Âm thanh: Đặc điểm của nó, Cách thức âm thanh và sự phản xạ của âm thanh (được giải thích bằng sơ đồ)

Âm thanh: Đặc điểm của nó, Cách thức âm thanh và sự phản xạ của âm thanh (được giải thích bằng sơ đồ)!

Chúng tôi nghe thấy rất nhiều loại âm thanh khác nhau trong tất cả các giờ thức dậy. Một số là dễ chịu, một số khó chịu. Một số là chói tai, trong khi những người khác là bass. Một số to và một số mềm. Chúng tôi sẽ thảo luận về cách âm thanh được tạo ra và những gì đặc trưng cho một âm thanh.

Cách âm thanh được tạo ra:

Các hoạt động sau đây sẽ giúp bạn hiểu cách âm thanh được tạo ra.

1. Bấm chuông chùa để làm cho nó reo. Chạm vào chuông khi nó đổ chuông. Bạn sẽ cảm thấy rung động.

2. Kéo căng một dải cao su trên một hộp bút chì. Đẩy hai cây bút chì bên dưới dải cao su. Nếu bạn nhổ dây cao su kéo dài bằng ngón tay, bạn sẽ nghe thấy một âm thanh. Bạn cũng sẽ nhận thấy rằng dây cao su đang rung.

3. Đặt ngón tay nhẹ lên cổ họng và nói. Bạn sẽ cảm thấy rung động.

4. Hình 9.2 cho thấy một ngã ba điều chỉnh, được sử dụng trong phòng thí nghiệm để tạo ra âm thanh. Khi bạn đập một trong các ngạnh vào một miếng cao su, nĩa điều chỉnh sẽ phát ra âm thanh. Nếu bạn chạm nhẹ vào ngạnh trong khi nĩa đang phát ra âm thanh, bạn sẽ cảm thấy nó rung.

Nếu bạn mang ngạnh rung tiếp xúc với bề mặt của một số nước trong tàu, bạn sẽ thấy ngạnh tạo ra những gợn sóng trong nước. Trong tất cả các hoạt động này, cơ thể tạo ra âm thanh rung động. Nếu bạn dừng các rung động, âm thanh dừng lại. Do đó, bạn có thể kết luận rằng âm thanh được tạo ra bởi các rung động, hoặc chuyển động chuyển động của một cơ thể.

Đặc điểm của âm thanh:

Ba đặc điểm giúp chúng ta phân biệt giữa âm thanh này và âm thanh khác. Đây là âm thanh to, cao độ và chất lượng của âm thanh. Và những đặc điểm này được xác định bởi các rung động tạo ra âm thanh.

Độ to:

Điều gì quyết định độ to hay độ mềm của âm thanh? Cảm thấy cổ họng của bạn khi bạn thì thầm và sau đó cảm thấy nó khi bạn hét lên. Bạn có thể đoán độ to của âm thanh phụ thuộc vào điều gì không? Các hoạt động sau đây sẽ giúp.

Hoạt động:

Trong một trong những hoạt động trước đó, bạn đã gảy một dải cao su kéo dài. Thử lại lần nữa. Nhổ dây cao su nhẹ nhàng để tạo ra những rung động nhỏ và chú ý âm thanh mà nó tạo ra. Sau đó nhổ nó thật mạnh để các rung động lớn hơn nhiều. Âm thanh có trở nên to hơn không?

Độ to của âm thanh được tạo ra bởi một cơ thể rung động phụ thuộc vào độ rung lớn như thế nào. Một cách khoa học hơn để nói điều này là độ to của âm thanh phụ thuộc vào biên độ của các rung động tạo ra nó.

Biên độ dao động của một vật rung là độ dịch chuyển cực đại (khoảng cách nó di chuyển) của cơ thể từ vị trí nghỉ của nó. Trong trường hợp của dây cao su, khoảng cách mà bạn kéo nó là biên độ của nó. Bạn càng kéo nó càng khó, biên độ càng lớn và âm thanh càng to.

Sân cỏ:

Cao độ của âm thanh có liên quan đến mức độ chói hay âm trầm. Một âm thanh chói tai, giống như tiếng huýt sáo, là âm vực cao. Một âm thanh bass, giống như tiếng trống bass, có âm vực thấp. Cao độ của giọng nói của một đứa trẻ cao hơn giọng của người lớn. Hãy cho chúng tôi xem những gì sân phụ thuộc vào.

