1. Дуу чимээ, дууны төрлүүд.

2. Дууны физик шинж чанар.

3. Сонсголын мэдрэхүйн шинж чанар. Дууны хэмжилт.

4. Интерфэйсээр дамжих дуу чимээ.

5. Судалгааны оновчтой аргууд.

6. Дуу чимээнээс урьдчилан сэргийлэх хүчин зүйлүүд. Дуу чимээний хамгаалалт.

7. Үндсэн ойлголт, томъёолол. Хүснэгтүүд.

8. Даалгавар.

Акустик.Өргөн утгаараа энэ нь хамгийн бага давтамжаас дээд хүртэлх уян долгионыг судалдаг физикийн салбар юм. Явцуу утгаараа дуу авианы судалгаа юм.

3.1. Дуу, дууны төрлүүд

Өргөн утгаараа дуу чимээ нь хий, шингэн, хатуу бодисуудад тархдаг уян чичиргээ, долгион юм; явцуу утгаараа хүн, амьтны сонсголын эрхтнүүдийн субъектив байдлаар хүлээн авдаг үзэгдэл.

Ер нь хүний ​​чих 16 Гц-ээс 20 кГц давтамжийн мужид дууг сонсдог. Гэсэн хэдий ч нас ахих тусам энэ хязгаарын дээд хязгаар буурдаг.

16-20 Гц-ээс доош давтамжтай дууг дууддаг хэт авиан, 20 кГц-ээс дээш - хэт авиан,ба 10 9-аас 10 12 Гц хүртэлх хамгийн өндөр давтамжийн уян долгионууд - хэт авиа.

Байгальд байдаг дуу чимээг хэд хэдэн төрөлд хуваадаг.

Ая -энэ нь үе үе тохиолддог дуу чимээ юм. Аяны гол шинж чанар нь давтамж юм. Энгийн аягармоник хуулийн дагуу чичирч буй бие (жишээлбэл, тааруулагч) үүсгэсэн. Нарийн төвөгтэй өнгөгармоник бус үе үе хэлбэлзлээр үүсдэг (жишээлбэл, хөгжмийн зэмсгийн дуу чимээ, хүний ​​ярианы аппаратаас үүссэн дуу чимээ).

Дуу чимээнь цаг хугацааны нийлмэл, давтагдахгүй хамаарал бүхий дуу авиа бөгөөд санамсаргүйгээр өөрчлөгддөг нийлмэл аялгуу (навчны чимээ шуугиан)-ийн хослол юм.

Дууны тэсрэлт- энэ бол богино хугацааны дууны нөлөө (алга ташилт, дэлбэрэлт, цохилт, аянга).

Тогтмол үйл явцын хувьд нарийн төвөгтэй аялгууг энгийн аялгууны нийлбэр (бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задардаг) хэлбэрээр илэрхийлж болно. Энэ задрал гэж нэрлэгддэг спектр.

Акустик аялгууны спектрЭнэ нь харьцангуй эрч хүч эсвэл далайцыг харуулсан бүх давтамжийн нийлбэр юм.

Спектрийн хамгийн бага давтамж (ν) нь үндсэн аятай тохирч, үлдсэн давтамжийг хэт авиа эсвэл гармоник гэж нэрлэдэг. Overtones нь үндсэн давтамжийн үржвэртэй давтамжтай байдаг: 2ν, 3ν, 4ν, ...

Ерөнхийдөө спектрийн хамгийн том далайц нь үндсэн аятай тохирдог. Энэ нь чихэнд дууны өндөр гэж ойлгогддог (доороос үзнэ үү). Хэт өнгө нь дууны "өнгө" -ийг бий болгодог. Янз бүрийн хэрэглүүрээр үүсгэгдсэн ижил түвшний дуу чимээг чихэнд өөр өөрөөр хүлээн авдаг тул хэт авианы далайцын хоорондын хамаарал өөр өөр байдаг. Зураг 3.1-д төгөлдөр хуур болон кларнет дээр тоглож буй ижил нотын (ν = 100 Гц) спектрийг үзүүлэв.

Цагаан будаа. 3.1.Төгөлдөр хуур (a) ба кларнет (б) нотуудын спектр

Дуу чимээний акустик спектр нь Үргэлжилсэн.

3.2. Дууны физик шинж чанар

1. Хурд(v). Дуу чимээ вакуумаас бусад ямар ч орчинд тархдаг. Түүний тархалтын хурд нь орчны уян хатан чанар, нягтрал, температураас хамаардаг боловч хэлбэлзлийн давтамжаас хамаардаггүй. Хийн доторх дууны хурд нь түүний молийн масс (M) ба үнэмлэхүй температураас (T) хамаарна.

Усан дахь дууны хурд 1500 м/с; Биеийн зөөлөн эд дэх дууны хурд нь ижил ач холбогдолтой юм.

2. Дууны даралт.Дууны тархалт нь орчин дахь даралтын өөрчлөлт дагалддаг (Зураг 3.2).

Цагаан будаа. 3.2.Дууны тархалтын үед орчин дахь даралтын өөрчлөлт.

Энэ нь сонсголын мэдрэмж үүсэх гэх мэт нарийн төвөгтэй үйл явцын эхлэлийг тодорхойлдог чихний бүрхэвчийн чичиргээ үүсгэдэг даралтын өөрчлөлт юм.

Дууны даралт (Δ Ρ) - Энэ нь дууны долгион дамжих явцад үүсэх орчин дахь даралтын өөрчлөлтийн далайц юм.

3. Дууны эрч хүч(Би). Дууны долгионы тархалт нь энергийн дамжуулалт дагалддаг.

Дууны эрч хүчдууны долгионоор дамжуулсан энергийн урсгалын нягт(томъёо 2.5-ыг үзнэ үү).

Нэг төрлийн орчинд өгөгдсөн чиглэлд ялгарах дууны эрч хүч дууны эх үүсвэрээс холдох тусам буурдаг. Долгион хөтлүүрийг ашиглах үед эрч хүчийг нэмэгдүүлэх боломжтой. Амьд байгаль дээрх ийм долгионы хөтөчийн ердийн жишээ бол чихний хөндий юм.

Хүч (I) ба дууны даралт (ΔΡ) хоорондын хамаарлыг дараах томъёогоор илэрхийлнэ.

энд ρ нь орчны нягт; v- доторх дууны хурд.

Хүний сонсголын мэдрэмжийг мэдрэх дууны даралт ба дууны эрчмийн хамгийн бага утгыг нэрлэдэг сонсголын босго.

1 кГц давтамжтай дундаж хүний ​​чихний хувьд сонсголын босго нь дууны даралт (ΔΡ 0) ба дууны эрчмийн (I 0) дараах утгатай тохирч байна.

ΔΡ 0 = 3x10 -5 Па (≈ 2x10 -7 мм м.у.б); I 0 = 10 -12 Вт / м2.

Хүн хүнд өвдөлтийг мэдэрдэг дууны даралт ба дууны эрчмийн утгыг нэрлэдэг өвдөлтийн босго.

1 кГц давтамжтай дундаж хүний ​​чихний хувьд өвдөлтийн босго нь дууны даралт (ΔΡ м) ба дууны эрчмийн (I м) дараах утгатай тохирч байна.

4. Эрчим хүчний түвшин(L). Сонсголын болон өвдөлтийн босгонд тохирсон эрчмийн харьцаа маш өндөр (I m / I 0 = 10 13) тул практикт тэд логарифмын масштабыг ашигладаг бөгөөд тусгай хэмжээсгүй шинж чанарыг нэвтрүүлдэг. эрчимжилтийн түвшин.

Эрчим хүчний түвшин нь дууны эрчмийг сонсголын босготой харьцуулсан аравтын логарифм юм.

Эрчим хүчний түвшний нэгж нь цагаан(B).

Ихэвчлэн эрчим хүчний бага нэгжийг ашигладаг - децибел(дБ): 1 дБ = 0.1 В. Децибел дэх эрчимжилтийн түвшинг дараах томъёогоор тооцоолно.

Хараат байдлын логарифмын шинж чанар эрчимжилтийн түвшинөөрөөсөө эрчимнэмэгдэж байгаа гэсэн үг эрчим 10 удаа эрчимжилтийн түвшин 10 дБ-ээр нэмэгддэг.

Байнга тохиолддог дуу авианы шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв. 3.1.

Хэрэв хүн ирж буй дуу чимээг сонсвол нэг талаасхэд хэдэнээс уялдаа холбоогүйэх сурвалжууд, дараа нь тэдгээрийн эрчмийг нэмнэ:

Дууны эрчмийн өндөр түвшин нь сонсголын аппаратын эргэлт буцалтгүй өөрчлөлтөд хүргэдэг. Тиймээс 160 дБ дуу чимээ нь чихний бүрхэвч хагарах, дунд чихэнд сонсголын ясны шилжилтийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эргэлт буцалтгүй дүлийрэлд хүргэдэг. 140 дБ-д хүн хүчтэй өвдөлтийг мэдэрдэг бөгөөд 90-120 дБ-ийн дуу чимээнд удаан хугацаагаар өртөх нь сонсголын мэдрэлд гэмтэл учруулдаг.

3.3. Сонсголын мэдрэмжийн шинж чанар. Дууны хэмжилт

Дуу бол сонсголын мэдрэхүйн объект юм. Үүнийг хүн субъектив байдлаар үнэлдэг. Сонсголын мэдрэмжийн бүх субъектив шинж чанарууд нь дууны долгионы объектив шинж чанаруудтай холбоотой байдаг.

Өвөрмөц, тембр

Дуу чимээг мэдрэхдээ хүн түүнийг дуу чимээ, тембрээр нь ялгадаг.

Өндөрөнгө аяс нь үндсэн аялгууны давтамжаар тодорхойлогддог (давтамж өндөр байх тусам дууг хүлээн авдаг). Бага зэрэг өндөр нь дууны эрчмээс хамаардаг (илүү хүчтэй дууг бага гэж ойлгодог).

Тембр- энэ нь гармоник спектрээр тодорхойлогддог дууны мэдрэмжийн шинж чанар юм. Дууны тембр нь хэт авианы тоо, тэдгээрийн харьцангуй эрчмээс хамаарна.

Вебер-Фечнерийн хууль. Дууны хэмжээ

Дууны эрчмийн түвшинг үнэлэхэд логарифмын хэмжүүр ашиглах нь психофизикийн үзүүлэлттэй сайн тохирч байна. Вебер-Фечнерийн хууль:

Хэрэв та цочролыг геометрийн прогрессоор (өөрөөр хэлбэл ижил тооны удаа) нэмэгдүүлбэл энэ цочролын мэдрэмж арифметик прогрессоор нэмэгддэг (жишээ нь ижил хэмжээгээр).

Ийм шинж чанартай логарифм функц юм.

Дууны хэмжээсонсголын мэдрэмжийн эрчим (хүч) гэж нэрлэдэг.

Хүний чих нь янз бүрийн давтамжийн дуу чимээнд өөр өөр мэдрэмжтэй байдаг. Энэ нөхцөл байдлыг харгалзан үзэхийн тулд та заримыг нь сонгож болно лавлагаа давтамж,бусад давтамжийн талаарх ойлголтыг түүнтэй харьцуулах. Зөвшилцлийн дагуу лавлагаа давтамж 1 кГц-тэй тэнцүү авсан (энэ шалтгааны улмаас сонсголын босго I 0 нь энэ давтамжийн хувьд тогтоогдсон).

Учир нь цэвэр өнгө 1 кГц давтамжтайгаар эзлэхүүнийг (E) децибел дэх эрчмийн түвшинтэй тэнцүү авна.

Бусад давтамжийн хувьд чанга байдлыг сонсголын мэдрэхүйн эрчмийг дууны эзлэхүүнтэй харьцуулах замаар тодорхойлно. лавлагаа давтамж.

Дууны хэмжээ 1 кГц давтамжтай дууны эрчмийн (дБ) түвшинтэй тэнцүү бөгөөд энэ нь "дундаж" хүнд өгөгдсөн дууны адил чанга байдлыг мэдрэхэд хүргэдэг.

Дууны эзлэхүүний нэгжийг нэрлэдэг дэвсгэр.

Доорх нь 60 дБ-ийн эрчмийн түвшинд эзлэхүүний давтамж ба давтамжийн жишээ юм.

Тэнцүү дууны муруй

Давтамж, чанга, эрчмийн түвшний хоорондын нарийвчилсан хамаарлыг графикаар дүрсэлсэн болно тэнцүү эзэлхүүний муруй(Зураг 3.3). Эдгээр муруй нь хараат байдлыг харуулдаг эрчмийн түвшин LӨгөгдсөн дууны эзлэхүүн дэх дууны ν давтамжаас дБ.

Доод муруй нь тохирч байна сонсголын босго.Энэ нь өгөгдсөн дууны давтамж дээр эрчмийн түвшний босго утгыг (E = 0) олох боломжийг олгодог.

Тэнцүү дууны муруйг ашиглан та олж болно дууны хэмжээ,хэрэв түүний давтамж, эрчимжилтийн түвшин мэдэгдэж байгаа бол.

Дууны хэмжилт

Тэнцүү чанга муруй нь дууны ойлголтыг илэрхийлдэг дундаж хүн.Сонсголын үнэлгээний хувьд тодорхойхүний ​​хувьд цэвэр аяны босго аудиометрийн аргыг ашигладаг.

Аудиометр -сонсголын хүчийг хэмжих арга. Тусгай төхөөрөмж (аудиометр) ашиглан сонсголын мэдрэмжийн босгыг тодорхойлдог, эсвэл ойлголтын босго,Өөр өөр давтамжтай LP. Үүнийг хийхийн тулд дууны үүсгүүр ашиглан өгөгдсөн давтамжийн дууг үүсгэж, түвшинг нэмэгдүүлэх,

Цагаан будаа. 3.3.Тэнцүү дууны муруй

эрчмийн түвшин L, тухайн хүн сонсголын мэдрэмжийг мэдэрч эхэлдэг L p эрчмийн босго түвшинг тогтооно. Дууны давтамжийг өөрчилснөөр L p (v) туршилтын хамаарлыг олж авдаг бөгөөд үүнийг аудиограмм гэж нэрлэдэг (Зураг 3.4).

Цагаан будаа. 3.4.Аудиограмм

Дууг хүлээн авах аппаратын үйл ажиллагаа алдагдахад хүргэдэг сонсголын алдагдал- янз бүрийн өнгө аяс, шивнэх ярианы мэдрэмжийн байнгын бууралт.

Хэл ярианы давтамж дахь ойлголтын босго дундаж утгыг үндэслэн сонсголын алдагдлын зэрэглэлийн олон улсын ангиллыг Хүснэгтэнд үзүүлэв. 3.2.

Эзлэхүүнийг хэмжихийн тулд нарийн төвөгтэй аялгууэсвэл дуу чимээтусгай төхөөрөмж ашиглах - дууны түвшний тоолуур.Микрофоноор хүлээн авсан дууг цахилгаан дохио болгон хувиргаж, шүүлтүүрийн системээр дамжуулдаг. Шүүлтүүрийн параметрүүдийг янз бүрийн давтамжийн дууны түвшний тоолуурын мэдрэмж нь хүний ​​чихний мэдрэмжтэй ойролцоо байхаар сонгосон.

3.4. Интерфэйсээр дамжих дуу чимээ

Дууны долгион нь хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйсийг цохиход дуу нь хэсэгчлэн тусч, хоёр дахь орчинд хэсэгчлэн нэвтэрдэг. Хилээр туссан, дамжих долгионы эрчмийг харгалзах коэффициентээр тодорхойлно.

Интерфэйс дэх дууны долгионы ердийн давтамжийн хувьд дараах томъёолол хүчинтэй байна.

Томъёо (3.9)-аас харахад мэдээллийн хэрэгслийн долгионы эсэргүүцэл их байх тусам интерфэйс дээр туссан энергийн эзлэх хувь их байх болно. Тодруулбал, хэрэв үнэ цэнэ Xтэгтэй ойролцоо байвал тусгалын коэффициент нь нэгдмэл байна. Жишээлбэл, агаар-усны интерфейсийн хувьд X= 3x10 -4, r = 99.88%. Энэ нь тусгал нь бараг дууссан гэсэн үг юм.

Хүснэгт 3.3-т 20 ° C-ийн зарим мэдээллийн хэрэгслийн хурд ба долгионы эсэргүүцлийг харуулав.

Тусгал ба хугарлын коэффициентийн утга нь эдгээр зөөвөрлөгчөөр дамжуулан дуу чимээ дамжих дарааллаас хамаардаггүй гэдгийг анхаарна уу. Жишээлбэл, дуу чимээг агаараас ус руу шилжүүлэхэд коэффициентүүд нь эсрэг чиглэлд шилжихтэй ижил байна.

3.5. Судалгааны оновчтой аргууд

Дуу чимээ нь хүний ​​эрхтнүүдийн төлөв байдлын талаархи мэдээллийн эх сурвалж байж болно.

1. Аускультация- биеийн дотор гарч буй дуу чимээг шууд сонсох. Ийм дуу чимээний шинж чанараар биеийн тодорхой хэсэгт яг ямар үйл явц явагдаж байгааг тодорхойлж, зарим тохиолдолд оношийг тогтоох боломжтой. Сонсоход ашигладаг багаж хэрэгсэл: чагнуур, фонендоскоп.

Фонендоскоп нь дамжуулагч мембран бүхий хөндий капсулаас бүрддэг бөгөөд энэ нь биед наалддаг бөгөөд резинэн хоолой нь эмчийн чихэнд ордог. Хөндий капсулд агаарын баганын резонанс үүсч, дуу чимээ нэмэгдэж, улмаар сонсох чадвар сайжирдаг. Амьсгалын чимээ, амьсгал давчдах, зүрхний чимээ, зүрхний чимээ шуугиан сонсогддог.

Эмнэлэг нь микрофон, чанга яригч ашиглан сонсох суурилуулалтыг ашигладаг. Өргөн

дуу чимээг соронзон хальс дээр соронзон хальсны бичигч ашиглан бичдэг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг хуулбарлах боломжийг олгодог.

2. Фонокардиографи- зүрхний дуу чимээ, шуугианыг графикаар бүртгэх, тэдгээрийн оношлогооны тайлбар. Бичлэгийг микрофон, өсгөгч, давтамжийн шүүлтүүр, бичлэг хийх төхөөрөмжөөс бүрдэх фонокардиограф ашиглан гүйцэтгэдэг.

3. Цохивор хөгжим -биеийн гадаргуу дээр тогших, үүссэн дуу чимээг шинжлэх замаар дотоод эрхтнийг шалгах. Тогших нь тусгай алх эсвэл хуруугаараа хийгддэг.

Хэрэв дуу чимээний чичиргээ нь хаалттай хөндийд үүссэн бол дуу чимээний тодорхой давтамжтайгаар хөндий дэх агаар цуурайтаж эхэлдэг бөгөөд энэ нь хөндийн хэмжээ, байрлалд тохирсон аяыг сайжруулдаг. Схемийн хувьд хүний ​​биеийг янз бүрийн эзэлхүүний нийлбэрээр дүрсэлж болно: хий дүүргэсэн (уушиг), шингэн (дотоод эрхтэн), хатуу (яс). Биеийн гадаргуу дээр цохилт өгөх үед чичиргээ янз бүрийн давтамжтайгаар үүсдэг. Зарим нь гадагшаа гарна. Бусад нь хоосон зайны байгалийн давтамжтай давхцах тул тэдгээр нь олширч, резонансын улмаас сонсогдох болно. Цохилтот дууны аялгуугаар эрхтний байдал, топографи тодорхойлогддог.

3.6. Дуу чимээнээс урьдчилан сэргийлэх хүчин зүйлүүд.

Дуу чимээний хамгаалалт

Дуу чимээ шуугианаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд түүний хүний ​​биед үзүүлэх нөлөөллийг тодорхойлдог гол хүчин зүйлсийг мэдэх шаардлагатай: дуу чимээний эх үүсвэрийн ойролцоо байдал, дуу чимээний эрч хүч, өртөх хугацаа, дуу чимээний үйл ажиллагааны хязгаарлагдмал орон зай.

Дуу чимээнд удаан хугацаагаар өртөх нь бие махбодид (зөвхөн сонсголын эрхтэн биш) функциональ болон органик өөрчлөлтүүдийн цогц шинж тэмдгийн цогцыг үүсгэдэг.

Төв мэдрэлийн системд удаан үргэлжилсэн дуу чимээний нөлөөлөл нь бүх мэдрэлийн урвал удааширч, идэвхтэй анхаарал төвлөрүүлэх хугацаа багасч, гүйцэтгэл буурах зэргээр илэрдэг.

Дуу чимээнд удаан хугацаагаар өртсөний дараа амьсгалын хэмнэл, зүрхний цохилт өөрчлөгдөж, судасны тогтолцооны тонус нэмэгдэж, энэ нь систолын болон диастолын өсөлтөд хүргэдэг.

цусны даралтын түвшин. Ходоод гэдэсний замын хөдөлгөөний болон шүүрлийн үйл ажиллагаа өөрчлөгдөж, бие даасан дотоод шүүрлийн булчирхайн хэт шүүрэл ажиглагдаж байна. Хөлрөх нь ихэсдэг. Сэтгэцийн үйл ажиллагаа, ялангуяа ой санамжийг дарангуйлдаг.

Дуу чимээ нь сонсголын эрхтэний үйл ажиллагаанд онцгой нөлөө үзүүлдэг. Чих нь бүх мэдрэхүйн эрхтнүүдийн нэгэн адил дуу чимээнд дасан зохицож чаддаг. Үүний зэрэгцээ дуу чимээний нөлөөн дор сонсголын босго 10-15 дБ-ээр нэмэгддэг. Дуу чимээний нөлөөлөл зогссоны дараа сонсголын босгоны хэвийн утга 3-5 минутын дараа л сэргээгддэг. Дуу чимээний эрчмийн өндөр түвшинд (80-90 дБ) түүний ядрах нөлөө эрс нэмэгддэг. Дуу чимээнд удаан хугацаагаар өртөхтэй холбоотой сонсголын бэрхшээлийн нэг хэлбэр нь сонсголын алдагдал юм (Хүснэгт 3.2).

Рок хөгжим хүний ​​бие махбодийн болон сэтгэл зүйн байдалд хүчтэй нөлөөлдөг. Орчин үеийн рок хөгжим нь 10 Гц-ээс 80 кГц хүртэл дуу чимээ үүсгэдэг. Цохилтот хөгжмийн зэмсгээр тавьсан үндсэн хэмнэл нь 1.5 Гц давтамжтай, 15-30 Гц давтамжтай хөгжмийн хүчтэй дагалддаг бол хүн маш их догдолдог нь туршилтаар тогтоогдсон. 2 Гц-ийн давтамжтай хэмнэлтэй, ижил дагалддаг хүн эмийн хордлогод ойрхон байдалд ордог. Рок концертын үеэр дууны эрч хүч 120 дБ-ээс давж чаддаг ч хүний ​​чих нь дунджаар 55 дБ хүртэл хамгийн сайн тохируулагддаг. Энэ тохиолдолд дууны доргилт, дууны "түлэгдэх", сонсгол, ой санамж алдагдах боломжтой.

