ZVUK A JEHO VLASTNOSTI

ZVUK A JEHO VLASTNOSTI

Zvuk

- je každé mechanické vlnění hmotného prostředí, které působí na lidské ucho a vyvolává v něm sluchový vjem,

- je mechanické vlnění s frekvencí v intervalu

od 16 Hz do 16 000 Hz.

Akustika

- zabývá se fyzikálními ději při přenosu zvuku.

Fyzikální akustika studuje

- fyzikální podmínky vzniku zvuku v zdrojích zvuku,

- šíření a absorpci zvuku v různých prostředích.

Fyziologická akustika

- zabývá se vznikem zvuku v hlasovém orgánu člověka a vnímáním zvuku sluchem.

Hudební akustika

- zkoumá zvuky z hlediska potřeb hudby.

zdroj zvuku

Přenos informací v soustavě

prostředí

přijímač zvuku

Zdroj – reproduktor, ladička, hlasivky...

Prostředí – vzduch, voda ...

Přijímač – mikrofon, ucho ...

Zdroje zvuku

- nepřetržitě kmitající tělesa.

Hlasivky

Struny hudebních nástrojů, vzduchové sloupce ...

Zdroje zvuku

- nepřetržitě kmitající tělesa, - chvění pružných těles.

Šíření zvuku prostředím

Zvuk se šíří pouze pružným prostředím libovolného skupenství jako postupné podélní vlnění.

V různých látkách se zvuk šíří různou rychlostí.

Při průchodu zvuku do jiného prostředí se mění rychlost a vlnová délka, frekvence se nemění.

v

v

f v

1

 λ

f v

2

 λ

konst.



f

Šíření zvuku prostředím

V prostředí nastává pohlcování, absorpce zvuku.

Šíření zvuku prostředím

Zvuky mohou být:

- periodické,

ladička t

y

t

t

klarinet

oscilogram hlásky “a“

Zvuky mohou být:

- periodické, - neperiodické.

y

t

oscilogram prasknutí

Periodické zvuky jsou hudebné zvuky nebo tóny:

- jednoduchý tón, - složený tón.

ladička t

y

t

klarinet

Jednoduché tóny mají harmonický průběh.

Složené tóny nemají harmonický průběh.

Mezi kmitáním zdroje zvuku a zvukovým vjemem jsou následující souvislosti:

- amplitudě kmitání odpovídá hlasitost, - frekvenci kmitání odpovídá výška tónu, - zdroji vlnění odpovídá barva tónu.

Hlasitost, výška tónu a barva tónu

- vystihují subjektivní vlastnosti zvuku.

Výška zvuku:

- absolutní,

komorní „a“

t

y

t

tón o oktávu vyšší

Absolutní výška tónu je určena jeho frekvencí.

Ta

a/

T

Hz

a  440 f

Hz 880

a/  f

Výška zvuku:

- absolutní, - relativní.

komorní a t

y

t

tón o oktávu vyšší

Hz 880

a/  f

Relativní výška tónu je určena poměrem frekvence daného tónu k frekvenci základního tónu f_a.

a 1 r

Hz

a  440 f

2

a/  r

Barva zvuku

- složené tóny vznikly superpozicí chvění s různými frekvencemi,

Hz

a  440 f

Hz 880

a/  f

t

y

t

Základní - nejnižší frekvence, určuje výšku zvuku.

Vyšší harmonické tóny s různými amplitudami, ale pods- tatně menšími než u základního tónu, určují barvu zvuku.

Hlasitost zvuku

Zvuk - periodické tlakové změny vlnícího se prostředí.

p = 10^-5 Pa Práh slyšení

- nejnižší hodnoty změny tlaku, jež registruje lidské ucho.

Práh bolesti

- nejvyšší hodnoty změny tlaku, jež registruje lidské ucho.

p = 10² Pa

S I  P

I - intenzita zvuku

P - výkon zvukového vlnění

S - plocha, kterou vlnění prochází

    ^{I }   ^{P S  W.m}

Hlasitost zvuku

Intenzita zvuku - zvukový výkon připadající na jednotkovou plochu.

Pro tón s frekvencí f = 1000 Hz:

změně tlaku p=10^-5 Pa odpovídá intenzita I=10^-12W.m^-2, změně tlaku p=10² Pa odpovídá intenzita I=1 W.m^-2.

Hlasitost zvuku

B - hladina intenzity zvuku vyjádřena v dB (decibel).

I = 10^-12W.m^-2 odpovídá B = 0 dB I = 1 W.m-2 odpovídá B = 120 dB

zdroj zvuku vzdálenost

v metrech intenzita v dB

tikot hodinek 0,1 20

normální rozhovor 1 65

křik 1 80

symfonický orchestr 3 až 5 80

motorová vozidla 10 90

startující letadlo 10 110

Alexander Graham Bell (1847 -1922), Američan Alexander Graham Bell (1847 -1922), Američan

Ve vzduchu

Rychlost zvuku

- závisí na vlastnostech daného prostředí, v němž se zvuková vlna šíří.

1 C

 331 , 82 m.s

0o

v

Ve vodě v

 1435 m.s

Ve vodě v

 4980 m.s

Pro rychlost zvuku ve vzduchu při jiné teplotě platí:

 

 ^  ^m.s

 331 , 82 0 , 61

t

t

v

t - teplota vzduchu v ^oC

Ozvěna

- vzniká, jestliže se zvukové vlnění odrazí od překážky vzdálené 17 m a víc.

Sluchem odlišíme dva zvuky, uplyne-li mezi nimi časový interval t = 0,1 s.

vt

s   340m.s

.0,1s  34m m

17 x

2

Dozvuk

- splývají-li zvuky původní a odražený, pak se trvání zvuku prodlužuje.

Vzniká, jestliže se vlnění odrazí od překážky vzdálené méně než 17 m.

m 17

s 

Zvuk je:

a) každé mechanické vlnění hmotného prostředí, b) každé mechanické vlnění hmotného prostředí, již působí na lidské ucho a vyvolává v něm sluchový vjem,

c) každé mechanické vlnění hmotného prostředí, již působí na lidské ucho,

d) mechanické vlnění s frekvencí v intervalu od 16 kHz do 16 000 kHz.

Test

1

Periodické zvuky jsou takové, které:

a) mají harmonický průběh, b) nemají harmonický průběh,

c) v časovém průběhu jsou pravidelně se opakující části,

d) jsou pro lidské ucho libozvučné.

Test

2

Subjektivní stránku vnímání zvuku vystihují:

a) výška zvuku, barva zvuku, hloubka zvuku, b) výška zvuku, odstín zvuku a hlasitost,

c) hloubka zvuku, barva zvuku a hlasitost, d) výška zvuku, barva zvuku a hlasitost.

Test

3

Barva zvuku je určena:

a) vyššími harmonickými tóny, b) barvou hudebního nástroje,

c) základnou – nejnižší frekvencí, d) středními harmonickými tóny.

Test

4

Ozvěna je jev, který vzniká při:

a) odrazu zvuku od překážky, která je od zdroje zvuku vzdálena méně než 34 m,

b) odrazu zvuku od překážky, která je od zdroje zvuku vzdálena 17 m a více,

c) lomu zvuku na překážce, která je od zdroje zvuku vzdálena 34 m a více,

d) lomu zvuku na překážce, která je od zdroje zvuku vzdálena méně než 17 m.

Test

5

Hlasitost zvuku je definována veličinou intenzita zvuku, pro kterou platí vztah:

Test

6

S I P



a) P

I S  b)

S P I



c) I

P S



d)