Suono: le sue caratteristiche, il suono dei viaggi e la riflessione del suono (spiegato con il diagramma)

Suono: le sue caratteristiche, il modo in cui viaggia e la riflessione del suono (spiegato con il diagramma)!

Ascoltiamo così tanti tipi diversi di suoni in tutte le nostre ore di veglia. Alcuni sono piacevoli, altri sgradevoli. Alcuni sono squillanti, mentre altri sono bassi. Alcuni sono rumorosi e altri morbidi. Discuteremo su come vengono prodotti i suoni e su cosa caratterizza un suono.

Come viene prodotto il suono:

Le seguenti attività ti aiuteranno a capire come viene prodotto il suono.

1. Colpisci una campana del tempio per farlo squillare. Tocca il campanello quando suona. Sentirai vibrazioni.

2. Allunga un elastico attraverso una scatola di matite. Spingere due matite sotto l'elastico. Se pizzichi l'elastico allungato con il dito, sentirai un suono. Noterai anche che l'elastico sta vibrando.

3. Metti le dita leggermente sulla gola e parla. Sentirai vibrazioni.

4. La Figura 9.2 mostra un diapason, che viene utilizzato in laboratorio per produrre suoni. Quando colpisci uno dei poli contro un pad in gomma, il diapason produce un suono. Se tocchi delicatamente la punta mentre la forcella produce un suono, sentirai vibrare.

Se portate la punta vibrante a contatto con la superficie di un po 'd'acqua in una nave, vedrete che il polo configura le increspature nell'acqua. In tutte queste attività, il corpo che produce il suono vibra. Se interrompi le vibrazioni, il suono si interrompe. Quindi, puoi concludere che il suono è prodotto dalle vibrazioni o dal movimento "va e vieni" di un corpo.

Caratteristiche del suono:

Tre caratteristiche ci aiutano a distinguere tra un suono e l'altro. Questi sono il volume, la tonalità e la qualità del suono. E queste caratteristiche sono determinate dalle vibrazioni che producono il suono.

Loudness:

Cosa determina il volume o la morbidezza di un suono? Senti la gola mentre sussurri e poi la senti mentre gridi. Riesci a indovinare da cosa dipende la sonorità di un suono? La seguente attività aiuterà.

Attività:

In una delle attività precedenti, hai strappato un elastico teso. Riprova. Pizzicare delicatamente l'elastico per produrre piccole vibrazioni e notare il suono che produce. Quindi strattonalo forte in modo che le vibrazioni siano molto più grandi. Il suono diventa più forte?

Il volume del suono prodotto da un corpo vibrante dipende da quanto sono grandi le vibrazioni. Un modo più scientifico per dire questo è che il volume di un suono dipende dall'ampiezza delle vibrazioni che lo producono.

L'ampiezza delle vibrazioni di un corpo vibrante è lo spostamento massimo (la distanza che si muove) del corpo dalla sua posizione di riposo. Nel caso dell'elastico, la distanza attraverso cui lo si tira è la sua ampiezza. Più la tiri più forte, più grande è l'ampiezza e più forte è il suono.

Intonazione:

Il tono di un suono ha a che fare con quanto stridulo o basso è. Un suono acuto, come quello di un fischio, è acuto. Un suono basso, come quello di una grancassa, è basso. Il tono della voce di un bambino è più alto di quello di un adulto. Vediamo da cosa dipende la pece.

Nell'attività della banda di gomma, nota come cambia il suono se continui a stringere l'elastico agganciandolo attorno a una delle matite. Noterai che quando stringi l'elastico, vibra più velocemente e produce un suono più acuto. Questo vale anche per gli strumenti a corda. Quando i musicisti vogliono "accordare il loro strumento più in alto" o aumentare il tono, stringono le corde per farle vibrare più velocemente.

Quindi, il tono di un suono dipende dalla rapidità delle sue vibrazioni. La rapidità delle vibrazioni è anche chiamata frequenza delle vibrazioni. La frequenza di un corpo vibrante è il numero di vibrazioni che completa in un secondo. L'unità SI della frequenza è l'hertz (simbolo: Hz). Se un corpo vibrante completa 10 vibrazioni in un secondo, la sua frequenza è 10 Hz.

