Audiofrequentiebereik. De relatie tussen de frequentie van een geluidsgolf, zijn lengte en snelheid

Inhoudsopgave:

Audiofrequentiebereik. De relatie tussen de frequentie van een geluidsgolf, zijn lengte en snelheid
Audiofrequentiebereik. De relatie tussen de frequentie van een geluidsgolf, zijn lengte en snelheid
Anonim

Er zijn nu veel mogelijkheden op internet om uw gehoorscherpte online te testen. Om dit te doen, moet je een video met geluid starten, waarvan de frequentie toeneemt. De makers van de test raden aan om met een koptelefoon te testen, zodat externe ruis niet interfereert. Het audiofrequentiebereik in de video begint met zulke hoge waarden dat maar weinigen het kunnen horen. Verder neemt de frequentie van het geluid geleidelijk af en aan het einde van de video wordt een geluid gehoord dat zelfs een persoon met gehoorverlies kan horen.

Tijdens de video krijgt de gebruiker de waarde te zien van de frequentie van het geluid dat wordt afgespeeld. De testomstandigheden suggereren dat de video moet worden gestopt op het moment dat een persoon het geluid kan horen. Vervolgens moet u zien op welk punt de frequentie stopte. De waarde ervan zal duidelijk maken dat het gehoor normaal is, beter dan de meeste mensen, of u moet een arts raadplegen. Sommige tests laten zien hoe oud de grensfrequentie is die een persoon kan horen.

Online gehoortest
Online gehoortest

Wat is geluid en geluidsgolf

Geluid is een subjectieve gewaarwording, maar we horen het omdat er iets echts in ons oor bestaat. Dit is een geluidsgolf. Natuurkundigen zijn geïnteresseerd in hoe de gewaarwordingen die we ervaren verband houden met de kenmerken van de geluidsgolf.

Zeer hard geluid
Zeer hard geluid

Geluidsgolven zijn mechanische longitudinale golven met een kleine amplitude, waarvan het frequentiebereik 20 Hz-20 kHz is. Kleine amplitude is wanneer de verandering in druk als gevolg van compressie-rarefactie veel minder is dan de druk in dit medium. In lucht, in gebieden met compressie-rarefactie, is de verandering in druk veel minder dan de atmosferische druk. Als de amplitude van dezelfde orde is of groter is dan de atmosferische druk, dan zijn dit geen geluidsgolven meer, maar schokgolven, ze planten zich met supersonische snelheid voort.

Publiek van geluiden

We hebben al ontdekt wat het bereik van audiofrequenties is, maar wat ligt er buiten de grenzen? Als de frequentie lager is dan 20 Hz, worden dergelijke golven infrasoon genoemd. Indien meer dan 20 kHz - dit zijn ultrasone golven. Zowel infrarood als ultrageluid veroorzaken geen auditieve sensaties. De grenzen zijn nogal vaag: baby's horen 22-23 kHz, ouderen kunnen 21 kHz waarnemen, iemand hoort 16 Hz. Dat wil zeggen, hoe jonger de persoon, hoe hoger de frequentie die hij kan horen.

Honden horen hogere frequenties. Dit vermogen van hen wordt gebruikt door trainers, ze geven commando's aan ultrasooneen fluitje dat mensen niet kunnen horen. De afbeelding toont de frequentiebereiken die beschikbaar zijn voor waarneming door verschillende dieren.

Het bereik van waargenomen frequenties van verschillende dieren
Het bereik van waargenomen frequenties van verschillende dieren

Klinkt als politiewapens

Laten we een voorbeeld geven van een geval dat aantoont dat het bereik van de geluidsfrequenties die een persoon hoort bij benadering is en afhangt van individuele kenmerken.

In Washington vond de politie een manier om jongeren geweldloos te verspreiden. Jongens en meisjes verzamelden zich constant bij een van de metrostations en praatten. De autoriteiten waren van mening dat hun doelloze tijdverdrijf anderen hindert, omdat te veel mensen zich ophopen bij de ingang. De politie plaatste een Mosquito-apparaat dat een geluid uitzond met een frequentie van 17,5 kHz. Dit apparaat is ontworpen om insecten af te weren, maar de fabrikanten hebben verzekerd dat geluidsgolven van deze frequentie alleen worden waargenomen door tieners vanaf 13 jaar en niet ouder dan 25.

ultrasone repeller
ultrasone repeller

Dankzij het apparaat was het mogelijk om jongeren kwijt te raken, maar een 28-jarige man hoorde een geluid en klaagde bij het stadsbestuur. Lokale autoriteiten moesten het apparaat niet meer gebruiken.

Golflengtebereik

Geluidsfrequentiegolven in verschillende omgevingen hebben verschillende kenmerken. De lengte en voortplantingssnelheid van de golf verschillen. In lucht (bij kamertemperatuur) is de snelheid 340 m/s.

Denk aan golven met frequenties die voor ons binnen het hoorbare bereik liggen. Hun minimale lengte is 17 mm, het maximum is 17 m. Het geluid met de kleinste golflengte staat op de rand van ultrageluid en met de grootste -naderend infrageluid.

Snelheid geluidsgolf

Er wordt aangenomen dat licht onmiddellijk reist, maar het duurt een bepaalde tijd voordat geluid reist. In feite heeft licht ook snelheid, het is slechts de limiet, sneller dan licht, niets beweegt. Wat geluid betreft, is de voortplanting ervan in de lucht van het grootste belang, hoewel de snelheid van een geluidsgolf in dichtere media veel hoger is. Denk aan een onweersbui: eerst zien we een bliksemflits, dan horen we een donderslag. Geluid wordt vertraagd omdat de snelheid vele malen langzamer is dan de snelheid van het licht. Voor het eerst werd de geluidssnelheid gemeten door het tijdsinterval tussen een musketschot en het geluid vast te stellen. Daarna namen ze de afstand tussen het gereedschap en de onderzoeker en deelden deze door de tijd van de "vertraging" van het geluid.

Deze methode heeft twee nadelen. Ten eerste is dit de fout van de stopwatch, vooral op korte afstand van de geluidsbron. Ten tweede is het de snelheid van de reactie. Met deze meting zullen de resultaten niet nauwkeurig zijn. Om de snelheid te berekenen, is het handiger om de bekende frequentie van een bepaald geluid te nemen. Er is een frequentiegenerator, een apparaat met een reeks audiofrequenties van 20 Hz tot 20 kHz.

Audio Frequentie Generator
Audio Frequentie Generator

Het wordt ingeschakeld op de gewenste frequentie, tijdens het experiment wordt de golflengte gemeten. Door beide waarden te vermenigvuldigen, krijgt u de geluidssnelheid.

Hypersonic

Golflengte wordt berekend door snelheid te delen door frequentie, dus als de frequentie toeneemt, neemt de golflengte af. Het is mogelijk om oscillaties met zo'n hoge frequentie te creëren dat de golflengte in dezelfde orde van grootte zal zijn als de lengtevrije weg van gasmoleculen, zoals lucht. Dit is hypergeluid. Het plant zich niet goed voort, omdat lucht niet langer als een continu medium wordt beschouwd, omdat de golflengte verwaarloosbaar is. Onder normale omstandigheden (bij atmosferische druk) is het gemiddelde vrije pad van moleculen 10-7 m. Wat is het bereik van golffrequenties? Ze zijn niet geluid, omdat we ze niet horen. Als we de frequentie van hypergeluid berekenen, blijkt dat deze 3×109 Hz en hoger is. Hypergeluid wordt gemeten in gigahertz (1 GHz=1 miljard Hz).

Hoe de frequentie van een geluid de toonhoogte beïnvloedt

Audiofrequentiebereik beïnvloedt toonhoogtebereik. Hoewel de toonhoogte een subjectieve gewaarwording is, wordt deze bepaald door de objectieve karakteristiek van het geluid, de frequentie. Hoge frequenties produceren een hoog geluid. Is de toonhoogte van het geluid afhankelijk van de golflengte? Natuurlijk zijn snelheid, frequentie en golflengte allemaal gerelateerd. Het geluid van dezelfde frequentie zal echter een andere golflengte hebben in verschillende omgevingen, maar het zal op dezelfde manier worden waargenomen.

We horen geluid omdat drukveranderingen ervoor zorgen dat ons trommelvlies gaat trillen. De druk verandert met dezelfde frequentie, dus het maakt niet uit dat de golflengte in verschillende media anders is. Door dezelfde frequentie zullen we het geluid als hoog of laag waarnemen, zelfs in water, zelfs in lucht. In water is de geluidssnelheid 1,5 km / s, wat bijna 5 keer groter is dan in lucht, daarom is de golflengte veel groter. Maar als het lichaam in beide omgevingen met dezelfde frequentie (zeg 500 Hz) trilt, zal de toonhoogte hetzelfde zijn.

Er zijn geluiden die dat niet hebbentoonhoogte, bijvoorbeeld het geluid "shhhhh". Hun frequentieschommelingen zijn niet periodiek, maar chaotisch, dus we nemen ze waar als ruis.

Aanbevolen: