Gamma di frequenze audio. La relazione tra la frequenza di un'onda sonora, la sua lunghezza e velocità

Sommario:

Gamma di frequenze audio. La relazione tra la frequenza di un'onda sonora, la sua lunghezza e velocità
Gamma di frequenze audio. La relazione tra la frequenza di un'onda sonora, la sua lunghezza e velocità
Anonim

Ora ci sono molte opportunità su Internet per testare la tua acutezza uditiva online. Per fare ciò, è necessario avviare un video con audio, la cui frequenza è in aumento. I creatori del test consigliano di testare con le cuffie in modo che il rumore estraneo non interferisca. La gamma di frequenze audio nel video inizia con valori così alti che solo pochi possono sentire. Inoltre, la frequenza del suono diminuisce gradualmente e alla fine del video si sente un suono che può udire anche una persona con perdita dell'udito.

Durante il video, all'utente viene mostrato il valore della frequenza del suono che viene riprodotto. Le condizioni del test suggeriscono che il video deve essere interrotto nel momento in cui una persona può sentire il suono. Successivamente, dovresti vedere a che punto la frequenza si è interrotta. Il suo valore chiarirà che l'udito è normale, migliore della maggior parte delle persone, oppure dovresti consultare un medico. Alcuni test mostrano che età è la frequenza di taglio che una persona potrebbe sentire.

Test dell'udito online
Test dell'udito online

Cos'è il suono e l'onda sonora

Il suono è una sensazione soggettiva, ma lo sentiamo perché nel nostro orecchio esiste qualcosa di reale. Questa è un'onda sonora. I fisici sono interessati a come le sensazioni che sperimentiamo siano legate alle caratteristiche dell'onda sonora.

Suono molto forte
Suono molto forte

Le onde sonore sono onde meccaniche longitudinali con una piccola ampiezza, la cui gamma di frequenza è 20 Hz-20 kHz. La piccola ampiezza si ha quando la variazione di pressione dovuta alla rarefazione della compressione è molto inferiore alla pressione in questo mezzo. Nell'aria, nelle aree di compressione-rarafazione, la variazione di pressione è molto inferiore alla pressione atmosferica. Se l'ampiezza è dello stesso ordine o maggiore della pressione atmosferica, allora queste non sono più onde sonore, ma onde d'urto, si propagano a velocità supersonica.

Pubblico dei suoni

Abbiamo già capito qual è la gamma di frequenze audio, ma cosa c'è oltre i suoi confini? Se la frequenza è inferiore a 20 Hz, tali onde sono chiamate infrasoniche. Se più di 20 kHz, queste sono onde ultrasoniche. Sia gli infrarossi che gli ultrasuoni non causano sensazioni uditive. I confini sono piuttosto sfumati: i bambini sentono 22-23 kHz, le persone anziane possono percepire 21 kHz, qualcuno sente 16 Hz. Cioè, più giovane è la persona, maggiore è la frequenza che può sentire.

I cani sentono frequenze più alte. Questa loro capacità viene utilizzata dagli allenatori, danno comandi agli ultrasuoniun fischio che la gente non può sentire. La figura mostra le gamme di frequenza disponibili per la percezione da parte di diversi animali.

La gamma di frequenze percepite di diversi animali
La gamma di frequenze percepite di diversi animali

Suono come pistole della polizia

Facciamo un esempio di un caso che mostra che la gamma di frequenze sonore ascoltate da una persona è approssimativa e dipende dalle caratteristiche individuali.

A Washington, la polizia ha trovato un modo per la dispersione non violenta dei giovani. Ragazzi e ragazze si riunivano costantemente vicino a una delle stazioni della metropolitana e parlavano. Le autorità hanno ritenuto che il loro passatempo senza scopo interferisse con gli altri, perché troppe persone si accumulano all'ingresso. La polizia ha installato un dispositivo Mosquito che emette un suono a una frequenza di 17,5 kHz. Questo dispositivo è progettato per respingere gli insetti, ma i produttori hanno assicurato che le onde sonore di questa frequenza sono percepite solo da adolescenti dai 13 anni e non più vecchi di 25.

repellente ad ultrasuoni
repellente ad ultrasuoni

Grazie al dispositivo è stato possibile sbarazzarsi dei giovani, ma un uomo di 28 anni ha sentito un suono e si è lamentato con l'amministrazione comunale. Le autorità locali hanno dovuto interrompere l'utilizzo del dispositivo.

