Дыбыс толқындары. Дыбыс сипаттамасы (Ерюткин Е. С.). Дыбыс көздері. Дыбыс тербелістері - Дыбыс тербелістерінің дерексіз көздері

Қандай дыбыс көздері бар екенін түсінбес бұрын ойланыңыз, дыбыс дегеніміз не? Біз жарықтың радиация екенін білеміз. Объектілерден шағылысып, бұл сәуле біздің көзімізге жетеді және біз оны көре аламыз. Дәм мен иіс - бұл біздің сәйкес рецепторларымыз қабылдайтын денелердің ұсақ бөлшектері. Бұл дыбыс қандай жануар?

Дыбыстар ауа арқылы таралады

Гитараның қалай ойнайтынын көрген шығарсыз. Мүмкін сіз мұны өзіңіз жасай аласыз. Тағы бір маңызды нәрсе - гитарада ішектерді тартқан кезде шығатын дыбыс. Барлығы дұрыс. Бірақ егер сіз гитараны вакуумға қойып, ішекті жұлып алсаңыз, гитарадан дыбыс шықпайтынына қатты таң қаласыз.

Мұндай эксперименттер алуан түрлі денелермен жүргізілді және нәтиже әрқашан бірдей болды: ауасыз кеңістікте дыбыс естілмеді. Дыбыс ауа арқылы таралады деген логикалық қорытынды шығады. Демек, дыбыс ауа бөлшектерімен және дыбыс шығаратын денелермен болатын нәрсе.

Дыбыс көздері – тербелмелі денелер

Әрі қарай. Көптеген көптеген тәжірибелердің нәтижесінде дыбыс денелердің тербелісінен пайда болатынын анықтауға мүмкіндік берді. Дыбыс көздері – тербелетін денелер. Бұл тербелістерді ауа молекулалары береді және біздің құлағымыз бұл тербелістерді қабылдай отырып, оларды біз түсінетін дыбыс сезіміне түсіндіреді.

Тексеру қиын емес. Шыны немесе кристалды шыныаяқты алып, үстелге қойыңыз. Оны металл қасықпен жеңіл түртіңіз. Сіз ұзақ жіңішке дыбысты естисіз. Енді қолыңызбен әйнекті түртіп, қайта соғыңыз. Дыбыс өзгеріп, әлдеқайда қысқа болады.

Енді бірнеше адам қасықпен соғуға арналған өте кішкентай жерді қоспағанда, бір бос жерді қалдырмауға тырысып, өз қолымен шыныға мүмкіндігінше толық орап алсын. Әйнекті қайта соғыңыз. Сіз дыбысты әрең естисіз, ал дыбыс әлсіз және өте қысқа болады. Бұл нені білдіреді?

Бірінші жағдайда, соққыдан кейін әйнек еркін тербелді, оның тербелісі ауа арқылы таралып, құлағымызға жетті. Екінші жағдайда, тербелістердің көпшілігі біздің қолымызға жұтылды, ал дененің тербелісі азайған сайын дыбыс әлдеқайда қысқа болды. Үшінші жағдайда дененің барлық дерлік тербелістерін барлық қатысушылардың қолдары лезде сіңірді және дене әрең дірілді, сондықтан дыбыс шығармайды.

Бұл сіз ойлай алатын және жүргізетін барлық басқа эксперименттерге де қатысты. Ауа молекулаларына берілетін денелердің тербелісін біздің құлағымыз қабылдап, миымыз түсіндіреді.

Әртүрлі жиіліктегі дыбыс тербелістері

Демек, дыбыс діріл. Дыбыс көздері дыбыс тербелістерін ауа арқылы бізге жеткізеді. Неліктен біз барлық заттардың дірілдерін естімейміз? Өйткені тербеліс әртүрлі жиілікте болады.

Адам құлағы арқылы қабылданатын дыбыс шамамен 16 Гц-тен 20 кГц-ке дейінгі жиіліктегі дыбыс тербелісі болып табылады. Балалар ересектерге қарағанда жоғары жиіліктегі дыбыстарды естиді және әртүрлі тірі тіршілік иелерінің қабылдау диапазоны әдетте айтарлықтай өзгереді.

Осы бейнесабақтың көмегімен сіз «Дыбыс көздері. Дыбыс тербелістері. Дыбыс, тембр, дыбыс деңгейі». Бұл сабақта сіз дыбыстың не екенін білесіз. Біз сондай-ақ адамның есту арқылы қабылданатын дыбыс тербелістерінің диапазондарын қарастырамыз. Дыбыс көзі не болуы мүмкін екенін және оның пайда болуы үшін қандай жағдайлар қажет екенін анықтайық. Біз сондай-ақ дыбыс биіктігі, тембр және дыбыс деңгейі сияқты дыбыс сипаттамаларын зерттейтін боламыз.

Сабақтың тақырыбы дыбыс көздері мен дыбыс тербелістеріне арналған. Сондай-ақ, біз дыбыстың сипаттамалары туралы айтатын боламыз - жоғары, дыбыс және тембр. Дыбыс, дыбыс толқындары туралы айтпас бұрын механикалық толқындардың серпімді ортада таралатынын еске түсірейік. Бойлық механикалық толқындардың адамның есту мүшелерімен қабылданатын бөлігін дыбыс, дыбыс толқындары деп атайды. Дыбыс – адамның есту мүшелерімен қабылданатын, дыбыстық сезім тудыратын механикалық толқындар .

Тәжірибе көрсеткендей, адамның құлағы мен есту мүшелері 16 Гц-тен 20 000 Гц-ке дейінгі жиіліктегі тербелістерді қабылдайды. Дәл осы диапазонды біз дыбыс деп атаймыз. Әрине, жиілігі 16 Гц-тен төмен (инфрадыбыс) және 20 000 Гц-тен жоғары (УДЗ) толқындар бар. Бірақ бұл диапазон, бұл бөлімдер адам құлағымен қабылданбайды.

Күріш. 1. Адам құлағының есту диапазоны

Жоғарыда айтқанымыздай, инфрадыбыс пен ультрадыбыстың аймақтары адамның есту мүшелерімен қабылданбайды. Олар, мысалы, кейбір жануарлар мен жәндіктер арқылы қабылданса да.

Не болды ? Дыбыс жиілігінде (16-дан 20000 Гц-ке дейін) тербелетін кез келген дене дыбыс көздері болуы мүмкін.

Күріш. 2. Ауызшаға қыстырылған тербелмелі сызғыш дыбыс көзі бола алады.

Тәжірибеге жүгініп, дыбыс толқынының қалай пайда болатынын көрейік. Мұны істеу үшін бізге металл сызғыш қажет, оны біз ілгекке бекітеміз. Енді сызғышқа әрекет еткенде тербелістерді бақылай аламыз, бірақ дыбыс естілмейді. Дегенмен сызғыштың айналасында механикалық толқын пайда болады. Сызғышты бір жаққа жылжытқанда, мұнда ауа тығыздағыш пайда болатынын ескеріңіз. Басқа бағытта да мөр бар. Бұл тығыздағыштар арасында ауа вакуумы пайда болады. Бойлық толқын -бұл ауаның тығыздалуы мен сиректенуінен тұратын дыбыс толқыны. Бұл жағдайда сызғыштың тербеліс жиілігі дыбыс жиілігінен аз, сондықтан біз бұл толқынды, бұл дыбысты естімейміз. Жаңа ғана байқаған тәжірибемізге сүйене отырып, 18 ғасырдың аяғында камертон деп аталатын құрылғы жасалды.

Күріш. 3. Камерадан бойлық дыбыс толқындарының таралуы

Көріп отырғанымыздай, дыбыс дыбыс жиілігі бар дененің тербелісі нәтижесінде пайда болады. Дыбыс толқындары барлық бағытта таралады. Адамның есту аппараты мен дыбыс толқындарының көзі арасында орта болуы керек. Бұл орта газ тәріздес, сұйық немесе қатты болуы мүмкін, бірақ ол тербелістерді жіберуге қабілетті бөлшектер болуы керек. Дыбыс толқындарын беру процесі міндетті түрде зат бар жерде болуы керек. Егер зат болмаса, біз дыбысты естімейміз.

Дыбыс болуы үшін сізге қажет:

1. Дыбыс көзі

2. Сәрсенбі

3. Есту аппараты

4. Жиілік 16-20000Гц

5. Қарқындылық

Енді дыбыс сипаттамаларын талқылауға көшейік. Біріншісі - қадам. Дыбыс биіктігі -тербеліс жиілігімен анықталатын сипаттама. Діріл шығаратын дененің жиілігі неғұрлым жоғары болса, дыбыс соғұрлым жоғары болады. Орынбасарда ұсталған билеушіні тағы да қарастырайық. Жоғарыда айтқанымыздай, біз тербелістерді көрдік, бірақ ешқандай дыбыс естімедік. Егер біз қазір сызғыштың ұзындығын қысқартсақ, дыбысты естиміз, бірақ тербелістерді көру әлдеқайда қиын болады. Сызықты қараңыз. Егер біз қазір әрекет етсек, біз дыбысты естімейміз, бірақ тербелістерді байқаймыз. Сызғышты қысқарсақ, біз белгілі бір биіктіктегі дыбысты естиміз. Біз сызғыштың ұзындығын одан да қысқарта аламыз, содан кейін біз одан да жоғары дыбыс (жиілік) естиміз. Тюнинг шанышқыларымен де дәл осындай нәрсені байқауға болады. Егер біз үлкен камертонды (демонстрациялық шанышқы деп те атайды) алып, осындай камертонның аяқтарын соқсақ, дірілді байқаймыз, бірақ дыбыс естілмейді. Егер біз басқа тюнинг шанышқыны алсақ, оны соққан кезде біз белгілі бір дыбысты естиміз. Ал келесі камертон, музыкалық аспаптарды баптауға арналған нағыз тюнинг. Ол А нотасына сәйкес дыбыс шығарады немесе олар айтқандай, 440 Гц.

Келесі сипаттама – дыбыстың тембрі. Тембрдыбыс түсі деп аталады. Бұл сипаттаманы қалай суреттеуге болады? Тембр – әртүрлі музыкалық аспаптармен орындалатын екі бірдей дыбыстың айырмашылығы. Бізде бар болғаны жеті нота бар екенін бәріңіз білесіздер. Скрипка мен фортепианода ойналатын бірдей А нотасын естісек, оларды ажырата аламыз. Бұл дыбысты қай аспап жасағанын бірден айта аламыз. Дәл осы ерекшелік – дыбыстың түсі тембрді сипаттайды. Айта кету керек, тембр негізгі реңктен басқа, қандай дыбыс тербелістері шығарылатынына байланысты. Шындығында, ерікті дыбыс тербелістері өте күрделі. Олар жеке тербелістердің жиынтығынан тұрады, дейді олар тербеліс спектрі. Бұл белгілі бір дауыстың немесе аспаптың дыбысының әдемілігін сипаттайтын қосымша тербелістерді (овертондарды) жаңғырту. Тембрдыбыстың негізгі және жарқын көріністерінің бірі болып табылады.

Тағы бір ерекшелігі - көлем. Дыбыс көлемі тербеліс амплитудасына байланысты. Қарап көрейік және дыбыс қаттылығы тербеліс амплитудасына байланысты екеніне көз жеткізейік. Олай болса, кәдімгі шанышқыны алайық. Келесі әрекеттерді орындайық: егер сіз тюнинг шанышқыны әлсіз соғыңыз, тербеліс амплитудасы аз болады және дыбыс тыныш болады. Егер сіз қазір тюнинг шанышқыны қаттырақ бассаңыз, дыбыс әлдеқайда күшті болады. Бұл тербелістердің амплитудасы әлдеқайда көп болатындығына байланысты. Дыбысты қабылдау субъективті нәрсе, ол қандай есту аппараты қолданылатынына және адамның өзін қалай сезінетініне байланысты.

Қосымша әдебиеттер тізімі:

Сізге дыбыс соншалықты таныс па? // Кванттық. - 1992. - No 8. - 40-41 б. Кикоин А.К. Музыкалық дыбыстар және олардың қайнар көздері туралы // Квант. - 1985. - No 9. - 26-28 б. Бастауыш физика оқулығы. Ред. Г.С. Ландсберг. Т. 3. – М., 1974 ж.

Дыбыс толқыны (дыбыстық тербеліс) – кеңістікте таралатын зат молекулаларының (мысалы, ауаның) механикалық тербелісі.

Бірақ әрбір тербелмелі дене дыбыс көзі бола бермейді. Мысалы, жіпке немесе серіппеге ілінген тербелмелі салмақ дыбыс шығармайды. Металл сызғышты жоғары қарай жылжытсаңыз және сол арқылы оның діріл жиілігі 20 Гц-тен аз болатындай бос ұшын ұзартсаңыз, дыбыс беруді тоқтатады. Зерттеулер көрсеткендей, адам құлағы 20 Гц-тен 20 000 Гц-ке дейінгі жиілікте пайда болатын денелердің дыбыстық механикалық тербелістерін қабылдауға қабілетті. Сондықтан жиіліктері осы диапазонда болатын тербелістерді дыбыс деп атайды. Жиілігі 20 000 Гц-тен асатын механикалық тербелістерді ультрадыбыстық, ал жиілігі 20 Гц-тен төмен тербелістерді инфрадыбыстық деп атайды. Айта кету керек, дыбыс диапазонының көрсетілген шекаралары ерікті, өйткені олар адамдардың жасына және есту аппаратының жеке ерекшеліктеріне байланысты. Әдетте, жас ұлғайған сайын қабылданатын дыбыстардың жоғарғы жиілік шегі айтарлықтай төмендейді - кейбір егде жастағы адамдар жиілігі 6000 Гц аспайтын дыбыстарды ести алады. Балалар, керісінше, жиілігі 20 000 Гц-тен сәл жоғары дыбыстарды қабылдай алады. Жиіліктері 20 000 Гц-тен жоғары немесе 20 Гц-тен аз тербелістерді кейбір жануарлар естиді. Әлем әртүрлі дыбыстарға толы: сағаттардың сықыры мен қозғалтқыштардың гуілдері, жапырақтардың сыбдыры мен желдің сайрауы, құстардың әні мен адамдардың дауысы. Адамдар дыбыстардың қалай пайда болатынын және олардың не екенін өте ертеде болжай бастады. Олар, мысалы, дыбысты ауада тербелетін денелер жасайтынын байқады. Тіпті ежелгі грек философы және энциклопедисті Аристотель де бақылауларға сүйене отырып, дыбыстың табиғатын дұрыс түсіндіріп, дыбыс шығаратын дене ауаның ауыспалы қысылуы мен сиреуін тудырады деп есептеген. Осылайша, дірілдеген жіп ауаны қысады немесе сирек етеді және ауаның икемділігінің арқасында бұл ауыспалы әсерлер одан әрі кеңістікке беріледі - қабаттан қабатқа серпімді толқындар пайда болады. Олар құлаққа жеткенде құлақ қалқанына әсер етіп, дыбыс сезімін тудырады. Есту арқылы адам жиілігі шамамен 16 Гц-тен 20 кГц-ке дейін (секундына 1 Гц - 1 тербеліс) болатын серпімді толқындарды қабылдайды. Осыған сәйкес, жиіліктері белгіленген шектерде болатын кез келген ортадағы серпімді толқындар дыбыс толқындары немесе жай дыбыс деп аталады. Ауада 0°С температурада және қалыпты қысымда дыбыс 330 м/с жылдамдықпен таралады, теңіз суында – шамамен 1500 м/с, кейбір металдарда дыбыс жылдамдығы 7000 м/с жетеді. Жиілігі 16 Гц-тен аз серпімді толқындар инфрадыбыс, ал жиілігі 20 кГц-тен асатын толқындар ультрадыбыс деп аталады.

