Lyd: Dens egenskaber, hvordan lydrejser og refleksion af lyd (forklaret med diagram)

Lyd: Dens egenskaber, hvordan lyd rejser og afspejler lyd (forklaret med diagram)!

Vi hører så mange forskellige typer lyde i alle vores vågne timer. Nogle er behagelige, nogle ubehagelige. Nogle er shrill, mens andre er bas. Nogle er højt og nogle bløde. Vi vil diskutere hvordan lyd produceres og hvad der karakteriserer en lyd.

Hvordan lyd produceres:

Følgende aktiviteter hjælper dig med at forstå, hvordan lyd produceres.

1. Slå en tempelklokke for at få det til at ringe. Berør klokken, når den ringer. Du vil føle vibrationer.

2. Strik et gummibånd over en blyantkasse. Skub to blyanter under gummibåndet. Hvis du plukker det strakte gummibånd med din finger, hører du en lyd. Du vil også bemærke, at gummibåndet er vibrerende.

3. Læg fingrene let på halsen og tal. Du vil føle vibrationer.

4. Figur 9.2 viser en tuning gaffel, som bruges i laboratoriet til at producere lyd. Når du rammer en af ​​stængerne mod en gummipude, frembringer stævneren en lyd. Hvis du trykker forsigtigt på stangen, mens gaffelen producerer en lyd, vil du føle den vibrere.

Hvis du bringer den vibrerende stang i kontakt med overfladen af ​​noget vand i et fartøj, vil du se, at stangen sætter ripples i vandet. I alle disse aktiviteter vibrerer den lydproducerende krop. Hvis du stopper vibrationerne, stopper lyden. Således kan man konkludere, at lyden er produceret af vibrationer, eller frem og tilbage bevægelse af en krop.

Karakteristik af lyd:

Tre karakteristika hjælper os med at skelne mellem en lyd og en anden. Disse er lydens lydstyrke, tonehøjde og kvalitet. Og disse egenskaber bestemmes af de vibrationer, der producerer lyden.

Loudness:

Hvad bestemmer lydens lydstyrke eller blødhed? Feel din hals som du hvisker og føl det som du råber. Kan du gætte, hvad lydens lydstyrke afhænger af? Følgende aktivitet vil hjælpe.

Aktivitet:

I en af ​​de tidligere aktiviteter havde du plukket et strakt gummiband. Prøv det igen. Pluk gummibåndet forsigtigt for at producere små vibrationer og læg mærke til den lyd, den laver. Derefter pluk det hårdt, så vibrationerne er meget større. Bliver lyden højere?

Lydstyrken af ​​lyden produceret af et vibrerende legeme afhænger af, hvor stor vibrationerne er. En mere videnskabelig måde at sige dette på er, at lydens lydstyrke afhænger af ampliteten af ​​de vibrationer, der producerer den.

Amplituden af ​​vibrationer i et vibrerende legeme er den maksimale forskydning (afstand det bevæger sig) fra legemet fra dets hvilestilling. I tilfælde af gummibåndet er den afstand, gennem hvilken du trækker den, dens amplitude. Jo sværere du trækker det, jo større er amplitude og jo højere lyden er.

Tonehøjde:

Lydens tonehøjde har at gøre med, hvor shrill eller bas det er. En skarp lyd, som en fløjte, er højhøjt. En baslyd som en bastromme er lavt. En børns stemme er højere end en voksenes stemme. Lad os se, hvilken tonehøjde afhænger af.

I gummibåndets aktivitet skal du bemærke, hvordan lyden ændres, hvis du fortsætter med at stramme gummibåndet ved at løbe rundt om en af ​​blyanterne. Du vil bemærke, at når du spænder gummibåndet, vibrerer den hurtigere og producerer en shriller lyd. Dette gælder også for strenginstrumenter. Når musikerne ønsker at 'tune deres instrument højere' eller øge sin tonehøjde, strammer de strengene for at gøre dem vibrerende hurtigere.

Således afhænger lyden af ​​en lyd af hastigheden af ​​dets vibrationer. Vibrationernes hurtighed kaldes også frekvensen af ​​vibrationer. Frekvensen af ​​et vibrerende legeme er antallet af vibrationer, det fuldender på et sekund. SI-frekvensenheden er hertzet (symbolet: Hz). Hvis et vibrerende legeme fuldender 10 vibrationer om et sekund, er frekvensen 10 Hz.

Lad os undersøge lidt mere. Bring blyanterne tættere på hinanden og pluk gummibåndet. Du vil bemærke, at når afstanden mellem blyanterne reduceres, bliver den producerede lyd shriller eller mere højhøjt. Således producerer kortere længder lyde af højere tonehøjde. Dernæst sammenlign lydene fra gummibånd af forskellig tykkelse. Du vil opdage, at jo tykkere gummibåndet, jo lavere er tonehøjden af ​​den producerede lyd.

String instrumenter:

I strenginstrumenter, som guitar, violin, veena, sitar og sarod, produceres lyd fra vibrerende strenge (normalt metalkabler). Frekvensen af ​​den producerede lyd afhænger af længden, tykkelsen og spændingen af ​​strengen. Tykkere strings producerer lyde af en lavere tonehøjde, og som du reducerer længden af ​​en streng (afhængigt af hvor du trykker på den), øges stigningen.

Vindinstrumenter:

I blæseinstrumenter, som saxofon, klarinet, shehnai og fløjte, produceres lyden af ​​vibrerende luftkolonner. Disse instrumenter er stort set som hule rør (af forskellige former), og musikken blæser ind i dem for at få luftkolonnen til at vibrere. Frekvensen af ​​den producerede lyd afhænger af længden af ​​luftkolonnen, som kan justeres.

Fyld en glasflaske med lidt vand. Blæs over flasken og lyt til lyden. Skift vandniveauet i flasken. Skifter lydens tonehøjde? Dette ligner, hvordan tonehøjde ændres i et vindinstrument.

Hæld forskellige mængder vand i fire eller fem glas. Slå dem med en blyant og lyt til forskellen i tonehøjde (Figur 9.4). Sådan spiller Jal Tarang spillet.

Percussion Instruments:

Percussion instrumenter, som tabla, mridangam, trommer og bongos, har generelt en membran strækket over en cylindrisk krop af metal, træ eller ler. Membranenes spænding og dens område bestemmer tonehøjden af ​​den producerede lyd. Mindre områder og tauter membraner producerer shriller lyde.

Kvalitet:

Af lydens kvalitet betyder det, om det er rig eller fladt. Selv hvis en sitar og en sarod producerer lyde af samme frekvens (tonehøjde) og amplitude (lydstyrke), vil du kunne fortælle dem fra hinanden, fordi lydens kvalitet vil være anderledes. Faktisk, når en krop vibrerer, producerer den aldrig lyd af kun en frekvens.

Når du spiller en særlig note på en guitar, producerer instrumentet f.eks. Ikke en note af en bestemt frekvens. Sig, den grundlæggende note (lyd) produceret af guitaren er af frekvens f. Det vil også producere lyde af frekvenser, som er multipler af f (dvs. 2f, 3f osv.). Den grundlæggende lyd (f), der produceres, er den højeste og kaldes den grundlæggende.

De andre lyde blandet med det er blødere end den grundlæggende og varierende lydstyrke. Disse kaldes harmoniske (den grundlæggende er den første harmoniske). Når samme note afspilles på forskellige instrumenter, er den grundlæggende frekvens, der er genereret eller den grundlæggende, den samme. Imidlertid er de harmoniske tilstande og deres relative lydstyrke forskellige. Dette bestemmer kvaliteten af ​​en lyd. Generelt er en lyd rigere, hvis et større antal harmoniske er til stede.

Musik og støj

Støj, som sprængning af krakkere, er ubehageligt for ørerne. Musik er derimod behageligt for ørerne. Den grundlæggende forskel mellem støj og musik er, at den første er produceret af uregelmæssige vibrationer, mens den anden er produceret af regelmæssige vibrationer. Når frekvenserne af vibrationer (lyde) har et klart forhold til hinanden, kalder vi dem regelmæssigt.

