Lyd

I fysik, lyd er en vibration, der udbreder som en typisk akustisk mekanisk bølge af tryk og forskydning, gennem et medium, såsom luft eller vand. I fysiologi og psykologi, lyden er modtagelsen af ​​sådanne bølger og deres opfattelse af hjernen.

Akustik

Akustik er det tværfaglige videnskab, der beskæftiger sig med studiet af mekaniske bølger i gasser, væsker og faste stoffer, herunder vibrationer, lyd, ultralyd, og infralyd. En videnskabsmand, der arbejder inden for akustik er en akustiker, mens en person arbejder inden for akustisk teknik kan kaldes en akustisk ingeniør. En lyd ingeniør, på den anden side er bekymret med optagelsen, manipulation, blanding, og reproduktion af lyd.

Anvendelser af akustik findes i næsten alle aspekter af det moderne samfund, underdiscipliner omfatter luftakustik, lyd signalbehandling, arkitektoniske akustik, bioakustik, elektro-akustik, ekstern støj, musikalske akustik, støj kontrol, psykoakustik, tale, ultralyd, undervands akustik og vibrationer .

Fysik af lyd

Lyd kan udbrede sig gennem komprimerbare medier som luft, vand og faste stoffer som langsgående bølger og også som en tværgående bølger i faste stoffer. Lydbølgerne genereres af en lydkilde, såsom vibrerende membran af en stereo højttaler. Lydkilden skaber vibrationer i det omgivende medium. Som kilde fortsat vibrere mediet, vibrationerne forplanter væk fra kilden ved lydens hastighed, således at der dannes lydbølge. I en fast afstand fra kilden, trykket, hastighed og forskydning af mediet varierer i tid. På et øjeblik i tiden, trykket, hastighed og forskydning varierer i rum. Bemærk, at partiklerne i mediet ikke rejser med lydbølgen. Dette er intuitivt indlysende for en solid og det samme er tilfældet for væsker og gasser. Under formering, kan bølgerne være afspejlet, brydes, eller svækket af mediet.

Opførslen af ​​lyd formering er generelt påvirket af tre ting:

  • En relation mellem densitet og tryk. Dette forhold, påvirkes af temperaturen, bestemmer hastigheden af ​​lyd inden for mediet.
  • Udbredelsen er også påvirket af bevægelsen af ​​selve mediet. For eksempel, lyd bevæger sig gennem vinden. Uafhængigt af bevægelsen af ​​lyd gennem mediet, hvis mediet bevæger sig, er lyden transporteres videre.
  • Viskositeten af ​​mediet påvirker også bevægelsen af ​​lydbølger. Den bestemmer den hastighed, hvormed lyden dæmpes. For mange medier, såsom luft eller vand, dæmpning på grund af viskositeten er ubetydelig.

Når lyden bevæger sig gennem et medium, der ikke har konstante fysiske egenskaber, kan det brydes.

De mekaniske vibrationer, der kan tolkes som lyd er i stand til at rejse gennem alle former for stof: gasser, væsker, faste stoffer, og Plasma. Sagen, der understøtter lyden kaldes mediet. Lyd kan ikke rejse gennem et vakuum.

Langsgående og tværgående bølger

Lyden sendes gennem gasser, plasma og væsker som langsgående bølger, også kaldet trykbølger. Gennem faste stoffer, men det kan overføres som begge langsgående bølger og tværgående bølger. Langsgående lydbølger er bølger af alternerende tryk afvigelser fra ligevægtstrykket, forårsager lokale regioner med kompression og fortynding, mens tværgående bølger er bølger af alternerende forskydningsspænding vinkelret på udbredelsesretningen. Derudover kan lydbølger ses blot ved parabolske spejle og genstande, der producerer lyd.

Energien bæres af en oscillerende lydbølge konverterer frem og tilbage mellem den potentielle energi af den ekstra kompression eller lateral forskydning stamme af sagen, og den kinetiske energi af forskydningen hastigheden af ​​partikler i mediet.

Lydbølge egenskaber og karakteristika

Lydbølger ofte forenkles til en beskrivelse i form af sinusformede plane bølger, der er kendetegnet ved disse generiske egenskaber:

  • Frekvens eller dens inverse, perioden
  • Bølgelængde
  • Bølgetal
  • Amplitude
  • Lydtryk
  • Lydintensitet
  • Lydens hastighed
  • Retning

Lyd, der er mærkbar af mennesker har frekvenser fra omkring 20 Hz til 20.000 Hz. I luft ved standardtemperatur og -tryk, de tilsvarende bølgelængder af lydbølger spænder fra 17 m til 17 mm. Nogle gange hastighed og retning er kombineret som en hastighedsvektor; bølgetal og retning kombineres som en bølge vektor.

Tværgående bølger, også kendt som transversalbølger, har den ekstra egenskab, polarisering, og er ikke en karakteristik af lydbølger.

Lydens hastighed

Lydens hastighed afhænger af medie, at bølgerne passerer gennem og er en fundamental egenskab ved materialet. Den første betydelig indsats i retning af mål for lydens hastighed blev foretaget af Newton. Han mente, at lydhastigheden i et bestemt stof var lig med kvadratroden af ​​trykket, der virker på det divideret med dets densitet.

Dette blev senere bevist forkert, når fundet at ukorrekt udlede hastigheden. Franske matematiker Laplace korrigeret formlen ved at udlede, at fænomenet med lyden rejser er ikke isoterm, som troede af Newton, men adiabatisk. Han tilføjede en anden faktor til ligningen-gamma-og multipliceres med, og dermed kommer op med ligningen. Da den endelige ligning kom op til at være som også er kendt som Newton-Laplace ligning. I denne ligning, K = elasticitetsmodul, c = lydhastigheden, og = densitet. Således lydens hastighed er proportional med kvadratroden af ​​forholdet mellem elasticitetsmodulet af mediet til sin tæthed.

Disse fysiske egenskaber og lydens hastighed forandring med de omgivende forhold. For eksempel, lydens hastighed i gas afhænger af temperaturen. I 20 ° C luft ved havoverfladen, lydens hastighed er ca. 343 m / s ved hjælp af formlen "v = M / S". I ferskvand, også ved 20 ° C, lydens hastighed er ca. 1.482 m / s. I stål, lydens hastighed er omkring 5.960 m / s. Lydens hastighed er også lidt følsom over for lyden amplitude, hvilket betyder, at der er lineære formering effekter, såsom produktion af harmoniske og blandede toner ikke er til stede i den oprindelige lyd.

Opfattelse af lyd

En særskilt anvendelse af udtrykket lyd fra dens anvendelse i fysik er, at i fysiologi og psykologi, hvor udtrykket refererer til emnet opfattelsen af ​​hjernen. Feltet af psykoakustik er dedikeret til sådanne undersøgelser.

Den fysiske modtagelse af lyd i ethvert retsmøde organisme er begrænset til en række frekvenser. Mennesker normalt høre lydfrekvenser mellem ca. 20 Hz og 20.000 Hz, Begge grænser, især den øvre grænse, falder med alderen.

Andre arter har en anden vifte af hørelse. For eksempel kan hunde opfatte vibrationer højere end 20 kHz, men er døve under 40 Hz. Som et signal opfattes af en af ​​de store sanser, er lyden bruges af mange arter til detektering fare, navigation, rov og kommunikation. Jordens atmosfære, vand og stort set alle fysisk fænomen, såsom brand, regn, vind, surfe, eller jordskælv, producerer sine unikke lyde. Mange arter, såsom frøer, fugle, marine og terrestriske pattedyr, har også udviklet specielle organer til at producere lyd. I nogle arter, disse producerer sang og tale. Desuden har mennesket udviklet kultur og teknologi, der giver dem mulighed for at generere, registrere, videregive, og broadcast lyd.

Sommetider lyd alene til disse vibrationer med frekvenser, der ligger inden for høreområde for mennesker eller et bestemt dyr.

Støj

Støj er et udtryk, der ofte bruges til at henvise til en uønsket lyd. Inden for videnskab og teknik, støj er en uønsket komponent, der tilslører en eftersøgt signal.

Lydtryksniveau

Lydtryk er forskellen, i et givet medium, mellem den gennemsnitlige lokale tryk og trykket i lydbølge. Et kvadrat af denne forskel er normalt gennemsnit over tid og / eller rum, og en kvadratroden af ​​dette gennemsnit giver en geometriske middelværdi. For eksempel 1 Pa RMS lydtrykket i atmosfærisk luft indebærer, at det faktiske tryk i lydbølge svinger mellem og, dvs. mellem 101323,6 og 101326,4 Pa. Da det menneskelige øre kan registrere lyde med en bred vifte af amplituder, lydtryk ofte målt som et niveau på en logaritmisk decibel skala. Lydtrykniveauet eller Lp er defineret som

Da det menneskelige øre ikke har en flad spektral respons, lydtryk er ofte frekvensvægtede så det målte niveau kampe opfattes niveauer nøjere. Den Internationale Elektrotekniske Kommission har defineret flere vægte. A-vægtning forsøger at matche reaktion af det menneskelige øre til støj og A-vægtede lydtrykniveau er mærket dBA. C-vægtning anvendes til at måle topniveauer.

  0   0
Forrige artikel Salladin Sejr
Næste artikel Darlington transistor

Kommentarer - 0

Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha