Akustyka. Fale akustyczne = fale dźwiękowe = fale mechaniczne, polegające na drganiach cząstek ośrodka.

Podobne dokumenty
Rysunek 1: Fale stojące dla struny zamocowanej na obu końcach; węzły są zaznaczone liniami kropkowanymi, a strzałki przerywanymi

Dźwięk. Cechy dźwięku, natura światła

Fale akustyczne. Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość. ciśnienie atmosferyczne

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera.

Ruch falowy. Parametry: Długość Częstotliwość Prędkość. Częstotliwość i częstość kołowa MICHAŁ MARZANTOWICZ

MATERIAŁY POMOCNICZE DO WYKŁADU Z PODSTAW ZASTOSOWAŃ ULTRADŹWIĘKÓW W MEDYCYNIE (wyłącznie do celów dydaktycznych zakaz rozpowszechniania)

Drgania i fale sprężyste. 1/24

Sonochemia. Dźwięk. Fale dźwiękowe należą do fal mechanicznych, sprężystych. Fale poprzeczne i podłużne. Ciało stałe (sprężystość postaci)

Przykładowe poziomy natężenia dźwięków występujących w środowisku człowieka: 0 db - próg słyszalności 10 db - szept 35 db - cicha muzyka 45 db -

Fale dźwiękowe. Jak człowiek ocenia natężenie bodźców słuchowych? dr inż. Romuald Kędzierski

1. Po upływie jakiego czasu ciało drgające ruchem harmonicznym o okresie T = 8 s przebędzie drogę równą: a) całej amplitudzie b) czterem amplitudom?

G:\AA_Wyklad 2000\FIN\DOC\Fourier.doc. Drgania i fale II rok Fizyki BC. zawierają fazy i amplitudy.

FALE DŹWIĘKOWE. fale podłużne. Acos sin

Wydział EAIiE Kierunek: Elektrotechnika. Wykład 12: Fale. Przedmiot: Fizyka. RUCH FALOWY -cd. Wykład /2009, zima 1

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA METODĄ SZPILEK I ZA POMOCĄ MIKROSKOPU. Wprowadzenie. = =

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

PRZYKŁADY RUCHU HARMONICZNEGO. = kx

POMIAR PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ REZONANSU I METODĄ SKŁADANIA DRGAŃ WZAJEMNIE PROSTOPADŁYCH

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 11

u t 1 v u(x,t) - odkształcenie, v - prędkość rozchodzenia się odkształceń (charakterystyczna dla danego ośrodka) Drgania sieci krystalicznej FONONY

Metrologia: miary dokładności. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 32 AKUSTYKA Rozwiązanie zadań należy zapisać w wyznaczonych miejscach pod treścią zadania

Wykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Fale mechaniczne i akustyka

Dźwięk w muzyce europejskiej

Termodynamika defektów sieci krystalicznej

Wzór Taylora. Matematyka Studium doktoranckie KAE SGH Semestr letni 2008/2009 R. Łochowski

Temat: Zagrożenie hałasem

Prawdopodobieństwo i statystyka

Fale dźwiękowe wstęp. Wytworzenie fali dźwiękowej w cienkim metalowym pręcie.

Drania i fale. Przykład drgań. Drgająca linijka, ciało zawieszone na sprężynie, wahadło matematyczne.

STATYSTYKA I ANALIZA DANYCH

Fal podłużna. Polaryzacja fali podłużnej

Badanie widma fali akustycznej

AKUSTYKA. Matura 2007

Rodzaje fal. 1. Fale mechaniczne. 2. Fale elektromagnetyczne. 3. Fale materii. dyfrakcja elektronów

- podaje warunki konieczne do tego, by w sensie fizycznym była wykonywana praca

TEMAT: OBSERWACJA ZJAWISKA DUDNIEŃ FAL AKUSTYCZNYCH

Ruch drgający. Ruch harmoniczny prosty, tłumiony i wymuszony

Świat fizyki Gimnazjum Rozkład materiału - WYMAGANIA KLASA II

Fale cz. 2. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ 2012/13

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1A, zima 2012/13. Ciągi.

Wyznaczanie prędkości dźwięku

Efekt Dopplera. dr inż. Romuald Kędzierski

wykazuje doświadczalnie, że siły wzajemnego oddziaływania mają jednakowe wartości, ten sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia

1 Wymagania egzaminacyjne na egzamin maturalny - poziom rozszerzony: fizyka

Przygotowała: prof. Bożena Kostek

Podstawy fizyki wykład 7

1. Granica funkcji w punkcie

Zdarzenia losowe, definicja prawdopodobieństwa, zmienne losowe

SCENARIUSZ LEKCJI OPRACOWANY NA PODSTAWIE PODRĘCZNIKA JERZEGO GINTERA FIZYKA 3 Wydawnictwo WSiP Warszawa 2001

Fale dźwiękowe - ich właściwości i klasyfikacja ze względu na ich częstotliwość. dr inż. Romuald Kędzierski

SCENARIUSZ LEKCJI Z FIZYKI DLA KLASY III GIMNAZJUM. Temat lekcji: Co wiemy o drganiach i falach mechanicznych powtórzenie wiadomości.

Stwierdzenie 1. Jeżeli ciąg ma granicę, to jest ona określona jednoznacznie (żaden ciąg nie może mieć dwóch różnych granic).

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

Fale dźwiękowe i zjawisko dudnień. IV. Wprowadzenie.

LIGA klasa 2 - styczeń 2017

Badanie roli pudła rezonansowego za pomocą konsoli pomiarowej CoachLab II

Numeryczny opis zjawiska zaniku

1 Twierdzenia o granicznym przejściu pod znakiem całki

Wymagania na poszczególne oceny przy realizacji programu i podręcznika Świat fizyki

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Dźwięk podstawowe wiadomości technik informatyk

1. Określenie hałasu wentylatora

Badanie efektu Dopplera metodą fali ultradźwiękowej

POMIARY AKUSTYCZNE 1. WSTĘP

mgr Ewa Socha Gimnazjum Miejskie w Darłowie

Ochrona przeciwdźwiękowa (wykład ) Józef Kotus

Ć W I C Z E N I E N R M-7

Nauka o słyszeniu. Wykład I Dźwięk. Anna Preis,

Moduł 4. Granica funkcji, asymptoty

Anna Nagórna Wrocław, r. nauczycielka chemii i fizyki. Plan pracy dydaktycznej na fizyce w klasach drugich w roku szkolnym 2015/2016

3. Funkcje elementarne

Teoria. a k. Wskaźnik sumowania można oznaczać dowolną literą. Mamy np. a j = a i =

Badanie efektu Halla w półprzewodniku typu n

Doświadczalne wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka W12: Statystyczna analiza danych jakościowych. Dr Anna ADRIAN Paw B5, pok 407 adan@agh.edu.

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wykład FIZYKA I. 2. Kinematyka punktu materialnego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

WYDZIAŁ EKOLOGII LABORATORIUM FIZYCZNE

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

Wykład 9: Fale cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Akustyka muzyczna. Wykład 8 Instrumenty dęte. dr inż. Przemysław Plaskota

Ciągi liczbowe wykład 3

Podstawy fizyki sezon 1 VIII. Ruch falowy

Wykład 9: Fale cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU W POWIE- TRZU METODĄ FALI STOJĄCEJ

Ćwiczenie nr 15 TEMAT: Badanie tłumienia dźwięku w wodzie. 1. Teoria

TERAZ O SYGNAŁACH. Przebieg i widmo Zniekształcenia sygnałów okresowych Miary sygnałów Zasady cyfryzacji sygnałów analogowych

Elementy modelowania matematycznego

Przedmiotowe ocenianie z fizyki klasa III Kursywą oznaczono treści dodatkowe.

Mapa akustyczna Torunia

Ćwiczenia rachunkowe TEST ZGODNOŚCI χ 2 PEARSONA ROZKŁAD GAUSSA

Przedmiotowy system oceniania (propozycja)

Ponieważ zakres zmian ciśnień fal akustycznych odbieranych przez ucho ludzkie mieści się w przedziale od 2*10-5 Pa do 10 2 Pa,

VII MIĘDZYNARODOWA OLIMPIADA FIZYCZNA (1974). Zad. teoretyczne T3.