Gamma di lunghezze d'onda

Le onde di frequenza sonora in ambienti diversi hanno caratteristiche diverse. La lunghezza e la velocità di propagazione dell'onda differiscono. In aria (a temperatura ambiente) la velocità è di 340 m/s.

Considera le onde con frequenze che sono nella gamma udibile per noi. La loro lunghezza minima è di 17 mm, la massima è di 17 m Il suono con la lunghezza d'onda più piccola è sull'orlo degli ultrasuoni e con la più grande -infrasuoni in avvicinamento.

Velocità dell'onda sonora

Si crede che la luce viaggi istantaneamente, ma il suono impiega un certo tempo per viaggiare. La luce infatti ha anche velocità, è solo il limite, più veloce della luce, niente si muove. Per quanto riguarda il suono, la sua propagazione nell'aria è di grande interesse, sebbene la velocità di un'onda sonora in mezzi più densi sia molto più elevata. Consideriamo un temporale: prima vediamo un lampo, poi sentiamo un rombo di tuono. Il suono è ritardato perché la sua velocità è molte volte inferiore alla velocità della luce. Per la prima volta, la velocità del suono è stata misurata fissando l'intervallo di tempo tra un colpo di moschetto e il suono. Quindi hanno preso la distanza tra lo strumento e il ricercatore e l'hanno divisa per il tempo del "ritardo" del suono.

Questo metodo ha due svantaggi. In primo luogo, questo è l'errore del cronometro, specialmente a una distanza ravvicinata dalla sorgente sonora. In secondo luogo, è la velocità della reazione. Con questa misurazione, i risultati non saranno accurati. Per calcolare la velocità, è più conveniente prendere la frequenza nota di un particolare suono. C'è un generatore di frequenza, un dispositivo con una gamma di frequenze audio da 20 Hz a 20 kHz.

Generatore di frequenze audio
Generatore di frequenze audio

Si accende alla frequenza desiderata, durante l'esperimento viene misurata la lunghezza d'onda. Moltiplicando entrambi i valori, ottieni la velocità del suono.

Ipersonico

La lunghezza d'onda viene calcolata dividendo la velocità per la frequenza, quindi all'aumentare della frequenza, la lunghezza d'onda diminuisce. È possibile creare oscillazioni di una frequenza così elevata che la lunghezza d'onda sarà dello stesso ordine di grandezza della lunghezzalibero percorso delle molecole di gas, come l'aria. Questo è l'ipersuono. Non si propaga bene, perché l'aria non è più considerata un mezzo continuo, poiché la lunghezza d'onda è trascurabile. In condizioni normali (a pressione atmosferica), il percorso libero medio delle molecole è 10-7 m Qual è la gamma delle frequenze delle onde? Non sono sani, perché non li sentiamo. Se calcoliamo la frequenza dell'ipersuono, risulta che è 3×109 Hz e oltre. L'ipersuono è misurato in gigahertz (1 GHz=1 miliardo di Hz).

Come la frequenza di un suono influisce sulla sua altezza

L'intervallo di frequenza dell'audio influisce sull'intervallo dell'intonazione. Sebbene l' altezza sia una sensazione soggettiva, è determinata dalla caratteristica oggettiva del suono, la frequenza. Le alte frequenze producono un suono alto. L' altezza del suono dipende dalla lunghezza d'onda? Naturalmente, velocità, frequenza e lunghezza d'onda sono tutte correlate. Tuttavia, il suono della stessa frequenza avrà una lunghezza d'onda diversa in ambienti diversi, ma sarà percepito allo stesso modo.

Sentiamo il suono perché i cambiamenti di pressione fanno vibrare il nostro timpano. La pressione cambia con la stessa frequenza, quindi non importa che la lunghezza d'onda sia diversa nei diversi mezzi. A causa della stessa frequenza, percepiamo il suono come alto o basso, anche nell'acqua, anche nell'aria. In acqua, la velocità del suono è di 1,5 km / s, che è quasi 5 volte maggiore che nell'aria, quindi la lunghezza d'onda è molto più grande. Ma se il corpo vibra alla stessa frequenza (diciamo, 500 Hz) in entrambi gli ambienti, il tono sarà lo stesso.

Ci sono suoni che non hannointonazione, ad esempio, il suono "shhhhh". Le loro fluttuazioni di frequenza non sono periodiche, ma caotiche, quindi le percepiamo come rumore.

Consigliato: