Intenzita, zabarvení a výška: jaké jsou rozdíly?

Intenzita, témbr a výška jsou funkce, nebo vlastnosti zvuky. Intenzita zvuku se vztahuje k výkonu zdroje vyzařování a také k množství energie jaký zvuk je schopen nést; zabarvení označuje tvar zvukových oscilací a výška tónu je zase určena frekvencí zvuku.

Dívej setaky: Klasifikace vln: co jsou to vlny a jaké jsou jejich hlavní charakteristiky

Intenzita

THE intenzitazvučný měří množství energie, kterou je zvuková vlna schopná přenášet každou sekundu na ploše 1 m². Intenzita souvisí s amplituda vlny a je definována potence vydaný zdrojem děleno plocha přední strany zvukové vlny, jak je znázorněno níže:

I - Intenzita zvuku (W / m²)

P - Výkon (W)

A - plocha nábřeží (m²)

Následující obrázek ilustruje přední stranu zvukové vlny, která je tvarovaná Oběžník, protože zvuky jsou trojrozměrné a šíří se stejnou rychlostí ve všech směrech:

Intenzita zvuku klesá s druhou mocninou vzdálenosti mezi zdrojem a pozorovatelem.

Na obrázku je možné vidět, že když se pohybujeme ve vzdálenosti r, plocha vlnoplochy se zvyšuje se čtvercem vzdálenosti

. Jelikož se jedná o sférickou vlnu, lze tuto plochu vypočítat výrazem 4πr².

navzdory jednotka intenzity zvukubýt watt na metr čtvereční, intenzita zvuku se běžně měří v a logaritmická stupnice známý jako zvonová stupnice, vytvořený vynálezcem telefonu, Alexander Graham Bell.

Bellova stupnice využívá vlastnosti základního 10 logaritmu k porovnání zvuků různé intenzity, proto je nejnižší hodnota na této stupnici také nejnižší hodnotou intenzity slyšitelného zvuku (tzv Já₀), o 10^-12 W / m², také známý jako prahová hodnota slyšitelnosti. Podle této stupnice souvisí zvuky různé intenzity s I.₀ následujícím způsobem:

N - počet bel

Použitím logaritmických vlastností v předložené rovnici získáme následující výraz:

Výpočet výše umožňuje vypočítat počet decibelů zvukové vlny intenzity I. Decibel je submultiple desetkrát menší než bel. Z toho je možné pochopit, že například 20 decibelový zvuk je 10krát silnější než 10 decibelový zvuk.

Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)

Když nějaký zvuk má velká intenzita, říkáme, že tento zvuk je silný, naopak, je to zvuk slabý.

Dívej setaky: Objevte některé objevy ve fyzice, ke kterým došlo náhodou

Hlavičkový papír

Zabarvení nám umožňuje rozlišit různé zdroje zvuku díky tvaru vlny.

Ó témbr to je charakteristika zvuků, která nám umožňuje odlišit například notu vydávanou klavírem od houslí. Zabarvení je tvar zvukové vlny, každý hudební nástroj má svůj vlastní vibrační režim, který vede k produkci charakteristického zvuku.

Zabarvení také zajišťuje, že lidský hlas je pro každého jednotlivce odlišný, což nám umožňuje například aktivovat zařízení pomocí hlasových příkazů.

Výška

Zvuky mají tři charakteristiky - hlasitost, výšku tónu a zabarvení.

Výška zvuku souvisí s jeho výškou frekvence, který měří počet oscilace že zvuková vlna produkuje každou sekundu. Míra frekvence je uvedena v hertzích (Hz).

n - počet kmitů

Δt - časový interval (s)

Frekvenci zvuku lze získat prostřednictvím rychlost šíření a vlnová délka zvuku. Hodinky:

v - rychlost šíření (m / s)

λ - vlnová délka (m)

f - frekvence (Hz)

Lidské bytosti nejsou schopny slyšet žádnou zvukovou frekvenci, ve skutečnosti je naše vnímání poměrně omezené: jsme schopni slyšet pouze frekvence, které jsou v rozsah od 20 Hz do 20 000 Hz, tento interval je znám jako slyšitelné spektrum.

Jakýkoli zvuk, který má frekvenci pod 20 Hz, je lidmi neslyšitelný a je volán infrazvukNa druhé straně jsou zvuky, které mají frekvenci větší než 20 000 Hz, také pro nás neslyšitelné, známé jako ultrazvuk. Chcete se o tématu dozvědět více? Přístup k našemu textu o infrazvuk a ultrazvuk.

Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky

Chcete odkazovat na tento text ve školní nebo akademické práci? Dívej se:

HELERBROCK, Rafaeli. "Intenzita, zabarvení a výška"; Brazilská škola. K dispozici v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/intensidade-timbre-altura.htm. Zpřístupněno 27. června 2021.