Transkrypt:

Akustyka Fale akustycze ale dźwiękowe ale mechaicze, polegające a drgaiach cząstek ośrodka. Cząstka mała, myślowo wyodrębioa część ośrodka, p. w gazie prostopadłościa o ustaloych wymiarach w pręcie prostopadłościa lub walec o ustaloej liczbie atomów Fale dźwiękowe są podłuże i poprzecze w ciałach stałych tylko podłuże w gazach i cieczach Zakresy częstotliwości do 0 Hz iradźwięki 0-0000 Hz dźwięki słyszale powyżej 0000 Hz ultradźwięki powyżej 10 9 Hz - hiperdźwięki Góre ograiczeie w gazach 10 9 Hz w kryształach 10 1 Hz w cieczach 10 14 Hz

metoda pomiaru: s v, (Fracja 1738 r.) t Prędkość dźwięku wyik: 333 s m ; przekroczeie bariery dźwięku: Chuck Yeager, 1947 r., samolot odrzutowy X-1. Obliczeia teoretycze: Newto 1687 r., z przemiay izotermiczej Laplace 180 r., z przemiay adiabatyczej p ρ 0 v - iestety, błędie 0 κ p ρ 0 v - OK. 0 Pierre Simo de Laplace (1749-187) (źródło: Iteret)

Wytwarzaie dźwięków Źródłem dźwięku jest układ drgający, który przekazuje swoje drgaia otaczającemu ośrodkowi. W układzie tym powstaje ala stojąca - określoa przez kształt i rozmiary układu v - określoa przez materiał i aprężeia w układzie v częstotliwość W ośrodku powstają drgaia wymuszoe o tych samych częstotliwościach ale biegące. Uwaga: v i w ośrodku a ogół są ie! Typowe źródła dźwięków a) strua zamocowaa a obu końcach a a a 3 a

Dopuszczale długości al stojących Dopuszczale częstotliwości Prędkość ali w struie stąd a v v a F µ F µ 1 1 - częstotliwość podstawowa > 1,... - alikwoty (z j. łacińskiego: podzieliki), 3 4 Wiosek: częstotliwość podstawowa jest odwrotie proporcjoala do rozmiarów układu drgającego.

Widmo dźwięku jest to zbiór składowych harmoiczych dźwięku złożoego. Widmem azywamy też graicze przedstawieie tego zbioru (zależość amplitudy od częstotliwości) A 1 3 4 5 A widmo dźwięku emitowaego przez struę skrzypiec 1 3 4 5 widmo dźwięku emitowaego przez struę ortepiau

b) słup powietrza zamkięty w istrumecie lub iym urządzeiu przykład: piszczałka otwarta a a Podobie jak dla struy a v

iy przykład: piszczałka jedostroie zamkięta a 1 4 a 1 3 4 a ogólie ( 1) 4 4a 1 v 1 v 4a c) membray teoria jest matematyczie skomplikowaa

Subiektywe i obiektywe cechy dźwięku Dźwięk słyszay ludzkim uchem składa się z a ogół z pewej liczby dźwięków prostych (toów). Przypisujemy mu pewe cechy subiektywe, które są związae z właściwościami izyczymi. cechy subiektywe cechy obiektywe wysokość częstotliwość podstawowa barwa widmo głośość atężeie Kluczową sprawą jest wyzaczeie widma. Służy do tego aaliza ourierowska.

Twierdzeie Fouriera Jeżeli daa jest ukcja g ( t) Fouriera który jest do iej zbieży, tz. przy czym współczyiki Fouriera: T a g t cos T Jea Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) (źródło: Iteret), ciągła i okresowa o okresie T, to moża przedstawić ją w postaci szeregu s N 1, N N 0 1 1 ( t) a + a cos( ω t) + b si( ω t) s N ( t) g( t) N, ( ) ( ω t) dt, b g( t) si( ω t) dt 0 T, T 0 ω π T

Przykład widmo

A 1 Twierdzeie Fouriera ma duże zaczeie pozawcze: rozumiemy dlaczego ucho ludzkie rozpozaje zajome głosy możemy stosować aszą wiedzę o alach i drgaiach harmoiczych do wszelkich drgań i al Twierdzeie Fouriera ma rówież waże zastosowaia techicze: teleoia komórkowa techologia MP3

Natężeie dźwięku I Głośość i atężeie dźwięku jest proporcjoale do kwadratu amplitudy ciśieia ( p ) ie zależy od częstotliwości W [ I ] m Fakty zaobserwowae: odczuwaa uchem głośość zależy od częstotliwości atężeia 10x większego ucho ie odczuwa jako dźwięku 10x głośiejszego Wykres słyszalości: p 0

