AKUSTIKA
Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - 2. ročník - Fyzika
Základní pojmy
Akustika = věda zabývající se ději, které jsou spojeny se vznikem
zvukového vlnění, jeho šířením a vnímáním zvuku sluchem
Zvuk = mechanické vlnění, které vnímáme sluchem
Frekvence zvuku je přibližně 16 Hz - 16 kHz
Infrazvuk - mechanické vlnění o frekvenci nižší než 16 Hz
Ultrazvuk - mechanické vlnění o frekvenci vyšší než 16 kHz
Zdroje zvuku
Zdrojem zvuku je chvění pružných těles - vzbuzuje zvukové
vlnění
Periodické zvuky nazýváme hudební zvuky nebo tóny. Jestliže má
zvuk harmonický průběh, je to jednoduchý tón. Periodické zvuky
složitějšího průběhu označujeme jako složené tóny.
Neperiodické zvuky vnímáme jako hluk
Zdroje zvuku
Šíření zvuku
Zvuk se v prostředí šíří jako podélné postupné vlnění
Přenos zvuku je možný jen v pružném látkovém prostředí
Zvuk se dobře šíří i v kapalinách a dokonce v pevných látkách
Šíření zvuku
Nejdůležitější charakteristikou je rychlost zvuku
Ve vzduchu při teplotě 0°C a hustotě suchého vzduchu
1,293 kg·m-3 je v = 331,82 m·s-1
Její závislost na teplotě je dána: v = ( 331,82 + 0,61 {t} ) m·s-1
Pro nás bude hodnota rychlosti zvuku ve vzduchu v = 300 m·s-1
Látka
voda (25°C)
beton
Rychlost zvuku
1500
1700
led
ocel
sklo
3200
5000
5200
Šíření zvuku
Ozvěna - vzniká při odrazu zvukového vlnění od vzdálené
překážky
Jde o důsledek rozlišovací schopnosti ucha
Mezní vzdálenost pro vznik ozvěny je cca. 17 m
Při menší vzdálenosti vzniká tzv. dozvuk
Vlastnosti zvuku
Tóny charakterizuje výška a barva
Výška tónu je určena jeho frekvencí. U jednoduchého tónu s
harmonickým průběhem určuje frekvence absolutní výšku tónu.
U složených tónů nazýváme tón s nejnižší frekvencí základní tón,
jehož frekvence určuje absolutní výšku složeného tónu
Další složky tónu označujeme jako vyšší harmonické tóny - jejich
frekvence jsou násobky frekvence základního tónu
Absolutní výšku tónu měříme pomocí přístrojů
Vlastnosti zvuku
Sluch není schopen určit absolutní výšku tónu, zavádí se
relativní výška tónu
Ta je dána podílem ku referenčnímu tónu: f (a1) = 440 Hz
V hudbě se používají hudební intervaly
K určení intervalů se používají tónové stupnice - s temperovaným
laděním nebo s přirozeným laděním
Barva tónu - je určena počtem vyšších harmonických tónů, ale i
jejich amplitudami
Vlastnosti zvuku
Tón
c
d
e
f
g
a
h
c
Ladění
absolutní výška (Hz)
temperované
262 294 330 349 392 440 494 524
přirozené
264 297 330 352 396 440 495 528
Hudební interval 1:1 9:8 5:4 4:3 3:2 5:3 15:8 2:1
Hlasitost a intenzita zvuku
Hlasitost zvuku je subjektivní veličina
Ucho je nejcitlivější na zvuky o frekvenci 700 Hz - 6 kHz
Zavádí se referenční kmitočet 1 kHz
Akustický výkon P, [ P ] = W
Intenzita zvuku I, [ I ] = Wm-2
Práh slyšení: 1 pW (10-12 W)
Práh bolesti : 1 W
ΔE
P=
Δt
ΔP
I=
ΔS
Hlasitost a intenzita zvuku
Hladina akustického výkonu Lw, [ Lw ] = dB
P
Lw =10 ⋅ log
P0
Práh slyšení odpovídá 0 dB, práh bolesti pak 120 dB
Intenzita zvuku se s druhou mocninou vzdálenosti zmenšuj
Ultrazvuk
pro člověka neslyšitelný, pro některé živočichy ano ( pes, delfín )
Využití v lékařské diagnostice
Ultrazvuková defektoskopie
Čištění drobných součástek ( šrouby, čočky )
Ultrazvukové píšťalky pro psy
Orientace netopýrů ve tmě
Infrazvuk
Pro lidské ucho neslyšitelný, vnímají
jej však velryby, sloni, ...
Seismické zvuky
Zvukové dělo
Při frekvenci blízké tlukotu srdce
může být škodlivý
Dopplerův jev
Vzniká tehdy, pokud se vysílač a přijímač zvuku vůči sobě
pohybují
Jestliže se zdroj zvuku a přijímač zvuku navzájem přibližují, je
přijímaná frekvence zvuku vyšší.
Když se zdroj zvuku a přijímač zvuku navzájem vzdalují, je
přijímaná frekvence zvuku nižší.
Dopplerův jev
v±u
f=
⋅ f0
v
v
f=
⋅ f0
v±w
Dopplerův jev
Pokud se zdroj zvuku pohybuje nadzvukovou rychlostí, vzniká
rázová vlna, doprovázena akustickým třeskem
Využití v měření rychlosti radarem
Download

prezentace - Fyzika GJVJ