Kas yra garso bangos?

Akustika yra fizikos šaka, nagrinėjanti mechanines bangas. Šis garso bangų tyrimas prasidėjo žymiausių mokslo protų stebėjimais. XV amžiaus italų fizikas Galilėjus Galilėjus padarė reikšmingą pastebėjimą apie ryšį tarp bangos dažnio ir jos aukščio.

Prancūzų matematikas Marinas Mersenas pirmasis 1640 m. užfiksavo garso greitį ore. Garso bangų ir virpesių supratimas yra stipri akustikos šaka, nes apima beveik visus šiuolaikinės visuomenės aspektus, ypač klausą ir bendravimą. , kertiniai išlikimo akmenys.

Kaip žmonės girdi

Iš išorinės ausies garsas patenka į ausies kanalą ir nukeliauja į ausies būgnelį, kuris vibruoja nuo įeinančių bangų. Trys kaulai ausyje, malleus, incus ir staple, priima vibracijas ir sustiprina jas prieš siunčiant į sraigę – skysčių pripildytą struktūrą vidinėje ausyje. Sraigės viduje esantis skystis raibuliuoja, o stereocilijos, į plaukus panašios struktūros, išsidėsčiusios skirtinguose baziliarinės membranos regionuose, kelia garsus. Stereocilijų galiukai atsiveria ir neurotransmiteriai sukuria elektrinius signalus, kurie perduodami klausos nervui, kuris perduoda juos į smegenis atpažinti.

Hario poterio filmo anonsas

Kas greičiau: garsas per vandenį ar orą?

Garsas veikia objekto paviršių, todėl jis skirtingai reaguoja su įvairiomis terpėmis. Vibraciją sukelia dūžtančios dalelės, kai kiekvienas susidūrimas perduoda energiją iš vienos dalelės kitai. Kai kas šį procesą lygina su estafetėmis, kur energija tarsi lazdelė perduodama iš bėgiko bėgikui. Oras yra dujos, kurios neturi pasipriešinimo, todėl bangą sukelti lengva, bet ji nebus greita. Kadangi vanduo yra tankesnis už orą, norint pradėti bangą, reikia daugiau pastangų. Tačiau kai tik jis pradedamas, energija, perduodama iš vienos dalelės į kitą, padeda garso bangoms judėti mažiausiai keturis kartus greičiau nei per orą.

Garso greičio sulaužymas

Esant 68 laipsnių Farenheitui, garso greitis yra 767 mylios per valandą arba 1125 pėdos per sekundę. Didėjant objekto greičiui, prieš jį kaupiasi vietinis garso bangų greitis, sukuriantis tai, ką kai kurie žmonės vadina barjeru. Kai objektas pasiekia tam tikrą pagreitį, jis prasiveržia per bangas, aplenkdamas visas garso bangas ir susidariusį slėgį. Rezultatas, girdimas ant žemės, yra sprogimas, žinomas kaip garsinis bumas.

Griaustinio priežastis

Kai kurie mano, kad žaibas ir griaustinis yra atskiri reiškiniai, kai jie yra priežasties ir pasekmės rezultatas. Žaibas yra šviesos, šilumos ir energijos derinys. Judėdamas jis perkaitina aplinkinį orą, kuris taip greitai plečiasi, kad sukuria garso bumą, vadinamą griaustiniu.

Ernstas Chladnis

Vokietijoje gimęs XVIII amžiaus fizikas ir muzikantas Ernstas Chladni domėjosi muzika ir mokslu, tačiau dėl tėvo nepritarimo buvo priverstas studijuoti teisę. Jis įgijo teisininko laipsnį ir, mirus tėvui, jautėsi laisvas siekti savo pirminių interesų. Remdamasis XVII amžiaus anglų fiziko Roberto Huko darbais, Chladni išrado garso bangų ant metalo vizualizavimo metodą, vadinamą Chladni plokštelėmis. Jo demonstracija atkreipė Napoleono Bonaparto dėmesį ir palankumą. Dėl visų savo darbų šioje srityje jis daugeliui žinomas kaip akustikos tėvas.

Garso matavimas

Garso banga susideda iš dažnio ir amplitudės. Dažnis matuoja garso virpesių skaičių per sekundę, o amplitudė – bangos galingumą. Decibelai, dB, reiškia garso bangų energiją. Nulis decibelų yra švelniausias aptinkamas garsas, o kiekvienas 3 decibelų padidėjimas padidina garso intensyvumą dvigubai. Įprastas kalbėjimas yra maždaug 65 dBA, tačiau nuolatinis aukštesnis nei 85 dBA lygis gali pakenkti klausai. Pavyzdžiui, įprasto roko koncerto garso slėgis yra 120 dBA, kuris gali sugadinti stereocilijas greičiau nei per minutę.

Ar garsas keliauja tiesiai?

Objektų buvimas jo kelyje gali turėti įtakos garso bangų judėjimui. Pavyzdžiui, kai garsas atsitrenkia į kietą objektą, jis atsispindi ir sudaro aidą. Minkštesni objektai sugeria garsus, kad neleistų jam keliauti toliau. Nors garso bangos sklinda tiesiomis linijomis, tai priklauso nuo to, kas yra jų kelyje. Šių aido ir sugerties charakteristikų naudojimas padeda mokslininkams ištirti vandenyno gelmes.

kirklands maisto produktai

Psichoakustika

Tyrimas, kaip žmonės suvokia tam tikrus garsus, vadinamas psichoakustika. Tai, ką smegenys daro su tuo, ką girdi ausys, priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant laiką ir dažnį. Psichoakustika tiria, kaip garso bangos paverčiamos nerviniais dirgikliais, taip pat labiau komerciniais tikslais, pavyzdžiui, duomenų glaudinimo būdai ir garso triukšmo mažinimas telekomunikacijose. Žmogaus ausų dažnių diapazonas yra nuo 20 Hz iki 20 000 Hz, kuris mažėja su amžiumi. Šis laukas gali padėti gydytojams geriau suprasti klausos praradimo dinamiką.

Echolokacija

Delfinų, šikšnosparnių ir banginių naudojama echolokacija naudoja garso bangas, kad sukurtų aidą. Aidas atšoka, grįžta į gyvūno ausis ir padeda nustatyti atstumą, dydį ir formą. Žmonėms echolokacija gali padaryti tą patį. Aklieji ir silpnaregiai sukuria garsus bakstelėdami lazdelėmis arba spragtelėdami pirštais, o tai gali padėti jiems orientuotis ir naršyti pasaulyje.

Tyrimas, kaip garsas padeda atminti

Teta bangos yra elektriniai impulsai nuo 4 iki 7 Hz, padedantys atsipalaiduoti. Mokslininkai išbando įtraukimo įrenginį, kuris naudoja garso ir šviesos derinį, kad padidintų teta bangų aktyvumą ir pagerintų atmintį. Rezultatai parodė, kad padidėjusi atmintis ir teta aktyvumas išliko tam tikrą laiką po to, kai įrenginys buvo išjungtas.