Psychoizycze prawo Webera-Fechera: miarą odczuwaej głośości dźwięku β jest logarytm stosuku atężeia obiektywego do progu słyszalości I β k log I 1 W gdzie I 0 10 m k 1 skala w belach k 10 skala w decybelach (db) β jest rówież azywae poziomem atężeia Skala głośości jedostka: 1 o Jeżeli wzorcowe źródło o częstotliwości 1000 Hz daje dźwięk o poziomie atężeia db, to jego głośość wyosi oów. Jeżeli badamy iezae źródło, to regulujemy źródło wzorcowe tak, aby odczuwaly poziom głośości z obu źródeł był jedakowy. Liczba db źródła wzorcowego liczba oów źródła badaego. HAŁAS SZKODZI: 55 db powoduje iepokój, agresję, kłopoty z zasypiaiem; 75 db trwałe ubytki słuchu 10 db możliwe pękięcie błoy bębekowej ieduży, ale stały hałas ieodwracale uszkodzeie słuchu, upośledzeie pracy mózgu. 0

Iradźwięki i ultradźwięki Iradźwięki wytwarzae przez ciała o dużych rozmiarach lub przy ruchach dużych mas powietrza w przyrodzie wiatr haly, alowaie morza w techice dmuchawy, turbiy, wetylatory, młoty peumatycze Iradźwięki działają szkodliwie a orgaizm człowieka (depresja) Ultradźwięki - wytwarzae przez drgaia ciał o małych rozmiarach lub małych słupów powietrza Krótka historia ultradźwięków: 1818 pierwsze wytworzeie przy pomocy specjalej syrey, Cagard de la Tour 1883 wyzaczeie graicy słyszalości, Galto 1917 wykorzystaie zjawiska piezoelektryczego w krysztale kwarcu do wytwarzaia i detekcji ultradźwięków, Lagevi Zjawisko piezoelektrycze odkrył Piotr Curie w 1883 r. Kryształ kwarcu, odpowiedio wycięty, podday ściskaiu lub rozciągaiu, idukuje a powierzchiach ładuek elektryczy + + + + + + + - - - - - - - - - - - d - - - - - - - - - ++ + + + + + + d

Odwrote zjawisko piezoelektrycze polega a tym, że przyłożeie pola elektryczego powoduje odkształceie. Jeżeli pole będzie harmoiczie zmiee, to wymusi drgaia harmoicze z taką samą częstotliwością. Jeżeli dla pewej częstotliwości powstaie ala stojąca taka, że d, to kryształ v v staie się silym źródłem drgań o częstości. d Prostoliiowe rozchodzeie się ultradźwięków przyczya liczych zastosowań: 1. w przyrodzie ietoperze i deliy do echolokacji i komuikacji. w maryarce i w badaiach oceaograiczych pomiar głębokości morza, wykrywaie obiektów 3. deektoskopia ultradźwiękowa 4. wytwarzaie emulsji iemieszalych substacji 5. sterylizacja żywości 6. spawaie ultradźwiękowe 7. w medycyie USG, kruszeie kamiei erkowych, badaie układu krążeia 8. holograia akustycza 9. soochemia 10. soolumiescecja

Eekt Dopplera dla ali akustyczej polega a zmiaie obserwowaej częstości dźwięku, względem zaej częstości źródła, wskutek ruchu źródła lub obserwatora względem ośrodka. c Z O u<0 u>0 v>0 v<0 Dae:, c, u, v (tutaj c prędkość dźwięku względem powietrza) Szukae: Ozaczeia: Z źródło, O obserwator. Jeżeli ie ma ruchu Z ai O, to c, T I. Z ieruchome, O zbliża się do Z u 0, v > 0 prędkość względa ali i obserwatora jest większa od c c + v c + v c c v 1 + c

II. O ieruchomy, Z zbliża się do O u > 0, v 0 źródło dogaia impulsy, ala się skraca ut c ( ut ) ( ct ut ) ( c u) T ( c u) III. Z i O zbliżają się do siebie u 0, v 0 c + v c c c u c c u c c + v u Wzory te są słusze dla prędkości źródła i obserwatora miejszych od prędkości dźwięku.