Frekvenserne af noterne bruges til at producere musik, hvad enten indisk (sa, re, ga, ma, pa, dha, ni) eller vestlig (gør, re, mi, fa, så, la, ti) har et klart forhold til hinanden. Musik lyder discordant, off-key eller besura, når du undlader at opretholde denne relation.

Støjforurening:

Støj er ikke kun ubehageligt for ørerne. Det kan også forårsage stress, angst, søvnforstyrrelse og permanent skade på hørelsen. Det er lydens lydstyrke, der er relevant i forbindelse med støjforurening eller den skadelige virkning af støj på menneskers sundhed. Selv musik spillet meget højt kan forårsage støjforurening.

Lydens lydstyrke måles i decibel (symbol: dB). Meget højt støj (140-150 dB), som det produceres, når et jetfly tager af, kan briste trommehinden. Et støjniveau på 120-140 dB (ikke ualmindeligt i en rockkoncert) kan skade ørerne. Selv et støjniveau på 80-90 dB (som i fabrikker og travle gader) kan beskadige hørelsen, hvis man udsættes for det i lange timer.

Hvad vi kan gøre:

Nogle ting, vi alle kan gøre for at reducere støjforurening, er at undgå at bruge højttalere under festlighederne og at skrue ned lydstyrken af ​​vores tv og musikanlæg.

Nogle andre trin, der kan tages, er som følger:

1. Industrier skal placeres væk fra boligområder.

2. Vehicular horns bør kun bruges, når det er nødvendigt.

3. Maskiner skal opretholdes i god stand for at reducere industriel støj. Personer, der arbejder i støjende industrier, kan beskytte sig ved at bruge ørepropper.

Aktivitet:

Start en oplysningskampagne i dit nabolag. Du kan konsultere en læge og lægge plakater på de skadelige virkninger af støjforurening. Prøv at overbevise folk om ikke at sprænge crackere eller bruge højttalere under festlighederne. Prøv også at overbevise dem om at skrue ned volumenet af deres tv og musikanlæg.

Hvordan lyd rejser

Lyden produceret af et vibrerende legeme er en form for energi. Det vibrerende legeme overfører denne energi til de omgivende luftmolekyler, som derefter begynder at vibrere med samme frekvens. Disse molekyler overfører vibrationerne til de nærliggende molekyler og så videre. Sådan går lyden i alle retninger fra den lydproducerende krop.

Efter at have rejst en vis afstand dør vibrationerne ud på grund af energitab. Jo højere lyden eller jo større vibrationernes amplitude er, desto større er den afstand, de rejste før de dør.

Lyd har brug for et medium at rejse:

Lyd rejser fordi den vibrerende krop passerer vibrationerne på molekylerne i det omgivende medium. Hvis der ikke var molekyler at passere vibrationerne på, ville det ikke rejse. Følgende aktivitet viser dig, at lyden ikke kan rejse gennem vakuum.

Du skal bruge en krukke forbundet med en vakuumpumpe og tæt forseglet af en prop. Tænd en transistor (radio) og læg den inde i krukken. Du vil være i stand til at høre transistoren spiller. Start pumpen. Når luften begynder at blive pumpet ud, bliver lyden svagere. Til sidst hører du slet ingen lyd.

Lydens hastighed:

Du har måske bemærket, at du ser lynnedslag, før du hører den medfølgende tordenklap. Lyset bevæger sig så hurtigt (ved 300.000 km / s), så du ser flashen øjeblikkeligt. Lyden rejser meget langsommere, så lyden af ​​torden tager tid at nå dig.

Lyd rejser med en hastighed på omkring 340 m / s i luften. Det rejser meget hurtigere (ca. 1, 5 km / s) gennem vand. Det rejser hurtigere stadig gennem faste stoffer. Dette skyldes, at molekyler er pakket tættere i faste stoffer og væsker end i luften. Da molekyler bærer vibrationerne, gør de det mere effektivt, når de er tættere sammen.

