ЗВУКОВ ЛАБОРАТОРИЯ

Добре дошли в звуковата лаборатория. Тук ще експериментираме малко със звуци, ще научим как се произвеждат и как се разпространяват. За да се възползваме по-добре от посещението в тази виртуална лаборатория, нашият компютър трябва да има инсталирана звукова карта със съответните високоговорители и, ако е възможно, микрофон. Но ако нямаме тези неща, ще научим и много.

режим честоти

В "Звукът на обектите", от глава "Експерименти по физика", казахме:

Всички сме чували звука на камбана. Но. как се произвежда този звук? Камбаната е метално тяло, което вибрира при удар, от своя страна тези вибрации на метала причиняват вибрации във въздуха, който ги заобикаля и тези вибрации преминават във въздуха, под формата на звукови вълни, до нашите уши, където вибрират тъпанчето, там се генерират малки електрически токове, които отиват в мозъка ни и след това. нека чуем камбаната .

Звукови вълни. Всичко, което звучи, ги кара да се генерират звукови вълни или акустични вълни, които пътуват във въздуха. Поради тази причина, ако вземем камбаната на Луната, няма да можем да я чуем, защото няма въздух, няма атмосфера. Тези вълни също пътуват през твърдо тяло: ако поставим края на линийка или пръчка от какъвто и да е материал върху едното ухо и остъргнем другия край, ясно ще чуем генерирания звук.

И разбира се звукът се движи и в течности, във вода. Китовете могат да общуват на големи разстояния в океана, като издават звуци като този, който ще чуем при щракване върху фигурата.

Високи звуци, басови звуци. Но какво представляват звуковите вълни? Когато звучи високоговорител, например, конусът, който издава звука (който е направен от хартия или друг тънък материал) се движи напред-назад. Когато върви напред, той компресира въздушните молекули, които се притискат заедно. Когато се върне назад, оставя повече място за молекулите, които се отделят една от друга. И движението се повтаря отново и отново, много бързо (за звуците, които обикновено възприемаме, между 60 и 15 000 пъти в секунда!). По този начин a надлъжна вълна, който пътува във въздуха и отслабва с разстоянието. Колкото по-далеч сме от говорителя, толкова по-слабо ще го чуем.

Можем да получим по-конкретна представа за същността на звука чрез симулация, разработена в Университета на Колорадо, САЩ. За да използваме тази симулация, трябва да слезем надолу тук съответната програма, която идва от сайта phet.colorado.edu. Когато симулацията работи, нека опитаме следните опции: 1) като кликнете върху аудио позволено, ще се появи звукът, излъчен от говорителя или чут от слушател; 2) с тази последна опция опитайте да преместите слушателя, като го плъзнете с мишката; 3) променят честота вълна амплитуда (интензивност) на звука с помощта на курсорите, разположени горе вдясно.

Звуковата вълна е представена от линия, която се издига на местата, където молекулите на въздуха се компресират, събират се и слизат надолу, където молекулите се разширяват, отделят (както се вижда на фигурата). Ако конусът се движи твърде бързо в високоговорителя, ще се получи високочестотна вълна и a остър шум, докато по-бавното движение ще произведе нискочестотна вълна и следователно a нисък звук. Тогава честотата ще бъде количеството на "кръста" на вълната, които се произвеждат във всяка секунда и след това измерваме честотата на звука в цикли в секунда или c.p.s.

И тук можем да чуем примери за нисък и висок звук:

Нисък звук. Остър шум.

Като щракнем върху всяка от фигурите, ще чуем звуците, които съответстват на всяка от тях.

Това, което чухме в предишните примери, бяха чисти звуци, тоест с една честота. Можем да генерираме този тип звук в високоговорителя на компютъра с програмата SONI2.EXE, която трябва да изтеглим на нашия компютър. Веднъж инсталиран, ние го активираме с двойно щракване и му придаваме стойността на честотата на звука, който искаме да генерира, който ще чуем веднага.

Звуците на реалността. Звуците, които ни заобикалят в ежедневието, обикновено се състоят от сложна смесица от различни честоти или чисти звуци. възможно е гледам вълни, които съответстват на различни звуци с помощта на осцилоскоп, който е лабораторен инструмент, към който може да бъде прикрепен микрофон и който показва тези вълни на екран. За щастие в Интернет можем да намерим „виртуални осцилоскопи“, които ни позволяват да правим много интересни експерименти.

Ако в компютъра имаме звукова карта с високоговорители и свързан микрофон, можем да направим някои експерименти, след като изтеглим осцилоскопа, който първоначално се предлагаше на http://polly.phys.msu.ru Компресираният файл (.zip) съдържа осцилоскоп, както и ръководство за потребителя (на английски език). След разархивиране на файла изпълняваме WINSCOPE.EXE и осцилоскопът ще работи в един прозорец, докато Sound Laboratory може да е в друг прозорец.

Някои експерименти:

След като инсталираме осцилоскопа си на екрана, ние го стартираме с първата икона, която се появява в лентата на задачите: на екрана на инструмента трябва да се появи зелена линия. Когато говорим в микрофона, трябва да видим генерираните вълни като сложна следа (курсорът Y1 трябва да е в средата на скалата, а курсорът T под всичко, но можем да опитаме различни позиции). Ако всичко работи добре, започваме нашите експерименти. Нека опитаме например:

- Свирка пред микрофона (но не духайте директно върху него.). Ще видим, че се генерира вълна като тази на чистите звуци, които споменахме преди. За да разберем каква е честотата на тази вълна, щракваме с курсора върху иконата, която има няколко цвята: отиваме в режим честоти и ще видим линия или сигнал. Ако поставим курсора върху този сигнал, ще видим, че честотата се появява на лентата отдолу (например F = 1525,1 Hz или 1525,1 цикъла в секунда). Като подсвиркваме все по-висок и по-висок звук, ще видим как сигналът се движи надясно, при все по-високи честоти. Като щракнете отново върху цветната икона, осцилоскопът се връща в предишния режим (режим вълни).