Мөн дуу чимээ нь харааны эрхтэнд хортой нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс харанхуй өрөөнд байгаа хүн үйлдвэрлэлийн дуу чимээнд удаан хугацаагаар өртөх нь нүдний мэдрэлийн үйл ажиллагаа, улмаар харааны мэдрэмжээс хамаардаг торлог бүрхэвчийн үйл ажиллагаа мэдэгдэхүйц буурахад хүргэдэг.

Дуу чимээний хамгаалалт нь нэлээд төвөгтэй байдаг. Энэ нь харьцангуй урт долгионы урттай учир дуу чимээ саадыг тойрон нугалж (дифракци) дуу авианы сүүдэр үүсдэггүйтэй холбоотой юм (Зураг 3.5).

Түүнчлэн барилга, технологид ашигладаг олон материал нь дуу чимээ шингээх коэффициент хангалттай өндөр байдаггүй.

Цагаан будаа. 3.5.Дууны долгионы дифракци

Эдгээр шинж чанарууд нь дуу чимээтэй тэмцэх тусгай хэрэгслийг шаарддаг бөгөөд үүнд эх үүсвэрээс үүссэн дуу чимээг дарах, дуу намсгагч ашиглах, уян хатан түдгэлзүүлэлт, дуу чимээ тусгаарлагч материал ашиглах, ан цавыг арилгах гэх мэт орно.

Орон сууцны байшинд дуу чимээ нэвчихтэй тэмцэхийн тулд салхины сарнайг харгалзан барилга байгууламжийн байршлыг зөв төлөвлөх, хамгаалалтын бүс, түүний дотор ургамалжилтыг бий болгох нь чухал юм. Ургамал нь сайн дуу чимээ намдаагч юм. Мод, бут сөөг нь эрчмийн түвшинг 5-20 дБ-ээр бууруулж чаддаг. Явган хүний ​​зам болон хучилтын хоорондох ногоон судал нь үр дүнтэй байдаг. Линден, гацуур мод нь дуу чимээг хамгийн сайн бууруулдаг. Өндөр нарсан хашааны ард байрлах байшингууд гудамжны дуу чимээнээс бараг бүрэн ангид байх боломжтой.

Дуу чимээний эсрэг тэмцэл нь туйлын чимээгүй байдлыг бий болгох гэсэн үг биш юм, учир нь удаан хугацааны туршид сонсголын мэдрэмж байхгүй тохиолдолд хүн сэтгэцийн эмгэгтэй байж болно. Үнэмлэхүй чимээгүй байдал, удаан үргэлжилсэн чимээ шуугиан нь хүний ​​​​хувьд байгалийн жам ёсны бус зүйл юм.

3.7. Үндсэн ойлголт, томъёолол. Хүснэгтүүд

Хүснэгтийн үргэлжлэл

Хүснэгтийн төгсгөл

Хүснэгт 3.1.Тулгарсан дуу чимээний шинж чанар

Хүснэгт 3.2.Сонсголын алдагдлын олон улсын ангилал

Хүснэгт 3.3. t = 25 ° C үед зарим бодис, хүний ​​эд эсийн дууны хурд ба тодорхой акустик эсэргүүцэл

3.8. Даалгаврууд

1. Гудамжинд L 1 = 50 дБ-ийн эрчимтэй дуу чимээ нь L 2 = 30 дБ-ийн эрчимтэй дуу чимээ шиг өрөөнд сонсогддог. Гудамжинд болон өрөөнд байгаа дууны эрчмийн харьцааг ол.

2. 5000 Гц давтамжтай дууны эзлэхүүний түвшин E = 50 вонтой тэнцүү байна. Ижил чанга муруйг ашиглан энэ дууны эрчмийг ол.

Шийдэл

Зураг 3.2-оос бид 5000 Гц давтамжтай E = 50 арын дэвсгэр нь L = 47 дБ = 4.7 B эрчимтэй тохирч байгааг олж мэдэв. 3.4 томъёоноос бид олно: I = 10 4.7 I 0 = 510 -8 Вт/ м 2.

Хариулт: I = 5?10 -8 Вт/м2.

3. Сэнс нь L = 60 дБ эрчимтэй дуу чимээ үүсгэдэг. Хоёр зэргэлдээ сэнс ажиллаж байх үед дууны эрчмийг олоорой.

Шийдэл

L 2 = log(2x10 L) = log2 + L = 0.3 + 6B = 63 дБ (3.6-г үз). Хариулт: L 2 = 63 дБ.

4. Түүнээс 30 м-ийн зайд тийрэлтэт онгоцны дууны түвшин 140 дБ байна. 300 м-ийн зайд эзлэхүүний түвшин хэд вэ? Газар дээрх тусгалыг үл тоомсорлох.

Шийдэл

Эрчим хүч нь зайны квадраттай пропорциональ буурдаг - энэ нь 10 2 дахин буурдаг. L 1 - L 2 = 10xlg(I 1 /I 2) = 10x2 = 20 дБ. Хариулт: L 2 = 120 дБ.

5. Хоёр дууны эх үүсвэрийн эрчмийн харьцаа тэнцүү байна: I 2 /I 1 = 2. Эдгээр дуу авианы эрчмийн түвшний ялгаа юу вэ?

Шийдэл

ΔL = 10xlg(I 2 /I 0) - 10xlg(I 1 /I 0) = 10xlg(I 2 /I 1) = 10xlg2 = 3 дБ. Хариулт: 3 дБ.

6. 100 Гц давтамжтай дууны эрчмийн түвшин нь 3 кГц давтамжтай дуутай ижил хэмжээтэй, эрч хүч нь хэд вэ?

Шийдэл

Тэнцүү дууны муруйг ашиглан (Зураг 3.3) бид 3 кГц давтамжтай 25 дБ нь 30 вон чангатай тохирч байгааг олж мэдэв. 100 Гц давтамжтай үед энэ хэмжээ нь 65 дБ-ийн эрчимтэй тохирч байна.

Хариулт: 65 дБ.

7. Дууны долгионы далайц гурав дахин нэмэгдсэн. a) түүний эрчим хэд дахин нэмэгдсэн бэ? б) дууны хэмжээ хэдэн децибелээр нэмэгдсэн бэ?

Шийдэл

Эрчим хүч нь далайцын квадраттай пропорциональ байна (3.6-г үз):

8. Семинарт байрлах лабораторийн өрөөнд дуу чимээний эрчим 80 дБ хүрсэн. Дуу чимээг бууруулах зорилгоор лабораторийн ханыг дуу шингээгч материалаар доторлож, дууны эрчмийг 1500 дахин бууруулахаар болсон. Үүний дараа лабораторид дуу чимээний эрч хүч ямар түвшинд байх вэ?

Шийдэл

Децибел дэх дууны эрчмийн түвшин: L = 10 xбүртгэл (I/I 0). Дууны эрч хүч өөрчлөгдөхөд дууны эрчмийн түвшний өөрчлөлт дараахтай тэнцүү байна.

9. Хоёр зөөвөрлөгчийн эсэргүүцэл нь 2 дахин ялгаатай: R 2 = 2R 1. Интерфейсээс энергийн аль хэсэг нь тусгалаа олсон бөгөөд энергийн аль хэсэг нь хоёр дахь орчин руу шилжих вэ?

Шийдэл

(3.8 ба 3.9) томъёог ашиглан бид дараахь зүйлийг олно.

Хариулт: 1/9энергийн нэг хэсэг нь тусгагдсан бөгөөд 8/9 нь хоёр дахь орчинд шилждэг.

> Дууны эрч хүч

Тодорхойлолт

Сургалтын зорилго

Нөхцөл

Гол санаа

Тодорхойлолт

Дууны эрч хүч– усаар тээвэрлэсэн нэгж талбайд ногдох эрчим хүч. Эрчим хүч нь энергийн долгион дамжих хурдыг илэрхийлдэг.

Сургалтын зорилго

Дууны эрчмийг эрчим хүчээр тооцоол.

• Децибел нь дууны эрчмийн хэмжүүр бөгөөд логарифмын эрчмийн хуваарийн 1/10-ийг илэрхийлдэг. dB = 10 * log 10 (P1/P2) гэж тооцсон бөгөөд P 1 ба P 2 нь харьцангуй дууны хүч юм.
• Далайц нь хэмжигдэхүүний өөрчлөлтийн хамгийн их үнэмлэхүй утга юм.

Гол санаа

Хэрхэн тодорхойлох вэ дууны эрчмийн түвшин: утга ба нэр томъёо, децибел ба далайц, дууны эрчмийн нэгж, эрчмийг тодорхойлох томъёо.

Жишээ

Дууны эрч хүч, децибелийн түвшинг тооцоолохын тулд өгөгдлийг ашиглана уу.

Pav w = 331 м/с 2 0°С-д. (0°С температурт агаарын даралт = 1.29 кг/м3).

Дууны эрчмийн түвшинг децибелийн түвшинд хөрвүүлье:

Эрчим хүчний тойм

Дууны эрчим гэдэг нь долгионоор дамжуулсан нэгж талбайд ногдох хүч юм. Эрчим хүч нь энергийн долгионыг тээвэрлэх хурдыг илэрхийлдэг.

Эрчим хүчийг тодорхойлохын тулд I = P/A (P – хүч, А – Вт/м2 дэх эрчим хүчний нэгж) томъёог ашиглана. Энэ бол эрчмийн ерөнхий томьёо боловч та үүнийг дууны өнцгөөс харж болно.

Дууны эрч хүч

Дууны эрчмийг хэмжихийн тулд томьёо тохиромжтой (Δp нь даралт эсвэл далайцын өөрчлөлт, ρ нь дуу дамждаг материалын нягт, v w - ажиглагдсан дууны хурд). Эндээс харахад даралт ба далайцын өөрчлөлт нь эрчимтэй пропорциональ байдаг тул хэлбэлзэл нэмэгдэхийн хэрээр эрч хүч нэмэгддэг гэж хэлж болно. Зураг нь энэ чиг хандлагыг харуулж байна.

Хүчээрээ ялгаатай хоёр дууны долгион дахь тохируулгын даралтын графикуудыг энд харуулав. Өндөр эрчимийг их хэмжээний далайцын хэлбэлзэлтэй эх үүсвэр үүсгэдэг бөгөөд энд даралтын максимум ба минимум их байдаг. Даралтын индикатор нь илүү их эрчимтэй нэмэгдэж байгаа тул биед илүү их хүч үзүүлэх боломжтой болохыг харж болно.

Эрчим хүчний стандарт нэгж нь В/м2 боловч ихэвчлэн децибелийг ашигладаг. Эдгээр нь далайцын лавлагаа утгатай (0 дБ) харьцаа юм. Томъёо:

(β – децибелийн түвшин, I – ажиглагдсан эрчим, I 0 – жишиг эрчим).

Эрчим хүчний түвшний лавлах цэгийг авахын тулд хэд хэдэн эрчмийн жагсаалтыг доор харуулав.

0 дБ, I = 1 x 10 -12 – хүний ​​сонсголын босго.

10 дБ, I = 1 x 10 -11 - навчны чимээ.

60 дБ, I = 1 x 10 -6 - хэвийн яриа.

100 дБ, I = 1 x 10 -2 - чанга дуут дохио.

160 дБ, I = 1 x 10 4 - чихний бүрхэвч хагарна.

Өнгөрч буй (өөрөөр хэлбэл тогтворгүй) долгион дахь дууны хүч буюу эрч хүч нь долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр секунд тутамд урсах энергийн хэмжээ юм.

Дууны эрчмийг (хүчийг) нэгжээр эсвэл 10 дахин их нэгжээр хэмждэг, тухайлбал (микроватт - ваттын сая дахь хэсэг).

Тооцоолол нь дууны эрч хүч нь илүүдэл даралтын далайцын квадратыг орчны акустик эсэргүүцлийн хоёр дахин ихтэй харьцуулсан харьцаатай тэнцүү болохыг харуулж байна.

Энэ нь хавтгай болон бөмбөрцөг долгионы хувьд үнэн юм. Хавтгай долгионы хувьд дотоод үрэлтийн улмаас үүсэх алдагдлыг үл тоомсорлож байвал дууны хүч нь зайнаас хамаарч өөрчлөгдөх ёсгүй. Бөмбөрцөг долгионы хувьд шилжилтийн далайц, бөөмийн хурд, илүүдэл даралтын хэмжээ нь дууны эх үүсвэрээс зайны эхний хүчний урвуу байдлаар буурдаг. Үүний үр дүнд бөмбөрцөг долгионы хувьд дууны эрчим нь дууны эх үүсвэрээс зайны квадраттай урвуу харьцаагаар буурдаг.

Микрофоныг ихэвчлэн дууны эрчмийг хэмжихэд ашигладаг (тэдгээрийн бүтцийг цахилгаан чичиргээний бүлэгт хичээлийн хоёр дахь хэсэгт тайлбарласан болно). Дууны эрчмийг хэмжихэд Рэйлэй дискийг бас ашигладаг - энэ нь маш нимгэн утас дээр дүүжлэгдсэн диаметртэй нимгэн жижиг диск (миллиметрийн 2-3 зууны зузаантай гялтгануур хавтангаар хийсэн) юм. Диск дээрх дууны долгионы талбарт

эргэдэг хос үйлчилдэг бөгөөд энэ мөч нь дууны хүчтэй пропорциональ бөгөөд дууны давтамжаас хамаардаггүй. Энэ эргэдэг хос нь дискийг эргүүлэхийг эрмэлздэг бөгөөд ингэснээр түүний хавтгай нь дууны долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр байх болно. Ихэвчлэн Rayleigh дискийг долгионы тархалтын чиглэлд 45 ° өнцгөөр дууны талбарт түдгэлзүүлж, дискний эргэлтийн өнцгийг тодорхойлох замаар дууны эрчмийг хэмждэг.

Дууны хүчийг тодорхойлохын тулд дууны долгион цул хананд үзүүлэх даралтыг хэмжиж болно. Энэ даралт нь дууны хүчтэй пропорциональ байна:

энд тогтмол даралт дахь орчны дулааны багтаамжийг тогтмол эзэлхүүн дэх дулаан багтаамжтай харьцуулсан харьцаа, c - дууны хурд.

Дээрх томъёог (6) томъёогоор харьцуулж үзвэл дууны долгионы цул хананд үзүүлэх даралт нь илүүдэл даралтын далайцын квадраттай пропорциональ, орчны нягттай урвуу хамааралтай болохыг бид харж байна.

Энэ хэсгийн эхэнд өгсөн дууны эрчмийн тодорхойлолт нь байнгын долгионы хувьд утгаа алддаг. Үнэн хэрэгтээ, шууд болон туссан долгион дахь даралтын далайц тэнцүү бол долгионы тэнхлэгт перпендикуляр байрлуулсан платформоор эсрэг чиглэлд ижил хэмжээний энерги урсдаг. Тиймээс сайтаар дамжин гарах энергийн урсгал нь тэг байна. Энэ тохиолдолд дууны эрч хүч нь дууны энергийн нягтрал, өөрөөр хэлбэл дууны талбарт агуулагдах эрчим хүчээр тодорхойлогддог.

Хавтгай дамжих долгионы талбар дахь дууны энергийн нягтыг тооцоолохын тулд хөндлөн огтлолтой, урт нь дууны хурдтай тоогоор тэнцүү цилиндр эзэлхүүнийг төсөөлье; цилиндрийн тэнхлэг нь тэнхлэгийн чиглэлтэй давхцаж байна. долгионы тархалт. Цилиндр дотор агуулагдах нийт энергийн хэмжээ нь дууны эрчтэй тоон хувьд тэнцүү байх нь тодорхой байна.Харин цилиндрийн эзэлхүүнийг хөндлөн огтлолцох үед энэ нь тоон хувьд тэнцүү байдаг тул дууны энергийн нягтрал гарч ирдэг. тэнцүү байх

Эрчим хүчний хөдөлгөөний тухай санаа, орчин үеийн эрчим хүчний нягтрал ба энергийн хөдөлгөөний хурд гэсэн одоогийн хамгийн чухал ойлголтуудыг 1874 онд Н.А.Умов докторын диссертацидаа шинжлэх ухаанд нэвтрүүлсэн. (7) тэгшитгэлийн хатуу үндэслэлийг өгсөн. Арван жилийн дараа Умовын санааг английн физикч Пойнтинг цахилгаан соронзон долгионд ашиглах зорилгоор боловсруулсан.

Ойсон дууны долгион ба хугарсан долгион дахь дууны эрчмийг хэрхэн тооцдог болохыг тайлбарлая.

Дууны долгионы тусгал, хугарлын хуулиуд нь гэрлийн тусгал, хугарлын хуулиудтай төстэй. Дууны долгионыг тусгах үед долгионы чиглэлийг ойсон гадаргуугийн нормтой (туслын өнцөг) үүссэн өнцөг нь ижил хэвийн (тусгалын өнцөг) -тэй ойсон долгионы чиглэлээс үүссэн өнцөгтэй тэнцүү байна. .

Дууны долгион нэг орчноос нөгөөд шилжих үед тусах өнцөг ба хугарлын өнцөг нь харилцан хамааралтай байдаг.

Эхний болон хоёр дахь мэдээллийн хэрэгслийн дууны хурд хаана байна.

Хэрэв дууны эрч хүч эхний орчинд байвал интерфэйс дээрх долгионы хэвийн давтамжтайгаар хоёр дахь орчинд дууны эрч хүч дараах байдалтай байна.

Рэйлигийн нотолж байгаагаар дууны нэвтрэлтийн коэффициентийг томъёогоор тодорхойлно

Мэдээжийн хэрэг, тусгалын коэффициент нь тэнцүү байна

Рэйлигийн томъёоноос харахад зөөвөрлөгчийн акустик эсэргүүцэл их байх тусам дууны энергийн бага хэсэг нь зөөвөрлөгч хоорондын интерфэйсээр дамждаг. Хоёрдахь орчны акустик эсэргүүцэл нь эхний орчны акустик эсэргүүцэлтэй харьцуулахад маш их байвал үүнийг ойлгоход хэцүү биш юм.

Энэ тохиолдол нь дуу чимээ нь агаараас усны биед эсвэл бетон эсвэл модны зузаан руу дамжих үед тохиолддог; Эдгээр зөөвөрлөгчийн акустик эсэргүүцэл нь агаарын акустик эсэргүүцлээс хэдэн мянга дахин их байдаг. Тиймээс агаараас ус, бетон, модон биет рүү хэвийн дуу чимээ гарах үед эдгээр орчинд дууны эрчмийн мянганы нэгээс илүүгүй хэсэг нэвтэрдэг. Гэсэн хэдий ч, бетон эсвэл модон хана нь нимгэн байвал нэлээд дуу чимээтэй байж болно; энэ тохиолдолд хана нь том мембран шиг уян чичиргээг мэдэрч, дамжуулдаг. Дээрх томъёо нь ийм тохиолдолд хамаарахгүй.

Температурын янз бүрийн нөхцөл байдлаас шалтгаалан агаар мандлын агаарын бие даасан давхарга нь өөр өөр акустик эсэргүүцэлтэй байж болно; Ийм агаарын давхаргын хоорондох интерфейсээс дуу чимээ тусдаг. Энэ нь агаар мандал дахь дуу чимээний сонсогдох хүрээ ихээхэн хэлбэлзэлтэй байдаг гэдгийг тайлбарлаж байна. Агаарын нэгэн төрлийн байдлын зэргээс хамааран сонсголын хүрээ 10 дахин ба түүнээс дээш байж болно. Цаг агаар (бороо, цас, манан) нь агаарын дуу чимээ дамжуулах чадварт нөлөөлдөггүй. Цэлмэг өдөр, өтгөн манантай үед дуу чимээ ижил байж болно. Үүний эсрэгээр, цаг агаар ижил төстэй өдрүүдэд агаарын давхаргын нэгэн төрлийн байдал ижил биш бол агаарын дуу чимээ дамжуулах чадвар эрс ялгаатай байж болно.

Акустикийн чухал ажлуудын нэг бол акустик ялгаруулагчийн дууны эрчмд нөлөөлж буй нөхцлийг тодруулах явдал юм. Хэлбэлзэж буй бие ялгаруулагч нь дууны энергийг гадаад орчинд өгөх үед энэ бие нь дууны талбайн урвалын эсрэг, өөрөөр хэлбэл, ялгаруулж буй долгион дахь илүүдэл даралтын улмаас үүссэн хүчний эсрэг ажиллаж, ялгаруулагчийн хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг дарангуйлдаг.

Тооцоолол нь ялгаруулагч нь долгионы уртаас том хэмжээтэй байвал хавтгай долгион ялгаруулдаг бөгөөд дууны цацрагийн хүч нь ялгаруулагчийн хэлбэлзлийн хөдөлгөөний хурдны далайцын үржвэрийн талбартай тэнцүү байна. ялгаруулагч 5 ба орчны акустик эсэргүүцэл:

Хэрэв ялгаруулагч нь долгионы урттай харьцуулахад бага бол бөмбөрцөг долгион ялгаруулдаг бөгөөд энэ тохиолдолд цацрагийн хүчийг томъёогоор тодорхойлно.

Өгөгдсөн хэмжээс бүхий аливаа ялгаруулагчийн хувьд (жишээлбэл, талбай бүхий хэлбэлздэг дискний хувьд хүч чадлын хоёр томъёоны эхнийх нь өндөр давтамжийн (богино долгион) цацрагийн хүчийг тодорхойлдог), хоёр дахь нь бага давтамжийн цацрагийн хүчийг тодорхойлдог. (урт долгион).

Ихэнхдээ ялгаруулагч нь өндөр, дунд, бага давтамжтай ижил чадалтай байхыг шаарддаг (грамофон мембран, чанга яригч нь ийм чанартай байх ёстой). Гэхдээ хэлбэлзлийн хөдөлгөөний өгөгдсөн далайцын хувьд өндөр дуу чимээ гаргахад хангалттай ялгаруулах чадалтай жижиг хэмжээтэй ялгаруулагчид бага дуу чимээний хувьд маш бага ялгаруулах чадалтай байдаг. Энэ нь тэднийг хөгжмийн хувьд дордуулдаг.

Дээр дурдсан зүйлсээс харахад жижиг хэмжээтэй ялгаруулагчийн сул талууд тодорхой харагдаж байна. Том хэмжээтэй ялгаруулагчид ихээхэн хүндрэлтэй байдаг тул тэдгээрийн масс нь мэдэгдэхүйц байдаг тул шаардлагатай далайцтай хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг тэдэнд өгөхийн тулд маш их хүч хэрэглэх шаардлагатай байдаг. Тиймээс техникийн үүднээс авч үзвэл жижиг хэмжээтэй ялгаруулагчийг хамгийн таатай акустик нөхцөлд байрлуулах нь зүйтэй.

Энэ асуудлыг ялгаруулагчийг задгай орон зайд холбодог тусгай төхөөрөмж, тухайлбал эвэр ашиглан шийдэж болно. Эвэр нь аажмаар өргөжиж буй хоолой бөгөөд нарийн төгсгөлд (хоолойд) ялгаруулагч чичирдэг. Эвэрний хатуу хана нь дууны долгионыг хажуу тийш нь "тархах" боломжийг олгодоггүй. Тиймээс долгионы фронт нь илүү их эсвэл бага хавтгай хэлбэрийг хадгалж, дээрх томъёоны эхнийх нь болдог

зөвхөн өндөр давтамжийн мужид төдийгүй бага давтамжийн мужид хамаарах цацрагийн эрчим хүчний хувьд.

Дүрмээр бол дууны эрчмийн судалгааг хаалттай орон зайд хийх шаардлагатай байдаг. Хаалттай орон зайн дуу чимээг судлах нь танхим, театр, концертын танхим гэх мэтийг төлөвлөх, акустикийн урьдчилсан тооцоо хийлгүйгээр баригдсан өрөөнүүдийн акустик согогийг засахад чухал ач холбогдолтой. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэх технологийн салбарыг архитектурын акустик гэж нэрлэдэг.

Хаалттай орон зай дахь акустик процессын гол онцлог нь хязгаарлагдмал гадаргуугаас (хана, тааз) дуу авианы олон тусгал байдаг. Дунд зэргийн хэмжээтэй өрөөнд дууны долгион эрчим хүч нь сонсогдохын босго хүртэл буурахаас өмнө хэдэн зуун тусгалд ордог.Том өрөөнд дуу чимээний улмаас эх үүсвэрийг хэдэн арван секунд унтраасны дараа хангалттай хүчтэй дуу сонсогддог. бүх боломжит чиглэлд хөдөлж буй ойсон долгион байгаа эсэх. Ойсон долгионы энергийн нөлөөгөөр дуу нь улам олширдог тул дууг ийм аажмаар бүдгэрүүлэх нь нэг талаар ашигтай байх нь ойлгомжтой. Гэсэн хэдий ч, нөгөө талаас, хэт удаан бүдгэрэх нь уялдаа холбоотой контекстийн шинэ хэсэг бүр (жишээлбэл, ярианы шинэ үе бүр) өмнөх үгтэй давхцдаг тул уялдаа холбоотой дуу авианы (ярианы, хөгжим) ойлголтыг эрс дордуулдаг. хараахан сонсогдоогүй байгаа хүмүүс. Эдгээр өнгөцхөн дүгнэлтээс харахад сайн сонсголыг бий болгохын тулд үзэгчдийн цуурай цаг нь тодорхой оновчтой утгатай байх ёстой.

Тусгал бүрт шингээлтийн улмаас тодорхой хэмжээний энерги алдагддаг. Шингээсэн дууны энерги болон туссан энергийн харьцааг дуу шингээх коэффициент гэнэ. Хэд хэдэн тохиолдолд түүний утгыг энд харуулав.

Өрөөний хананы дуу шингээх коэффициент их байх тусам энэ өрөөний хэмжээ бага байх тусам хариу өгөх хугацаа богино байх нь ойлгомжтой.

Цагаан будаа. 162. Янз бүрийн хэмжээтэй өрөөнүүдийн хамгийн оновчтой цуурай.

Дууны эрч хүч сонсогдох босго хүртэл буурдаг цуурайны хугацаа нь зөвхөн өрөөний шинж чанараас гадна дууны анхны хүчээс хамаарна. Танхимын акустик шинж чанарыг тооцоолоход тодорхой байдлыг нэмэхийн тулд дууны энергийн нягтрал анхны утгын саяны нэг хүртэл буурах хугацааг тооцоолох нь заншилтай (маш дур зоргоороо) юм. Энэ хугацааг стандарт цуурайтах хугацаа буюу энгийн цуурай гэж нэрлэдэг.

Сонсголыг хамгийн сайн гэж тооцож болох хамгийн оновчтой цуурайны утгыг туршилтаар олон удаа тогтоосон. Жижигхэн

өрөөнүүд (1.06 сек-ийн оновчтой цуурхалаас хэтрэхгүй эзэлхүүнтэй. Цаашид эзлэхүүн нэмэгдэх тусам оновчтой цуурай нь 162-р зурагт үзүүлснээр пропорциональ хэмжээгээр нэмэгддэг. Акустик шинж чанар муутай (хэтэрхий "бүмтэй") өрөөнд цуурайтахын оронд 1-2 секундын оновчтой утга нь 3-5 секунд байна.

2016 оны хоёрдугаар сарын 18

Гэрийн зугаа цэнгэлийн ертөнц нэлээд олон янз байдаг бөгөөд үүнд: сайн гэрийн театрын систем дээр кино үзэх; сэтгэл хөдөлгөм, сэтгэл хөдөлгөм тоглоом тоглох эсвэл хөгжим сонсох. Дүрмээр бол хүн бүр энэ талбарт өөр өөрийн гэсэн зүйлийг олдог, эсвэл бүгдийг нэг дор нэгтгэдэг. Гэхдээ хүний ​​амралт чөлөөт цагаа зохион байгуулах зорилго, ямар ч туйлшралаас үл хамааран эдгээр бүх холбоосууд нь "дуу чимээ" гэсэн энгийн бөгөөд ойлгомжтой үгээр нягт холбоотой байдаг. Үнэн хэрэгтээ, дээр дурдсан бүх тохиолдолд бид гараараа дуугаар хөтлөх болно. Гэхдээ энэ асуулт нь тийм ч энгийн бөгөөд өчүүхэн биш юм, ялангуяа өрөөнд эсвэл бусад нөхцөлд өндөр чанартай дуу авиа гаргах хүсэл байгаа тохиолдолд. Үүнийг хийхийн тулд өндөр үнэтэй hi-fi эсвэл өндөр чанартай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг худалдаж авах шаардлагагүй (хэдийгээр энэ нь маш ашигтай байх болно), гэхдээ физик онолын талаар сайн мэдлэгтэй байх нь хангалттай бөгөөд энэ нь хэн бүхэнд тохиолддог ихэнх асуудлыг арилгах боломжтой юм. хэн өндөр чанартай дуу хоолой авахаар зорьж байна.

Дараа нь дуу авиа ба акустикийн онолыг физикийн үүднээс авч үзэх болно. Энэ тохиолдолд би үүнийг физик хууль, томъёог мэддэггүй ч төгс акустик системийг бий болгох мөрөөдлөө биелүүлэхийг чин сэтгэлээсээ мөрөөддөг аливаа хүнд ойлгомжтой байлгахыг хичээх болно. Гэртээ (жишээлбэл, машинд) энэ чиглэлээр сайн үр дүнд хүрэхийн тулд та эдгээр онолыг сайтар мэдэх хэрэгтэй гэж би хэлэхгүй байна, гэхдээ үндсийг нь ойлгох нь олон тэнэг, утгагүй алдаанаас зайлсхийх боломжийг олгоно. , мөн системээс ямар ч түвшний дууны эффектийг хамгийн дээд хэмжээнд хүргэх боломжийг танд олгоно.

Дууны болон хөгжмийн нэр томъёоны ерөнхий онол

Энэ юу вэ дуу чимээ? Энэ бол сонсголын эрхтэнд мэдрэгддэг мэдрэмж юм "чих"(Үзэгдэл нь өөрөө "чих"-ийн оролцоогүйгээр явагддаг, гэхдээ үүнийг ойлгоход илүү хялбар байдаг), чихний бүрхэвч нь дууны долгионоор өдөөгдсөн үед тохиолддог. Энэ тохиолдолд чих нь янз бүрийн давтамжийн дууны долгионы "хүлээн авагч" үүрэг гүйцэтгэдэг.
Дууны долгионЭнэ нь үндсэндээ янз бүрийн давтамжийн орчин (хэвийн нөхцөлд ихэвчлэн агаарын орчин) -ын дараалсан нягтрал, ялгаралт юм. Дууны долгионы мөн чанар нь хэлбэлзэлтэй байдаг бөгөөд аливаа биеийн чичиргээнээс үүсдэг. Сонгодог дууны долгион үүсэх, тархах нь хийн, шингэн, хатуу гэсэн гурван уян орчинд боломжтой. Эдгээр төрлийн орон зайн аль нэгэнд дууны долгион үүсэхэд тухайн орчинд зарим өөрчлөлтүүд зайлшгүй гардаг, жишээлбэл, агаарын нягтрал эсвэл даралтын өөрчлөлт, агаарын массын хэсгүүдийн хөдөлгөөн гэх мэт.

Дууны долгион нь хэлбэлзлийн шинж чанартай байдаг тул давтамж гэх мэт шинж чанартай байдаг. Давтамжгерцээр хэмжигддэг (Германы физикч Генрих Рудольф Герцийн нэрэмжит) бөгөөд нэг секундтэй тэнцэх хугацааны хэлбэлзлийн тоог илэрхийлдэг. Тэдгээр. жишээ нь, 20 Гц давтамж нь нэг секундэд 20 хэлбэлзэлтэй мөчлөгийг илэрхийлдэг. Түүний өндрийн субъектив ойлголт нь дууны давтамжаас хамаарна. Секундэд илүү их дууны чичиргээ гарах тусам дуу нь "өндөр" гарч ирдэг. Дууны долгион нь бас нэг чухал шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь долгионы урт гэсэн нэртэй байдаг. Долгионы уртТодорхой давтамжийн дуу чимээ нэг секундтэй тэнцэх хугацаанд явах зайг авч үзэх нь заншилтай байдаг. Тухайлбал, 20 Гц давтамжтай хүний ​​сонсогдох хамгийн бага дууны долгионы долгионы урт 16,5 метр, 20,000 Гц-ийн хамгийн өндөр дууны долгионы урт 1,7 сантиметр байна.

Хүний чих нь зөвхөн хязгаарлагдмал хүрээнд, ойролцоогоор 20 Гц - 20,000 Гц долгионыг мэдрэх чадвартай байхаар бүтээгдсэн (тухайн хүний ​​онцлогоос хамааран зарим нь арай илүү, зарим нь бага сонсох боломжтой) . Тиймээс энэ нь эдгээр давтамжийн доор эсвэл түүнээс дээш дуу чимээ байдаггүй гэсэн үг биш бөгөөд тэдгээр нь сонсогдох хүрээнээс давж, хүний ​​чихэнд мэдрэгддэггүй. Дуу чимээний хязгаараас дээш гарах дууг дуудна хэт авиан, сонсогдох хүрээнээс доогуур дууг дуудна хэт авиа. Зарим амьтад хэт болон инфра дуу чимээг мэдрэх чадвартай байдаг бол зарим нь бүр орон зайд (сарьсан багваахай, далайн гахай) чиглүүлэхийн тулд энэ хүрээг ашигладаг. Хэрэв дуу чимээ нь хүний ​​сонсголын эрхтэнтэй шууд харьцдаггүй орчинд дамждаг бол ийм дуу чимээ сонсогдохгүй эсвэл дараа нь ихээхэн суларч болно.

Дууны хөгжмийн нэр томъёонд октав, өнгө аяс, дууны өнгө зэрэг чухал тэмдэглэгээнүүд байдаг. Октавгэдэг нь дууны хоорондох давтамжийн харьцаа 1-ээс 2 байх интервалыг хэлнэ. Октава нь ихэвчлэн чихээр маш тод ялгагддаг бол энэ интервал доторх дуунууд хоорондоо маш төстэй байж болно. Октавыг мөн адил хугацаанд өөр дуунаас 2 дахин их чичирдэг авиа гэж нэрлэж болно. Жишээлбэл, 800 Гц давтамж нь 400 Гц-ийн өндөр октаваас өөр зүйл биш бөгөөд 400 Гц давтамж нь 200 Гц давтамжтай дараагийн октав юм. Октава нь эргээд өнгө аяс, өнгө аясаас бүрдэнэ. Ижил давтамжтай гармоник дууны долгион дахь хувьсах чичиргээг хүний ​​чихэнд дараах байдлаар хүлээн авдаг. хөгжмийн аялгуу. Өндөр давтамжийн чичиргээг өндөр дуу чимээ, харин бага давтамжийн чичиргээг намуухан дуу чимээ гэж тайлбарлаж болно. Хүний чих нь нэг тоннын зөрүүтэй (4000 Гц хүртэл) дуу авиаг тодорхой ялгах чадвартай. Гэсэн хэдий ч хөгжим нь маш цөөн тооны аялгуу ашигладаг. Үүнийг гармоник консонансын зарчмын үүднээс тайлбарлаж байгаа бөгөөд бүх зүйл октавын зарчим дээр суурилдаг.

Хөгжмийн аялгууны онолыг тодорхой аргаар сунгасан утсыг жишээ болгон авч үзье. Хүчдэлийн хүчнээс хамааран ийм утсыг тодорхой давтамжтайгаар "тохируулах" болно. Энэ утсыг чичиргээнд хүргэдэг тодорхой нэг хүчээр ямар нэгэн зүйлд өртөх үед дууны тодорхой нэг ая тууштай ажиглагдах бөгөөд бид хүссэн тааруулах давтамжийг сонсох болно. Энэ дууг үндсэн аялгуу гэж нэрлэдэг. Нэгдүгээр октавын "А" нотын давтамж нь 440 Гц-тэй тэнцэхүйц хөгжмийн талбар дахь үндсэн аялгуу гэж албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Гэсэн хэдий ч ихэнх хөгжмийн зэмсгүүд хэзээ ч цэвэр үндсэн аялгууг дангаар нь бүтээдэггүй, тэд зайлшгүй дагалддаг. өнгө аяс. Энд хөгжмийн акустикийн чухал тодорхойлолт болох дууны тембрийн тухай ойлголтыг эргэн санах нь зүйтэй. Тембр- энэ нь хөгжмийн зэмсэг, дуу хоолойд дуу чимээний өвөрмөц, танигдахуйц өвөрмөц байдлыг өгдөг хөгжмийн дуу авианы онцлог бөгөөд тэр ч байтугай ижил түвшний дуу авиаг харьцуулж үздэг. Хөгжмийн зэмсэг бүрийн тембр нь дуу гарч ирэх үед дууны энергийн өнгө аяс хоорондын хуваарилалтаас хамаарна.

Overtones нь үндсэн аялгууны тодорхой өнгийг бүрдүүлдэг бөгөөд үүгээрээ бид тодорхой хөгжмийн зэмсгийг хялбархан таньж, танихаас гадна түүний дууг өөр хэрэглүүрээс тодорхой ялгаж чаддаг. Гармоник ба гармоник бус гэсэн хоёр төрлийн өнгө байдаг. Гармоник өнгө аястодорхойлолтоор бол үндсэн давтамжийн үржвэр юм. Эсрэгээр, хэрэв өнгө аяс нь олон биш бөгөөд утгуудаас мэдэгдэхүйц хазайж байвал тэдгээрийг нэрлэдэг. гармоник бус. Хөгжимд олон өнгө аястай ажиллахыг бараг үгүйсгэдэг тул энэ нэр томъёо нь гармоник гэсэн утгатай "overtone" гэсэн ойлголт болж буурсан. Төгөлдөр хуур гэх мэт зарим хөгжмийн зэмсгийн хувьд үндсэн аялгуу бүр бүрэлдэж амждаггүй, богино хугацаанд хэт авианы дууны энерги нэмэгдэж, улмаар хурдацтай буурдаг. Олон хэрэгсэл нь "шилжилтийн аялгуу" гэж нэрлэгддэг эффектийг бий болгодог бөгөөд энэ нь тодорхой хэт авианы энерги нь тодорхой хугацааны туршид, ихэвчлэн хамгийн эхэнд хамгийн их байдаг боловч дараа нь огцом өөрчлөгдөж, бусад өнгө аяс руу шилждэг. Багаж тус бүрийн давтамжийн хүрээг тусад нь авч үзэж болох бөгөөд ихэвчлэн тухайн төхөөрөмжийн үйлдвэрлэх боломжтой үндсэн давтамжаар хязгаарлагддаг.

Дууны онолд ДУГУЙ гэх ойлголт бас байдаг. Дуу чимээ- энэ нь өөр хоорондоо зөрчилдсөн эх сурвалжуудын хослолоор үүссэн аливаа дуу авиа юм. Салхинд найгах модны навчис гэх мэт чимээг бүгд мэддэг.

Дууны хэмжээг юу тодорхойлдог вэ?Мэдээжийн хэрэг, ийм үзэгдэл нь дууны долгионы дамжуулсан энергийн хэмжээнээс шууд хамаардаг. Чанга чанарын тоон үзүүлэлтийг тодорхойлохын тулд дууны эрч хүч гэсэн ойлголт байдаг. Дууны эрч хүчЭнэ нь цаг хугацааны нэгжид (жишээлбэл, секундэд) орон зайн зарим хэсгийг (жишээлбэл, см2) дамжин өнгөрөх энергийн урсгал гэж тодорхойлогддог. Хэвийн ярианы үед эрчим нь ойролцоогоор 9 эсвэл 10 Вт / см2 байна. Хүний чих нь янз бүрийн мэдрэмжийн хүрээнд дуу авиаг мэдрэх чадвартай байдаг бол давтамжийн мэдрэмж нь дууны спектрийн хүрээнд нэг төрлийн бус байдаг. Ингэснээр хүний ​​яриаг хамгийн өргөн хамардаг 1000 Гц - 4000 Гц давтамжийн хүрээ хамгийн сайн мэдрэгддэг.

Дуу чимээ нь эрчим хүчний хувьд маш их ялгаатай байдаг тул үүнийг логарифмын хэмжигдэхүүн гэж үзэж, децибелээр хэмжих нь илүү тохиромжтой байдаг (Шотландын эрдэмтэн Александр Грэм Беллийн дараа). Хүний чихний сонсголын мэдрэмжийн доод босго нь 0 дБ, дээд нь 120 дБ бөгөөд үүнийг "өвдөлтийн босго" гэж нэрлэдэг. Мэдрэмжийн дээд хязгаар нь хүний ​​чихэнд мөн адил биш, харин тодорхой давтамжаас хамаардаг. Өвдөлтийн босгыг өдөөхийн тулд бага давтамжийн дуу чимээ нь өндөр давтамжийн дуунаас хамаагүй илүү хүчтэй байх ёстой. Жишээлбэл, 31.5 Гц-ийн бага давтамжтай өвдөлтийн босго нь дууны эрчмийн 135 дБ түвшинд тохиолддог бол 2000 Гц давтамжтай үед өвдөлтийн мэдрэмж 112 дБ дээр гарч ирдэг. Мөн дууны даралтын тухай ойлголт байдаг бөгөөд энэ нь агаарт дууны долгионы тархалтын ердийн тайлбарыг өргөжүүлдэг. Дууны даралт- энэ нь уян харимхай орчинд дууны долгион дамжин өнгөрсний үр дүнд үүсдэг хувьсах илүүдэл даралт юм.

Дууны долгионы шинж чанар

Дууны долгион үүсгэх системийг илүү сайн ойлгохын тулд агаараар дүүргэсэн хоолойд байрладаг сонгодог чанга яригчийг төсөөлөөд үз дээ. Хэрэв чанга яригч урагшаа огцом хөдөлгөөн хийвэл диффузорын ойролцоох агаар түр зуур шахагдана. Дараа нь агаар өргөжиж, улмаар шахсан агаарын бүсийг хоолойн дагуу түлхэнэ.
Энэ долгионы хөдөлгөөн нь сонсголын эрхтэнд хүрч, чихний бүрхэвчийг "өдөөх" үед дуу чимээтэй болно. Хийн дотор дууны долгион үүсэхэд илүүдэл даралт, илүүдэл нягт үүсч, бөөмс тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөг. Дууны долгионы тухайд бодис нь дууны долгионтой хамт хөдөлдөггүй, харин зөвхөн агаарын массын түр зуурын эвдрэл үүсдэг гэдгийг санах нь чухал юм.

Хэрэв бид пүршний чөлөөт орон зайд дүүжлэгдсэн поршенийг "нааш цааш" давтан хөдөлгөөн хийж байна гэж төсөөлвөл ийм хэлбэлзлийг гармоник эсвэл синусоид гэж нэрлэнэ (хэрэв бид долгионыг графикаар төсөөлвөл энэ тохиолдолд бид цэвэр утгыг авах болно. синусоид нь олон удаа буурч, өсөлттэй байдаг). Хэрэв бид хоолойд чанга яригчийг (дээр дурдсан жишээн дээр дурдсан шиг) гармоник хэлбэлзэл хийж байна гэж төсөөлвөл чанга яригч "урагш" хөдөлж байх үед агаарын шахалтын сайн үр нөлөө гарч ирдэг бөгөөд чанга яригч "ухрах" үед "урагш" хөдөлдөг. ховордохын эсрэг нөлөө үүсдэг. Энэ тохиолдолд ээлжлэн шахах, ховордох долгион хоолойгоор дамжин тархах болно. Зэргэлдээх максимум эсвэл минимум (үе шат) хоорондох хоолойн дагуух зайг дуудах болно долгионы урт. Хэрэв бөөмс нь долгионы тархалтын чиглэлд параллель хэлбэлздэг бол долгион гэж нэрлэгддэг. уртааш. Хэрэв тэдгээр нь тархалтын чиглэлд перпендикуляр хэлбэлздэг бол долгион гэж нэрлэгддэг хөндлөн. Дүрмээр бол хий болон шингэн дэх дууны долгион нь уртааш хэлбэртэй байдаг боловч хатуу биетэд хоёр төрлийн долгион үүсч болно. Хатуу биет дэх хөндлөн долгион нь хэлбэр өөрчлөгдөх эсэргүүцлийн улмаас үүсдэг. Эдгээр хоёр төрлийн долгионы гол ялгаа нь хөндлөн долгион нь туйлшрах шинж чанартай байдаг (тодорхой хавтгайд хэлбэлзэл үүсдэг), тууш долгион нь тийм биш юм.

Дууны хурд

Дууны хурд нь түүний тархаж буй орчны шинж чанараас шууд хамаардаг. Энэ нь материалын уян чанар ба нягтрал гэсэн хоёр шинж чанараар тодорхойлогддог (хамааралтай). Хатуу биет дэх дууны хурд нь материалын төрөл, түүний шинж чанараас шууд хамаардаг. Хийн орчин дахь хурд нь зөвхөн нэг төрлийн хэв гажилтаас хамаардаг: шахалт-ховоржилт. Дууны долгион дахь даралтын өөрчлөлт нь хүрээлэн буй хэсгүүдтэй дулаан солилцоогүйгээр явагддаг бөгөөд үүнийг адиабат гэж нэрлэдэг.
Хийн доторх дууны хурд нь гол төлөв температураас хамаардаг - температур нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, температур буурах тусам буурдаг. Мөн хийн орчин дахь дууны хурд нь хийн молекулуудын хэмжээ, массаас хамаардаг - бөөмсийн масс, хэмжээ бага байх тусам долгионы "дамжуулагч" нь их байх ба үүний дагуу хурд нь их байх болно.

Шингэн болон хатуу орчинд дууны тархалтын зарчим ба хурд нь долгион агаарт хэрхэн тархдагтай төстэй: шахалт-цэвэрлэх замаар. Гэхдээ эдгээр орчинд температураас ижил хамааралтай байхаас гадна орчны нягтрал, түүний найрлага/бүтэц нь маш чухал юм. Бодисын нягтрал бага байх тусам дууны хурд ихсэх ба эсрэгээр. Орчны найрлагаас хамаарах хамаарал нь илүү төвөгтэй бөгөөд молекул/атомын байршил, харилцан үйлчлэлийг харгалзан тодорхой тохиолдол бүрт тодорхойлогддог.

Агаар дахь дууны хурд t, ° C 20: 343 м/с
Нэрмэл усан дахь дууны хурд t, ° C 20: 1481 м/с
Ган дахь дууны хурд t, ° C 20: 5000 м/с

Байнгын долгион ба хөндлөнгийн оролцоо

Чанга яригч нь хязгаарлагдмал орон зайд дууны долгион үүсгэх үед хил хязгаараас туссан долгионы нөлөө зайлшгүй гардаг. Үүний үр дүнд энэ нь ихэвчлэн тохиолддог хөндлөнгийн нөлөө- хоёр ба түүнээс дээш дууны долгион давхцах үед. Интерференцийн үзэгдлийн онцгой тохиолдлууд нь: 1) Цохих долгион эсвэл 2) Байнгын долгион үүсэх явдал юм. Долгионы цохилт- энэ нь ижил давтамж, далайцтай долгион нэмэгдэхэд тохиолддог. Цохилт үүсэх дүр зураг: ижил төстэй давтамжтай хоёр долгион давхцах үед. Хэзээ нэгэн цагт, ийм давхцалтай үед далайцын оргилууд нь "үе шатанд" давхцаж болох ба бууралт нь "эсрэг үе шатанд" давхцаж болно. Дууны цохилтыг ингэж тодорхойлдог. Тогтвортой долгионоос ялгаатай нь оргил үеүүдийн давхцал нь байнга тохиолддоггүй, харин тодорхой хугацааны интервалд байдаг гэдгийг санах нь чухал юм. Чихний хувьд энэ цохилтын хэв маяг нь нэлээд тодорхой ялгардаг бөгөөд үе үе нэмэгдэж, багасах хэлбэрээр сонсогддог. Энэ нөлөөг бий болгох механизм нь маш энгийн: оргилууд давхцах үед эзэлхүүн нэмэгдэж, хөндийнүүд давхцах үед эзэлхүүн буурдаг.

Байнгын долгионижил далайц, фаз, давтамжтай хоёр долгионы давхцах тохиолдолд ийм долгион "уулзах" үед нэг нь урагш, нөгөө нь эсрэг чиглэлд хөдөлдөг. Сансрын бүсэд (байнгын долгион үүссэн) хоёр давтамжийн далайцын суперпозиция зураг гарч ирдэг бөгөөд энэ нь ээлжлэн максимум (антинод гэж нэрлэгддэг) ба минимум (зангилаа гэж нэрлэгддэг) байдаг. Энэ үзэгдэл тохиолдоход тусгалын газар дахь долгионы давтамж, үе шат, сулралтын коэффициент нь маш чухал юм. Аяллын долгионоос ялгаатай нь энэ долгионыг үүсгэгч урагш болон хойшхи долгион нь урагш болон эсрэг чиглэлд энергийг тэнцүү хэмжээгээр дамжуулдаг тул байнгын долгионд энерги дамжуулалт байдаггүй. Байнгын долгион үүсэхийг тодорхой ойлгохын тулд гэрийн акустикийн жишээг төсөөлөөд үз дээ. Зарим хязгаарлагдмал орон зайд (өрөө) шалан дээр зогсох чанга яригч системтэй гэж бодъё. Тэд маш их басстай ямар нэгэн зүйл тоглуулж байгаа тул өрөөнд байгаа сонсогчийн байршлыг өөрчлөхийг оролдъё. Тиймээс, байнгын долгионы минимум (хасах) бүсэд байгаа сонсогч нь басс маш бага байх нөлөөг мэдрэх бөгөөд хэрэв сонсогч өөрийгөө давтамжийн максимум (нэмэлт) бүсэд олвол эсрэгээрээ. басс бүсийн мэдэгдэхүйц өсөлтийн үр нөлөөг олж авсан. Энэ тохиолдолд үр нөлөө нь үндсэн давтамжийн бүх октавт ажиглагддаг. Жишээлбэл, үндсэн давтамж нь 440 Гц бол "нэмэх" эсвэл "хасах" үзэгдэл 880 Гц, 1760 Гц, 3520 Гц гэх мэт давтамжуудад ажиглагдах болно.

Резонансын үзэгдэл

Ихэнх хатуу биетүүд байгалийн резонансын давтамжтай байдаг. Зөвхөн нэг төгсгөлд нээгддэг ердийн хоолойн жишээг ашиглан энэ нөлөөг ойлгоход хялбар байдаг. Нэг тогтмол давтамжийг тоглуулж болох хоолойн нөгөө үзүүрт чанга яригч холбогдсон байгаа нөхцөл байдлыг төсөөлөөд үз дээ. Тиймээс хоолой нь өөрийн гэсэн резонансын давтамжтай байдаг, энгийнээр хэлбэл, энэ нь хоолой нь "резонанс" эсвэл өөрийн дуу чимээ гаргадаг давтамж юм. Хэрэв чанга яригчийн давтамж (тохируулгын үр дүнд) хоолойн резонансын давтамжтай давхцаж байвал дууны хэмжээг хэд хэдэн удаа нэмэгдүүлэх нөлөө гарна. Энэ нь чанга яригч нь ижил "резонанс давтамж" олдох хүртэл хоолой дахь агаарын баганын чичиргээг ихээхэн далайцтайгаар өдөөдөг тул нэмэлт нөлөө гарч ирдэг. Үүний үр дүнд үүссэн үзэгдлийг дараах байдлаар тодорхойлж болно: энэ жишээн дээрх хоолой нь тодорхой давтамжтайгаар чанга яригчийг "туслуулж", тэдний хүчин чармайлт нэмэгдэж, "үр дүнд нь" сонсогдохуйц чанга эффект үүсгэдэг. Хөгжмийн зэмсгийн жишээг ашиглан ихэнх хөгжмийн зэмсгүүдийн загвар нь резонатор гэж нэрлэгддэг элементүүдийг агуулдаг тул энэ үзэгдлийг хялбархан харж болно. Тодорхой давтамж эсвэл хөгжмийн аялгууг нэмэгдүүлэхийн тулд юу үйлчилдэгийг таахад хэцүү биш юм. Жишээ нь: Эзлэхүүнтэй хосолсон нүх хэлбэрийн резонатор бүхий гитарын бие; Лимбэ хоолойн дизайн (болон ерөнхийдөө бүх хоолой); Бөмбөрийн биений цилиндр хэлбэр нь өөрөө тодорхой давтамжийн резонатор юм.

Дууны давтамжийн спектр ба давтамжийн хариу урвал

Практикт ижил давтамжтай долгион бараг байдаггүй тул дууны хүрээний бүх дууны спектрийг хэт авиа эсвэл гармоник болгон задлах шаардлагатай болдог. Эдгээр зорилгын үүднээс дууны чичиргээний харьцангуй энерги давтамжаас хамаарах хамаарлыг харуулсан графикууд байдаг. Энэ графикийг дууны давтамжийн спектрийн график гэж нэрлэдэг. Дууны давтамжийн спектрДискрет ба тасралтгүй гэсэн хоёр төрөл байдаг. Дискрет спектрийн график нь хоосон зайгаар тусгаарлагдсан давтамжуудыг харуулдаг. Тасралтгүй спектр нь бүх дууны давтамжийг нэг дор агуулдаг.
Хөгжим эсвэл акустикийн хувьд ердийн графикийг ихэвчлэн ашигладаг Далайц-давтамжийн шинж чанар("AFC" гэж товчилсон). Энэ график нь бүх давтамжийн спектрийн (20 Гц - 20 кГц) давтамжаас дууны чичиргээний далайцын хамаарлыг харуулж байна. Ийм графикийг харахад жишээлбэл, тодорхой чанга яригч эсвэл акустик системийн давуу болон сул талууд, эрчим хүчний гаралтын хамгийн хүчтэй хэсэг, давтамжийн бууралт, өсөлт, сулрал, түүнчлэн эгц байдлыг хянахад хялбар байдаг. уналтын тухай.

Дууны долгион, фаз ба антифазын тархалт

Дууны долгион тархах үйл явц нь эх үүсвэрээс бүх чиглэлд явагддаг. Энэ үзэгдлийг ойлгох хамгийн энгийн жишээ бол усанд хаясан хайрга юм.
Чулуу унасан газраас долгионууд усны гадаргуу дээгүүр бүх чиглэлд тархаж эхэлдэг. Гэсэн хэдий ч чанга яригчийг тодорхой хэмжээний чанга яригч ашиглаж байгаа нөхцөл байдлыг төсөөлөөд үз дээ, жишээлбэл өсгөгчтэй холбогдож, ямар нэгэн хөгжмийн дохиог тоглуулдаг хаалттай хайрцаг. Чанга яригч нь "урагш" хурдан хөдөлгөөн хийж, дараа нь "буцаж" хурдан хөдөлгөөн хийдэг болохыг анзаарахад хялбар байдаг (ялангуяа бага давтамжийн хүчтэй дохио, жишээ нь басс бөмбөр гэх мэт). Ойлгомжтой үлдсэн зүйл бол чанга яригч урагшлах үед бидний дараа сонсох дууны долгион ялгаруулдаг. Гэхдээ чанга яригч арагшаа хөдөлвөл юу болох вэ? Хачирхалтай нь, ижил зүйл тохиолддог, чанга яригч ижил дуу чимээ гаргадаг, зөвхөн бидний жишээн дээр энэ нь хайрцагны хэмжээнээс хэтрээгүй (хайрцаг хаалттай) бүхэлдээ тархдаг. Ерөнхийдөө дээрх жишээн дээр маш олон сонирхолтой физик үзэгдлүүдийг ажиглаж болох бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь фазын тухай ойлголт юм.

Чангаанд байгаа чанга яригч сонсогч руу чиглэсэн дууны долгион нь "үе шатанд" байдаг. Хайрцагны эзэлхүүн рүү орох урвуу долгион нь антифаз болно. Эдгээр ойлголтууд юу гэсэн үг болохыг ойлгоход л үлдэж байна уу? Дохионы үе шат– энэ нь сансар огторгуйн аль нэг цэг дэх одоогийн агшин дахь дууны даралтын түвшин юм. Үе шатыг ойлгох хамгийн хялбар арга бол ердийн шалан дээр байрладаг стерео хос гэрийн чанга яригч системээр хөгжмийн материалыг хуулбарлах жишээ юм. Ийм хоёр шалны чанга яригчийг тодорхой өрөөнд суулгаж, тоглодог гэж төсөөлөөд үз дээ. Энэ тохиолдолд акустик систем хоёулаа хувьсах дууны даралтын синхрон дохиог үүсгэдэг бөгөөд нэг чанга яригчийн дууны даралтыг нөгөө чанга яригчийн дууны даралт дээр нэмдэг. Үүнтэй төстэй нөлөө нь зүүн ба баруун чанга яригчаас дохионы хуулбарлах синхрончлолын улмаас үүсдэг, өөрөөр хэлбэл зүүн ба баруун чанга яригчаас ялгарах долгионы оргил ба тэвш нь давхцдаг.

Одоо дууны даралт ижилхэн өөрчлөгдсөөр байна (өөрчлөгдөөгүй), гэхдээ одоо л тэд бие биенийхээ эсрэг байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Хэрэв та хоёр чанга яригч системийг урвуу туйлшралтай холбосон бол энэ нь тохиолдож болно ("+" кабель өсгөгчөөс чанга яригч системийн "-" терминал руу, "-" кабель өсгөгчөөс "+" терминал хүртэл. чанга яригч систем). Энэ тохиолдолд эсрэг дохио нь даралтын зөрүүг үүсгэх бөгөөд үүнийг дараах тоогоор илэрхийлж болно: зүүн чанга яригч нь "1 Па" даралтыг бий болгоно, баруун чанга яригч нь "хасах 1 Па" даралтыг бий болгоно. Үүний үр дүнд сонсогчийн байршил дахь нийт дууны хэмжээ тэг болно. Энэ үзэгдлийг antiphase гэж нэрлэдэг. Ойлгохын тулд жишээг илүү нарийвчлан авч үзвэл "үе шатанд" тоглодог хоёр чанга яригч нь агаар нягтруулах, ховордох ижил хэсгүүдийг бий болгож, улмаар бие биедээ тусалдаг болохыг харуулж байна. Идеалжуулсан антифазын хувьд нэг чанга яригчийн үүсгэсэн шахсан агаарын орон зайн талбайг хоёр дахь чанга яригчийн бий болгосон ховор агаарын орон зай дагалдуулна. Энэ нь долгионыг харилцан синхрон цуцлах үзэгдэл шиг харагдаж байна. Үнэн бол бодит байдал дээр дууны хэмжээ тэг хүртэл буурдаггүй бөгөөд бид маш их гажсан, суларсан дууг сонсох болно.

Энэ үзэгдлийг тайлбарлах хамгийн хүртээмжтэй арга бол дараах байдалтай байна: ижил хэлбэлзэлтэй (давтамж) хоёр дохио, гэхдээ цаг хугацааны хувьд шилжсэн. Үүнийг харгалзан эдгээр шилжилтийн үзэгдлийг энгийн дугуй цагийн жишээн дээр төсөөлөх нь илүү тохиромжтой юм. Ханан дээр хэд хэдэн ижил дугуй цаг өлгөөтэй байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Энэ цагны хоёр дахь гар нь нэг цаг дээр 30 секунд, нөгөө дээр 30 секунд синхроноор ажиллах үед энэ нь үе шатанд байгаа дохионы жишээ юм. Хэрэв хоёр дахь гар нь ээлжлэн хөдөлж байгаа боловч хурд нь ижил хэвээр байгаа бол жишээлбэл, нэг цаг дээр 30 секунд, нөгөө дээр 24 секунд байвал энэ нь фазын шилжилтийн сонгодог жишээ юм. Үүнтэй адилаар фазыг виртуал тойрог дотор градусаар хэмждэг. Энэ тохиолдолд дохиог бие биенээсээ 180 градусаар (хагас үе) шилжүүлэх үед сонгодог антифазыг олж авна. Практикт ихэвчлэн бага зэргийн фазын шилжилтүүд тохиолддог бөгөөд үүнийг градусаар тодорхойлж, амжилттай арилгаж болно.

Долгион нь хавтгай ба бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. Хавтгай долгионы фронт нь зөвхөн нэг чиглэлд тархдаг бөгөөд практикт ховор тохиолддог. Бөмбөрцөг долгионы фронт нь нэг цэгээс үүссэн, бүх чиглэлд тархдаг энгийн долгион юм. Дууны долгион нь шинж чанартай байдаг дифракц, өөрөөр хэлбэл саад бэрхшээл, объектыг тойрон гарах чадвар. Гулзайлтын зэрэг нь дууны долгионы уртыг саад эсвэл нүхний хэмжээтэй харьцуулсан харьцаанаас хамаарна. Дифракци нь дууны замд ямар нэгэн саад тотгор тохиолдоход бас тохиолддог. Энэ тохиолдолд хоёр хувилбар байж болно: 1) Хэрэв саадын хэмжээ нь долгионы уртаас хамаагүй том бол дууг тусгах буюу шингээх (материалын шингээлтийн зэрэг, саадын зузаан гэх мэт). ), саадын ард "акустик сүүдэр" бүс үүсдэг. 2) Хэрэв саадын хэмжээ нь долгионы урттай харьцуулах боломжтой эсвэл түүнээс бага байвал дуу чимээ бүх чиглэлд тодорхой хэмжээгээр хуваагддаг. Хэрэв дууны долгион нэг орчинд хөдөлж байх үед өөр орчинтой (жишээлбэл, хатуу орчинтой агаарын орчин) интерфэйсийг цохивол гурван хувилбар гарч болно: 1) долгион интерфэйсээс тусах болно 2) долгион чиглэлээ өөрчлөхгүйгээр өөр орчинд шилжиж болно 3) долгион нь хил дээр чиглэлээ өөрчилсөн өөр орчин руу шилжиж болно, үүнийг "долгионы хугарал" гэж нэрлэдэг.

Дууны долгионы илүүдэл даралтыг хэлбэлзлийн эзэлхүүний хурдтай харьцуулсан харьцааг долгионы эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг. Энгийн үгээр хэлбэл, орчны долгионы эсэргүүцэлдууны долгионыг шингээх эсвэл "эсэргүүцэх" чадвар гэж нэрлэж болно. Тусгал ба дамжуулах коэффициент нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн долгионы эсэргүүцлийн харьцаанаас шууд хамаардаг. Хийн орчинд долгионы эсэргүүцэл нь ус эсвэл хатуу бодисоос хамаагүй бага байдаг. Иймд агаарт байгаа дууны долгион хатуу биет юм уу гүний усны гадаргад тусвал дуу нь гадаргуугаас тусах юм уу их хэмжээгээр шингэдэг. Энэ нь хүссэн дууны долгион унах гадаргуугийн зузаанаас (ус эсвэл хатуу) хамаарна. Хатуу эсвэл шингэн орчны зузаан бага байх үед дууны долгион бараг бүрэн "дамждаг" ба эсрэгээр, орчны зузаан их байвал долгион илүү тусдаг. Дууны долгионы тусгалын хувьд энэ үйл явц нь сайн мэддэг физик хуулийн дагуу явагддаг: "Ихрэх өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү". Энэ тохиолдолд бага нягтралтай орчны долгион нь өндөр нягтралтай орчны заагийг мөргөхөд ийм үзэгдэл үүснэ. хугарал. Энэ нь саад тотгортой тулгарсны дараа дууны долгионы гулзайлтын (хугарахаас) бүрдэх бөгөөд хурдны өөрчлөлтийг заавал дагаж мөрдөх ёстой. Мөн хугарал нь тусгал үүсэх орчны температураас хамаарна.

Дууны долгионы орон зайд тархах явцад тэдгээрийн эрч хүч зайлшгүй буурч, долгион суларч, дуу чимээ суларч байна гэж хэлж болно. Практикт үүнтэй төстэй үр дагавартай тулгарах нь маш энгийн зүйл юм: жишээлбэл, хоёр хүн ойрын зайд (нэг метр ба түүнээс дээш) талбайд зогсож, бие биедээ ямар нэгэн зүйл хэлж эхэлбэл. Хэрэв та дараа нь хүмүүсийн хоорондын зайг нэмэгдүүлбэл (хэрэв тэд бие биенээсээ холдож эхэлбэл) ижил түвшний ярианы хэмжээ улам бүр бага сонсогдох болно. Энэ жишээ нь дууны долгионы эрч хүч буурах үзэгдлийг тодорхой харуулж байна. Яагаад ийм зүйл болж байна вэ? Үүний шалтгаан нь дулааны солилцоо, молекулын харилцан үйлчлэл, дууны долгионы дотоод үрэлтийн янз бүрийн үйл явц юм. Практикт ихэвчлэн дууны энергийг дулааны энерги болгон хувиргадаг. Ийм үйл явц нь дууны тархалтын 3 зөөвөрлөгчийн аль нэгэнд зайлшгүй үүсдэг бөгөөд үүнийг дараах байдлаар тодорхойлж болно дууны долгион шингээх.

Дууны долгионы шингээлтийн эрч хүч, зэрэг нь орчны даралт, температур зэрэг олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Шингээлт нь дууны тодорхой давтамжаас хамаарна. Дууны долгион шингэн эсвэл хийгээр тархах үед өөр өөр хэсгүүдийн хооронд үрэлтийн нөлөө үүсдэг бөгөөд үүнийг зуурамтгай чанар гэж нэрлэдэг. Молекулын түвшинд ийм үрэлтийн үр дүнд долгионыг дуунаас дулаан болгон хувиргах үйл явц үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл, орчны дулаан дамжилтын илтгэлцүүр өндөр байх тусам долгион шингээх түвшин бага байна. Хийн орчинд дууны шингээлт нь даралтаас хамаардаг (далайн түвшинтэй харьцуулахад өндөрт нэмэгдэх тусам атмосферийн даралт өөрчлөгддөг). Дууны шингээлтийн зэрэг нь дууны давтамжаас хамаарах тухайд дээр дурдсан зуурамтгай чанар, дулаан дамжилтын хамаарлыг харгалзан үзвэл дууны давтамж их байх тусам дууны шингээлт өндөр байна. Жишээлбэл, агаарын хэвийн температур, даралттай үед 5000 Гц давтамжтай долгионы шингээлт 3 дБ/км, 50,000 Гц давтамжтай долгионы шингээлт 300 дБ/м байх болно.

Хатуу орчинд дээрх бүх хамаарал (дулаан дамжилтын илтгэлцүүр ба зуурамтгай чанар) хадгалагдан үлдсэн боловч хэд хэдэн нөхцөлийг нэмж оруулсан болно. Эдгээр нь өөр өөр байж болох хатуу материалын молекулын бүтэцтэй холбоотой бөгөөд өөрийн гэсэн нэг төрлийн бус байдалтай байдаг. Энэхүү дотоод хатуу молекулын бүтцээс хамааран энэ тохиолдолд дууны долгионы шингээлт нь өөр байж болох бөгөөд энэ нь тодорхой материалын төрлөөс хамаарна. Дуу нь хатуу биеийг дамжин өнгөрөхөд долгион нь олон тооны өөрчлөлт, гажуудалд ордог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн дууны энергийг тарааж, шингээхэд хүргэдэг. Молекулын түвшинд дууны долгион нь атомын хавтгайн шилжилтийг үүсгэж, дараа нь анхны байрлалдаа буцаж ирэхэд мултрах нөлөө үүсч болно. Эсвэл мултралын хөдөлгөөн нь тэдгээрт перпендикуляр мултрах буюу болор бүтцийн согогтой мөргөлдөхөд хүргэдэг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг саатуулж, улмаар дууны долгионыг шингээхэд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч дууны долгион нь эдгээр согогуудтай цуурайтаж болох бөгөөд энэ нь анхны долгионыг гажуудуулахад хүргэдэг. Материалын молекулын бүтцийн элементүүдтэй харилцан үйлчлэх үед дууны долгионы энерги нь дотоод үрэлтийн процессын үр дүнд алга болдог.

Энэ нийтлэлд би хүний ​​сонсголын мэдрэмж, дууны тархалтын зарим нарийн шинж чанар, онцлог шинж чанаруудыг шинжлэхийг хичээх болно.

Өгүүллийн агуулга

ДУГААР БА АКУСТИК.Дуу нь чичиргээ, өөрөөр хэлбэл. уян харимхай орчинд үе үе механик гэмтэл - хий, шингэн, хатуу. Орчны зарим физик өөрчлөлтийг илэрхийлдэг ийм эвдрэл (жишээлбэл, нягтрал эсвэл даралтын өөрчлөлт, бөөмсийн шилжилт хөдөлгөөн) нь дууны долгион хэлбэрээр тархдаг. Дууны долгионы гарал үүсэл, тархалт, хүлээн авах, боловсруулах үйл явцтай холбоотой физикийн салбарыг акустик гэж нэрлэдэг. Хэрэв дуу авианы давтамж нь хүний ​​чихний мэдрэх чадвараас хэтэрсэн, эсвэл чихэнд шууд хүрэх боломжгүй хатуу биет гэх мэт орчинд дамждаг, эсвэл энерги нь орчинд маш хурдан сарнидаг бол сонсогдохгүй байж болно. Тиймээс бидний хувьд ердийн дуу авиаг мэдрэх үйл явц нь акустикийн зөвхөн нэг тал юм.

ДУУНЫ ДОЛГОО

Агаар дүүргэсэн урт хоолойг авч үзье. Хананд нягт наалдсан поршений зүүн үзүүрээс дотор нь ордог (Зураг 1). Хэрэв бүлүүрийг баруун тийш огцом хөдөлгөж зогсоовол түүний ойр орчмын агаар хэсэг хугацаанд шахагдана (Зураг 1, А). Дараа нь шахсан агаар өргөжиж, зэргэлдээх агаарыг баруун тийш түлхэж, поршений ойролцоо гарч ирсэн шахалтын хэсэг нь хоолойн дагуу тогтмол хурдтай хөдөлнө (Зураг 1, б). Энэхүү шахалтын долгион нь хий дэх дууны долгион юм.

Хийн доторх дууны долгион нь илүүдэл даралт, илүүдэл нягтрал, бөөмсийн шилжилт, тэдгээрийн хурдаар тодорхойлогддог. Дууны долгионы хувьд тэнцвэрийн утгаас эдгээр хазайлт үргэлж бага байдаг. Тиймээс долгионтой холбоотой илүүдэл даралт нь хийн статик даралтаас хамаагүй бага байна. Үгүй бол бид өөр нэг үзэгдэлтэй тулгарч байна - цочролын долгион. Ердийн ярианд тохирсон дууны долгионд илүүдэл даралт нь атмосферийн даралтын саяны нэг орчим л байдаг.

Чухал баримт бол бодисыг дууны долгионоор зөөдөггүй явдал юм. Долгион нь агаараар дамжин өнгөрөх түр зуурын эвдрэл бөгөөд үүний дараа агаар тэнцвэрт байдалд ордог.

Мэдээжийн хэрэг долгионы хөдөлгөөн нь зөвхөн дуу чимээнд хамаарахгүй: гэрэл, радио дохио нь долгион хэлбэрээр тархдаг бөгөөд усны гадаргуу дээрх долгионыг хүн бүр мэддэг. Бүх төрлийн долгионыг математикийн хувьд долгионы тэгшитгэл гэж нэрлэдэг.

Гармоник долгион.

Зураг дээрх хоолой дахь долгион. 1-ийг дууны импульс гэж нэрлэдэг. Поршен нь пүршнээс дүүжлэгдсэн жин шиг нааш цааш хэлбэлзэх үед маш чухал төрлийн долгион үүсдэг. Ийм хэлбэлзлийг энгийн гармоник эсвэл синусоид гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ тохиолдолд өдөөгдсөн долгионыг гармоник гэж нэрлэдэг.

Энгийн гармоник хэлбэлзэлтэй үед хөдөлгөөн нь үе үе давтагддаг. Хөдөлгөөний хоёр ижил төлөвийн хоорондох хугацааны интервалыг хэлбэлзлийн үе гэж нэрлэдэг бөгөөд нэг секундэд бүтэн хугацааны тоог хэлбэлзлийн давтамж гэж нэрлэдэг. Үеийг -ээр тэмдэглэе Т, болон давтамж – дамжуулан е; тэгвэл бид үүнийг бичиж болно е= 1/Т.Жишээлбэл, давтамж нь секундэд 50 цикл (50 Гц) байвал энэ хугацаа нь секундын 1/50 байна.

Математикийн хувьд энгийн гармоник хэлбэлзэл нь энгийн функцээр тодорхойлогддог. Аливаа агшинд энгийн гармоник хэлбэлзлийн үед поршений шилжилт тхэлбэрээр бичиж болно

Энд d -поршений тэнцвэрийн байрлалаас нүүлгэн шилжүүлэх, ба Д– хэмжигдэхүүний хамгийн их утгатай тэнцүү тогтмол үржүүлэгч гба шилжилтийн далайц гэж нэрлэдэг.

Поршен нь гармоник хэлбэлзлийн томъёоны дагуу хэлбэлздэг гэж үзье. Дараа нь баруун тийш шилжихэд өмнөх шигээ шахалт үүсч, зүүн тийш шилжих үед даралт, нягтрал нь тэнцвэрийн утгатай харьцуулахад буурна. Энэ нь шахалт биш, харин хий ховордох явдал юм. Энэ тохиолдолд зурагт үзүүлсэн шиг баруун тархах болно. 2, ээлжлэн шахах, ховордох долгион. Цаг мөч бүрт хоолойн уртын дагуух даралтын хуваарилалтын муруй нь синусоид шиг харагдах бөгөөд энэ синусоид дууны хурдаар баруун тийш шилжих болно. v. Ижил долгионы фазуудын хоорондох (жишээлбэл, зэргэлдээх максимумуудын хоорондох) хоолойн дагуух зайг долгионы урт гэж нэрлэдэг. Энэ нь ихэвчлэн Грек үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг л(ламбда). Долгионы урт лдолгионы хугацаанд туулсан зай юм Т. Тийм ч учраас л = ТВ, эсвэл v = l f.

Уртааш ба хөндлөн долгион.

Хэрэв бөөмс нь долгионы тархалтын чиглэлтэй параллель хэлбэлздэг бол долгионыг уртааш гэж нэрлэдэг. Хэрэв тэдгээр нь тархалтын чиглэлд перпендикуляр хэлбэлздэг бол долгионыг хөндлөн гэж нэрлэдэг. Хий ба шингэн дэх дууны долгион нь уртааш хэлбэртэй байдаг. Хатуу биед хоёр төрлийн долгион байдаг. Хатуу биет дэх хөндлөн долгион нь түүний хатуу байдлаас (хэлбэрийн өөрчлөлтийг эсэргүүцэх) боломжтой байдаг.

Эдгээр хоёр төрлийн долгионы хамгийн чухал ялгаа нь хөндлөн долгион нь шинж чанартай байдаг туйлшрал(тодорхой хавтгайд хэлбэлзэл үүсдэг), харин уртааш нь тийм биш юм. Талстаар дамжин дууны тусгал, дамжуулах зэрэг зарим үзэгдлийн хувьд гэрлийн долгионтой адил бөөмсийн шилжилтийн чиглэлээс ихээхэн хамаардаг.

Дууны долгионы хурд.

Дууны хурд нь долгион тархаж буй орчны шинж чанар юм. Энэ нь материалын уян хатан чанар, нягтрал гэсэн хоёр хүчин зүйлээр тодорхойлогддог. Хатуу бодисын уян хатан шинж чанар нь хэв гажилтын төрлөөс хамаарна. Тиймээс металл бариулын уян хатан шинж чанар нь мушгирах, шахах, гулзайлгах үед ижил биш юм. Мөн харгалзах долгионы чичиргээ янз бүрийн хурдаар тархдаг.

Уян хатан гэдэг нь мушгирах, шахах, гулзайлгах гэх мэт хэв гажилт нь деформацийг үүсгэсэн хүчинтэй пропорциональ байх орчин юм. Ийм материалууд Hooke-ийн хуульд захирагддаг.

Хүчдэл = Cґ Харьцангуй хэв гажилт,

Хаана ХАМТ– хэв гажилтын материал, төрлөөс хамааран уян хатан байдлын модуль.

Дууны хурд vтухайн төрлийн уян хатан хэв гажилтын хувьд илэрхийллээр өгөгдөнө

Хаана r– материалын нягт (нэг эзэлхүүн дэх масс).

Хатуу саваа дахь дууны хурд.

Урт савааг төгсгөлд нь хүчээр шахаж эсвэл сунгаж болно. Савааны уртыг байг Л,хэрэглэсэн суналтын хүч - Ф, уртын өсөлт нь D Л. Утга D Л/ЛБид харьцангуй хэв гажилт гэж нэрлэх бөгөөд савааны нэгжийн хөндлөн огтлолын хүчийг стресс гэж нэрлэнэ. Тэгэхээр хүчдэл байна Ф/А, Хаана А -бариулын хөндлөн огтлолын талбай. Ийм бариулд хэрэглэхэд Hooke-ийн хууль ийм хэлбэртэй байна

Хаана Ю– Янгийн модуль, өөрөөр хэлбэл. бариулын материалыг тодорхойлох савааны сунгах буюу шахалтын уян хатан байдлын модуль. Янгийн модуль нь резин гэх мэт амархан сунадаг материалын хувьд бага, ган зэрэг хатуу материалын хувьд том байдаг.

Хэрэв бид одоо савааны үзүүрийг алхаар цохиж түүний доторх шахалтын долгионыг өдөөх юм бол тэр хурдтай тархах болно. r, өмнөх шигээ саваа хийсэн материалын нягтрал юм. Зарим ердийн материалын долгионы хурдны утгыг Хүснэгтэнд өгөв. 1.

Саваанд тооцогдох долгион нь шахалтын долгион юм. Гэхдээ саваагийн хажуугийн гадаргуугийн хөдөлгөөн нь шахалттай холбоотой тул үүнийг хатуу уртааш гэж үзэх боломжгүй (Зураг 3, А).

Саваанд өөр хоёр төрлийн долгион байж болно - гулзайлтын долгион (Зураг 3, б) ба мушгирах долгион (Зураг 3, В). Гулзайлтын хэв гажилт нь цэвэр уртааш болон хөндлөн огтлолгүй долгионтой тохирч байна. Эргэлтийн хэв гажилт, өөрөөр хэлбэл. саваа тэнхлэгийг тойрон эргэх нь цэвэр хөндлөн долгионыг өгдөг.

Саваа дахь гулзайлтын долгионы хурд нь долгионы уртаас хамаарна. Ийм долгионыг "тархах" гэж нэрлэдэг.

Саваа дахь мушгирах долгион нь цэвэр хөндлөн бөгөөд тархдаггүй. Тэдний хурдыг томъёогоор тодорхойлно

Хаана м– зүсэлттэй холбоотой материалын уян хатан шинж чанарыг тодорхойлдог зүсэлтийн модуль. Зарим ердийн шилжилтийн долгионы хурдыг Хүснэгтэнд өгөв. 1.

Өргөтгөсөн хатуу орчин дахь хурд.

Хилийн нөлөөг үл тоомсорлож болох том хэмжээтэй хатуу орчинд урт ба хөндлөн гэсэн хоёр төрлийн уян долгион үүсэх боломжтой.

Уртааш долгион дахь омог нь хавтгайн омог, i.e. долгионы тархалтын чиглэлд нэг хэмжээст шахалт (эсвэл ховордох). Хөндлөн долгионтой харгалзах хэв гажилт нь долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр шилжилтийн шилжилт юм.

Хатуу материал дахь уртааш долгионы хурдыг дараах байдлаар тодорхойлно

Хаана C L -энгийн хавтгай деформацийн уян хатан байдлын модуль. Энэ нь их хэмжээний модультай холбоотой IN(тодорхойлолтыг доор өгөв) ба хамаарлаар материалын зүсэлтийн модуль m C L = Б + 4/3м.Хүснэгтэнд Хүснэгт 1-д янз бүрийн хатуу материалын уртааш долгионы хурдны утгыг харуулав.

Өргөтгөсөн хатуу орчин дахь зүсэлтийн долгионы хурд нь ижил материалын саваа дахь мушгирах долгионы хурдтай ижил байна. Тиймээс энэ нь илэрхийллээр өгөгддөг. Энгийн хатуу материалын утгыг хүснэгтэд үзүүлэв. 1.

Хийн дэх хурд.

Хийн хувьд зөвхөн нэг төрлийн деформаци боломжтой: шахалт - ховор. Харгалзах уян хатан байдлын модуль INбөөн модуль гэж нэрлэдэг. Энэ нь харьцаагаар тодорхойлогддог

-Д П = Б(Д В/В).

Энд Д П- даралтын өөрчлөлт, D В/В- эзлэхүүний харьцангуй өөрчлөлт. Хасах тэмдэг нь даралт ихсэх тусам эзэлхүүн буурч байгааг харуулж байна.

Хэмжээ INшахалтын үед хийн температур өөрчлөгдөх эсэхээс хамаарна. Дууны долгионы хувьд даралт маш хурдан өөрчлөгдөж, шахалтын үед ялгарах дулаан нь системээс гарах цаг байхгүй гэдгийг харуулж болно. Тиймээс дууны долгион дахь даралтын өөрчлөлт нь хүрээлэн буй хэсгүүдтэй дулаан солилцоогүйгээр явагддаг. Энэ өөрчлөлтийг адиабат гэж нэрлэдэг. Хийн доторх дууны хурд нь зөвхөн температураас хамаардаг болохыг тогтоосон. Өгөгдсөн температурт дууны хурд нь бүх хийн хувьд ойролцоогоор ижил байна. 21.1°С-ийн температурт хуурай агаар дахь дууны хурд 344.4 м/с бөгөөд температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Шингэн дэх хурд.

Шингэн дэх дууны долгион нь хий шиг шахалтын ховор долгион юм. Хурдыг ижил томъёогоор тодорхойлно. Гэсэн хэдий ч шингэн нь хийнээс хамаагүй бага шахагддаг тул түүний үнэ цэнэ хэд дахин их байдаг IN, илүү ба нягтрал r. Шингэн дэх дууны хурд нь хийтэй харьцуулахад хатуу биет дэх хурдтай ойролцоо байдаг. Энэ нь хийтэй харьцуулахад хамаагүй бага бөгөөд температураас хамаардаг. Жишээлбэл, цэнгэг усны хурд нь 15.6 ° C-д 1460 м / с байна. Хэвийн давсжилттай далайн усанд ижил температурт 1504 м / с байна. Усны температур, давсны агууламж нэмэгдэх тусам дууны хурд нэмэгддэг.

Байнгын долгион.

Гармоник долгион нь хязгаарлагдмал орон зайд өдөөгдөж, хил хязгаараас тусах үед байнгын долгион гэж нэрлэгддэг. Байнгын долгион нь нэг нь урагш, нөгөө нь эсрэг чиглэлд хөдөлдөг хоёр долгионы давхцлын үр дүн юм. Орон зайд хөдөлдөггүй хэлбэлзлийн загвар нь ээлжлэн солигдсон антинод ба зангилаагаар гарч ирдэг. Антинодын үед хэлбэлздэг хэсгүүдийн тэнцвэрийн байрлалаас хазайх нь хамгийн их, зангилааны хувьд тэг байна.

Утасанд тогтсон долгионууд.

Хөндлөн долгион нь сунгасан утсанд үүсдэг бөгөөд утас нь анхны шулуун байрлалтай харьцуулахад шилждэг. Утасны долгионы зургийг авахдаа үндсэн өнгө, аялгууны зангилаа ба эсрэг зангилаанууд тод харагддаг.

Байнгын долгионы зураг нь өгөгдсөн урттай утаснуудын хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг шинжлэхэд ихээхэн хөнгөвчилдөг. Урт урттай утас байх болтугай Л, төгсгөлд нь бэхэлсэн. Ийм утаснуудын ямар ч төрлийн чичиргээг байнгын долгионы хослолоор илэрхийлж болно. Утасны төгсгөлүүд тогтмол байдаг тул зөвхөн ийм тогтмол долгионууд нь хилийн цэгүүд дээр зангилаатай байж болно. Утасны чичиргээний хамгийн бага давтамж нь хамгийн их долгионы урттай тохирч байна. Зангилаа хоорондын зай нь болохоор л/2, утаснуудын урт нь долгионы уртын хагастай тэнцүү байх үед давтамж хамгийн бага байна, өөрөөр хэлбэл. цагт л= 2Л. Энэ бол утаснуудын чичиргээний үндсэн горим гэж нэрлэгддэг зүйл юм. Үндсэн давтамж эсвэл үндсэн аялгуу гэж нэрлэгддэг харгалзах давтамжийг өгөгдсөн е = v/2Л, Хаана v– утас дагуух долгионы тархалтын хурд.

Илүү олон тооны зангилаа бүхий байнгын долгионтой тохирох өндөр давтамжийн хэлбэлзлийн бүхэл бүтэн дараалал байдаг. Дараагийн өндөр давтамжийг хоёр дахь гармоник буюу эхний overtone гэж нэрлэдэг

е = v/Л.

Гармоникийн дарааллыг томъёогоор илэрхийлнэ f = nv/2Л, Хаана n= 1, 2, 3, гэх мэт. Энэ нь гэж нэрлэгддэг зүйл юм утас чичиргээний байгалийн давтамж. Тэдгээр нь байгалийн цувралын тоотой пропорциональ хэмжээгээр нэмэгддэг: 2, 3, 4... гэх мэт өндөр гармоникууд. үндсэн чичиргээний давтамжаас дахин . Энэ цуврал дуу авиаг байгалийн буюу гармоник хэмжүүр гэж нэрлэдэг.

Энэ бүхэн хөгжмийн акустикт чухал ач холбогдолтой бөгөөд үүнийг доор дэлгэрэнгүй авч үзэх болно. Одоохондоо утсаар үүсгэгдсэн дуу авиа нь өөрийн бүх давтамжийг агуулж байгааг анхаарна уу. Тэдний тус бүрийн харьцангуй хувь нэмэр нь утсан чичиргээ өдөөгдөх цэгээс хамаарна. Жишээлбэл, та голд нь утсыг татвал үндсэн давтамж нь хамгийн их хөдөлдөг, учир нь энэ цэг нь антинодтой тохирч байна. Зангилаа нь төвд байрладаг тул хоёр дахь гармоник байхгүй болно. Бусад гармоникуудын талаар ижил зүйлийг хэлж болно ( доороос үзнэ үүХөгжмийн акустик).

Утас дахь долгионы хурд нь тэнцүү байна

Хаана Т -утас чангалах, ба r L -утаснуудын нэгж уртын масс. Тиймээс мөрний байгалийн давтамжийн спектрийг дараах байдлаар өгөв

Тиймээс утаснуудын хурцадмал байдал нь чичиргээний давтамжийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Өгөгдсөн хэлбэлзлийн давтамжийг багасгах Тта илүү хүнд утас авч болно (том р Л) эсвэл уртыг нь нэмэгдүүлэх.

Эрхтэн хоолой дахь байнгын долгион.

Утастай холбоотой онолыг эрхтэн гэх мэт хоолой дахь агаарын чичиргээнд ч хэрэглэж болно. Эрхтэн хоолойг энгийн долгионоор өдөөгдөх шулуун хоолой гэж үзэж болно. Хоолой нь хаалттай, нээлттэй төгсгөлтэй байж болно. Нээлттэй төгсгөлд зогсонги долгионы антинод, хаалттай төгсгөлд зангилаа гарч ирнэ. Тиймээс хоёр нээлттэй төгсгөлтэй хоолой нь долгионы уртын хагас нь хоолойн уртын дагуу таарч байх үндсэн давтамжтай байдаг. Нэг төгсгөл нь нээлттэй, нөгөө нь хаалттай хоолой нь хоолойн уртын дагуу долгионы уртын дөрөвний нэг нь таарах үндсэн давтамжтай байдаг. Тиймээс хоёр төгсгөлд нээгдсэн хоолойн үндсэн давтамж нь байна е =v/2Л, мөн нэг төгсгөл нь нээлттэй хоолойн хувьд, f = v/4Л(Хаана Л- хоолойн урт). Эхний тохиолдолд үр дүн нь мөрнийхтэй адил байна: өнгө аяс нь хоёр дахин, гурав дахин нэмэгддэг гэх мэт. үндсэн давтамжийн утга. Гэсэн хэдий ч, нэг төгсгөлд нь нээлттэй хоолойн хувьд өнгө нь үндсэн давтамжаас 3, 5, 7 гэх мэт хүчин зүйлээр их байх болно. нэг удаа.

Зураг дээр. 4 ба 5-д авч үзсэн хоёр төрлийн хоолойн үндсэн давтамж ба эхний хэт авианы байнгын долгионы зургийг бүдүүвчээр үзүүлэв. Тохиромжтой болгох үүднээс шилжилтийг энд хөндлөн хэлбэрээр харуулсан боловч үнэн хэрэгтээ уртааш байна.

Резонансын хэлбэлзэл.

Байнгын долгион нь резонансын үзэгдэлтэй нягт холбоотой байдаг. Дээр дурдсан байгалийн давтамжууд нь утас эсвэл эрхтэн хоолойн резонансын давтамж юм. Эрхтэн хоолойн нээлттэй төгсгөлийн ойролцоо чанга яригч байрлуулсан бөгөөд энэ нь тодорхой давтамжийн дохиог ялгаруулдаг бөгөөд үүнийг хүссэнээрээ өөрчилж болно. Дараа нь чанга яригчийн дохионы давтамж нь хоолойн үндсэн давтамж эсвэл түүний аль нэг өнгөний давтамжтай таарч байвал хоолой маш чанга дуугарах болно. Энэ нь чанга яригч нь агаарын баганын чичиргээг ихээхэн далайцтай өдөөдөгтэй холбоотой юм. Ийм нөхцөлд хоолой цуурайтдаг гэж тэд хэлдэг.

Фурье шинжилгээ ба дууны давтамжийн спектр.

Практикт нэг давтамжтай дууны долгион ховор байдаг. Гэхдээ нарийн төвөгтэй дууны долгионыг гармоник болгон задалж болно. Энэ аргыг Францын математикч Ж.Фурье (1768–1830) анх хэрэглэж байсан (дулааны онолд) нэрээр Фурье анализ гэж нэрлэдэг.

Дууны чичиргээ болон давтамжийн харьцангуй энергийн графикийг дууны давтамжийн спектр гэнэ. Ийм спектрийн хоёр үндсэн төрөл байдаг: салангид ба тасралтгүй. Дискрет спектр нь хоосон зайгаар тусгаарлагдсан давтамжуудын тусдаа шугамуудаас бүрдэнэ. Тасралтгүй спектр нь өөрийн хүрээн дэх бүх давтамжийг агуулдаг.

Үе үе дууны чичиргээ.

Хэчнээн нарийн төвөгтэй байсан ч хэлбэлзлийн процесс тодорхой хугацааны дараа давтагдаж байвал дууны чичиргээ үе үе байдаг. Түүний спектр нь үргэлж салангид бөгөөд тодорхой давтамжийн гармоникуудаас бүрддэг. Эндээс "гармоник анализ" гэсэн нэр томъёо гарч ирэв. Жишээ нь тэгш өнцөгт хэлбэлзэл юм (Зураг 6, А) -аас далайц өөрчлөгдөхөд +Аөмнө - Аба хугацаа T= 1/е. Өөр нэг энгийн жишээ бол Зураг дээр үзүүлсэн гурвалжин хөрөөний долгион юм. 6, б. Холбогдох гармоник бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй илүү төвөгтэй хэлбэрийн үечилсэн хэлбэлзлийн жишээг Зураг дээр үзүүлэв. 7.

Хөгжмийн дуу чимээ нь үе үе чичиргээ бөгөөд тиймээс гармоник (хэт авиа) агуулдаг. Усан утсанд үндсэн давтамжийн чичиргээний хамт бусад гармоникууд нь тодорхой хэмжээгээр өдөөгддөг болохыг бид аль хэдийн харсан. Хэт авиа бүрийн харьцангуй хувь нэмэр нь утсыг хэрхэн хөдөлгөж байгаагаас хамаарна. Хэт авианы багц нь ихэвчлэн тодорхойлогддог тембрхөгжмийн дуу чимээ. Эдгээр асуудлыг доорх хөгжмийн акустикийн хэсэгт илүү дэлгэрэнгүй авч үзнэ.

Дууны импульсийн спектр.

Ердийн дуу чимээ бол богино хугацааны дуу чимээ юм: алга таших, хаалга тогших, шалан дээр унах чимээ, хөхөө хөхөө. Ийм дуу чимээ нь үе үе биш, хөгжим биш юм. Гэхдээ тэдгээрийг бас давтамжийн спектр болгон задалж болно. Энэ тохиолдолд спектр тасралтгүй байх болно: дууг дүрслэхийн тулд маш өргөн байж болох тодорхой зурвасын бүх давтамж шаардлагатай. Энэ давтамжийн спектрийг мэдэх нь ийм дуу чимээг гажуудалгүйгээр гаргахад зайлшгүй шаардлагатай, учир нь холбогдох электрон систем нь эдгээр бүх давтамжийг адилхан "дамжуулах" ёстой.

Энгийн хэлбэрийн импульсийг харгалзан дууны импульсийн үндсэн шинж чанарыг тодруулж болно. Дуу нь D үргэлжлэх хугацаатай чичиргээ гэж үзье т, энэ үед даралтын өөрчлөлтийг Зураг дээр үзүүлэв. 8, А. Энэ тохиолдолд ойролцоогоор давтамжийн спектрийг Зураг дээр үзүүлэв. 8, б. Төвийн давтамж нь ижил дохиог тодорхойгүй хугацаагаар сунгасан тохиолдолд бидний хийх хэлбэлзэлтэй тохирч байна.

Давтамжийн спектрийн уртыг зурвасын өргөн D гэж нэрлэнэ е(Зураг 8, б). Зурвасын өргөн нь анхны импульсийг хэт их гажуудалгүйгээр дахин гаргахад шаардагдах давтамжийн ойролцоо хүрээ юм. Д-ийн хооронд маш энгийн суурь харилцаа бий еболон Д т, тухайлбал

Д еД т"1.

Энэ хамаарал бүх дууны импульсийн хувьд хүчинтэй. Үүний утга нь импульс богино байх тусам илүү олон давтамжийг агуулдаг. 30 кГц дохионы давтамжтай 0.0005 секунд үргэлжилдэг импульсийн хэлбэрээр хэт авиан ялгаруулдаг шумбагч онгоцыг илрүүлэхийн тулд сонар ашигладаг гэж бодъё. Дамжуулах зурвасын өргөн нь 1/0.0005 = 2 кГц бөгөөд радарын импульсийн спектрт агуулагдах давтамжууд нь 29-31 кГц хооронд хэлбэлздэг.

Дуу чимээ.

Дуу чимээ гэдэг нь олон янзын, үл нийцэх эх үүсвэрээс үүссэн аливаа дуу чимээг хэлнэ. Жишээ нь модны навч салхинд хийсэх чимээ. Тийрэлтэт хөдөлгүүрийн дуу чимээ нь өндөр хурдны яндангийн урсгалын үймээн самуунаас үүсдэг. Дуу чимээг цочроох дуу чимээ гэж Урлагт авч үздэг. БАЙГАЛЬ ОРЧНЫ АКУСТИК БОХИРДОЛ.

Дууны эрч хүч.

Дууны хэмжээ өөр байж болно. Энэ нь дууны долгионы дамжуулсан энергитэй холбоотой гэж төсөөлөхөд хэцүү биш юм. Чанга чанарын тоон харьцуулалтыг хийхийн тулд дууны эрчмийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлэх хэрэгтэй. Дууны долгионы эрчмийг нэгж хугацаанд долгионы фронтын нэгж талбараар дамжин өнгөрөх дундаж энергийн урсгалаар тодорхойлно. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв та дууг бүрэн шингээх нэг талбайг (жишээлбэл, 1 см2) аваад долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр байрлуулах юм бол дууны эрчим нь нэг секундэд шингэсэн акустик энергитэй тэнцүү байна. Эрчим хүчийг ихэвчлэн Вт/см2 (эсвэл Вт/м2)-ээр илэрхийлдэг.

Зарим танил дуу авианы хувьд энэ хэмжигдэхүүний утгыг өгье. Хэвийн ярианы явцад үүсэх илүүдэл даралтын далайц нь атмосферийн даралтын саяны нэг орчим бөгөөд энэ нь 10-9 Вт / см 2 дарааллын акустик дууны эрчимтэй тохирч байна. Ердийн харилцан ярианы үед гарах дууны нийт хүч нь ердөө 0.00001 Вт орчим байдаг. Хүний чихний ийм жижиг энергийг мэдрэх чадвар нь түүний гайхалтай мэдрэмжийг гэрчилдэг.

Бидний чихэнд мэдрэгдэх дууны эрчмийн хүрээ маш өргөн. Чихний тэсвэрлэж чадах хамгийн чанга дууны эрч хүч нь сонсох хамгийн бага хэмжээнээс ойролцоогоор 10 14 дахин их байдаг. Дууны эх үүсвэрийн бүрэн хүч нь ижил өргөн хүрээг хамардаг. Тиймээс маш чимээгүй шивнэх үед ялгарах хүч нь 10-9 Вт, тийрэлтэт хөдөлгүүрээс ялгарах хүч 10-5 Вт хүрдэг. Дахин хэлэхэд эрч хүч нь 10 14 дахин ялгаатай байна.

Децибел.

Дууны эрч хүч маш их ялгаатай байдаг тул үүнийг логарифмын утга гэж үзэж, децибелээр хэмжих нь илүү тохиромжтой. Логарифмын эрчмийн утга нь авч үзэж буй утгын утгыг анхны утга болгон авсан утгатай харьцуулсан харьцааны логарифм юм. Эрчим хүчний түвшин Жзарим нөхцөлт сонгосон эрчимтэй холбоотой Ж 0 тэнцүү байна

Дууны эрчмийн түвшин = 10 lg ( Ж/Ж 0) дБ.

Тиймээс нэг дуу чимээ нөгөөгөөсөө 20 дБ өндөр эрчимтэй нь 100 дахин их байдаг.

Акустик хэмжилтийн практикт дууны эрчмийг илүүдэл даралтын харгалзах далайцаар илэрхийлэх нь заншилтай байдаг. R e. Зарим дур мэдэн сонгосон даралттай харьцуулахад даралтыг децибелээр хэмжихэд Р 0, дууны даралтын түвшин гэж нэрлэгддэг. Дууны эрч хүч нь магнитудын хэмжээтэй пропорциональ байдаг П э 2 болон lg( П э 2) = 2lg П э, дууны даралтын түвшинг дараах байдлаар тодорхойлно.

Дууны даралтын түвшин = 20 lg ( П э/П 0) дБ.

Нөхцөлт дарамт Р 0 = 2H 10 –5 Па нь 1 кГц давтамжтай дууны сонсголын стандарт босготой тохирч байна. Хүснэгтэнд Хүснэгт 2-т зарим нийтлэг дууны эх үүсвэрийн дууны даралтын түвшинг харуулав. Эдгээр нь бүх сонсогдох давтамжийн мужийг дундажлан олж авсан салшгүй утгууд юм.

Эзлэхүүн.

Дууны даралтын түвшин нь чанга дууны сэтгэл зүйн ойлголттой шууд холбоотой биш юм. Эдгээр хүчин зүйлсийн эхнийх нь объектив, хоёр дахь нь субъектив хүчин зүйл юм. Туршилтаас харахад чанга дууны мэдрэмж нь зөвхөн дууны эрч хүчээс гадна түүний давтамж, туршилтын нөхцлөөс хамаардаг.

Харьцуулах нөхцөлтэй холбоогүй дууны хэмжээг харьцуулах боломжгүй. Гэсэн хэдий ч цэвэр аялгууг харьцуулах нь сонирхолтой юм. Үүнийг хийхийн тулд өгөгдсөн аяыг 1000 Гц давтамжтай стандарт аялгуутай адил чанга сонсдог дууны даралтын түвшинг тодорхойлно. Зураг дээр. 9-р зурагт Флетчер, Мэнсон нарын туршилтаар олж авсан тэнцүү дууны муруйг харуулав. Муруй бүрийн хувьд стандарт 1000 Гц-ийн дууны даралтын түвшинг зааж өгсөн болно. Жишээлбэл, 200 Гц давтамжтай аялгуу нь 50 дБ-ийн дууны даралтын түвшинтэй 1000 Гц-ийн аятай адил чанга сонсогдохын тулд 60 дБ дууны түвшинг шаарддаг.

Эдгээр муруйг дэвсгэрийг тодорхойлоход ашигладаг бөгөөд энэ нь мөн децибелээр хэмжигддэг дууны түвшний нэгж юм. Арын дэвсгэр гэдэг нь ижил чанга стандарт цэвэр аялгууны (1000 Гц) дууны даралтын түвшин 1 дБ байх дууны түвшний түвшин юм. Тиймээс 60 дБ-ийн түвшинд 200 Гц давтамжтай дуу чимээ нь 50 фонтой байдаг.

Зураг дээрх доод муруй. 9 нь сайн чихний сонсголын босго муруй юм. Дуут давтамжийн хүрээ нь ойролцоогоор 20-20,000 Гц хооронд хэлбэлздэг.

Дууны долгионы тархалт.

Тайван усанд хаясан хайрганы долгион шиг дууны долгион нь бүх чиглэлд тархдаг. Ийм тархалтын процессыг долгионы фронтоор тодорхойлох нь тохиромжтой. Долгионы фронт гэдэг нь огторгуйн гадаргуу бөгөөд түүний бүх цэгүүдэд нэг үе шатанд хэлбэлзэл үүсдэг. Усанд унасан хайрганы долгионы фронтууд нь тойрог юм.

Хавтгай долгион.

Хамгийн энгийн долгионы фронт нь хавтгай юм. Хавтгай долгион нь зөвхөн нэг чиглэлд дамждаг бөгөөд практикт зөвхөн ойролцоогоор хэрэгждэг идеализаци юм. Хоолойн дууны долгионыг эх үүсвэрээс хол зайд байгаа бөмбөрцөг долгионтой адил ойролцоогоор хавтгай гэж үзэж болно.

Бөмбөрцөг долгион.

Энгийн төрлийн долгионд бөмбөрцөг фронттой, нэг цэгээс гарч, бүх чиглэлд тархдаг долгион орно. Ийм долгионыг жижиг лугшилттай бөмбөрцөг ашиглан өдөөж болно. Бөмбөрцөг долгионыг өдөөдөг эх үүсвэрийг цэгийн эх үүсвэр гэж нэрлэдэг. Эрчим хүч нь улам бүр том радиустай бөмбөрцөгт тархдаг тул ийм долгионы эрч хүч тархах тусам буурдаг.

Бөмбөрцөг долгион үүсгэх цэгийн эх үүсвэр нь 4-ийн хүчийг ялгаруулдаг p Q, дараа нь радиустай бөмбөрцгийн гадаргуугийн талбайгаас хойш r 4-тэй тэнцүү p r 2, бөмбөрцөг долгион дахь дууны эрч хүч тэнцүү байна

Ж = Q/r 2 ,

Хаана r- эх үүсвэрээс хол байх. Тиймээс бөмбөрцөг долгионы эрчим нь эх үүсвэрээс зайны квадраттай урвуу харьцаагаар буурдаг.

Дуу шингээх чадвараас болж тархах явцад аливаа дууны долгионы эрч хүч буурдаг. Энэ үзэгдлийг доор авч үзэх болно.

Гюйгенсийн зарчим.

Гюйгенсийн зарчим долгионы фронтын тархалтын хувьд хүчинтэй. Үүнийг мэдэхийн тулд цаг хугацааны аль ч үед бидэнд мэдэгдэж байсан долгионы фронтын хэлбэрийг авч үзье. Үүнийг D цагаас хойш ч олж болно т, хэрэв анхны долгионы фронтын цэг бүрийг энэ интервалаар хол зайд тархсан энгийн бөмбөрцөг долгионы эх үүсвэр гэж үзвэл vД т. Эдгээр бүх энгийн бөмбөрцөг долгионы фронтын бүрхүүл нь шинэ долгионы фронт байх болно. Гюйгенсийн зарчим нь тархалтын явцад долгионы фронтын хэлбэрийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Үүнээс үзэхэд хавтгай ба бөмбөрцөг хэлбэрийн долгион нь тархалтын явцад геометрээ хадгалдаг бөгөөд хэрэв орчин нь нэгэн төрлийн байх ёстой.

Дууны дифракци.

Дифракц гэдэг нь саадыг тойрон долгионыг нугалах явдал юм. Дифракцийг Гюйгенсийн зарчмаар шинжилдэг. Энэ гулзайлтын хэмжээ нь долгионы урт ба саад эсвэл нүхний хэмжээ хоорондын хамаарлаас хамаарна. Дууны долгионы урт нь гэрлээс хэд дахин урт байдаг тул дууны долгионы дифракц нь гэрлийн дифракцаас хамаагүй бага юм. Тиймээс, барилгын буланд зогсож буй хүнтэй харагдаагүй ч ярилцаж болно. Дууны долгион булан тойроод амархан бөхийдөг бол гэрэл нь богино долгионы урттай тул хурц сүүдэр үүсгэдэг.

Нүхтэй цул хавтгай дэлгэцэн дээрх хавтгай дууны долгионы дифракцийг авч үзье. Дэлгэцийн нөгөө талд байгаа долгионы фронтын хэлбэрийг тодорхойлохын тулд долгионы урт хоорондын хамаарлыг мэдэх хэрэгтэй. лба нүхний диаметр Д. Хэрэв эдгээр утгууд ойролцоогоор ижил эсвэл лилүү их Д, дараа нь бүрэн дифракцийн үр дүн: гарч ирж буй долгионы долгионы фронт нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байх ба долгион нь дэлгэцийн ард байгаа бүх цэгүүдэд хүрнэ. Хэрэв ларай бага Д, дараа нь гарч ирж буй долгион нь голчлон урагшлах чиглэлд тархах болно. Тэгээд эцэст нь, хэрэв лмаш бага Д, дараа нь түүний бүх энерги шулуун шугамаар тархах болно. Эдгээр тохиолдлуудыг Зураг дээр үзүүлэв. 10.

Дууны замд ямар нэгэн саад бэрхшээл тохиолдоход дифракц бас ажиглагддаг. Хэрэв саадын хэмжээ долгионы уртаас хамаагүй том бол дуу чимээ тусч, саадын ард акустик сүүдрийн бүс үүсдэг. Саадын хэмжээ нь долгионы урттай дүйцэхүйц буюу түүнээс бага байвал дуу чимээ бүх чиглэлд тодорхой хэмжээгээр сарнидаг. Үүнийг архитектурын акустикт харгалзан үздэг. Жишээлбэл, заримдаа барилгын ханыг дууны долгионы уртын дарааллаар хэмжээс бүхий проекцоор бүрхсэн байдаг. (100 Гц давтамжтай үед агаар дахь долгионы урт нь ойролцоогоор 3.5 м байна.) Энэ тохиолдолд ханан дээр унах дуу чимээ нь бүх чиглэлд тархдаг. Архитектурын акустикт энэ үзэгдлийг дууны тархалт гэж нэрлэдэг.

Дууны тусгал ба дамжуулалт.

Нэг орчинд тархаж буй дууны долгион нь өөр орчинтой холбогдоход гурван процесс нэгэн зэрэг явагдана. Долгион нь интерфэйсээс тусгагдсан байж болно, энэ нь чиглэлийг өөрчлөхгүйгээр өөр орчинд шилжиж болно, эсвэл хил дээр чиглэлээ өөрчилж болно, өөрөөр хэлбэл. хугарах. Зураг дээр. 11-р зурагт хавтгай долгион нь хоёр өөр бодисыг тусгаарлах хавтгай гадаргуу дээр тэгш өнцөгт тусах хамгийн энгийн тохиолдлыг харуулж байна. Хэрэв туссан энергийн хэсгийг тодорхойлдог эрчмийн тусгалын коэффициент нь тэнцүү бол Р, дараа нь дамжуулах коэффициент нь тэнцүү байх болно Т = 1 – Р.

Дууны долгионы хувьд илүүдэл даралтыг хэлбэлзлийн эзэлхүүний хурдтай харьцуулсан харьцааг акустик эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг. Тусгал ба дамжуулах коэффициентүүд нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн долгионы эсэргүүцлийн харьцаанаас хамаардаг ба долгионы эсэргүүцэл нь эргээд акустик эсэргүүцэлтэй пропорциональ байна. Хийн долгионы эсэргүүцэл нь шингэн ба хатуу бодисынхаас хамаагүй бага байдаг. Иймд агаарт давалгаа зузаан хатуу биет юм уу гүний усны гадаргад хүрвэл дуу чимээ бараг бүрэн тусна. Жишээлбэл, агаарын усны интерфэйсийн хувьд долгионы эсэргүүцлийн харьцаа 0.0003 байна. Үүний дагуу агаараас ус руу дамжих дууны энерги нь туссан энергийн дөнгөж 0.12% -тай тэнцүү байна. Тусгал ба дамжуулах коэффициентүүд нь урвуу байдаг: тусгалын коэффициент нь эсрэг чиглэлд дамжуулах коэффициент юм. Тиймээс дуу чимээ нь агаараас усан сан руу эсвэл усан доороос гадна талд бараг нэвтэрдэггүй бөгөөд энэ нь усан дор сэлж байсан бүх хүмүүст сайн мэддэг.

Дээр авч үзсэн тусгалын хувьд долгионы тархалтын чиглэлд хоёр дахь орчны зузаан их байна гэж үзсэн. Гэхдээ хоёр дахь орчин нь өрөөнүүдийн хоорондох хатуу хуваалт гэх мэт хоёр ижил орчныг тусгаарлах хана байвал дамжуулах коэффициент мэдэгдэхүйц их байх болно. Баримт нь хананы зузаан нь ихэвчлэн дууны долгионы уртаас бага эсвэл түүнтэй харьцуулах боломжтой байдаг. Хэрэв хананы зузаан нь ханан дахь дууны долгионы уртын хагасын үржвэртэй бол перпендикуляр тусгал дахь долгионы дамжуулах коэффициент маш том байна. Хэрэв бид энд үл тоомсорлож байгаа шингээлт биш байсан бол хуваалт нь ийм давтамжийн дуу чимээнд туйлын ил тод байх болно. Хэрэв хананы зузаан нь дууны долгионы уртаас хамаагүй бага байвал дуу шингээх чадварыг нэмэгдүүлэх тусгай арга хэмжээ авахаас бусад тохиолдолд тусгал нь үргэлж бага, дамжуулалт их байдаг.

Дууны хугарал.

Хавтгай дууны долгион интерфэйс дээр өнцгөөр тусах үед түүний тусгах өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү байна. Хэрэв тусах өнцөг нь 90 ° -аас өөр байвал дамжуулагдсан долгион нь ирж буй долгионы чиглэлээс хазайдаг. Долгионы хөдөлгөөний чиглэлийн энэ өөрчлөлтийг хугарал гэж нэрлэдэг. Хавтгай хил дээрх хугарлын геометрийг Зураг дээр үзүүлэв. 12. Долгионы чиглэл ба гадаргуугийн норм хоорондын өнцгийг заана q 1 тохиолдлын долгион ба q 2 - хугарсан өнгөрсөн. Эдгээр хоёр өнцгийн хоорондын хамаарал нь зөвхөн хоёр мэдээллийн хэрэгслийн дууны хурдны харьцааг агуулдаг. Гэрлийн долгионы нэгэн адил эдгээр өнцгүүд нь Снелийн хуулиар бие биетэйгээ холбоотой байдаг.

Тиймээс, хэрэв хоёр дахь орчин дахь дууны хурд эхнийхээс бага байвал хугарлын өнцөг нь тусах өнцгөөс бага байх болно, харин хоёр дахь орчин дахь хурд илүү байвал хугарлын өнцөг болно. тусгалын өнцгөөс их байна.

Температурын градиентаас үүдэлтэй хугарал.

Хэрэв нэг төрлийн бус орчинд дууны хурд нэг цэгээс цэг рүү тасралтгүй өөрчлөгддөг бол хугарал мөн өөрчлөгддөг. Агаар ба усан дахь дууны хурд нь температураас хамаардаг тул температурын градиент байгаа тохиолдолд дууны долгион нь хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчилж чаддаг. Агаар мандал, далайд босоо температурын налуу нь ихэвчлэн хэвтээ давхаргажилтын улмаас ажиглагддаг. Тиймээс, температурын градиентаас үүссэн дууны босоо хурдны өөрчлөлтөөс болж дууны долгион дээшээ доошоо хазайж болно.

Дэлхийн гадаргын ойролцоох зарим газарт агаар өндөр давхаргаас илүү дулаан байх тохиолдлыг авч үзье. Дараа нь өндөрт нэмэгдэх тусам энд агаарын температур буурч, дуу чимээний хурд буурдаг. Дэлхийн гадаргын ойролцоох эх үүсвэрээс ялгарах дуу авиа хугарлын улмаас дээшээ чиглэнэ. Үүнийг Зураг дээр үзүүлэв. 13, дууны "цацраг" -ыг харуулдаг.

Дууны цацрагийн хазайлтыг Зураг дээр үзүүлэв. 13-ыг Снелийн хуулиар ерөнхий хэлбэрээр дүрсэлсэн. Хэрэв өнгөрвөл q, өмнөх шигээ босоо болон цацрагийн чиглэлийн хоорондох өнцгийг зааж өгвөл Снеллийн ерөнхий хууль нь нүгэл хэлбэртэй байна. q/v= const, цацрагийн аль ч цэгийг хэлнэ. Тиймээс хэрэв цацраг нь хурдтай бүс нутагт дамждаг vбуурч, дараа нь өнцөг qбас буурах ёстой. Тиймээс дууны туяа үргэлж дууны хурд буурах чиглэлд хазайдаг.

Зураг дээрээс. 13-аас харахад эх үүсвэрээс тодорхой зайд дууны туяа огт нэвтэрдэггүй хэсэг байдаг. Энэ бол чимээгүй бүс гэж нэрлэгддэг бүс юм.

Зурагт үзүүлсэнээс илүү өндөрт хаа нэг газар байх боломжтой. 13, температурын градиентаас шалтгаалан дууны хурд нь өндрөөр нэмэгддэг. Энэ тохиолдолд эхлээд дээшээ хазайсан дууны долгион нь дэлхийн гадаргуу руу маш хол зайд хазайх болно. Энэ нь агаар мандалд температурын урвуу давхарга үүсэх үед тохиолддог бөгөөд үүний үр дүнд хэт холын дуут дохиог хүлээн авах боломжтой болдог. Түүгээр ч зогсохгүй алслагдсан цэгүүдийн хүлээн авалтын чанар ойролцоохоос ч илүү байдаг. Түүхэнд хэт холын зайн хүлээн авалтын олон жишээ бий. Жишээлбэл, Дэлхийн нэгдүгээр дайны үед агаар мандлын нөхцөл нь дуу чимээг зохих ёсоор хугарах үед Францын фронт дахь их бууны цохилт Англид сонсогдов.

Усан доорх дуу чимээний хугарал.

Температурын босоо өөрчлөлтөөс үүдэлтэй дууны хугарал нь далайд бас ажиглагддаг. Хэрэв температур, улмаар дууны хурд гүнзгийрэх тусам буурч байвал дууны туяа доошоо хазайж, зурагт үзүүлсэнтэй төстэй чимээгүй бүс үүснэ. уур амьсгалын хувьд 13. Далай тэнгисийн хувьд энэ зургийг зүгээр л эргүүлбэл зохих зургийг авах болно.

Чимээгүй бүс байгаа нь дууны долгионы тусламжтайгаар шумбагч онгоцыг илрүүлэхэд хүндрэл учруулдаг бөгөөд дууны долгионыг доош нь чиглүүлдэг хугарал нь гадаргуугийн ойролцоо тархах хүрээг ихээхэн хязгаарладаг. Гэсэн хэдий ч дээшээ хугарах нь бас ажиглагддаг. Энэ нь sonar-д илүү таатай нөхцлийг бүрдүүлж чадна.

Дууны долгионы хөндлөнгийн оролцоо.

Хоёр ба түүнээс дээш долгионы давхцлыг долгионы интерференц гэж нэрлэдэг.

Интерференцийн үр дүнд тогтсон долгион.

Дээр дурдсан байнгын долгионууд нь хөндлөнгийн оролцооны онцгой тохиолдол юм. Байнгын долгионууд нь эсрэг чиглэлд тархдаг ижил далайц, фаз, давтамжтай хоёр долгионы давхцлын үр дүнд үүсдэг.

Байнгын долгионы антинод дахь далайц нь долгион бүрийн далайцаас хоёр дахин их байна. Долгионы эрчим нь түүний далайцын квадраттай пропорциональ байдаг тул энэ нь антинод дахь эрчим нь долгион бүрийн эрчмээс 4 дахин их буюу хоёр долгионы нийт эрчмээс 2 дахин их байна гэсэн үг юм. Зангилааны эрч хүч тэгтэй тэнцүү тул энд энерги хадгалах хуулийг зөрчөөгүй болно.

Зодох.

Өөр өөр давтамжийн гармоник долгионы хөндлөнгийн оролцоо бас боломжтой. Хоёр давтамж бага зэрэг ялгаатай үед цохилт гэж нэрлэгддэг. Цохилт гэдэг нь дууны далайцын өөрчлөлт бөгөөд анхны давтамжийн зөрүүтэй тэнцүү давтамжтайгаар үүсдэг. Зураг дээр. Зураг 14-т цохилтын осциллограммыг үзүүлэв.

Цохилтын давтамж нь дууны далайцын модуляцын давтамж гэдгийг санах нь зүйтэй. Цохилтыг гармоник дохионы гажуудлаас үүсэх давтамжийн зөрүүтэй андуурч болохгүй.

Хоёр аялгууг хослуулан тааруулахдаа цохилтыг ихэвчлэн ашигладаг. Цохилтыг сонсохгүй болтол давтамжийг тохируулна. Цохилтын давтамж маш бага байсан ч хүний ​​чих нь дууны эзлэхүүний үе үе нэмэгдэж, буурч байгааг мэдрэх чадвартай байдаг. Тиймээс цохилт нь дууны хүрээг тохируулах маш мэдрэмтгий арга юм. Хэрэв тааруулах нь үнэн зөв биш бол нэг секундын цохилтын тоог тоолох замаар давтамжийн зөрүүг чихээр тодорхойлж болно. Хөгжимд дээд гармоник бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цохилтыг чихээр хүлээн авдаг бөгөөд үүнийг төгөлдөр хуур тааруулахад ашигладаг.

Дууны долгион шингээх.

Дууны долгионы эрч хүч нь акустик энергийн тодорхой хэсэг нь тархдаг тул үргэлж буурдаг. Дулаан солилцоо, молекул хоорондын харилцан үйлчлэл, дотоод үрэлтийн үйл явцын улмаас дууны долгион нь ямар ч орчинд шингэдэг. Шингээлтийн эрч хүч нь дууны долгионы давтамж болон орчны даралт, температур зэрэг бусад хүчин зүйлээс хамаарна.

Дундаж дахь долгионы шингээлтийг тоон хувьд шингээлтийн коэффициентээр тодорхойлно а. Энэ нь тархалтын долгионы туулсан зайнаас хамаарч илүүдэл даралт хэр хурдан буурч байгааг харуулдаг. Илүүдэл даралтын далайц буурах - D R eзайг туулах үед D Xэхний илүүдэл даралтын далайцтай пропорциональ R eба зай D X. Тиймээс,

-Д П э = МичД x.

Жишээлбэл, бид шингээлтийн алдагдал 1 дБ/м байна гэж хэлэхэд 50 м-ийн зайд дууны даралтын түвшин 50 дБ-ээр буурдаг гэсэн үг юм.

Дотоод үрэлт ба дулаан дамжилтын улмаас шингээлт.

Дууны долгионы тархалттай холбоотой бөөмсийн хөдөлгөөний үед орчны янз бүрийн хэсгүүдийн хооронд үрэлт үүсэх нь зайлшгүй юм. Шингэн ба хийн хувьд энэ үрэлтийг зуурамтгай чанар гэж нэрлэдэг. Акустик долгионы энергийг дулаанд эргэлт буцалтгүй хувиргахад хүргэдэг зуурамтгай чанар нь хий, шингэн дэх дуу чимээг шингээх гол шалтгаан болдог.

Үүнээс гадна хий, шингэнд шингээх нь долгион дахь шахалтын үед дулааны алдагдалтай холбоотой юм. Долгион өнгөрөхөд шахалтын үе дэх хий халдаг гэж бид аль хэдийн хэлсэн. Энэ хурдацтай үйл явцын хувьд дулааныг ихэвчлэн хийн бусад хэсгүүдэд эсвэл савны хананд шилжүүлэх цаг байдаггүй. Гэвч бодит байдал дээр энэ үйл явц төгс бус бөгөөд ялгарсан дулааны энергийн нэг хэсэг нь системээс гардаг. Энэ нь дулаан дамжуулалтаас болж дуу шингээх чадвартай холбоотой юм. Энэ шингээлт нь хий, шингэн, хатуу биет дэх шахалтын долгионд тохиолддог.

Зуурамтгай чанар ба дулаан дамжилтын аль алиных нь улмаас дуу шингээх чадвар нь ихэвчлэн давтамжийн квадратаар нэмэгддэг. Тиймээс өндөр давтамжийн дуу чимээ бага давтамжтай дуу чимээнээс хамаагүй илүү хүчтэй шингэдэг. Жишээлбэл, хэвийн даралт, температурт агаар дахь 5 кГц-ийн шингээлтийн коэффициент (хоёр механизмын улмаас) ойролцоогоор 3 дБ / км байна. Шингээлт нь давтамжийн квадраттай пропорциональ байдаг тул 50 кГц-ийн шингээлтийн коэффициент нь 300 дБ/км болно.

Хатуу бодис дахь шингээлт.

Хий ба шингэнд тохиолддог дулаан дамжилтын болон зуурамтгай чанараас шалтгаалж дуу шингээх механизм нь хатуу биетэд мөн хадгалагддаг. Гэсэн хэдий ч энд шингээх шинэ механизмууд нэмэгддэг. Эдгээр нь хатуу бодисын бүтцийн согогтой холбоотой байдаг. Баримт нь поликристал хатуу материал нь жижиг талстуудаас бүрддэг; Тэдний дундуур дуу чимээ гарах үед деформаци үүсч, дууны энерги шингээхэд хүргэдэг. Дуу нь кристаллитуудын хил дээр бас тархсан байдаг. Үүнээс гадна, нэг талст ч гэсэн дуу шингээхэд хувь нэмэр оруулдаг мултрал зэрэг согогийг агуулдаг. Мултрах нь атомын хавтгайн зохицуулалтыг зөрчих явдал юм. Дууны долгион нь атомын чичиргээ үүсгэх үед мултралууд шилжиж, дараа нь анхны байрлалдаа буцаж, дотоод үрэлтийн улмаас энергийг сарниулдаг.

Мултрахаас үүдэлтэй шингээлт нь ялангуяа хар тугалгагаар хийсэн хонх яагаад дуугардаггүйг тайлбарладаг. Хар тугалга нь маш их мултралтай байдаг зөөлөн металл бөгөөд дууны чичиргээ нь маш хурдан задардаг. Гэхдээ шингэн агаараар хөргөвөл сайн дуугарна. Бага температурт нүүлгэн шилжүүлэлт нь тогтмол байрлалд "хөлдөж" байдаг тул хөдөлдөггүй бөгөөд дууны энергийг дулаан болгон хувиргадаггүй.

ХӨГЖМИЙН АКУСТИК

Хөгжмийн дуу чимээ.

Хөгжмийн акустик нь хөгжмийн дуу авианы шинж чанар, тэдгээрийг хэрхэн хүлээн авахтай холбоотой шинж чанар, хөгжмийн зэмсгийн дуу авианы механизмыг судалдаг.

Хөгжмийн дуу чимээ буюу өнгө аяс нь үечилсэн дуу чимээ, i.e. тодорхой хугацааны дараа дахин дахин давтагдах хэлбэлзэл. Тогтмол дуу чимээг үндсэн давтамжийн үржвэртэй давтамжтай хэлбэлзлийн нийлбэрээр илэрхийлж болно гэж дээр хэлсэн. е: 2е, 3е, 4егэх мэт. Мөн чичиргээт утас, агаарын багана нь хөгжмийн дуу чимээ үүсгэдэг болохыг тэмдэглэв.

Хөгжмийн дуу чимээ нь дууны хэмжээ, өндөр, тембр гэсэн гурван янзаар ялгаатай байдаг. Эдгээр бүх үзүүлэлтүүд нь субъектив боловч хэмжигдэхүйц утгатай холбоотой байж болно. Чанга нь юуны түрүүнд дууны эрчтэй холбоотой байдаг; хөгжмийн бүтцэд түүний байрлалыг тодорхойлдог дууны өндөр нь аялгууны давтамжаар тодорхойлогддог; Нэг хөгжмийн зэмсэг эсвэл дуу хоолойг нөгөөгөөсөө ялгах тембр нь гармоникуудын энергийн хуваарилалт, цаг хугацааны явцад энэ хуваарилалтын өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог.

Дууны өндөр.

Хөгжмийн дууны өндөр нь давтамжтай нягт холбоотой боловч үүнтэй ижил биш, учир нь дууны түвшинг үнэлэх нь субъектив байдаг.

Жишээлбэл, нэг давтамжийн дууны өндрийг үнэлэх нь түүний эзлэхүүний түвшингээс тодорхой хэмжээгээр хамаардаг болохыг тогтоожээ. Эзлэхүүн их хэмжээгээр нэмэгдсэнээр, жишээ нь 40 дБ, харагдах давтамж 10% -иар буурч болно. Практикт энэ чанга байдлаас хамаарах нь хамаагүй, учир нь хөгжмийн дуу чимээ нь нэг давтамжийн дуунаас хамаагүй илүү төвөгтэй байдаг.

Дуу болон давтамжийн хоорондын хамаарлын тухай асуулт нь илүү суурь юм: хэрэв хөгжмийн дуу чимээ нь гармоникуудаас бүрддэг бол хүлээн зөвшөөрөгдсөн давтамж нь ямар давтамжтай холбоотой вэ? Энэ нь спектрийн хамгийн бага давтамж биш харин хамгийн их энергитэй тохирох давтамж биш байж магадгүй юм. Жишээлбэл, 200, 300, 400, 500 Гц давтамжийн багцаас бүрдэх хөгжмийн дууг 100 Гц-ийн давтамжтай дуу чимээ гэж хүлээн авдаг. Өөрөөр хэлбэл, дууны өндөр нь дууны спектрт байхгүй байсан ч гармоник цувралын үндсэн давтамжтай холбоотой байдаг. Үнэн бол ихэнхдээ үндсэн давтамж нь спектрт нэг эсвэл өөр түвшинд байдаг.

Дууны давтамж ба түүний давтамжийн хоорондын хамаарлын талаар ярихдаа хүний ​​сонсголын эрхтний шинж чанарыг мартаж болохгүй. Энэ бол өөрийн гэсэн гажуудлыг танилцуулдаг тусгай акустик хүлээн авагч юм (сонсголын сэтгэлзүйн болон субъектив талууд байдаг гэдгийг дурдахгүй). Чих нь тодорхой давтамжийг тодорхойлох чадвартай бөгөөд үүнээс гадна дууны долгион нь шугаман бус гажуудал үүсгэдэг. Давтамжийн сонгомол байдал нь дууны чанга ба түүний эрчмийн ялгаанаас үүсдэг (Зураг 9). Анхны дохионд байхгүй давтамжийн дүр төрхөөр илэрхийлэгддэг шугаман бус гажуудлыг тайлбарлахад илүү хэцүү байдаг. Чихний хариу урвалын шугаман бус байдал нь түүний янз бүрийн элементүүдийн хөдөлгөөний тэгш бус байдлаас шалтгаална.

Шугаман бус хүлээн авагч системийн нэг онцлог шинж чанар нь давтамжтай дуугаар өдөөгддөг явдал юм. еҮүнд 1 гармоник аялгуу догдолж байна 2 е 1 , 3е 1,..., зарим тохиолдолд мөн 1/2 төрлийн дэд гармоникууд е 1 . Үүнээс гадна хоёр давтамжтай шугаман бус системийг өдөөх үед е 1 ба е 2 нийлбэр ба зөрүүний давтамжууд үүнд өдөөгддөг е 1 + е 2 Тэгээд е 1 - е 2. Анхны хэлбэлзлийн далайц их байх тусам "нэмэлт" давтамжийн хувь нэмэр их байх болно.

Тиймээс чихний акустик шинж чанарын шугаман бус байдлаас шалтгаалан дуу чимээнд байхгүй давтамж гарч ирж болно. Ийм давтамжийг субъектив аялгуу гэж нэрлэдэг. Дуу нь 200 ба 250 Гц давтамжийн цэвэр тонноос бүрддэг гэж үзье. Хариулт нь шугаман бус байдлаас шалтгаалан нэмэлт давтамжууд гарч ирнэ: 250 – 200 = 50, 250 + 200 = 450, 2ґ 200 = 400, 2ґ 250 = 500 Гц гэх мэт. Сонсогчид дуу чимээнд бүхэл бүтэн хосолсон давтамжууд байдаг юм шиг санагдах боловч тэдний гадаад төрх байдал нь чихний шугаман бус хариу үйлдэлтэй холбоотой юм. Хөгжмийн дуу чимээ нь үндсэн давтамж ба түүний гармоникуудаас бүрдэх үед үндсэн давтамж нь давтамжийн зөрүүгээр үр дүнтэйгээр нэмэгддэг нь тодорхой юм.

Судалгаанаас харахад субъектив давтамж нь анхны дохионы далайц хангалттай их байх үед л үүсдэг. Тиймээс урьд өмнө хөгжимд субьектив давтамжийн үүргийг ихээхэн хэтрүүлсэн байж магадгүй юм.

Хөгжмийн стандарт ба хөгжмийн хэмжилт.

Хөгжмийн түүхэнд янз бүрийн давтамжийн дууг хөгжмийн бүтцийг бүхэлд нь тодорхойлдог үндсэн өнгө болгон авдаг. Одоо эхний октавын "А" тэмдэглэлийн нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн давтамж нь 440 Гц байна. Гэхдээ өмнө нь 400-аас 462 Гц хүртэл хэлбэлзэж байсан.

Дууны өндөрийг тодорхойлох уламжлалт арга бол стандарт тохируулагчийн аятай харьцуулах явдал юм. Өгөгдсөн дууны давтамжийн стандартаас хазайлтыг цохилт байгаа эсэхээр үнэлдэг. Өнөөдрийг хүртэл тааруулах сэрээг ашигладаг хэвээр байгаа боловч одоо дууны хэмжээг тодорхойлоход илүү тохиромжтой хэрэгсэл, тухайлбал стандарт тогтвортой давтамжийн генератор (кварцын резонатортой) гэх мэт бүх аудио хүрээнд жигд тааруулж болно. Үнэн бол ийм төхөөрөмжийг үнэн зөв тохируулах нь нэлээд хэцүү байдаг.

Дууны аяыг хэмжих өргөн хэрэглэгддэг стробоскопийн арга бол хөгжмийн зэмсгийн дуу нь стробоскопийн чийдэнгийн анивчдаг давтамжийг тогтоодог явдал юм. Дэнлүү нь мэдэгдэж буй давтамжтайгаар эргэлддэг дискэн дээрх хэв маягийг гэрэлтүүлдэг бөгөөд аялгууны үндсэн давтамжийг стробоскопийн гэрэлтүүлгийн дор диск дээрх хэв маягийн хөдөлгөөний илэрхий давтамжаас тодорхойлно.

Чих нь дууны давтамжийн өөрчлөлтөд маш мэдрэмтгий байдаг ч мэдрэмж нь давтамжаас хамаардаг. Энэ нь сонсголын доод босго ойролцоо хамгийн их байна. Бүр сургагдаагүй чих ч гэсэн 500-аас 5000 Гц хүртэлх давтамжийн 0.3% -ийн зөрүүг илрүүлж чаддаг. Сургалтаар мэдрэмтгий байдлыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Хөгжимчид дууны өндөр мэдрэмжтэй байдаг ч энэ нь жишиг осцилляторын гаргаж буй цэвэр аялгууны давтамжийг тодорхойлоход үргэлж тустай байдаггүй. Энэ нь дууны давтамжийг чихээр тодорхойлоход түүний тембр чухал үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулж байна.

Тембр.

Тембр гэдэг нь хөгжмийн зэмсэг, дуу хоолойд ижил өндөр, дуу авиаг харьцуулах үед ч гэсэн өвөрмөц онцлогийг өгдөг хөгжмийн дуу авианы шинж чанаруудыг хэлдэг. Энэ бол дууны чанар юм.

Тембр нь дууны давтамжийн спектр болон түүний цаг хугацааны өөрчлөлтөөс хамаардаг. Энэ нь хэд хэдэн хүчин зүйлээр тодорхойлогддог: энергийн хэт авианы хуваарилалт, дуу гарах эсвэл зогсох үед үүсэх давтамж (шилжилтийн аялгуу гэж нэрлэгддэг) ба тэдгээрийн сулрал, түүнчлэн дууны далайц, давтамжийн модуляц ( "чичиргээ").

Хэт авианы эрч хүч.

Дунд хэсгийг нь сугалж өдөөж буй сунгасан утсыг авч үзье (Зураг 15, А). Бүх тэгш гармоникуудын дунд зангилаа байдаг тул тэдгээр нь байхгүй байх ба хэлбэлзэл нь үндсэн давтамжтай тэнцүү сондгой гармоникуудаас бүрдэнэ. е 1 = v/2л, Хаана v -утсан дахь долгионы хурд, ба л- түүний урт. Тиймээс зөвхөн давтамжууд л байх болно е 1 , 3е 1 , 5е 1 гэх мэт. Эдгээр гармоникуудын харьцангуй далайцыг Зураг дээр үзүүлэв. 15, б.

Энэ жишээ нь дараах чухал ерөнхий дүгнэлтийг хийх боломжийг бидэнд олгоно. Резонансын системийн гармоникийн багц нь түүний тохиргоогоор тодорхойлогддог бөгөөд гармоникуудын хоорондох энергийн хуваарилалт нь өдөөх аргаас хамаарна. Утсыг өдөөх үед түүний голд үндсэн давтамж давамгайлж, жигд гармоникууд бүрэн дарагдана. Хэрэв утсыг дунд хэсэгт нь бэхлээд өөр газар сугалж авбал үндсэн давтамж, сондгой гармоникууд дарагдана.

Энэ бүхэн нь бусад алдартай хөгжмийн зэмсгүүдэд хамаатай боловч нарийн ширийн зүйлс нь маш өөр байж болно. Багажнууд нь ихэвчлэн агаарын хөндий, дууны самбар эсвэл дуу гаргах эвэртэй байдаг. Энэ бүхэн нь өнгө аясуудын бүтэц, формантуудын харагдах байдлыг тодорхойлдог.

Форматчид.

Дээр дурдсанчлан хөгжмийн зэмсгийн дууны чанар нь гармоникуудын энергийн хуваарилалтаас хамаардаг. Олон хөгжмийн зэмсгийн өндөр, ялангуяа хүний ​​дуу хоолой өөрчлөгдөхөд гармоникийн тархалт өөрчлөгддөг тул үндсэн өнгө аяс нь үргэлж ойролцоогоор ижил давтамжийн мужид байрладаг бөгөөд үүнийг формантын муж гэж нэрлэдэг. Формантуудын оршин тогтнох нэг шалтгаан нь дууны самбар, агаарын резонатор зэрэг дууг нэмэгдүүлэхийн тулд резонансын элементүүдийг ашиглах явдал юм. Байгалийн резонансын өргөн нь ихэвчлэн том байдаг тул холбогдох давтамж дахь цацрагийн үр ашиг өндөр байдаг. Гуулин хөгжмийн зэмсгийн хувьд формантуудыг дуу гарах хонхоор тодорхойлно. Форматын хүрээн дэх өнгө аясыг хамгийн их эрчим хүчээр ялгаруулдаг тул үргэлж онцлон тэмдэглэдэг. Формантууд нь хөгжмийн зэмсэг эсвэл хоолойны дууны чанарын шинж чанарыг голчлон тодорхойлдог.

Цаг хугацаа өнгөрөх тусам өнгө аясыг өөрчлөх.

Аливаа хөгжмийн зэмсгийн ая цаг хугацааны явцад тогтмол байх нь ховор бөгөөд тембр нь үүнтэй ихээхэн холбоотой байдаг. Энэ хэрэгсэл урт ноттой байсан ч дууг баяжуулах давтамж ба далайцын бага зэрэг үечилсэн модуляци байдаг - "вибрато". Энэ нь ялангуяа хийл, хүний ​​хоолой зэрэг утсан хөгжмийн зэмсгүүдэд үнэн юм.

Олон хөгжмийн зэмсгүүдийн хувьд, жишээлбэл төгөлдөр хуурын хувьд дууны үргэлжлэх хугацаа нь тогтмол аялгуу үүсэх цаг байхгүй - сэтгэл хөдөлсөн дуу хурдан нэмэгдэж, дараа нь хурдан мууддаг. Хэт авианы сулрал нь ихэвчлэн давтамжаас хамааралтай нөлөөллөөс (акустик цацраг гэх мэт) үүсдэг тул аялгууны бүхэл бүтэн өнгөний тархалт өөрчлөгддөг нь ойлгомжтой.

Зарим хэрэгслийн хувьд цаг хугацааны аяны өөрчлөлтийн шинж чанарыг (дууны өсөлт ба буурах хурд) Зураг дээр схемээр үзүүлэв. 18. Харахад хялбар чавхдаст хөгжмийн зэмсгүүд (хавгар ба гар) бараг тогтмол аялгуугүй байдаг. Ийм тохиолдолд дуу чимээ нь цаг хугацааны явцад хурдан өөрчлөгддөг тул бид зөвхөн хэт авианы спектрийн талаар нөхцөлт байдлаар ярьж болно. Өсөлт, уналтын шинж чанарууд нь ийм хэрэгслийн тембрийн чухал хэсэг юм.

Шилжилтийн аялгуу.