Cerchiamo di indagare un po 'di più. Avvicina le matite a vicenda e sfiora l'elastico. Noterai che quando la distanza tra le matite viene ridotta, il suono prodotto diventa più acuto o più acuto. Pertanto, le lunghezze più brevi producono suoni di tonalità più elevata. Quindi, confronta i suoni prodotti da elastici di diverso spessore. Scoprirete che più spesso è l'elastico, più basso è il tono del suono prodotto.

Strumenti a corda:

Negli strumenti a corda, come la chitarra, il violino, la veena, il sitar e il sarod, il suono è prodotto da corde vibranti (solitamente fili metallici). La frequenza del suono prodotto dipende dalla lunghezza, dallo spessore e dalla tensione della corda. Stringhe più spesse producono suoni di tonalità inferiore e, riducendo la lunghezza di una corda (a seconda di dove la si preme), l'altezza aumenta.

Strumenti a fiato:

Negli strumenti a fiato, come il sassofono, il clarinetto, lo shehnai e il flauto, il suono viene prodotto da colonne d'aria vibranti. Questi strumenti sono fondamentalmente come tubi cavi (di forme diverse), e il musicista li soffia dentro per far vibrare la colonna d'aria all'interno. La frequenza del suono prodotto dipende dalla lunghezza della colonna d'aria, che può essere regolata.

Riempi una bottiglia di vetro con dell'acqua. Soffia sulla bocca della bottiglia e ascolta il suono. Cambia il livello di acqua nella bottiglia. Il tono del suono cambia? Questo è simile a come il tono è alterato in uno strumento a fiato.

Versa diverse quantità di acqua in quattro o cinque bicchieri. Colpiscili con una matita e ascolta la differenza di tono (Figura 9.4). Ecco come viene suonato il jal tarang.

Strumenti a percussione:

Gli strumenti a percussione, come la tabla, il mridangam, i tamburi e i bonghi, hanno generalmente una membrana tesa su un corpo cilindrico di metallo, legno o argilla. La tensione della membrana e la sua area determinano il tono del suono prodotto. Le aree più piccole e le membrane tese producono suoni più acuti.

Qualità:

Per la qualità di un suono intendiamo se è ricco o piatto. Anche se un sitar e un sarod producono suoni della stessa frequenza (altezza) e ampiezza (volume), sarete in grado di distinguerli perché la qualità dei suoni sarà diversa. In realtà, quando un corpo vibra, non produce mai il suono di una sola frequenza.

Quando suonate una nota particolare su una chitarra, ad esempio, lo strumento non produce una nota di una particolare frequenza. Dì, la nota base (suono) prodotta dalla chitarra è di frequenza f. Produrrà anche suoni di frequenze che sono multipli di f (cioè 2f, 3f, e così via). Il suono di base (f) prodotto è il più forte e viene chiamato fondamentale.

Gli altri suoni mescolati con esso sono più morbidi rispetto al fondamentale e di vario volume. Questi sono chiamati armonici (l'essere fondamentale è la prima armonica). Quando la stessa nota viene suonata su strumenti diversi, la frequenza di base generata, o fondamentale, è la stessa. Tuttavia, le armoniche presenti e il loro volume relativo sono differenti. Questo è ciò che determina la qualità di un suono. Generalmente, un suono è più ricco se è presente un numero maggiore di armoniche.

Musica e Rumore:

Il rumore, come lo scoppio dei cracker, è sgradevole per le orecchie. La musica, d'altra parte, è piacevole alle orecchie. La differenza fondamentale tra rumore e musica è che il primo è prodotto da vibrazioni irregolari, mentre il secondo è prodotto da vibrazioni regolari. Quando le frequenze delle vibrazioni (suoni) hanno una relazione definita l'una con l'altra, le chiamiamo regolari.

Le frequenze delle note utilizzate per produrre musica, sia indiana (sa, re, ga, ma, pa, dha, ni) o occidentale (do, re, mi, fa, così, la, ti), hanno una relazione definita con l'un l'altro. La musica suona discordante, off-key o besura quando non si riesce a mantenere questa relazione.

Inquinamento acustico:

Il rumore non è solo spiacevole per le orecchie. Può anche causare stress, ansia, disturbi del sonno e danni permanenti all'udito. È il volume del suono che è rilevante nel contesto dell'inquinamento acustico, o l'effetto nocivo del rumore sulla salute umana. Anche la musica suonata molto forte può causare inquinamento acustico.

Il volume di un suono è misurato in decibel (simbolo: dB). Il rumore molto forte (140-150 dB), come quello prodotto quando un aereo jet decolla, può far scoppiare il timpano. Un livello di rumore di 120-140 dB (non raro in un concerto rock) può ferire le orecchie. Anche un livello di rumore di 80-90 dB (come nelle fabbriche e nelle strade trafficate) può danneggiare l'udito se ne viene esposto per lunghe ore.

Ciò che possiamo fare:

Alcune cose che possiamo fare per ridurre l'inquinamento acustico è evitare di usare gli altoparlanti durante i festeggiamenti e abbassare il volume dei nostri TV e sistemi musicali.

Alcuni altri passaggi che possono essere presi sono i seguenti:

1. Le industrie dovrebbero essere situate lontano dalle aree residenziali.

2. Le trombe dei veicoli dovrebbero essere utilizzate solo quando necessario.

3. Le macchine dovrebbero essere mantenute in buone condizioni per ridurre il rumore industriale. Le persone che lavorano in industrie rumorose possono proteggersi usando le cuffie.

Attività:

Avvia una campagna di sensibilizzazione nel tuo vicinato. È possibile consultare un medico e affiggere manifesti sugli effetti nocivi dell'inquinamento acustico. Cerca di convincere le persone a non far esplodere i cracker o usare gli altoparlanti durante i festeggiamenti. Prova anche a convincerli a ridurre il volume dei loro TV e sistemi musicali.

Come Suono viaggia:

Il suono prodotto da un corpo vibrante è una forma di energia. Il corpo vibrante trasferisce questa energia alle molecole d'aria circostanti, che quindi iniziano a vibrare con la stessa frequenza. Queste molecole trasmettono le vibrazioni alle molecole vicine e così via. Questo è il modo in cui il suono viaggia in tutte le direzioni dal corpo che produce il suono.

Dopo aver percorso una certa distanza, le vibrazioni si estinguono a causa della perdita di energia. Più il suono è forte o maggiore è l'ampiezza delle vibrazioni, maggiore è la distanza percorsa da loro prima che muoiano.

Il suono ha bisogno di un mezzo per viaggiare:

Il suono viaggia perché il corpo vibrante trasmette le vibrazioni alle molecole del mezzo circostante. Se non ci fossero molecole su cui passare le vibrazioni, non viaggerebbe. La seguente attività ti mostrerà che il suono non può viaggiare attraverso il vuoto.

Avrai bisogno di un vaso collegato a una pompa da vuoto e sigillato saldamente da un tappo. Accendi un transistor (radio) e posizionalo all'interno del barattolo. Sarai in grado di sentire la riproduzione del transistor. Avviare la pompa Quando l'aria inizia a pompare, il suono diventerà più debole. Alla fine, non sentirai alcun suono.

Velocità del suono:

Potresti aver notato che vedi un lampo prima di sentire l'accompagnamento del tuono. La luce viaggia così velocemente (a 300.000 km / s) da vedere il flash quasi istantaneamente. Il suono viaggia molto più lentamente, quindi il suono del tuono richiede tempo per raggiungerti.

Il suono viaggia ad una velocità di circa 340 m / s in aria. Viaggia molto più velocemente (a circa 1, 5 km / s) attraverso l'acqua. Viaggia ancora più velocemente attraverso i solidi. Questo perché le molecole sono compresse più vicino nei solidi e nei liquidi che nell'aria. Poiché le molecole trasportano le vibrazioni, lo fanno in modo più efficiente quando sono più vicine.

Il suono porta anche molto più lontano attraverso liquidi e solidi che attraverso l'aria. Inoltre, i suoni sono più chiari e più forti (cioè l'ampiezza è maggiore) se ascoltati attraverso liquidi e solidi piuttosto che attraverso l'aria. Questo è il motivo per cui le balene possono comunicare tra loro oltre un centinaio di chilometri.

Attività:

Stare a circa 1 m di distanza da una sveglia e ascoltarla tick. Ora posizionalo a circa 1 metro di distanza dal bordo di un tavolo, avvicina l'orecchio e ascolta. Il suono diventa più forte?

Telefono:

In generale, qualsiasi dispositivo che possa trasportare il suono a distanza è un telefono. I primi tentativi di produrre un dispositivo in cui il suono potesse essere trasportato dall'elettricità furono fatti nel 1860. Nel primo telefono, una pergamena impilata nel bocchino vibrò di suono.

Queste vibrazioni sono state convertite in una corrente elettrica fluttuante, che ha fatto vibrare una pergamena nel ricevitore e queste vibrazioni hanno raggiunto l'orecchio dell'ascoltatore. Tuttavia, molto prima che qualcuno pensasse di usare l'elettricità per trasportare il suono, la gente costruiva un telefono a corde. Puoi anche crearne uno.

Fare un telefono:

Crea buchi alla base di due bicchieri di carta. Passare una corda dura, attorcigliata o un filo sottile attraverso i fori. Fissare la stringa legando le partite alle due estremità. Allunga la corda e parla piano in una tazza, mentre il tuo amico ascolta attraverso l'altra. I bicchieri di carta funzionano meglio dei barattoli di latta perché la carta vibra più facilmente.

Suoni creati e ascoltati dagli animali:

Tutti gli animali superiori (mammiferi e uccelli) comunicano tra loro facendo suoni con l'aiuto di corde vocali. Tra gli animali inferiori, le rane hanno corde vocali. Alcuni insetti emettono rumori molto forti sebbene non abbiano corde vocali.

I grilli emettono un cinguettio strofinando le ali insieme, mentre le cavallette emettono un forte rumore strofinando le zampe posteriori contro le ali. I serpenti sibilano forzando l'aria fuori dalla loro bocca. Il ronzio delle api, delle zanzare e delle mosche è causato dalla vibrazione delle loro ali.

Come parliamo:

L'organo che ci aiuta a parlare è chiamato laringe. Si trova tra la faringe e la trachea. Quando l'aria espirata passa attraverso la laringe, vibrano due pieghe di tessuto, producendo suoni. Le pieghe del tessuto sono chiamate corde vocali. Controllano anche le dimensioni dell'apertura della laringe.

Quando le corde vocali diventano tese e sottili e l'apertura della laringe si restringe, la frequenza del suono prodotto aumenta. La frequenza (o altezza) dipende anche dalla lunghezza delle corde vocali. Le donne suonano più acute degli uomini perché le loro corde vocali sono più corte.

Come ascoltiamo:

Sentiamo con l'aiuto delle nostre orecchie. Ogni orecchio è diviso in tre parti: esterno, medio e interno. Le vibrazioni di qualsiasi corpo che produce il suono (comprese le parole pronunciate da altri) sono trasmesse alle nostre orecchie dalle molecole d'aria vibranti. Queste vibrazioni raggiungono prima l'orecchio esterno.

Orecchio esterno:

L'orecchio esterno è costituito dalla pinna, che puoi vedere e sentire, e dal condotto uditivo, la cui apertura è visibile a te. Quando le vibrazioni sonore raggiungono l'orecchio, le molecole d'aria all'interno del canale iniziano a vibrare e colpiscono una membrana tesa, chiamata timpano. Il timpano separa l'orecchio esterno dall'orecchio medio.

Orecchio medio:

L'orecchio medio, che si trova oltre il timpano, ha tre ossa delicate e interconnesse, chiamate martello, incudine e staffa. Le vibrazioni del timpano fanno vibrare queste ossa. Le ossa trasmettono le vibrazioni all'orecchio interno.

Orecchio interno:

L'orecchio interno ha un tubo a spirale chiamato coclea, che è il vero organo dell'udito. Piccoli peli dentro questo tubo pieno di liquido raccolgono le vibrazioni trasmesse dall'orecchio medio. Quindi inviano un segnale al cervello attraverso il nervo uditivo, e il cervello lo interpreta per farci sentire i suoni.

Ciò che noi e altri animali sentiamo:

Possiamo sentire i suoni solo all'interno della gamma di frequenza di 20 Hz e 20.000 Hz. I suoni di una frequenza inferiore a 20 Hz sono chiamati infrasonici e quelli di una frequenza superiore a 20.000 Hz sono chiamati ultrasuoni. Sebbene possiamo sentire i suoni tra 20 Hz e 20.000 Hz, possiamo produrre suoni in un intervallo di soli 60-13.000 Hz.

Le gamme di suoni prodotti e ascoltati da altri animali sono diversi da quelli prodotti e ascoltati da noi. Cani, gatti, scimmie e pipistrelli sono alcuni animali che possono sentire gli ultrasuoni. Delfini, focene e balene possono fare e sentire vibrazioni ultrasoniche.

Comunicano tra loro tramite cortecce, fischi e fischi a bassa frequenza (udibili), ma trovano la loro strada usando le vibrazioni ultrasoniche. La gamma di suoni prodotti da un animale non sempre corrisponde alla gamma di suoni che può sentire. In effetti, alcuni animali, come i serpenti, possono emettere suoni anche se non riescono a sentire.

Riflessione del suono:

Come la luce, anche il suono viene riflesso, assorbito e trasmesso in diverse estensioni da materiali diversi. Materiali morbidi e porosi, come tessuti, Thermocol, cotone e lana, sono buoni assorbitori e poveri riflettori del suono. Le superfici dure, come muri di cemento e metalli, sono buoni riflettori del suono.

Echoes:

Potresti aver sentito echi in lunghi corridoi o grandi sale vuote. Gli echi sono suoni riflessi. Perché non li sentiamo sempre anche se ci sono molti riflettori di suoni intorno a noi? Questo perché possiamo distinguere tra due suoni solo se c'è un intervallo di tempo di un quindicesimo di secondo tra di loro.

In altre parole, possiamo sentire l'eco di un suono solo se impiega un quindicesimo di secondo per colpire la superficie riflettente e tornare indietro. Poiché la velocità del suono è di 340 m / s, percorre 340 m / sx (1/15) s = 22, 6 m (circa) in un quindicesimo di secondo. Ciò significa che la superficie riflettente deve essere (22, 6 + 2) m, o circa 11, 3 m, di distanza. Se è più vicino, l'eco segue il suono originale troppo velocemente per consentirci di distinguere i due suoni.

Ridurre gli echi:

Un'altra cosa aiuta a ridurre gli echi nella vita di tutti i giorni. La maggior parte delle cose intorno a noi, come il legno, i vestiti e gli arredi, sono poveri riflettori e buoni assorbitori del suono. Se così non fosse stato, le nostre voci sarebbero state riflesse e riflesse da pavimenti e pareti, rendendo difficile per noi conversare.

Non saremmo in grado di sentire echi distinti ma ci sarebbe un disturbo. Quando abbiamo bisogno di essere più particolari nel ridurre la riflessione, come negli auditori e nei teatri, utilizziamo speciali materiali assorbenti per coprire le pareti e i soffitti.

Applicazioni di echi:

1. Gli echi sono usati per localizzare oggetti sottomarini e misurare la profondità del mare. Le vibrazioni vengono inviate dalle navi. Il tempo impiegato per il ritorno delle vibrazioni riflesse aiuta a calcolare la profondità dell'oggetto che riflette le vibrazioni.

2. I medici usano gli echi per ottenere una "immagine" degli organi interni del corpo. Le vibrazioni ultrasoniche riflesse dalle diverse parti di un organo aiutano a creare un'immagine dell'organo. La tecnica è chiamata ecocardiografia nel caso del cuore. Il termine ultra-sonografia è generalmente usato nel caso di altri organi.

3. I pipistrelli usano gli echi per localizzare la loro preda. Emettono vibrazioni ultrasoniche e possono giudicare la distanza della preda dal tempo impiegato dall'eco per ritornare. Focene, balene e foche usano gli echi per orientarsi.