аcos(ωt-kx+φ),
где A — амплитуда , ω — циклическая частота, k —
волновое число , φ — начальная фаза

3.

Звуковые волны
Во многих случаях звук представляет
собой периодическую волну, а атомы
совершают простое гармоническое
колебание.
Вибрирующая
струна
создает
звуковую волну так, как показано на
рисунке.

4.

Звуковые волны
Когда струна колеблется взад и вперед она
передает энергию воздуху, в основном в
виде тепловой энергии. Но небольшая
часть энергии струны идет на сжатие и
расширение
окружающего
воздуха,
создавая чуть более высокие и более
низкие локальные давления. Эти сжатия
(области высокого давления) и разрежения
(области
низкого
давления)
распространяются в виде продольных волн
давления, имеющих ту же частоту, что и
струна, — они представляют собой
возмущение, которое называют звуковой
волной.

5.

Характеристика звука.
Громкость.
Громкость звука – это субъективное качество
слухового ощущения, позволяющее располагать
звуки по шкале от тихих до громких. Зависит от
звукового давления и частоты звуковых
колебаний.
Единица громкости звука называется сон.
Например, шёпот человека, находящегося на
расстоянии менее 1 метра — (25) дБ; спокойная
речь — (40) дБ, вертолёт — (110) дБ, 130 дБ –
порог болевого ощущения, старт ракеты — (145)
дБ, свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв
барабанной перепонки.
На практике громкость измеряют в децибелах
(дБ).
1 дБ = 0,1 Б.

6.

Характеристика звука.
Тембр.
Тембром называется окраска звука.
Тембр – это звук, в котором присутствуют колебания разных наборов
частот и амплитуд.
Тембр – это то, чем отличаются два одинаковых звука, исполненные
различными музыкальными инструментами. Если мы услышим одну и ту
же ноту ля, взятую на скрипке и на фортепиано, то мы отличим их. Мы
сразу сможем сказать, какой инструмент этот звук создал. Именно эту
особенность – окраску звука – и характеризует тембр.
Тембр зависит от того, какие воспроизводятся звуковые колебания,
кроме основного тона. Основной тон определяет высоту звука,
обертоны, накладываясь в определенных соотношениях, придают звуку
специфическую окраску – тембр.
Дело в том, что произвольные звуковые колебания довольно сложные.
Они состоят из набора отдельных колебаний, говорят спектра
колебаний. Именно воспроизведение дополнительных колебаний
(обертонов) и характеризует красоту звучания того или иного голоса
или инструмента. Тембр является одним из основных и ярких
проявлений звука.
Вот
некоторые
характеристики
тембра:
густой,
глубокий,
мужественный, суровый, бархатистый, матовый, блестящий, легкий,
тяжелый, насыщенный. Тембр зависит от материала, из которого
изготовлен инструмент, от формы инструмента.

7.

Характеристика звука.
Тон.
Тон — это звук, который издаёт тело, совершающее
гармонические колебания (например, камертон или
струна). Высота тона определяется частотой этих
колебаний: чем выше частота, тем выше нам кажется
звук. Так, натягивая струну, мы увеличиваем частоту её
колебаний и, соответственно, высоту звука.
Чистый тон Ветви камертона совершают гармонические
(синусоидальные)
колебания.
Таким
колебаниям
присуща только одна строго определенная частота.
Гармонические колебания являются самым простым
видом колебаний. Звук камертона является чистым
тоном. Чистым тоном называется звук источника,
совершающего
гармонические
колебания
одной
частоты.
Каждому музыкальному тону ( до, ре, ми, фа, соль, ля,
си) соответствует определенная длина и частота
звуковой
волны.
Музыкальные
звуки
(тоны)
характеризуются громкостью и высотой тона, тембром.

8.

Характеристика звука.
Шум.
Шум - упругие колебания и волны в воздушной
среде в частотном диапазоне слышимости
человека. Постоянный шум - шум, уровень звука
которого изменяется во времени не более чем на 5
дБ при измерениях на временной характеристике
"медленно".
Шум – это громкие звуки разных частот, слившиеся
в нестройное звучание.
Общепринятой является следующая
классификация шумов по источнику
возникновения:
механические;
гидравлические;
аэродинамические;
электрические.

9.

Характеристика звука.
Шум.