Дууны гармоник найрлага нь ихэвчлэн дууг хөдөлгөсний дараа богино хугацаанд хурдан өөрчлөгддөг. Чавхдас цохих, таслах замаар дуу нь өдөөгддөг хэрэгслүүдэд өндөр гармоник (мөн олон тооны гармоник бус бүрэлдэхүүн хэсгүүд) хамаарах энерги нь дуу гарсны дараа шууд хамгийн их байх ба секундын дараа эдгээр давтамжууд унтардаг. гарч. Шилжилтийн гэж нэрлэгддэг ийм дуу чимээ нь хөгжмийн зэмсгийн дуунд тодорхой өнгө өгдөг. Төгөлдөр хуурын хувьд тэдгээр нь утсанд цохих алхны үйлдлээс үүсдэг. Заримдаа ижил аяны бүтэцтэй хөгжмийн зэмсгүүдийг зөвхөн шилжилтийн аялгуугаар нь ялгаж чаддаг.

ХӨГЖМИЙН ЗЭРЭГСЛИЙН ДУГААР

Хөгжмийн дууг олон янзаар өдөөж, өөрчилж болдог тул хөгжмийн зэмсгүүд янз бүрийн хэлбэртэй байдаг. Хөгжмийн зэмсгийг шинжлэх ухааны онолд авалгүйгээр ихэвчлэн хөгжимчид, чадварлаг гар урчууд өөрсдөө бүтээж, сайжруулдаг байв. Тиймээс акустик шинжлэх ухаан жишээ нь хийл хөгжим яагаад ийм хэлбэртэй байдгийг тайлбарлаж чадахгүй. Гэсэн хэдий ч хийлийн ерөнхий зарчим, хийц загварт үндэслэн түүний дуу авианы шинж чанарыг тодорхойлох бүрэн боломжтой.

Төхөөрөмжийн давтамжийн хүрээ нь ихэвчлэн түүний үндсэн аялгууны давтамжийн мужийг хэлнэ. Хүний дуу хоолой ойролцоогоор хоёр октав, хөгжмийн зэмсэг дор хаяж гурваас доошгүй (том эрхтэн 10) хүрдэг. Ихэнх тохиолдолд өнгө аяс нь сонсогдох хүрээний хамгийн ирмэг хүртэл үргэлжилдэг.

Хөгжмийн зэмсэг нь чичиргээт элемент, түүнийг өдөөх механизм, чичиргээт элемент болон хүрээлэн буй агаарыг хооронд нь акустик холбоо тогтоох туслах резонатор (эвэр эсвэл дууны самбар) гэсэн үндсэн гурван хэсэгтэй.

Хөгжмийн дуу чимээ нь цаг хугацааны хувьд үе үе бөгөөд үечилсэн авиа нь хэд хэдэн гармоникуудаас бүрддэг. Тогтмол урттай утас ба агаарын баганын чичиргээний байгалийн давтамж нь хоорондоо харилцан уялдаатай байдаг тул олон хэрэгсэлд гол чичиргээний элементүүд нь утас, агаарын багана юм. Хэд хэдэн үл хамаарах зүйлээс (лимбэ бол тэдгээрийн нэг нь) багаж хэрэгсэл нь нэг давтамжийн дуу чимээ гаргаж чадахгүй. Үндсэн доргиулагчийг өдөөх үед өнгө аяс агуулсан дуу гарч ирнэ. Зарим чичиргээний хувьд резонансын давтамж нь гармоник бүрэлдэхүүн хэсэг биш юм. Энэ төрлийн зэмсгүүдийг (жишээлбэл, бөмбөр, цан) найрал хөгжимд онцгой илэрхийлэл, хэмнэлийг онцлон тэмдэглэхийн тулд ашигладаг, гэхдээ уянгалаг хөгжүүлэхэд ашигладаггүй.

Чавхдаст хөгжим.

Чичиргээт утас нь өөрөө муу дуу чимээ ялгаруулдаг тул чавхдаст хөгжим нь мэдэгдэхүйц хүчтэй дууг өдөөх нэмэлт резонатортой байх ёстой. Энэ нь хаалттай агаарын хэмжээ, дууны самбар эсвэл хоёулангийнх нь хослол байж болно. Мөн хөгжмийн зэмсгийн дууны шинж чанар нь чавхдас догдолж байгаагаар тодорхойлогддог.

Тогтмол урттай хэлхээний чичиргээний үндсэн давтамж гэдгийг бид өмнө нь харсан Лилэрхийллээр өгөгдөнө

Хаана Тнь утасны суналтын хүч, ба р Л– утаснуудын уртын нэгжид ногдох масс. Тиймээс бид давтамжийг гурван аргаар өөрчилж болно: урт, хурцадмал байдал эсвэл массыг өөрчлөх. Олон тооны хэрэгсэлд ижил урттай цөөн тооны утсыг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн үндсэн давтамж нь хурцадмал байдал, массыг зөв сонгох замаар тодорхойлогддог. Утасны уртыг хуруугаараа богиносгосноор бусад давтамжийг олж авдаг.

Төгөлдөр хуур гэх мэт бусад хөгжмийн зэмсгүүд нь нот бүрийн хувьд урьдчилан тохируулсан олон утаснуудын нэгтэй байдаг. Давтамжийн хүрээ ихтэй төгөлдөр хуурыг тааруулах нь ялангуяа нам давтамжийн бүсэд амар ажил биш юм. Төгөлдөр хуурын бүх чавхдасыг чангалах хүч нь бараг ижил (ойролцоогоор 2 кН) бөгөөд чавхдаст урт, зузааныг өөрчилснөөр олон янзын давтамжийг олж авдаг.

Чавхдаст хөгжмийн зэмсгийг хутгахдаа суга татах (жишээлбэл, босоо ятга эсвэл банжо), цохих (төгөлдөр хуур дээр), нум (хийлийн гэр бүлийн хөгжмийн зэмсгүүдийн хувьд) ашиглан хийж болно. Бүх тохиолдолд, дээр дурдсанчлан гармоникуудын тоо ба тэдгээрийн далайц нь утсыг өдөөх аргаас хамаарна.

Төгөлдөр хуур.

Цохилтод утсыг нь хөдөлгөдөг хөгжмийн ердийн жишээ бол төгөлдөр хуур юм. Энэхүү хөгжмийн зэмсгийн том дууны самбар нь олон төрлийн формантуудыг өгдөг тул түүний тембр нь ямар ч догдолж буй нотод маш жигд байдаг. Үндсэн формантууд нь 400-500 Гц орчим давтамжтайгаар оргилдоо хүрдэг ба бага давтамжтай үед аялгуу нь гармоникоор баялаг бөгөөд үндсэн давтамжийн далайц нь зарим хэт авианыхаас бага байдаг. Төгөлдөр хуурын хувьд хамгийн богино чавхдасаас бусад бүх чавхдас дээрх алх нь нэг үзүүрээс нь чавхдаст уртын 1/7 хэсэгт байрлах цэгт цохигддог. Энэ нь ихэвчлэн энэ тохиолдолд үндсэн давтамжийн хувьд диссонант болох долоо дахь гармоник ихээхэн дарагдсан байдагтай холбон тайлбарладаг. Гэхдээ алхны хязгаарлагдмал өргөнөөс болж долоо дахь ойролцоо байрлах бусад гармоникууд бас дарагддаг.

Хилийн гэр бүл.

Хийлийн гэр бүлийн хөгжмийн зэмсгийн хувьд урт дууг нумаар үүсгэдэг бөгөөд үүний тусламжтайгаар чавхдаст хувьсах хөдөлгөгч хүчийг өгч, чавхдаст чичиргээг хадгалдаг. Хөдөлгөөнт нумын үйлчлэлээр таталтын хүч ихэссэнээс утас тасрах хүртэл үрэлтийн улмаас хажуу тийш татагдана. Эхлэх байрлал руугаа буцаж ирэхэд тэр дахин нум руу хөтлөгдөв. Энэ үйл явц давтагдах бөгөөд ингэснээр утсан дээр үе үе гадны хүч үйлчилнэ.

Хэмжээг нэмэгдүүлэх, давтамжийн хүрээг багасгахын тулд гол нуман утсан хөгжмийн зэмсгүүдийг хийл, хийл, морин хийл, контрбасс зэрэг байдлаар байрлуулна. Эдгээр хэрэгслүүдийн давтамжийн спектрүүд нь ялангуяа өнгө аясаар баялаг бөгөөд энэ нь тэдний дуунд онцгой дулаан, илэрхий байдлыг өгдөг нь дамжиггүй. Хийлийн гэр бүлийн хувьд чичиргээт утас нь хөгжмийн зэмсгийн агаарын хөндий ба их биетэй акустик байдлаар холбогддог бөгөөд энэ нь маш өргөн давтамжийн хүрээг эзэлдэг формантуудын бүтцийг голчлон тодорхойлдог. Хийлийн гэр бүлийн томоохон төлөөлөгчид нам давтамжийн бүсэд шилжсэн олон тооны формантуудтай байдаг. Иймд хийлийн овгийн хоёр зэмсэг дээр тоглож буй ижил нот нь тононы бүтцийн ялгаатай байдлаас шалтгаалан өөр өөр тембр өнгө олж авдаг.

Хийл нь биеийн хэлбэрээс шалтгаалж 500 Гц-ийн давтамжтай тод резонанстай байдаг. Энэ утгатай ойролцоо давтамжтай нотыг тоглуулах үед "чонын аялгуу" гэж нэрлэгдэх хүсээгүй чичиргээний чимээ гарч болно. Хийлийн биеийн доторх агаарын хөндий нь өөрийн гэсэн резонансын давтамжтай байдаг бөгөөд тэдгээрийн гол нь 400 Гц-ийн ойролцоо байрладаг. Тусгай хэлбэрийн улмаас хийл нь хоорондоо нягт уялдаатай олон тооны резонанстай байдаг. Чоно өнгө аясаас бусад нь бүгд гаргаж авсан дууны ерөнхий спектрийн хувьд тийм ч их ялгагддаггүй.

Үлээвэр хөгжим.

Модон үлээвэр хөгжим.

Хязгаарлагдмал урттай цилиндр хоолой дахь агаарын байгалийн чичиргээний талаар өмнө нь авч үзсэн. Байгалийн давтамж нь хэд хэдэн гармоник үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн үндсэн давтамж нь хоолойн урттай урвуу хамааралтай байдаг. Үлээвэр хөгжмийн зэмсэг дэх хөгжмийн дуу чимээ нь агаарын баганын резонансын өдөөлтөөс болж үүсдэг.

Агаарын чичиргээ нь резонаторын хананы хурц ирмэг дээр унах агаарын урсгалын чичиргээ, эсвэл агаарын урсгал дахь зэгсний уян гадаргуугийн чичиргээгээр өдөөгддөг. Аль ч тохиолдолд даралтын үе үе өөрчлөлт нь багажны торхны орон нутгийн хэсэгт тохиолддог.

Эдгээр өдөөх аргуудын эхнийх нь "ирмэгийн өнгө" харагдах байдал дээр суурилдаг. Хурц ирмэг бүхий шаантаг хэлбэртэй саад тотгороор эвдэрсэн цоорхойноос агаарын урсгал гарч ирэхэд эхлээд нэг талд, дараа нь шаантагны нөгөө талд үе үе эргүүлэг үүсдэг. Агаарын урсгалын хурд өндөр байх тусам тэдгээрийн үүсэх давтамж их болно. Хэрэв ийм төхөөрөмжийг резонансын агаарын баганад акустик байдлаар холбосон бол ирмэгийн аяны давтамжийг агаарын баганын резонансын давтамжаар "барьж авдаг". эргүүлэг үүсэх давтамжийг агаарын баганаар тодорхойлно. Ийм нөхцөлд агаарын баганын үндсэн давтамж нь агаарын урсгалын хурд нь тодорхой хамгийн бага утгаас хэтэрсэн үед л өдөөгддөг. Энэ утгаас давсан тодорхой хурдны хязгаарт ирмэгийн аялгууны давтамж нь энэ үндсэн давтамжтай тэнцүү байна. Агаарын урсгалын хурд илүү өндөр байх үед (резонатортой холбоогүй тохиолдолд ирмэгийн давтамж нь резонаторын хоёр дахь гармониктой тэнцүү байх болно) ойролцоо) ирмэгийн давтамж хоёр дахин нэмэгдэж, аялгууны давтамж нэмэгддэг. Бүхэл бүтэн системээс ялгарах нь октав илүү өндөр болж хувирдаг. Үүнийг хэт үлээлгэх гэж нэрлэдэг.

Ирмэгийн аялгуу нь эрхтэн, лимбэ, пикколо зэрэг хөгжмийн зэмсгүүдийн агаарын баганыг өдөөдөг. Лимбэ тоглохдоо нэг үзүүрийн ойролцоо хажуугийн нүх рүү хажуу талаас үлээж, ирмэгийн аялгууг өдөөдөг. D ба түүнээс дээш октавын ноотууд нь торхны үр дүнтэй уртыг өөрчлөх, хажуугийн нүхийг нээх, ердийн ирмэгийн аялгуугаар үүсдэг. Илүү өндөр октавуудыг хэт үлээх замаар олж авдаг.

Үлээвэр хөгжмийн зэмсгийн дууг өдөөх өөр нэг арга бол агаарын урсгалыг үе үе савладаг зэгсээр таслах явдал бөгөөд үүнийг зэгсээр хийсэн тул зэгс гэж нэрлэдэг. Энэ аргыг янз бүрийн модон үлээвэр болон гуулин хөгжмийн зэмсгүүдэд ашигладаг. Нэг зэгстэй (жишээлбэл, кларнет, саксофон, баян хуурын төрлийн хөгжмийн зэгс гэх мэт), тэгш хэмтэй хос зэгстэй (жишээлбэл, гобой, фагот гэх мэт) сонголтууд байдаг. Аль ч тохиолдолд хэлбэлзлийн процесс ижил байна: Бернуллигийн хуулийн дагуу даралт нь багасдаг нарийн завсараар агаарыг үлээлгэдэг. Таяг нь завсар руу татагдаж, түүнийг хаадаг. Урсгал байхгүй үед уян харимхай таяг шулуун болж, үйл явц давтагдана.

Үлээвэр хөгжмийн зэмсгүүдэд лимбэний нэгэн адил хэмжүүрийн ноотыг сонгохдоо хажуугийн нүхийг онгойлгож, үлээх замаар гүйцэтгэдэг.

Хоёр үзүүр нь нээлттэй, бүхэл бүтэн өнгө аястай бүрээнээс ялгаатай нь зөвхөн нэг үзүүрт нь нээлттэй бүрээ нь зөвхөн сондгой гармониктай байдаг ( см. илүү өндөр). Энэ бол кларнетийн тохиргоо бөгөөд тиймээс түүний гармоник нь сул илэрхийлэгддэг. Кларнет дахь хэт үлээлгэх нь үндсэн давтамжаас 3 дахин их давтамжтайгаар тохиолддог.

Обоид хоёр дахь гармоник нэлээд хүчтэй байдаг. Энэ нь кларнетээс ялгаатай нь нүх нь конус хэлбэртэй байдаг бол кларнетт нүхний хөндлөн огтлол нь уртынхаа ихэнх хэсэгт тогтмол байдаг. Конус баррель дахь чичиргээний давтамжийг цилиндр хоолойтой харьцуулахад тооцоолоход илүү хэцүү байдаг ч бүрэн хэмжээний өнгө аяс байсаар байна. Энэ тохиолдолд битүү нарийн төгсгөлтэй конус хэлбэрийн хоолойн чичиргээний давтамж нь хоёр төгсгөл нь нээлттэй цилиндр хэлбэртэй хоолойн давтамжтай ижил байна.

Гуулин зэмсэг.

Эвэр, бүрээ, корнет-а-поршений, тромбон, бугль, туба зэрэг гуулин хөгжмийн зэмсгүүд уруулаараа догдолдог бөгөөд энэ нь тусгай хэлбэртэй амны хөндийгөөр хосолсон үед давхар зэгсний үйлдэлтэй төстэй байдаг. Сэтгэл хөдөлгөм дуу чимээний үед агаарын даралт нь модны салхинаас хамаагүй өндөр байдаг. Гуулин салхи нь ихэвчлэн цилиндр ба конус хэлбэртэй, хонхтой төгсгөлтэй металл торхтой байдаг. Хэсгүүдийг гармоникийн бүрэн спектрээр хангахын тулд сонгосон. Торхны нийт урт нь хоолойны хувьд 1.8 м-ээс 5.5 м хүртэл байдаг. Хоолойг акустик шалтгаанаар биш харин ажиллахад хялбар болгох үүднээс эмгэн хумс хэлбэрээр шургуулдаг.

Торхны тогтмол урттай бол жүжигчин зөвхөн торхны байгалийн давтамжаар тодорхойлогддог тэмдэглэлүүдтэй байдаг (мөн үндсэн давтамж нь ихэвчлэн "тасардаггүй" байдаг), амны хөндийн агаарын даралтыг нэмэгдүүлснээр өндөр гармоникууд өдөөгддөг. Тиймээс, тогтсон урттай бамбай дээр та хэдхэн нот (хоёр, гурав, дөрөв, тав, зургаа дахь гармоник) тоглож болно. Бусад гуулин багажууд дээр гармоникуудын хооронд байрлах давтамжийг торхны уртыг өөрчлөх замаар авдаг. Тромбон нь энэ утгаараа өвөрмөц бөгөөд түүний торхны урт нь эвхэгддэг U хэлбэрийн гулсуурын жигд хөдөлгөөнөөр зохицуулагддаг. Бүхэл бүтэн масштабын тэмдэглэлийн сонголтыг слайдын долоон өөр байрлалаар хангадаг бөгөөд баррель нь догдолж буй аяыг өөрчилдөг. Бусад гуулин хэрэгсэлд энэ нь янз бүрийн урттай, өөр өөр хослол бүхий гурван хажуугийн сувгийг ашиглан торхны нийт уртыг үр дүнтэй сунгах замаар хийгддэг. Энэ нь долоон өөр баррель уртыг өгдөг. Тромбоны нэгэн адил эдгээр долоон баррель урттай тохирох янз бүрийн цуврал аялгуунууд бүхэл бүтэн хэмжүүрийн ноотуудад цохигддог.

Бүх гуулин хөгжмийн аялгуу нь гармоникоор баялаг. Энэ нь голчлон өндөр давтамжтай дууны цацрагийн үр ашгийг нэмэгдүүлдэг хонхтой холбоотой юм. Бүрээ болон эвэр нь богльтой харьцуулахад илүү өргөн хүрээний гармоник тоглоход зориулагдсан. И.Бахын бүтээлүүдийн гоцлол бүрээ хэсэг нь эгнээний дөрөв дэх октавын олон хэсгүүдийг агуулсан бөгөөд энэ хөгжмийн зэмсгийн 21-р гармонид хүрдэг.

Цохилтот хөгжим.

Цохилтот хөгжмийн зэмсгүүд нь хөгжмийн зэмсгийн биеийг цохиж, чөлөөт чичиргээг нь хөдөлгөж дуугардаг. Ийм зэмсэг нь чичиргээ нь цохилтоор өдөөгддөг төгөлдөр хуураас хоёр талаараа ялгаатай: чичиргээт бие нь гармоник өнгө үүсгэдэггүй бөгөөд өөрөө нэмэлт резонаторгүйгээр дуу гаргаж чаддаг. Цохилтот хөгжимд бөмбөр, цан, ксилофон, гурвалжин орно.

Хатуу бодисын чичиргээ нь ижил хэлбэрийн агаарын резонаторын чичиргээнээс хамаагүй илүү төвөгтэй байдаг, учир нь хатуу биетүүдэд илүү олон төрлийн чичиргээ байдаг. Тиймээс шахах, гулзайлгах, мушгирах долгион нь металл бариулын дагуу тархаж болно. Тиймээс цилиндр саваа нь цилиндр агаарын баганаас илүү олон чичиргээний горимтой тул резонансын давтамжтай байдаг. Түүнээс гадна эдгээр резонансын давтамжууд нь гармоник цуврал үүсгэдэггүй. Ксилофон нь хатуу баарны гулзайлтын чичиргээг ашигладаг. Чичиргээт ксилофон барын хэт авианы үндсэн давтамжийн харьцаа нь: 2.76, 5.4, 8.9, 13.3.

Тюнинг сэрээ нь хэлбэлздэг муруй саваа бөгөөд түүний чичиргээний үндсэн хэлбэр нь хоёр гар нэгэн зэрэг ойртох эсвэл бие биенээсээ холдох үед үүсдэг. Тохируулагч нь гармоник цуваагүй бөгөөд зөвхөн түүний үндсэн давтамжийг ашигладаг. Түүний эхний хэт авианы давтамж нь үндсэн давтамжаас 6 дахин их байна.

Хөгжмийн дуугаралт үүсгэдэг цул биетийн өөр нэг жишээ бол хонх юм. Хонхны хэмжээ нь янз бүр байж болно - жижиг хонхоос эхлээд олон тонн жинтэй сүмийн хонх хүртэл. Хонх томрох тусам дуу чимээ багасна. Хонхны хэлбэр болон бусад шинж чанарууд нь олон зуун жилийн хувьслын явцад олон өөрчлөлтийг авчирсан. Маш цөөхөн аж ахуйн нэгж тэдний үйлдвэрлэл эрхэлдэг бөгөөд энэ нь маш их ур чадвар шаарддаг.

Хонхны эхний аялгуу нь гармоник биш бөгөөд өөр өөр хонхны хувьд хэт авианы харьцаа ижил биш байна. Жишээлбэл, нэг том хонхны хувьд хэт авиа ба үндсэн давтамжийн хэмжсэн харьцаа 1.65, 2.10, 3.00, 3.54, 4.97, 5.33 байна. Гэвч хонх цохисны дараа тонус хоорондын энергийн хуваарилалт маш хурдан өөрчлөгдөж, хонхны хэлбэр нь давамгайлсан давтамжууд хоорондоо ойролцоогоор гармоник хамааралтай байхаар сонгогдсон байдаг. Хонхны өндөр нь үндсэн давтамжаар тодорхойлогддоггүй, харин цохисны дараа давамгайлах ноотоор тодорхойлогддог. Энэ нь ойролцоогоор хонхны тав дахь аялгуутай тохирч байна. Хэсэг хугацааны дараа хонхны дуунд доод өнгө давамгайлж эхэлдэг.

Бөмбөрийн хувьд хэлбэлздэг элемент нь арьсан мембран, ихэвчлэн дугуй хэлбэртэй байдаг бөгөөд үүнийг сунгасан утаснуудын хоёр хэмжээст аналог гэж үзэж болно. Хөгжмийн хувьд бөмбөр нь чавхдас шиг чухал биш, учир нь түүний байгалийн давтамжийн байгалийн хүрээ нь гармоник биш юм. Үл хамаарах зүйл бол тимпани бөгөөд түүний мембран нь агаарын резонатороор сунадаг. Бөмбөрийн аяны дарааллыг радиаль чиглэлд толгойн зузааныг өөрчилснөөр гармоник болгож болно. Ийм бөмбөрийн жишээ байж болно табла, Энэтхэгийн сонгодог хөгжимд хэрэглэгддэг.