Trong hoạt động của dây cao su, hãy lưu ý cách âm thanh thay đổi nếu bạn tiếp tục thắt dây cao su bằng cách lặp nó quanh một trong những cây bút chì. Bạn sẽ nhận thấy rằng khi bạn thắt dây cao su, nó sẽ rung nhanh hơn và tạo ra âm thanh chói tai. Điều này cũng đúng với các nhạc cụ dây. Khi các nhạc sĩ muốn 'điều chỉnh nhạc cụ của họ cao hơn' hoặc tăng cường độ của nó, họ thắt chặt dây để làm cho chúng rung nhanh hơn.

Do đó, cao độ của âm thanh phụ thuộc vào độ nhanh của các rung động của nó. Độ nhanh của rung động còn được gọi là tần số rung. Tần số của một cơ thể rung động là số lượng rung động mà nó hoàn thành trong một giây. Đơn vị tần số SI là hertz (ký hiệu: Hz). Nếu một cơ thể rung hoàn thành 10 rung động trong một giây, tần số của nó là 10 Hz.

Hãy để chúng tôi điều tra thêm một chút. Mang bút chì lại gần nhau và nhổ dây cao su. Bạn sẽ nhận thấy rằng khi khoảng cách giữa các cây bút chì được giảm xuống, âm thanh phát ra sẽ trở nên chói tai hoặc cao hơn. Do đó, độ dài ngắn hơn tạo ra âm thanh của cao độ cao hơn. Tiếp theo, so sánh các âm thanh được tạo ra bởi các dải cao su có độ dày khác nhau. Bạn sẽ thấy rằng dải cao su càng dày thì càng thấp là âm vực phát ra.

Nhạc cụ dây:

Trong các nhạc cụ dây, như guitar, violin, veena, sitar và sarod, âm thanh được tạo ra bởi các dây rung (thường là dây kim loại). Tần số của âm thanh được tạo ra phụ thuộc vào độ dài, độ dày và độ căng của dây. Các chuỗi dày hơn tạo ra âm thanh của âm vực thấp hơn và khi bạn giảm độ dài của chuỗi (tùy thuộc vào nơi bạn nhấn nó), âm vực sẽ tăng.

Dụng cụ gió:

Trong các nhạc cụ gió, như saxophone, clarinet, shehnai và sáo, âm thanh được tạo ra bởi các cột không khí rung. Những nhạc cụ này về cơ bản giống như những ống rỗng (có hình dạng khác nhau), và nhạc sĩ thổi vào chúng để làm cho cột không khí bên trong rung lên. Tần số của âm thanh được tạo ra phụ thuộc vào độ dài của cột không khí, có thể được điều chỉnh.

Đổ đầy chai thủy tinh với một ít nước. Thổi qua miệng chai và lắng nghe âm thanh. Thay đổi mức nước trong chai. Liệu cao độ của âm thanh thay đổi? Điều này tương tự như cách thay đổi cao độ trong một nhạc cụ gió.

Đổ lượng nước khác nhau vào bốn hoặc năm ly. Đánh chúng bằng bút chì và lắng nghe sự khác biệt về cao độ (Hình 9.4). Đây là cách chơi taral jal.

Nhạc cụ gõ:

Các nhạc cụ gõ, như tabla, mridangam, trống và bongos, thường có màng trải dài trên thân hình trụ bằng kim loại, gỗ hoặc đất sét. Độ căng của màng và diện tích của nó xác định cao độ của âm thanh được tạo ra. Các khu vực nhỏ hơn và màng tauter tạo ra âm thanh chói tai.

Phẩm chất:

Theo chất lượng của âm thanh, chúng tôi có nghĩa là nó giàu hay phẳng. Ngay cả khi một sitar và sarod tạo ra âm thanh có cùng tần số (cao độ) và biên độ (độ to), bạn sẽ có thể phân biệt chúng vì chất lượng âm thanh sẽ khác nhau. Trên thực tế, khi một cơ thể rung động, nó không bao giờ tạo ra âm thanh chỉ một tần số.

Ví dụ, khi bạn chơi một nốt cụ thể trên guitar, nhạc cụ không tạo ra một nốt có tần số cụ thể. Nói, nốt cơ bản (âm thanh) do guitar tạo ra có tần số f. Nó cũng sẽ tạo ra âm thanh có tần số là bội số của f (nghĩa là 2f, 3f, v.v.). Âm thanh cơ bản (f) được tạo ra là lớn nhất và được gọi là âm cơ bản.

Các âm thanh khác trộn với nó nhẹ hơn âm cơ bản và âm lượng khác nhau. Chúng được gọi là sóng hài (cơ bản là sóng hài đầu tiên). Khi cùng một nốt nhạc được phát trên các nhạc cụ khác nhau, tần số cơ bản được tạo ra hoặc âm cơ bản là như nhau. Tuy nhiên, sự hài hòa hiện tại và độ ồn tương đối của chúng là khác nhau. Đây là những gì quyết định chất lượng của một âm thanh. Nói chung, âm thanh sẽ phong phú hơn nếu có số lượng hài lớn hơn.

Âm nhạc và tiếng ồn:

Tiếng ồn, như tiếng nổ của bánh quy, gây khó chịu cho tai. Âm nhạc, mặt khác, làm hài lòng đôi tai. Sự khác biệt cơ bản giữa tiếng ồn và âm nhạc là cái đầu tiên được tạo ra bởi các rung động không đều, trong khi thứ hai được tạo ra bởi các rung động thông thường. Khi tần số rung động (âm thanh) có mối quan hệ xác định với nhau, chúng ta gọi chúng là thường xuyên.

Tần số của các nốt được sử dụng để tạo nhạc, dù là Ấn Độ (sa, re, ga, ma, pa, dha, ni) hay Western (do, re, mi, fa, so, la, ti), có mối quan hệ nhất định với lẫn nhau. Âm nhạc nghe có vẻ bất hòa, tắt phím hoặc âm thanh khi bạn không duy trì mối quan hệ này.

Ô nhiễm tiếng ồn:

Tiếng ồn không chỉ gây khó chịu cho tai. Nó cũng có thể gây căng thẳng, lo lắng, rối loạn giấc ngủ và tổn thương vĩnh viễn cho thính giác. Đó là sự ồn ào của âm thanh có liên quan trong bối cảnh ô nhiễm tiếng ồn, hoặc tác động có hại của tiếng ồn đối với sức khỏe con người. Ngay cả âm nhạc được chơi rất lớn cũng có thể gây ô nhiễm tiếng ồn.

Độ to của âm thanh được đo bằng decibel (ký hiệu: dB). Tiếng ồn rất lớn (140-150 dB), giống như phát ra khi máy bay phản lực cất cánh, có thể làm vỡ màng nhĩ. Độ ồn 120-140 dB (không phổ biến trong buổi hòa nhạc rock) có thể làm tổn thương tai. Ngay cả mức tiếng ồn 80-90 dB (như trong các nhà máy và đường phố bận rộn) có thể làm hỏng thính giác nếu một người tiếp xúc với nó trong nhiều giờ.

Những gì chúng ta có thể làm:

Một số điều tất cả chúng ta có thể làm để giảm ô nhiễm tiếng ồn là tránh sử dụng loa trong các lễ hội và giảm âm lượng của TV và hệ thống âm nhạc của chúng tôi.

Một số bước khác có thể được thực hiện như sau:

1. Các ngành công nghiệp nên được đặt cách xa khu dân cư.

2. Chỉ nên sử dụng sừng xe khi cần thiết.

3. Máy nên được bảo trì trong điều kiện tốt để giảm tiếng ồn công nghiệp. Những người làm việc trong các ngành công nghiệp ồn ào có thể tự bảo vệ mình bằng cách sử dụng nút bịt tai.

Hoạt động:

Bắt đầu một chiến dịch nâng cao nhận thức trong khu phố của bạn. Bạn có thể tham khảo ý kiến ​​bác sĩ và đưa lên áp phích về tác hại của ô nhiễm tiếng ồn. Cố gắng thuyết phục mọi người không nổ bánh quy hoặc sử dụng loa trong các lễ hội. Cũng cố gắng thuyết phục họ giảm âm lượng của TV và hệ thống âm nhạc của họ.

Cách âm thanh du lịch:

Âm thanh được tạo ra bởi một cơ thể rung động là một dạng năng lượng. Cơ thể rung chuyển năng lượng này đến các phân tử không khí xung quanh, sau đó bắt đầu rung với cùng tần số. Các phân tử này truyền các rung động cho các phân tử lân cận, v.v. Đây là cách âm thanh di chuyển theo mọi hướng từ cơ thể tạo ra âm thanh.

Sau khi đi được một quãng đường, các rung động sẽ chết vì mất năng lượng. Âm thanh càng lớn hoặc biên độ dao động càng lớn thì khoảng cách di chuyển của chúng càng lớn trước khi chúng chết.

Âm thanh cần một phương tiện để đi du lịch:

Âm thanh truyền đi vì cơ thể rung chuyển các rung động đến các phân tử của môi trường xung quanh. Nếu không có phân tử để truyền rung động, nó sẽ không di chuyển. Các hoạt động sau đây sẽ cho bạn thấy rằng âm thanh không thể đi qua chân không.

Bạn sẽ cần một cái bình được kết nối với một máy bơm chân không và bịt kín bằng nút chặn. Bật một bóng bán dẫn (radio) và đặt nó bên trong bình. Bạn sẽ có thể nghe thấy các bóng bán dẫn chơi. Khởi động máy bơm. Khi không khí bắt đầu được bơm ra, âm thanh sẽ trở nên mờ hơn. Cuối cùng, bạn sẽ không nghe thấy âm thanh nào cả.

Tốc độ âm thanh:

Bạn có thể nhận thấy rằng bạn nhìn thấy một tia sét trước khi bạn nghe thấy tiếng sấm sét đi kèm. Ánh sáng truyền đi rất nhanh (ở tốc độ 300.000 km / giây) đến mức bạn thấy đèn flash gần như tức thời. Âm thanh di chuyển chậm hơn nhiều, vì vậy âm thanh của sấm sét cần có thời gian để đến với bạn.

Âm thanh truyền đi với tốc độ khoảng 340 m / s trong không khí. Nó di chuyển nhanh hơn nhiều (khoảng 1, 5 km / giây) qua nước. Nó đi nhanh hơn vẫn qua chất rắn. Điều này là do các phân tử được đóng gói gần hơn trong chất rắn và chất lỏng hơn trong không khí. Vì các phân tử mang các rung động, chúng làm như vậy hiệu quả hơn khi chúng ở gần nhau hơn.

Âm thanh cũng mang nhiều chất lỏng và chất rắn hơn nhiều so với không khí. Hơn nữa, âm thanh rõ ràng và to hơn (nghĩa là biên độ lớn hơn) khi nghe qua chất lỏng và chất rắn chứ không phải qua không khí. Đây là lý do tại sao cá voi có thể giao tiếp với nhau hơn một trăm km.

Hoạt động:

Đứng cách đồng hồ báo thức khoảng 1 m và lắng nghe tiếng tích tắc. Bây giờ đặt nó cách mép bàn khoảng 1 m, đặt tai của bạn vào cạnh và lắng nghe. Âm thanh có trở nên to hơn không?

Điện thoại:

Nói rộng ra, bất kỳ thiết bị nào có thể truyền âm thanh từ xa là điện thoại. Những nỗ lực đầu tiên để sản xuất một thiết bị trong đó âm thanh có thể được mang theo bằng điện được thực hiện vào những năm 1860. Trong điện thoại đầu, một tờ giấy da trong ống nghe rung lên với âm thanh.

Những rung động này đã được chuyển đổi thành một dòng điện dao động, làm cho một giấy da trong máy thu rung động và những rung động này đến tai người nghe. Tuy nhiên, rất lâu trước khi có ai nghĩ đến việc sử dụng điện để mang âm thanh, người ta đã tạo ra điện thoại chuỗi. Bạn cũng có thể làm cho một.

Làm điện thoại:

Tạo lỗ ở đáy của hai cốc giấy. Vượt qua một sợi dây cứng, xoắn hoặc một sợi dây mỏng xuyên qua các lỗ. Bảo vệ chuỗi bằng cách buộc khớp ở hai đầu. Kéo căng chuỗi và nói nhẹ nhàng vào một cốc, trong khi bạn của bạn lắng nghe người kia. Cốc giấy hoạt động tốt hơn lon thiếc vì giấy dễ rung hơn.

Âm thanh được tạo ra và nghe bởi động vật:

Tất cả các động vật bậc cao (động vật có vú và chim) giao tiếp với nhau bằng cách tạo ra âm thanh với sự trợ giúp của dây thanh âm. Trong số các động vật thấp hơn, ếch có dây thanh âm. Một số côn trùng tạo ra tiếng động rất lớn mặc dù chúng không có dây thanh âm.

Dế tạo ra tiếng kêu ríu rít bằng cách chà xát đôi cánh của chúng với nhau, trong khi châu chấu tạo ra tiếng động lớn bằng cách cọ hai chân sau vào cánh của chúng. Rắn rít lên bằng cách buộc không khí ra khỏi miệng. Tiếng vo ve của ong, muỗi và ruồi là do sự rung động của đôi cánh của chúng.

Cách chúng ta nói:

Cơ quan giúp chúng ta nói được gọi là thanh quản. Nó nằm giữa hầu họng và khí quản. Khi không khí thở ra đi qua thanh quản, hai nếp gấp của mô bên trong nó rung lên, tạo ra âm thanh. Các nếp gấp của mô được gọi là dây thanh âm. Họ cũng kiểm soát kích thước của việc mở thanh quản.

Khi dây thanh âm trở nên căng và mỏng, và việc mở thanh quản trở nên hẹp, tần số âm thanh phát ra tăng lên. Tần số (hoặc cao độ) cũng phụ thuộc vào độ dài của dây thanh âm. Phụ nữ có âm vực cao hơn đàn ông vì dây thanh âm của họ ngắn hơn.

Cách chúng tôi nghe:

Chúng tôi nghe với sự giúp đỡ của đôi tai của chúng tôi. Mỗi tai được chia thành ba phần Bên ngoài, giữa và bên trong. Các rung động của bất kỳ cơ thể tạo ra âm thanh nào (bao gồm cả những từ được người khác nói) được truyền đến tai chúng ta bởi các phân tử không khí rung động. Những rung động đầu tiên đến tai ngoài.

Tai ngoài:

Tai ngoài bao gồm pinna, mà bạn có thể nhìn thấy và cảm nhận, và ống tai, có lỗ mở cho bạn nhìn thấy. Khi các rung động âm thanh đến tai, các phân tử không khí bên trong ống bắt đầu rung và đập vào một màng kéo dài, được gọi là màng nhĩ. Màng nhĩ ngăn cách tai ngoài với tai giữa.

Tai giữa:

Tai giữa, nằm ngoài màng nhĩ, có ba xương mỏng manh, lồng vào nhau, được gọi là búa, đe và khuấy. Những rung động của màng nhĩ làm cho những xương này rung lên. Xương truyền vào các rung động đến tai trong.

Tai trong:

Tai trong có một ống cuộn gọi là ốc tai, là cơ quan thính giác thực sự. Những sợi lông nhỏ bên trong ống chứa đầy chất lỏng này thu nhận những rung động truyền từ tai giữa. Sau đó, họ gửi tín hiệu đến não thông qua dây thần kinh thính giác và não giải thích nó để khiến chúng ta nghe thấy âm thanh.

Những gì chúng ta và các động vật khác nghe thấy:

Chúng ta chỉ có thể nghe thấy âm thanh trong phạm vi tần số 20 Hz và 20.000 Hz. Âm thanh có tần số dưới 20 Hz được gọi là infrasonics và những âm có tần số trên 20.000 Hz được gọi là siêu âm. Mặc dù chúng ta có thể nghe thấy âm thanh trong khoảng từ 20 Hz đến 20.000 Hz, chúng ta có thể tạo ra âm thanh trong phạm vi chỉ 60-13.000 Hz.

Các dải âm thanh được tạo ra và nghe bởi các động vật khác khác với âm thanh do chúng ta tạo ra và nghe thấy. Chó, mèo, khỉ và dơi là một số động vật có thể nghe được siêu âm. Cá heo, cá heo và cá voi có thể tạo ra và nghe các rung động siêu âm.

Chúng giao tiếp với nhau thông qua tiếng sủa tần số thấp (âm thanh), tiếng rên rỉ và tiếng huýt sáo, nhưng tìm đường xung quanh bằng cách sử dụng các rung động siêu âm. Phạm vi âm thanh do động vật tạo ra không phải lúc nào cũng khớp với phạm vi âm thanh mà nó có thể nghe được. Trên thực tế, một số động vật, như rắn, có thể tạo ra âm thanh mặc dù chúng không thể nghe thấy.

Sự phản chiếu của âm thanh:

Giống như ánh sáng, âm thanh cũng được phản xạ, hấp thụ và truyền đến các phạm vi khác nhau bằng các vật liệu khác nhau. Các vật liệu mềm, xốp, như vải, Thermatio, bông và len, là những chất hấp thụ tốt và phản xạ âm thanh kém. Các bề mặt cứng, như tường bê tông và kim loại, là chất phản xạ tốt của âm thanh.

Tiếng vang:

Bạn có thể đã nghe thấy tiếng vang trong hành lang dài hoặc hội trường trống lớn. Tiếng vang là âm thanh phản xạ. Tại sao chúng ta không nghe thấy chúng mọi lúc mặc dù có rất nhiều phản xạ âm thanh xung quanh chúng ta? Điều này là do chúng ta có thể phân biệt giữa hai âm thanh chỉ khi có một khoảng thời gian là một phần mười của một giây giữa chúng.

Nói cách khác, chúng ta chỉ có thể nghe thấy tiếng vang của âm thanh nếu phải mất 1/10 giây để chạm vào bề mặt phản xạ và quay trở lại. Vì tốc độ âm thanh là 340 m / s, nó di chuyển 340 m / sx (1/15) s = 22, 6 m (xấp xỉ) trong một phần mười giây. Điều này có nghĩa là bề mặt phản chiếu phải cách (22, 6 + 2) m, hoặc khoảng 11, 3 m, cách xa. Nếu nó gần hơn thế, tiếng vang theo âm thanh ban đầu quá nhanh để chúng ta phân biệt hai âm thanh.

Giảm tiếng vang:

Một điều khác giúp cắt giảm tiếng vang trong cuộc sống hàng ngày. Hầu hết những thứ xung quanh chúng ta, như gỗ, quần áo và đồ đạc, là những vật phản xạ kém và hấp thụ âm thanh tốt. Nếu điều này không xảy ra, tiếng nói của chúng ta sẽ được phản xạ và phản xạ lại từ sàn và tường, khiến chúng ta khó có thể trò chuyện.

Chúng tôi sẽ không thể nghe thấy tiếng vang khác biệt nhưng sẽ có một sự xáo trộn. Khi chúng ta cần đặc biệt hơn về việc giảm sự phản chiếu, như trong khán phòng và nhà hát, chúng ta sử dụng các vật liệu hấp thụ đặc biệt để phủ lên tường và trần nhà.

Các ứng dụng của tiếng vang:

1. Tiếng vang được sử dụng để xác định vị trí các vật thể dưới nước và đo độ sâu của biển. Rung động được gửi xuống từ tàu. Thời gian để các rung động phản xạ trở lại giúp người ta tính toán độ sâu của vật thể phản ánh các rung động.

2. Các bác sĩ sử dụng tiếng vang để có được một "bức tranh" về các cơ quan nội tạng của cơ thể. Rung siêu âm được phản ánh bởi các bộ phận khác nhau của một cơ quan giúp tạo ra hình ảnh của cơ quan. Kỹ thuật này được gọi là siêu âm tim trong trường hợp của tim. Thuật ngữ siêu âm thường được sử dụng trong trường hợp của các cơ quan khác.

3. Dơi sử dụng tiếng vang để xác định vị trí con mồi. Chúng phát ra các rung động siêu âm và có thể phán đoán khoảng cách của con mồi từ thời điểm tiếng vang được đưa trở lại. Cá heo, cá voi và hải cẩu sử dụng tiếng vang để tìm đường xung quanh.