Lyden bærer også meget længere gennem væsker og faste stoffer end gennem luft. Desuden er lyde klarere og højere (dvs. amplitude er større), når de høres gennem væsker og faststoffer i stedet for gennem luft. Dette er grunden til at hvaler kan kommunikere med hinanden over endog et hundrede kilometer.

Aktivitet:

Stand ca. 1 m væk fra et vækkeur og lyt til det kryds. Placer den nu ca. 1 m væk fra kanten af ​​et bord, læg dit øre til kanten og lyt. Bliver lyden højere?

Telefon:

Generelt kan enhver enhed, der kan bære lyd over en afstand, være en telefon. De tidligste bestræbelser på at producere en enhed, hvor lyden kunne bæres af elektricitet, blev lavet i 1860'erne. I den tidlige telefon vibrerede en stækket pergament i mundstykket med lyd.

Disse vibrationer blev omdannet til en fluktuerende elektrisk strøm, hvilket gjorde en pergament i modtageren vibrere, og disse vibrationer nåede øret af lytteren. Men længe før nogen tænkte på at bruge elektricitet til at bære lyd, lavede folk strengetelefoner. Du kan også lave en.

Gør en telefon:

Lav huller i bunden af ​​to papirkopper. Pass en hård, snoet streng eller en tynd tråd gennem hullerne. Fastgør strenget ved at binde kampe i de to ender. Stræk strengen og taler blødt i en kop, mens din ven lytter gennem den anden. Papirbægre fungerer bedre end dåser, fordi papir vibrerer lettere.

Lyde lavet og hørt af dyr:

Alle højere dyr (pattedyr og fugle) kommunikerer med hinanden ved at lave lyde ved hjælp af stemmekabler. Blandt de lavere dyr har frøer vokalledninger. Nogle insekter gør meget højt lyde, selvom de ikke har stemmekabler.

Crickets gør en chirping støj ved at gnide deres vinger sammen, mens græshoppe gør en høj lyd ved at gnide deres bagben mod deres vinger. Snakes løser ved at tvinge luft ud af deres mund. Humming af bier, myg og fluer skyldes vibrationerne af deres vinger.

Hvordan vi taler:

Det organ, der hjælper os med at tale, kaldes strubehovedet. Det ligger mellem strubehovedet og luftrøret. Når udåndet luft passerer gennem strubehovedet, to vævstykker inden for det vibrere, der producerer lyd. Foldefoldene kaldes stemmekablerne. De kontrollerer også størrelsen af ​​åbningen af ​​strubehovedet.

Når vokalbåndene bliver stramme og tynde, og åbningen af ​​strubehovedet bliver smal, øges frekvensen af ​​den producerede lyd. Frekvensen (eller tonehøjden) afhænger også af stemmekredsens længde. Kvinder lyder mere højt end mænd, fordi deres stemmebånd er kortere.

Hvordan vi hører:

Vi hører med hjælp fra vores ører. Hvert øre er opdelt i tre dele - ydre, midterste og indre. Vibrationer fra enhver lydproducerende krop (herunder ord, der tales af andre) overføres til vores ører af luftens vibrerende molekyler. Disse vibrationer kommer først til det ydre øre.

Yder øre:

Det ydre øre består af pinna, som du kan se og føle, og øregangen, hvis åbning er synlig for dig. Når lydvibrationer når øret, begynder luftmolekylerne inde i kanalen at vibrere og ramme en strakt membran, der kaldes trommehinden. Trommehinden adskiller det ydre øre fra mellemøret.

Mellemøret:

Mellemøret, der ligger ud over trommehinden, har tre delikate, sammenlåsede knogler, kaldet hammeren, ambolten og stirrup. Vibrationerne i trommehinden gør disse knogler vibrerende. Knoglerne overfører vibrationerne til det indre øre.

Indre øre:

Det indre øre har et spiret rør kaldet cochlea, som er det rigtige høreapparat. Små hår inde i dette væskefyldte rør afhenter de vibrationer, der overføres fra mellemøret. De sender derefter et signal til hjernen via den auditive nerve, og hjernen tolker det for at få os til at høre lyde.

Hvad vi og andre dyr hører:

Vi kan kun høre lyde inden for frekvensområdet 20 Hz og 20.000 Hz. Lyde af en frekvens under 20 Hz kaldes infrasonics, og de med en frekvens over 20.000 Hz kaldes ultralyd. Selv om vi kan høre lyde mellem 20 Hz og 20.000 Hz, kan vi producere lyde inden for en rækkevidde på kun 60-13.000 Hz.

Længderne af lyde produceret og hørt af andre dyr er forskellige fra dem, der produceres og høres af os. Hunde, katte, aber og flagermus er nogle dyr, der kan høre ultralyd. Delfiner, marsvin og hvaler kan lave og høre ultralydsvibrationer.

De kommunikerer med hinanden gennem lavfrekvente (hørbare) bjejer, stønner og fløjter, men finder deres vej rundt ved hjælp af ultralydsvibrationer. Udvalget af lyde produceret af et dyr passer ikke altid til det antal lyde, det kan høre. Faktisk kan nogle dyr som slanger gøre lyde, selvom de ikke kan høre.

Refleksion af lyd:

Ligesom lys afspejles lyden også, absorberes og overføres i forskelligt omfang af forskellige materialer. Bløde, porøse materialer, som klud, Thermocol, bomuld og uld, er gode absorbere og dårlige reflektorer af lyd. Hårde overflader, som betonvægge og metaller, er gode reflektorer af lyd.

Echoes:

Du har måske hørt ekko i lange korridorer eller store tomme haller. Ekkoer afspejles lyde. Hvorfor hører vi dem ikke hele tiden, selv om der er masser af reflektorer af lyd rundt omkring os? Dette skyldes, at vi kun kan skelne mellem to lyde, hvis der er en tidsforskydning på en femtende sekund mellem dem.

Med andre ord kan vi kun høre ekkoet af en lyd, hvis det tager en femtedeledel af et sekund at ramme den reflekterende overflade og komme tilbage. Da lydens hastighed er 340 m / s, bevæger den sig 340 m / sx (1/15) s = 22, 6 m (ca.) i en femtedel af et sekund. Det betyder, at den reflekterende overflade skal være (22, 6 + 2) m eller ca. 11, 3 m væk. Hvis det er tættere end det, følger ekkoet den oprindelige lyd for hurtigt for at fortælle de to lyde fra hinanden.

Reducere ekkoer:

En anden ting hjælper med at skære ned ekko i hverdagen. De fleste ting omkring os, som træ, tøj og møbler, er dårlige reflektorer og gode lydabsorberende stoffer. Hvis dette ikke var tilfældet, ville vores stemmer reflekteres og reflekteres fra gulve og vægge, hvilket gør det svært for os at tale.

Vi ville ikke kunne høre forskellige ekkoer, men der ville være en forstyrrelse. Når vi skal være mere specifikke for at reducere refleksion, som i auditorier og teatre, bruger vi specielle absorberende materialer til at dække vægge og lofter.

Ansøgninger af ekkoer:

1. Ekkoer bruges til at lokalisere undervandsobjekter og måle dybden af ​​havet. Vibrationer sendes ned fra skibe. Tiden, der tages for de reflekterede vibrationer, der vender tilbage, hjælper med at beregne dybden af ​​objektet, der afspejler vibrationerne.

2. Læger bruger ekkoer til at få et 'billede' af kroppens indre organer. Ultralydsvibrationer afspejlet af forskellige dele af et organ hjælper med at skabe et billede af organet. Teknikken hedder ekkokardiografi i tilfælde af hjertet. Udtrykket ultrasonografi anvendes generelt til andre organer.

3. Bats bruger ekkoer til at lokalisere deres bytte. De udsender ultralydsvibrationer og kan dømme afstanden fra byttet fra det tidspunkt, hvor ekkoet tager tilbage. Valseæg, hvaler og sæler bruger ekkoer til at finde vej rundt.