Газдар мен сұйықтардағы дыбыстың көзі тек дірілдеген денелер болуы мүмкін емес. Мысалы, оқ пен жебе ұшып бара жатқанда ысқырады, жел соғады. Ал турбореактивті ұшақтың гүрілі жұмыс істейтін қондырғылардың - желдеткіштің, компрессордың, турбинаның, жану камерасының және т.б. шуынан ғана емес, сонымен қатар ағынды ағынның шуынан, құйынды, турбулентті ауа ағындарының айналасында ағып жатқанда пайда болады. жоғары жылдамдықтағы ұшақтар. Ауа немесе су арқылы жылдам жүгіретін дене оның айналасындағы ағынды бұзатын сияқты және мезгіл-мезгіл ортада сирек кездесетін және қысылған аймақтарды тудырады. Нәтижесінде дыбыс толқындары пайда болады. Дыбыс бойлық және көлденең толқындар түрінде тарай алады. Газ тәріздес және сұйық орталарда бөлшектердің тербелмелі қозғалысы толқын таралатын бағытта ғана болған кезде тек бойлық толқындар пайда болады. Қатты денелерде бойлық толқындардан басқа, орта бөлшектері толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытта тербелгенде көлденең толқындар да пайда болады. Онда жіпті оның бағытына перпендикуляр соғып, біз толқынды жіп бойымен жүруге мәжбүрлейміз. Адамның құлағы әртүрлі жиіліктегі дыбыстарға бірдей сезімтал емес. Ол 1000-нан 4000 Гц-ке дейінгі жиіліктерге ең сезімтал. Өте жоғары қарқындылықта толқындар бұдан былай дыбыс ретінде қабылданбайды, бұл құлақтарда ауырсыну сезімін тудырады. Бұл орын алатын дыбыс толқындарының қарқындылығы ауырсыну шегі деп аталады. Дыбысты зерттеуде дыбыстың үні мен тембрі ұғымдарының да маңызы зор. Кез келген нақты дыбыс, мейлі ол адам дауысы болсын, мейлі музыкалық аспапта ойнау болсын, қарапайым гармоникалық тербеліс емес, белгілі бір жиіліктер жиынтығы бар көптеген гармоникалық тербелістердің ерекше қоспасы. Ең төменгі жиілікті негізгі тон деп атайды, қалғандарын обертон деп атайды. Белгілі бір дыбысқа тән обертондардың әртүрлі саны оған ерекше бояу - тембр береді. Бір тембрдің екіншісінен айырмашылығы тек санмен ғана емес, сонымен қатар негізгі тонның дыбысымен бірге жүретін обертондардың қарқындылығымен де анықталады. Тембр бойынша біз скрипка мен фортепианоның, гитара мен флейтаның дыбыстарын оңай ажыратамыз, таныс адамдардың дауысын танимыз.

• Тербеліс жиілігісекундына толық тербелістер саны деп аталады. Жиілік өлшем бірлігі 1 герц (Гц). 1 герц бір секундта болатын толық (бір бағытта немесе басқа) тербеліске сәйкес келеді.
• Кезеңбір толық тербеліс болатын уақыт(лар) болып табылады. Тербеліс жиілігі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым олардың периоды қысқарады, яғни. f=1/T. Осылайша, тербеліс жиілігі үлкенірек, олардың периоды қысқарады және керісінше. Адам дауысы жиілігі 80-ден 12000 Гц-ке дейінгі дыбыс тербелістерін жасайды, ал құлақ 16-20 000 Гц диапазонындағы дыбыс тербелістерін қабылдайды.
• Амплитудасыдіріл – тербелмелі дененің бастапқы (тыныш) күйінен ең үлкен ауытқуы. Діріл амплитудасы неғұрлым үлкен болса, дыбыс соғұрлым күшті болады. Адамның сөйлеу дыбыстары жиілігі мен амплитудасы өзгеретін қарапайым тербелістердің сол немесе басқа санынан тұратын күрделі дыбыс тербелісі болып табылады. Әрбір сөйлеу дыбысында әртүрлі жиіліктегі және амплитудалық тербелістердің өзіндік бірегей комбинациясы бар. Сондықтан бір сөйлеу дыбысының тербелістерінің пішіні екіншісінің пішінінен айтарлықтай ерекшеленеді, бұл а, о және у дыбыстарын айту кезіндегі тербелістердің графиктерін көрсетеді.

Адам кез келген дыбысты дыбыс деңгейі мен биіктігі бойынша қабылдауына сәйкес сипаттайды.

Қандай дыбыс көздері бар екенін түсінбес бұрын ойланыңыз, дыбыс дегеніміз не? Біз жарықтың радиация екенін білеміз. Объектілерден шағылысып, бұл сәуле біздің көзімізге жетеді және біз оны көре аламыз. Дәм мен иіс - бұл біздің сәйкес рецепторларымыз қабылдайтын денелердің ұсақ бөлшектері. Бұл дыбыс қандай жануар?

Дыбыстар ауа арқылы таралады

Гитара қалай ойнайтынын көрген боларсыз. Мүмкін сіз мұны өзіңіз жасай аласыз. Тағы бір маңызды нәрсе - гитарада ішектерді тартқан кезде шығатын дыбыс. Барлығы дұрыс. Бірақ егер сіз гитараны вакуумға қойып, ішекті жұлып алсаңыз, гитарадан дыбыс шықпайтынына қатты таң қаласыз.

Мұндай эксперименттер алуан түрлі денелермен жүргізілді және нәтиже әрқашан бірдей болды: ауасыз кеңістікте дыбыс естілмеді. Дыбыс ауа арқылы таралады деген логикалық қорытынды шығады. Демек, дыбыс ауа бөлшектерімен және дыбыс шығаратын денелермен болатын нәрсе.

Дыбыс көздері – тербелмелі денелер

Әрі қарай. Көптеген көптеген тәжірибелердің нәтижесінде дыбыс денелердің тербелісінен пайда болатынын анықтауға мүмкіндік берді. Дыбыс көздері – тербелетін денелер. Бұл тербелістерді ауа молекулалары береді және біздің құлағымыз бұл тербелістерді қабылдай отырып, оларды біз түсінетін дыбыс сезіміне түсіндіреді.

Тексеру қиын емес. Шыны немесе кристалды шыныаяқты алып, үстелге қойыңыз. Оны металл қасықпен жеңіл түртіңіз. Сіз ұзақ жіңішке дыбысты естисіз. Енді қолыңызбен әйнекті түртіп, қайта соғыңыз. Дыбыс өзгеріп, әлдеқайда қысқа болады.

Енді бірнеше адам қасықпен соғуға арналған өте кішкентай жерді қоспағанда, бір бос жерді қалдырмауға тырысып, өз қолымен шыныға мүмкіндігінше толық орап алсын. Әйнекті қайтадан соғыңыз. Сіз дыбысты әрең естисіз, ал дыбыс әлсіз және өте қысқа болады. Бұл нені білдіреді?

Бірінші жағдайда, соққыдан кейін әйнек еркін тербелді, оның тербелісі ауа арқылы таралып, құлағымызға жетті. Екінші жағдайда, тербелістердің көпшілігі біздің қолымызға жұтылды, ал дененің тербелісі азайған сайын дыбыс әлдеқайда қысқа болды. Үшінші жағдайда дененің барлық дерлік тербелістерін барлық қатысушылардың қолдары лезде жұтып қойды және дене әрең дірілді, сондықтан дыбыс шығармайды.

Бұл сіз ойлай алатын және жүргізетін барлық басқа эксперименттерге де қатысты. Ауа молекулаларына берілетін денелердің тербелісін біздің құлағымыз қабылдап, миымыз түсіндіреді.

Әртүрлі жиіліктегі дыбыс тербелістері

Демек, дыбыс діріл. Дыбыс көздері дыбыс тербелістерін ауа арқылы бізге жеткізеді. Неліктен біз барлық заттардың дірілдерін естімейміз? Өйткені тербеліс әртүрлі жиілікте болады.

Адам құлағы арқылы қабылданатын дыбыс шамамен 16 Гц-тен 20 кГц-ке дейінгі жиіліктегі дыбыс тербелісі болып табылады. Балалар ересектерге қарағанда жоғары жиіліктегі дыбыстарды естиді және әртүрлі тірі тіршілік иелерінің қабылдау диапазоны әдетте айтарлықтай өзгереді.

Құлақ - табиғат бізге берген өте жұқа және нәзік аспап, сондықтан адам ағзасында алмастырушы немесе аналогы жоқ болғандықтан, біз оны күтуіміз керек.

Дыбыс - ауаның, басқа газдардың, сұйық және қатты ортаның ұсақ бөлшектерінің тербелісін тудыратын дыбыс толқындары. Дыбыс қандай агрегаттық күйде болса да, зат бар жерде ғана пайда болады. Вакуумдық жағдайда, орта жоқ жерде, дыбыс таралмайды, өйткені дыбыс толқындарының таратушы рөлін атқаратын бөлшектер жоқ. Мысалы, ғарышта. Дыбысты өзгертуге, өзгертуге, энергияның басқа түрлеріне айналуға болады. Осылайша, радиотолқындарға немесе электр энергиясына түрленетін дыбыс қашықтыққа берілуі және ақпараттық тасымалдаушыларға жазылуы мүмкін.

Дыбыс толқыны

Заттар мен денелердің қозғалысы әрдайым дерлік қоршаған ортаның ауытқуын тудырады. Су ма, ауа ма бәрібір. Бұл процесс кезінде дененің тербелісі берілетін ортаның бөлшектері де дірілдей бастайды. Дыбыс толқындары пайда болады. Сонымен қатар, қозғалыстар бір-бірін біртіндеп ауыстыра отырып, алға және кері бағытта жүзеге асырылады. Сондықтан дыбыс толқыны бойлық болады. Онда ешқашан жоғары және төмен бүйірлік қозғалыс болмайды.

Дыбыс толқындарының сипаттамасы

Кез келген физикалық құбылыс сияқты олардың да өз шамалары бар, олардың көмегімен қасиеттерді сипаттауға болады. Дыбыс толқынының негізгі сипаттамалары оның жиілігі мен амплитудасы болып табылады. Бірінші мән секундына қанша толқын пайда болатынын көрсетеді. Екіншісі толқынның күшін анықтайды. Төмен жиілікті дыбыстар төмен жиілікті мәндерге ие және керісінше. Дыбыс жиілігі Герцпен өлшенеді, егер ол 20 000 Гц-тен асса, онда ультрадыбыстық пайда болады. Табиғатта және бізді қоршаған әлемде төмен жиілікті және жоғары жиілікті дыбыстардың көптеген мысалдары бар. Бұлбұлдың сайрауы, күн күркіреуі, тау өзенінің гүрілі және т.б әр түрлі дыбыс жиілігі. Толқынның амплитудасы дыбыстың қаншалықты қатты екеніне тікелей байланысты. Дыбыс деңгейі, өз кезегінде, дыбыс көзінен қашықтыққа қарай төмендейді. Тиісінше, толқын эпицентрден неғұрлым алыс болса, амплитудасы соғұрлым аз болады. Басқаша айтқанда, дыбыс толқынының амплитудасы дыбыс көзінен қашық болған сайын азаяды.

Дыбыс жылдамдығы

Дыбыс толқынының бұл көрсеткіші ол таралатын ортаның табиғатына тікелей байланысты. Мұнда ылғалдылық пен ауа температурасы маңызды рөл атқарады. Орташа ауа райы жағдайында дыбыс жылдамдығы шамамен секундына 340 метрді құрайды. Физикада дыбыс жылдамдығынан әрқашан жоғары болатын дыбыстан жоғары жылдамдық деген нәрсе бар. Бұл ұшақ қозғалған кезде дыбыс толқындарының таралатын жылдамдығы. Ұшақ дыбыстан жоғары жылдамдықпен қозғалады және тіпті ол жасаған дыбыс толқындарынан асып түседі. Ұшақтың артындағы қысымның бірте-бірте жоғарылауына байланысты дыбыстың соққы толқыны пайда болады. Бұл жылдамдықтың өлшем бірлігі қызықты және оны аз адамдар біледі. Ол Мах деп аталады. Mach 1 дыбыс жылдамдығына тең. Егер толқын 2 Mach-те таралса, онда ол дыбыс жылдамдығынан екі есе жылдам тарайды.

Шулар

Адамның күнделікті өмірінде үнемі шу бар. Шу деңгейі децибелмен өлшенеді. Көліктердің қозғалысы, жел, жапырақтардың сыбдыры, адамдардың дауыстарының тоғысуы және басқа да дыбыстар біздің күнделікті серігіміз. Бірақ адамның есту анализаторының мұндай шуға үйрену қабілеті бар. Дегенмен, адам құлағының бейімделу қабілетінің өзі көтере алмайтын құбылыстар да бар. Мысалы, 120 дБ-ден асатын шу ауырсынуды тудыруы мүмкін. Ең шулы жануар - көк кит. Ол дыбыс шығарғанда 800 шақырымнан астам жерде естіледі.

Эхо

Эхо қалай пайда болады? Мұнда бәрі өте қарапайым. Дыбыс толқыны әртүрлі беттерден: судан, тастан, бос бөлмедегі қабырғалардан шағылысу мүмкіндігіне ие. Бұл толқын бізге оралады, сондықтан біз қосалқы дыбысты естиміз. Бұл бастапқыдағыдай анық емес, өйткені дыбыс толқынындағы энергияның бір бөлігі кедергіге қарай тараған кезде шашырап кетеді.

Эхолокация

Дыбысты шағылыстыру әртүрлі практикалық мақсаттарда қолданылады. Мысалы, эхолокация. Ол ультрадыбыстық толқындардың көмегімен осы толқындар шағылысқан объектіге дейінгі қашықтықты анықтауға болатындығына негізделген. Есептеулер ультрадыбыстың белгілі бір жерге бару және қайтару уақытын өлшеу арқылы жасалады. Көптеген жануарлардың эхолокация қабілеті бар. Мысалы, жарқанаттар мен дельфиндер оны тамақ іздеу үшін пайдаланады. Эхолокация медицинада тағы бір қолданбаны тапты. Ультрадыбыстық зерттеу кезінде адамның ішкі мүшелерінің суреті қалыптасады. Бұл әдістің негізі ультрадыбыстық ауадан басқа ортаға еніп, кері қайтарылады, осылайша кескінді құрайды.

Музыкадағы дыбыс толқындары

Неліктен музыкалық аспаптар белгілі бір дыбыстарды шығарады? Гитараның шырылдауы, фортепианоның шырылдауы, барабандар мен кернейлердің төмен тондары, флейтаның сүйкімді жіңішке дауысы. Осы және басқа да көптеген дыбыстар ауа дірілінен немесе басқаша айтқанда, дыбыс толқындарының пайда болуына байланысты пайда болады. Бірақ музыкалық аспаптардың дыбысы неге алуан түрлі? Бұл бірнеше факторларға байланысты екені белгілі болды. Біріншісі - құралдың пішіні, екіншісі - ол жасалған материал.

Мұны мысал ретінде ішекті аспаптар арқылы қарастырайық. Олар жіптерді ұстағанда дыбыс көзіне айналады. Нәтижесінде олар дірілдей бастайды және қоршаған ортаға әртүрлі дыбыстар жібереді. Кез келген ішекті аспаптың дыбысының төмен болуы ішектің үлкенірек жуандығы мен ұзындығына, сондай-ақ керілуінің әлсіздігіне байланысты. Және керісінше, жіп неғұрлым тығыз созылса, ол неғұрлым жіңішке және қысқа болса, ойнау нәтижесінде алынған дыбыс соғұрлым жоғары болады.

Микрофон әрекеті

Ол дыбыс толқынының энергиясын электр энергиясына түрлендіруге негізделген. Бұл жағдайда ток күші мен дыбыстың сипаты тікелей тәуелді. Кез келген микрофонның ішінде металдан жасалған жұқа пластина болады. Дыбыс әсер еткенде тербелмелі қозғалыстар жасай бастайды. Пластина қосылған спираль да дірілдейді, нәтижесінде электр тогы пайда болады. Ол неге пайда болады? Себебі микрофонда магниттер де бар. Спираль өз полюстерінің арасында тербелгенде электр тогы пайда болады, ол спираль бойымен, содан кейін дыбыс колонкасына (дауыс зорайтқыш) немесе ақпараттық ортада жазуға арналған жабдыққа (кассета, диск, компьютер) түседі. Айтпақшы, телефондағы микрофон ұқсас құрылымға ие. Бірақ микрофондар стационарлық және ұялы телефондарда қалай жұмыс істейді? Бастапқы фаза олар үшін бірдей - адам дауысының дыбысы оның дірілдерін микрофон пластинасына береді, содан кейін бәрі жоғарыда сипатталған сценарий бойынша жүреді: спираль, ол қозғалған кезде екі полюсті жабады, ток пайда болады. Келесі не? Стационарлық телефонмен бәрі азды-көпті анық – микрофондағыдай электр тогына айналған дыбыс сымдар арқылы өтеді. Бірақ ұялы телефон немесе, мысалы, рация туралы не деуге болады? Бұл жағдайларда дыбыс радиотолқын энергиясына айналады және спутникке түседі. Осымен болды.

Резонанстық құбылыс

Кейде физикалық дененің тербеліс амплитудасы күрт жоғарылағанда жағдайлар жасалады. Бұл мәжбүрлі тербеліс жиілігі мәндерінің және объектінің (дененің) тербелістерінің табиғи жиілігінің жинақталуына байланысты болады. Резонанс пайдалы да, зиянды да болуы мүмкін. Мысалы, машинаны саңылаудан шығару үшін резонанс тудырып, машинаға инерция беру үшін оны іске қосып, алға-артқа итереді. Бірақ резонанстың жағымсыз салдары болған жағдайлар да болды. Мысалы, Санкт-Петербургте осыдан жүз жылдай бұрын бір ауыздан шеруге шыққан сарбаздардың астынан көпір құлаған.