FIZYKA – KLASA VIII
Proszę lekcje wydrukować i wkleić bądź przepisać do zeszytu.
24.04.2020r.
Lekcja Temat: Wysokość i głośność dźwięku.
W dzisiejszych materiałach dowiecie się, jakie wielkości fizyczne opisują głośność i wysokość dźwięku.
O niektórych dźwiękach mówimy, że są wysokie, a o innych, że są niskie.
Dźwięki różnią się też głośnością. Aby zbadać od czego zależy głośność i wysokość dźwięku, przeanalizujmy poniższe doświadczenie. Można je wykonać również samemu w domu:
Linijka lub struna wprawione w drgania mają określoną częstotliwość drgań własnych.
Podobnie jak w przypadku wahadła matematycznego częstotliwość drgań własnych struny lub linijki zależy od długości drgającego elementu. Zatem zmiana długości wystającej części linijki lub zmiana długości drgającej części struny (lub gumki recepturki) spowodowała
zmianę częstotliwości drgań własnych. Im krótsza struna, tym częstotliwość jest większa.
Wrażenie wysokości dźwięku wiąże się z częstotliwością drgań.
Im większa częstotliwość drgań, tym dźwięk wyższy.
Zwiększenie wychylenia linijki (struny) przy wprawianiu ich w drgania było jednoznaczne ze zwiększeniem amplitudy drgań, a słyszane dźwięki były coraz głośniejsze.
Im większa amplituda drgań, tym głośniejszy dźwięk.
Pewnie zdarzało Wam się usłyszeć stwierdzenie, że huk np. w wyniku wybuchu gazu, był tak głośny, że w budynku popękały szyby. Czy to w ogóle możliwe? Oczywiście, że tak. To kwestia głośności. W trakcie rozchodzenia się fali drgają warstwy cząsteczek ośrodka, a w trakcie drgań zachodzą przemiany energii. Energia tych drgań jest zależna od ich amplitudy. Zatem rozprzestrzeniające się fale przenoszą energię.
ENERGIA FALI jest sumą energii potencjalnej sprężystości i energii kinetycznej drgającego ośrodka i jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy: E ~ A2.
Wiemy o ty, że im dalej jesteśmy od źródła dźwięku, tym jest on cichszy. Oznacza to, że do naszego ucha dociera fala o mniejszej energii. Spadek głośności wraz z oddalaniem, się od źródła dźwięku wynika z tego, że energia dźwięku rozchodzi się kuliście, czyli rozkłada się na powierzchnię kuli, która jest tym większa, im dalej jest od źródła dźwięku.
Powierzchnię, która jest zawsze prostopadła do kierunku przemieszczania się fali nazywamy powierzchnią falową.
Amplituda fali również maleje w miarę oddalania się od źródła zaburzenia. Dlatego do opisu fal stosuje się jeszcze wielkość fizyczną zwaną: natężeniem fali.
NATĘŻENIA FALI opisuje, jaka energia jest przenoszona przez jednostkową powierzchnię w jednostce czasu.
Dźwięk można zilustrować na wykresie. Jeśli podłączymy mikrofon do oscyloskopu lub komputera z odpowiednim oprogramowaniem, mikrofon przetworzy drgania powietrza na napięcie elektryczne, które zmienia się zgodnie ze zmianami głośności
i częstotliwości dźwięku. Dzięki temu na ekranie możemy zobaczyć wykres dźwięku, czyli oscylogram.
Jak już wiemy, jedną z cech dźwięku jest wysokość, bezpośrednio związana z częstotliwością drgań. Im szybciej coś drga, tym szybszy wytwarza dźwięk, im wolniej drga tym dźwięk jest niższy. Ucho ludzkie może rejestrować dźwięki tylko wtedy, gdy częstotliwość fali dźwiękowej mieści się w granicach od ok. 16 Hz do ok. 20 000 Hz.
Takie dźwięki nazywamy DŹWIĘKAMI SŁYSZALNYMI.
Przeciętny dorosły człowiek nie słyszy dźwięków powyżej 15 000 Hz.
Dźwięki o częstotliwości niższej od 16 Hz nazywamy INFRADŹWIĘKAMI, a o częstotliwości wyższej od 20 000 Hz – ULTRADŹWIĘKAMI.
Zbyt głośne, nieprzyjemne i drażniące dźwięki nazywane są hałasem. Hałas, zwłaszcza długotrwały, jest szkodliwy dla zdrowia. Za najbardziej szkodliwe uważa się:
słuchanie zbyt głośnej muzyki przez słuchawki wkładane do uszu, częste przebywanie na dyskotekach, systematyczny hałas w miejscu pracy.
Z TEJ LEKCJI NIE MA ŻADNEGO ZADANIA DOMOWEGO.
