a “Sound Of Silence”, “Sound and Vision”, és a zenei dombok él a hang a zene — igen, hang körülöttünk dalok és a mindennapi életünkben.
de mi is pontosan a hang, pontosabban mi a hangenergia? Van-e hang, ha senki sem hallja? (OK, itt egy kicsit filozofikusak vagyunk, de láthatjuk, hogy ez még sok más kérdéshez vezet.)
szinte mindannyian élvezünk bizonyos hangokat, amelyek széles spektrumon találkoznak, függetlenül attól, hogy a Beatles egy feketerigóról énekel, vagy az ASMR őrület a csendes zajoktól. Eközben néhány munkavállalónak védelemre van szüksége a hangenergiától és fülvédőt kell viselnie — a helikopterpilótáktól a nehézgépeket használó olajfúrótornyokig.
nézzük meg a hangenergia meghatározásait, és azt, hogy a hangforrások megértése hogyan segíti világunk alakítását.
mi a hangenergia meghatározása?
mielőtt meghatároznánk a hangenergiát, meg kell értenünk az univerzum két fő energiatípusát:
- potenciális energia, vagy valahol tárolt energia
- kinetikus energia, a mozgás energiája
ezeket az energiákat fel lehet osztani más energiaformákra. Ennek ellenére a potenciális és a kinetikus energia továbbra is az energia megértésének pillérei. Vessen egy pillantást a potenciális és kinetikus energiáról szóló útmutatónkra, hogy mélyebb betekintést nyerjen ezekbe az energiákba.
a hangenergia ezen energiafelosztások egyike. A hanghullám a mechanikai energia egyik formája. A hangenergia az az energia, amelyet egy tárgy rezgései szabadítanak fel — a hang az, amit a rezgésekből kapunk. A hang hanghullámokként halad, amelyek rezgő részecskék. A hanghullámok gázokon, folyadékokon és szilárd anyagokon keresztül haladhatnak.
Hogyan Keletkezik A Hangenergia?
Vegyünk egy bongódobot, és tegyük a padlóra, készen a játékra. Ebben a helyzetben potenciális energiával rendelkezik. Most üssük meg a dob bőrét a kezünkkel. Ez a kézmozgás kinetikus energia.
amikor a kezed (kinetikus energia) eléri a bongót (potenciális energia), a Bongo dobfeje és bőre rezeg, ami a környező levegő molekuláit rezegteti. A közeli levegőmolekulák ellen is rezegnek, vibrációs láncreakciót indítva el. A rezgő levegőmolekulák rezegnek a szomszédos részecskékkel, majd a következő molekulakészlettel stb., hanghullámot hozva létre, amely kifelé halad a forrásától.
ezek a rezgő molekulák vagy részecskék, amelyek egy rezgő tárgyból származnak, hanghullámot alkotnak. Például könnyű hallani valakinek a hangját, ha négyszemközt beszél, néhány hüvelyk között-a hanghullám minden ember felé halad. Ha megduplázzuk a távolságot, és hátat fordítunk egymásnak, nehezebb lesz hallani egymás hangját. A hanghullámok mindkét embertől távolodnak.
a hanghullámok mozognak, amikor egy tárgy rezeg; ezt szaporításnak nevezzük.
a körülöttünk lévő levegőmolekulákat rezgő hanghullámokat az emberi fül érzékeli, ami a dobhártya rezegését okozza. Minél nagyobb a hang rezgése, annál hangosabb a hang — ezt hangintenzitásnak nevezik. Az intenzitást az határozza meg, hogy a levegő részecskék milyen erősen rezegnek, és megmutatja, hogy mennyi energia van egy hanghullámban.
ha el szeretné képzelni, hogy néz ki egy hanghullám, gondoljon egy Slinky hullámra, amelyet gyermekkorának egyik ilyen coily játékával készítettek. Ha a Slinky-t felfelé és lefelé, vagy balra és jobbra mozgatja az egyik végétől, akkor folyamatos hullámot hoz létre, amely a Slinky mentén halad. Ugyanez történik a hanggal is — a rezgések hullámként kifelé haladnak, ugyanabba az irányba haladva.
az emberi test sokféle hangot képes létrehozni, hogy segítsen megmagyarázni a jelenséget. Tapsolhat a kezével, énekelhet, feltörheti a csuklóját, vagy akár lenyelhet egy kis vizet. Mindezek a műveletek különböző típusú hangokat, tehát hanghullámokat eredményeznek.
A Hangnak Van Energiája?
igen, a hangnak energiája van. A rezgés hullámai a hang energiája.
hogyan hallhatjuk a hangenergiát és a hanghullámokat?
forrás
a hanghullámok a levegőn, folyadékokon vagy szilárd anyagokon keresztül jutnak el a fülünkhöz. A hullámok eljutnak a hallójáratainkba, majd továbbhaladnak a dobhártyánkba, és rezgésbe hozzák a csontjainkat — három apró csontot a fülünkben.
innen a most rezgő ossicles továbbítja a hanghullámokat a cochleába. Ezen a ponton az úgynevezett szőrsejtek ezeket a hullámokat olyan jelekké alakítják, amelyeket agyunk képes megérteni és értelmezni, vagy “hallani”, amit hangként értünk.
Gondolj a zenehallgatásra. Játsszuk ugyanazt a zenét háromszor, de különböző körülmények között. Először hallgassa meg, miközben ugyanabban a szobában áll, mint a sztereó. A dalnak világosnak kell lennie, amikor a levegőben halad. Másodszor futtasson fürdőt (élvezze!) és hallgassa a zenét, miközben a fejét és a fülét a víz alatt tartja. A hang megváltozik, mert a hanghullámok gyorsabban haladnak a víz alatt. Végül hallgassa meg a zenét egy szomszédos szobában, minden ajtó zárva.
ugyanaz a zenedarab minden környezetben másképp hangzik, mert a hanghullámok különböző módon haladnak át az egyes elemeken (levegő, víz, falak).
Mennyire Hangos A Hang?
a hanghullámok a hang hangosságától függően változnak. Minél nagyobb a rezgés, annál hangosabb a hang, és annál nagyobb az energia mennyisége a hanghullámban.
ha könnyedén megérintjük a bongo dobunkat, kevesebb rezgést — és kevés zajt — okoz, mintha minden erőnkkel fakanállal vernénk a dobot.
minél nagyobb a rezgés, annál nagyobb a hanghullám amplitúdója. Az amplitúdó a hanghullám magassága. A fülsiketítő hang hatalmas hanghullámot eredményez, nagy amplitúdóval, míg a csendesebb hangok kisebb hanghullámokkal rendelkeznek.
mind a hangosság, mind a hangmagasság befolyásolja az emberi fület. A túlzott hangenergia-amely hatalmas hanghullámokkal rendelkezik-súlyos fájdalmat okozhat nekünk, árthat nekünk, és szélsőséges esetekben süketté tehet minket.
Miért Vannak Különböző Hangmagasságok?
mint láttuk, a hanghullám zaját a magassága határozza meg: minél magasabb a hullám, annál hangosabb a hang. A hanghullámot a hossza vagy az egyes hullámcsúcsok közötti tér is jellemzi. Gondoljon a part felé forduló szabályos hullámok közötti távolságra.
a hanghullámok, amelyek csúcsai nagyon közel vannak egymáshoz, magasabb hangmagasságot eredményeznek. Ez azért van, mert nagyon gyorsan rezegnek. Az olyan hangszerek, mint a trombiták, magas hangokkal rendelkeznek, és olyan hanghullámokat hoznak létre, amelyek közel vannak egymáshoz.
ezzel szemben az egymástól távolabb eső hullámcsúcsokkal rendelkező hanghullámok alacsonyabb hangmagasságot eredményeznek. Ezek a hanghullámok lassabban rezegnek. Az oboa vagy fagott alacsonyabb hangmagasságú hangszerek.
egy xilofon tökéletesen illusztrálja ezt a hangmagasság-különbséget. Az alsó, nehezebb és nagyobb sávok lassabb hanghullámot eredményeznek, nagyobb távolsággal közöttük, mint a kisebb, könnyebb sávok magasabb hangmagassága.
a Hangvillák különböző hangmagasságúak és méretűek. Minél kisebb a hangvilla, annál nagyobb a hangmagassága (feltételezve, hogy az összes felhasznált anyag azonos), és minél nagyobb a hangvilla, annál alacsonyabb a hangmagassága. Ha ugyanazt a hangvillát kétszer, egyszer halkan, egyszer erővel üti meg, a keményebb ütés hangosabban fog rezonálni, mert több hangenergiája van.
ha egy hang hangmagassága túl magas az emberi fül számára, ultrahangosnak nevezzük. Ha túl alacsony, infraszonikusnak hívjuk.
építészek és hangmérnökök tanulmányozzák a hangutazást, az úgynevezett akusztikát, koncerttermek, mozik és bárhol, ahol a hangzás elengedhetetlen. A kemény felületek jól tükrözik a hangot, visszhangokat hozva létre, míg a lágyabb felületek, például a szőnyegek, elnyelik a hangot, csökkentve a visszhangot.
Hogyan Mérjük A Hangot?
a hangot decibelben mérik, más néven hangenergia-sűrűségszintje vagy hangnyomása.
mekkora a hangsebesség?
forrás
számos tényező befolyásolhatja a hang sebességét, például a levegő hőmérsékletét, az anyagot, amelyen a hanghullám áthalad, és például a hanghullám frekvenciáját.
a Földön, tengerszinten, 59 Fahrenheit fok (15 Celsius fok) levegő hőmérséklete miatt a hangsebesség 761,2 mph (1225 km/h). A hang gyorsabban mozog a melegebb levegőben. Mint ilyen, minél magasabb a légkörben, annál alacsonyabb a szükséges sebesség a hanghatár megtöréséhez.
például az első repülőgép, amely áttörte a hanghatárt és szuperszonikus sebességgel repült, egy Bell X-1 rakétahajtású kutató repülőgép volt. Október 14, 1947, a repülőgép vontatott magas a légkörbe, és megjelent. Megtörte a (helyi) hangkorlátot 662 mérföld/óra (1066 km / h) sebességgel.
hangrobbanás történik, amikor a repülőgép gyorsabban halad, mint a hangsebesség. Mennydörgéshez hasonló hang hallatszik, mert a levegőt nagy erővel félretolják, lökéshullámot hozva létre. Az elmozdult, nyomás alatt lévő levegő részecskék minden irányban kifelé mozognak, és a lökéshullámból származó nyomás felszabadulása hangrobbanásként hallható.
mi a Doppler-hatás?
a hanghullámok trükköket játszhatnak a fülén az úgynevezett Doppler-effektusban.
például egy közeledő autónak magas a hangmagassága, amely lecsökken, ha elhaladt melletted, annak ellenére, hogy az autó zajtermelése egyáltalán nem változik. Ha a járműben ülne, egyáltalán nem venné észre az autó zajának változását. Az autó hanghullám-frekvenciái ugyanazok maradnak a közeledés és az elhaladás során.
azonban az autó sebessége, ahogy ön felé halad, a hanghullámok gyorsabban vagy gyorsabban érik el a fülét, mint a jármű. Ettől a motor hangmagassága magasabb lesz. Az ellenkezője történik, ha az autó elhalad – a hanghullámok lassabban és alacsonyabb frekvencián érkeznek a fülébe, így alacsonyabban hangzik.
miért nem hallja a hangot az űrben?
a tér vákuum, nincs levegő molekula a hanghullámok rezgéséhez. A hang egy mechanikus hullám, ezért nem tud vákuumon keresztül haladni. A vákuumban nincsenek olyan levegőmolekulák, amelyeket a hanghullám rezeghet.
látványossá tehetjük, ha egy stadionra gondolunk, amely tele van olyan emberekkel, akik stadionhullámot hajtanak végre. Az emberek a levegőmolekulák, és mozognak — vagy rezegnek -, hogy fenntartsák a stadion hullámát. A hanghullámok (a stadion hulláma) mozoghatnak, ha vannak levegőmolekulák (emberek).
vákuumban nincsenek levegőmolekulák (emberek), így a hanghullám nem tud haladni és zajt kelteni, csakúgy, mint emberek nélkül nincs stadionhullám.
a hangenergia gyakorlati felhasználása
forrás
a hangenergia nem korlátozódik arra, hogy lehetővé tegye számunkra, hogy kommunikáljunk és halljuk, mi történik körülöttünk. A hang rögzítése egy dolog, de most már sokféle módon felhasználhatjuk a hangenergiát életmódunk javítására.
Hogyan Használják Fel A Hangenergiát?
a hangenergia hasznos energia. A hangenergia napról napra lehetővé teszi számunkra, hogy tudjuk, mikor csörög a telefon, zenét hallgassunk, beszélgetéssel kommunikáljunk, és halljuk, ahogy egy teherautó dudál a kürtjével, hogy figyelmeztessen a veszélyre. Ez csak néhány példa a hangenergiára.
az ultrahang — az emberek számára túl magas hangmagasságú hangenergia — rezgések-kritikus fontosságúak az orvosi területen. Az ultrahang ugyanazt az echolokációs módszert használja, hogy a várandós anyáknak letapogatással mutassa meg fejlődő babáját.
az ultrahang a veseköveket is lebonthatja, vagy szervek beolvasására használható.
eközben a szonár lehetővé teszi a hajók számára, hogy navigáljanak és átkutatják a tengereket, feltérképezzék a tengerfenéket vagy elsüllyedt hajókat keressenek.
A Szonár Hanghullámokat Használ?
a Sonar a Sound Navigation and Ranging rövidítése. A szonárt széles körben használják a tengeren az óceánok feltérképezésére, a veszélyek felkutatására, a keresésre stb.
a szonár hanghullámokat használ, mert a hanghullámok messzebb haladnak a vízben, mint a radar vagy a fény.
az aktív szonár hanghullámokat küld objektumokba, és visszhangokat “hallgat”, amelyek segíthetnek a vizsgált terület feltérképezésében. A passzív szonár magában foglalja az óceánban lévő hanghullámok, például más hajók vagy bálnák” hallgatását”.
mi a különbség a hanghullámok és a rádióhullámok között?
láttuk, hogy a hangok hullámokból készülnek. Amikor a rádiót hallgatjuk, hangot ad. A hanghullámok és a rádióhullámok alapvetően különböznek egymástól.
a rádió fogadja a továbbított hullámokat. A kritikus különbség a hanghullámok és a rádióhullámok között az, hogy a rádióhullám egyfajta elektromágneses hullám. Ezzel szemben a hanghullámok olyan rezgések, amelyek mechanikus hullámot hoznak létre.
a rádióhullámok a hanghullámokkal ellentétben a porszívókon is áthaladhatnak. Ezért az olyan műholdak, mint a Voyager 1, rádióhullámok segítségével kommunikálnak a földdel.
átalakítható-e a hangenergia elektromos energiává?
forrás
igen, a hangenergiát elektromos energiává alakíthatjuk. Széles körben elterjedt példa a mikrofon.
amikor valaki mikrofonba beszél vagy énekel, a hangenergia lefelé halad a mikrofonon, hogy elérje a membránt. A membrán viszont rezeg, mágnest mozgatva egy tekercs közelében. A mikrofon most elektromos jelet ad.
a mikrofon elektromos jele általában egy hangszóróra vezet, majd a hangszóró az elektromos jelet hanghullámokká alakítja. Ennek eredményeként megvan a koncertje, karaoke, vagy konferencia esemény.
a zaj villamos energiává történő átalakításának kutatása nagyon korai szakaszban van. Amint a mikrofonnal látható, lehetséges, de a hang-villamos energia átalakítása előnyös szinteken továbbra is elméleti, mint gyakorlati.
azonban elég félelmetes akusztikus levitációs kísérleteket végezhet hanghullámokkal és hangenergiával.
Ki Fedezte Fel A Hangenergiát?
számos híres név segített a hangenergia felfedezésében.
- a görög filozófus Pitagorasz kísérletezett rezgő húr tulajdonságait már a 6.században.
- Arisztotelész feltételezte, hogy a hanghullámok a levegőben terjednek a levegő mozgása révén.
- Vitruvius Római építészmérnök sikeresen levezetette a hanghullám-átviteli mechanizmusokat az ie 1.században.
- Galileo a 16.és 17. században tanulmányozta a hanghullámokat és az akusztikát, tudományos szintre emelve a tanulmányt.
- Marin Mersenne francia matematikus elősegítette a rezgésvizsgálatot, három törvényt adva, amelyek a modern zenei akusztika alapját képezik.
- Robert Hooke angol fizikus volt az első, aki ismert frekvenciájú hanghullámot készített.
- a 17.század végén és a 18. század elején Joseph Sauveur francia fizikus tanulmányai a hullámok, a hangmagasság és a frekvenciák kapcsolatát vizsgálták. Sok akusztikus kifejezés származik a munkájából.
az állatok és az emberek különböző hanghullámokat hallanak?
forrás
az állatok és az emberek eltérő hallási tartományokkal rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy más hanghullám-tartományokat hallunk, mint más lények.
minden fajnak van hallási tartománya, és gyakran ezek közül néhány közös. Ezeket a frekvenciatartományokat Hertzben (Hz) és Kilohertzben (kHz) mérik.
az emberek 20 Hz-től 20 000 Hz-ig képesek érzékelni a hanghullámokat.
általános szabály, hogy a kisebb emlősök nagyobb tartományokat, a nagyobb állatok pedig alacsonyabb tartományokat észlelnek.
az elefánt tartománya 16 Hz és 12 000 Hz között van. Sok zaj, amelyet az emberi fül számára nem észlelnek. A macskák hatótávolsága 45 Hz-től 64 000 Hz-ig terjed — olyan dolgokat fognak hallani, amelyeket az emberek és az elefántok nem fognak észrevenni.
a kutyák gyakran hallanak magas hangokat, amelyeket teljesen figyelmen kívül hagyunk, mert a hatótávolságuk 45 000 Hz-ig terjed.
a hangenergia formálja világunkat
a hangenergia sokkal több, mint a zajok hallása. Hallásunkat arra használjuk, hogy megértsük a minket körülvevő hangenergiát.
a régi rejtvény egy fáról, amely egy erdőben esik, és senki sem hallja — zajt ad? A hangenergia megértése azt jelenti, hogy tudod, hogy a lehulló fa a levegő részecskéit rezegteti, de nem ad hangot. Hangenergiát hoz létre, és csak akkor ad hangot, ha ott vagy, hogy megkapd a vibráló hanghullámokat, hogy az agyad zajként értelmezze őket.
további érdekes tényeket az energia és a természeti jelenségek, győződjön meg róla, hogy böngésszen többet az Amigo Energy blog.
az amigoenergy hozta Önnek
az Adobe Stock által licencelt összes kép.
Kiemelt kép: