Qoftë valët e zërit. Pse shfaqet një valë zanore? Tingëllimi i shëndoshë i thellësive
Tingulli është valë zanore që shkaktojnë dridhje të grimcave të vogla të ajrit, gazeve të tjera dhe mediave të lëngëta dhe të ngurta. Tingulli mund të lindë vetëm aty ku ka një substancë, pavarësisht se në çfarë gjendje grumbullimi është. Në kushtet e vakumit, ku nuk ka medium, zëri nuk përhapet, sepse nuk ka grimca që veprojnë si shpërndarës të valëve zanore. Për shembull, në hapësirë. Tingulli mund të modifikohet, ndryshohet, duke u kthyer në forma të tjera energjie. Kështu, zëri i konvertuar në valë radio ose energji elektrike mund të transmetohet në distanca dhe të regjistrohet në mediat e informacionit.
Vala zanore
Lëvizjet e objekteve dhe trupave pothuajse gjithmonë shkaktojnë luhatje në mjedis. Nuk ka rëndësi nëse është ujë apo ajër. Gjatë këtij procesi, grimcat e mediumit në të cilin transmetohen dridhjet e trupit gjithashtu fillojnë të dridhen. Dalin valët e zërit. Për më tepër, lëvizjet kryhen në drejtime përpara dhe prapa, duke zëvendësuar në mënyrë progresive njëra-tjetrën. Prandaj, vala e zërit është gjatësore. Nuk ka kurrë ndonjë lëvizje anësore lart e poshtë në të.
Karakteristikat e valëve të zërit
Si çdo fenomen fizik, ato kanë sasitë e tyre, me ndihmën e të cilave mund të përshkruhen vetitë. Karakteristikat kryesore të një valë zanore janë frekuenca dhe amplituda e saj. Vlera e parë tregon se sa valë formohen në sekondë. E dyta përcakton fuqinë e valës. Tingujt me frekuencë të ulët kanë vlera të frekuencës së ulët dhe anasjelltas. Frekuenca e zërit matet në Hertz, dhe nëse tejkalon 20,000 Hz, atëherë ndodh ultratingulli. Ka shumë shembuj të tingujve me frekuencë të ulët dhe me frekuencë të lartë në natyrë dhe në botën përreth nesh. Cicërima e një bilbili, gjëmimi i bubullimës, gjëmimi i një lumi malor e të tjera janë të gjitha frekuenca të ndryshme zëri. Amplituda e valës varet drejtpërdrejt nga sa i lartë është zëri. Vëllimi, nga ana tjetër, zvogëlohet me distancën nga burimi i zërit. Prandaj, sa më larg të jetë vala nga epiqendra, aq më e vogël është amplituda. Me fjalë të tjera, amplituda e një valë zanore zvogëlohet me distancën nga burimi i zërit.
Shpejtësia e zërit
Ky tregues i valës së zërit varet drejtpërdrejt nga natyra e mediumit në të cilin ajo përhapet. Si lagështia ashtu edhe temperatura e ajrit luajnë një rol të rëndësishëm këtu. Në kushtet mesatare të motit, shpejtësia e zërit është afërsisht 340 metra në sekondë. Në fizikë, ekziston një gjë e tillë si shpejtësia supersonike, e cila është gjithmonë më e madhe se shpejtësia e zërit. Kjo është shpejtësia me të cilën lëvizin valët e zërit kur një avion lëviz. Avioni lëviz me shpejtësi supersonike dhe madje tejkalon valët e zërit që krijon. Për shkak të presionit që rritet gradualisht pas avionit, formohet një valë goditëse tingulli. Njësia matëse për këtë shpejtësi është interesante dhe pak njerëz e dinë atë. Quhet Mach. 1 Mach është e barabartë me shpejtësinë e zërit. Nëse një valë udhëton me 2 Mach, atëherë ajo udhëton dy herë më shpejt se shpejtësia e zërit.
Zhurmat
Në jetën e përditshme të njeriut ka zhurmë të vazhdueshme. Niveli i zhurmës matet në decibel. Lëvizja e makinave, era, shushurima e gjetheve, gërshetimi i zërave të njerëzve dhe zhurmat e tjera të zërit janë shoqëruesit tanë të përditshëm. Por analizuesi i dëgjimit të njeriut ka aftësinë të mësohet me një zhurmë të tillë. Megjithatë, ka edhe fenomene që as aftësitë adaptive të veshit të njeriut nuk mund t'i përballojnë. Për shembull, zhurma mbi 120 dB mund të shkaktojë dhimbje. Kafsha më e zhurmshme është balena blu. Kur lëshon tinguj, mund të dëgjohet mbi 800 kilometra larg.
Jehonë
Si ndodh një eko? Gjithçka është shumë e thjeshtë këtu. Një valë zanore ka aftësinë të reflektohet nga sipërfaqe të ndryshme: nga uji, nga një shkëmb, nga muret në një dhomë bosh. Kjo valë kthehet tek ne, kështu që ne dëgjojmë tinguj dytësorë. Nuk është aq i qartë sa ai origjinal, sepse një pjesë e energjisë në valën e zërit shpërndahet ndërsa udhëton drejt pengesës.
Ekolokimi
Reflektimi i zërit përdoret për qëllime të ndryshme praktike. Për shembull, echolocation. Ajo bazohet në faktin se me ndihmën e valëve ultrasonike është e mundur të përcaktohet distanca deri në objektin nga i cili reflektohen këto valë. Llogaritjet bëhen duke matur kohën që i duhet ultrazërit për të udhëtuar në një vend dhe për t'u kthyer. Shumë kafshë kanë aftësinë për ekolokacion. Për shembull, lakuriqët dhe delfinët e përdorin atë për të kërkuar ushqim. Echolocation ka gjetur një aplikim tjetër në mjekësi. Gjatë ekzaminimeve me ultratinguj, formohet një pamje e organeve të brendshme të një personi. Baza e kësaj metode është se ekografia, duke hyrë në një medium tjetër përveç ajrit, kthehet prapa, duke formuar kështu një imazh.
Valët zanore në muzikë
Pse instrumentet muzikore nxjerrin tinguj të caktuar? Tringëllima e kitarës, tingulli i pianos, tonet e ulëta të daulleve dhe trumpetave, zëri i hollë simpatik i një flauti. Të gjithë këta dhe shumë tinguj të tjerë lindin për shkak të dridhjeve të ajrit ose, me fjalë të tjera, për shkak të shfaqjes së valëve të zërit. Por pse tingulli i instrumenteve muzikore është kaq i larmishëm? Rezulton se kjo varet nga disa faktorë. E para është forma e mjetit, e dyta është materiali nga i cili është bërë.
Le ta shohim këtë duke përdorur instrumentet me tela si shembull. Ato bëhen burim tingulli kur preken telat. Si rezultat, ata fillojnë të dridhen dhe dërgojnë tinguj të ndryshëm në mjedis. Tingulli i ulët i çdo instrumenti me tela është për shkak të trashësisë dhe gjatësisë më të madhe të telit, si dhe dobësisë së tensionit të tij. Dhe anasjelltas, sa më fort të shtrihet vargu, sa më i hollë dhe më i shkurtër të jetë, aq më i lartë është tingulli i marrë si rezultat i luajtjes.
Veprimi i mikrofonit
Ai bazohet në shndërrimin e energjisë së valëve të zërit në energji elektrike. Në këtë rast, forca aktuale dhe natyra e zërit varen drejtpërdrejt. Brenda çdo mikrofoni ka një pllakë të hollë prej metali. Kur ekspozohet ndaj zërit, ai fillon të kryejë lëvizje oshiluese. Spiralja me të cilën është lidhur pllaka gjithashtu dridhet, duke rezultuar në një rrymë elektrike. Pse shfaqet ai? Kjo për shkak se mikrofoni ka edhe magnet të integruar. Kur spiralja lëkundet midis poleve të saj, gjenerohet një rrymë elektrike, e cila shkon përgjatë spirales dhe më pas në një kolonë zanore (altoparlant) ose në pajisje për regjistrim në një medium informacioni (kasetë, disk, kompjuter). Nga rruga, mikrofoni në telefon ka një strukturë të ngjashme. Por si funksionojnë mikrofonat në telefonat fiks dhe celularë? Faza fillestare është e njëjtë për ta - tingulli i zërit të njeriut transmeton dridhjet e tij në pllakën e mikrofonit, pastaj gjithçka ndjek skenarin e përshkruar më sipër: një spirale, e cila, kur lëviz, mbyll dy pole, krijohet një rrymë. Ç'pritet më tej? Me një telefon fiks, gjithçka është pak a shumë e qartë - ashtu si në një mikrofon, zëri, i konvertuar në rrymë elektrike, kalon nëpër tela. Por ç'të themi për një celular ose, për shembull, një telekomandë? Në këto raste, zëri shndërrohet në energji të valëve të radios dhe godet satelitin. Kjo eshte e gjitha.
Fenomeni i rezonancës
Ndonjëherë krijohen kushte kur amplituda e dridhjeve të trupit fizik rritet ndjeshëm. Kjo ndodh për shkak të konvergjencës së vlerave të frekuencës së lëkundjeve të detyruara dhe frekuencës natyrore të lëkundjeve të objektit (trupit). Rezonanca mund të jetë edhe e dobishme edhe e dëmshme. Për shembull, për të nxjerrë një makinë nga një vrimë, ajo ndizet dhe shtyhet përpara dhe mbrapa në mënyrë që të shkaktojë rezonancë dhe t'i japë makinës inerci. Por ka pasur edhe raste të pasojave negative të rezonancës. Për shembull, në Shën Petersburg, rreth njëqind vjet më parë, një urë u shemb nën ushtarët që marshonin në unison.
Ky mësim mbulon temën "Valët e zërit". Në këtë mësim do të vazhdojmë të studiojmë akustikën. Së pari, le të përsërisim përkufizimin e valëve të zërit, pastaj të shqyrtojmë diapazonin e tyre të frekuencës dhe të njihemi me konceptin e valëve ultrasonike dhe infrasonike. Ne gjithashtu do të diskutojmë vetitë e valëve të zërit në media të ndryshme dhe do të mësojmë se cilat janë karakteristikat e tyre. .
Valët e zërit - këto janë dridhje mekanike që, duke u përhapur dhe duke ndërvepruar me organin e dëgjimit, perceptohen nga një person (Fig. 1).
Oriz. 1. Vala zanore
Dega e fizikës që merret me këto valë quhet akustikë. Profesioni i njerëzve që në popull quhen "dëgjues" janë akustikë. Vala e zërit është një valë që përhapet në një mjedis elastik, është një valë gjatësore dhe kur përhapet në një mjedis elastik, ngjeshja dhe shkarkimi alternohen. Ai transmetohet me kalimin e kohës në një distancë (Fig. 2).
Oriz. 2. Përhapja e valëve zanore
Valët e zërit përfshijnë dridhjet që ndodhin me një frekuencë nga 20 në 20,000 Hz. Për këto frekuenca gjatësitë valore përkatëse janë 17 m (për 20 Hz) dhe 17 mm (për 20,000 Hz). Ky diapazon do të quhet tingull i dëgjueshëm. Këto gjatësi vale jepen për ajrin, shpejtësia e zërit në të cilin është e barabartë me .
Ekzistojnë gjithashtu vargje me të cilat merren akustikë - infrasonike dhe ultrasonike. Infrasonike janë ato që kanë një frekuencë më të vogël se 20 Hz. Dhe ato ultrasonike janë ato që kanë një frekuencë më të madhe se 20,000 Hz (Fig. 3).
Oriz. 3. Gama e valëve zanore
Çdo person i arsimuar duhet të njihet me diapazonin e frekuencës së valëve zanore dhe të dijë se nëse shkon për një ekografi, fotografia në ekranin e kompjuterit do të ndërtohet me një frekuencë prej më shumë se 20,000 Hz.
Ultratinguj - Këto janë valë mekanike të ngjashme me valët e zërit, por me një frekuencë nga 20 kHz në një miliard herc.
Quhen valë me një frekuencë prej më shumë se një miliard herc hipertingulli.
Ultratingulli përdoret për të zbuluar defektet në pjesët e derdhjes. Një rrjedhë sinjalesh të shkurtra tejzanor drejtohet në pjesën që ekzaminohet. Në ato vende ku nuk ka defekte, sinjalet kalojnë përmes pjesës pa u regjistruar nga marrësi.
Nëse ka një çarje, një zgavër ajri ose një johomogjenitet tjetër në pjesë, atëherë sinjali tejzanor reflektohet prej tij dhe, duke u kthyer, hyn në marrës. Kjo metodë quhet zbulimi i defekteve me ultratinguj.
Shembuj të tjerë të aplikimeve me ultratinguj janë makinat me ultratinguj, makinat me ultratinguj, terapia me ultratinguj.
Infratinguj - valë mekanike të ngjashme me valët e zërit, por që kanë një frekuencë më të vogël se 20 Hz. Ata nuk perceptohen nga veshi i njeriut.
Burimet natyrore të valëve infratinguj janë stuhitë, cunami, tërmetet, uraganet, shpërthimet vullkanike dhe stuhitë.
Infratingulli është gjithashtu një valë e rëndësishme që përdoret për të lëkundur sipërfaqen (për shembull, për të shkatërruar disa objekte të mëdha). Ne lëshojmë infratinguj në tokë - dhe toka shpërthen. Ku përdoret kjo? Për shembull, në minierat e diamanteve, ku ata marrin mineral që përmban përbërës diamanti dhe e shtypin atë në grimca të vogla për të gjetur këto përfshirje diamanti (Fig. 4).
Oriz. 4. Aplikimi i infratingullit
Shpejtësia e zërit varet nga kushtet mjedisore dhe temperatura (Fig. 5).
Oriz. 5. Shpejtësia e përhapjes së valëve të zërit në media të ndryshme
Ju lutemi vini re: në ajër shpejtësia e zërit në është e barabartë me , dhe në , shpejtësia rritet me . Nëse jeni studiues, atëherë kjo njohuri mund të jetë e dobishme për ju. Ju madje mund të gjeni një lloj sensori të temperaturës që do të regjistrojë ndryshimet e temperaturës duke ndryshuar shpejtësinë e zërit në medium. Tashmë e dimë se sa më i dendur të jetë mediumi, sa më serioz të jetë ndërveprimi ndërmjet grimcave të mediumit, aq më shpejt përhapet vala. Në paragrafin e fundit e diskutuam këtë duke përdorur shembullin e ajrit të thatë dhe ajrit të lagësht. Për ujin, shpejtësia e përhapjes së zërit është . Nëse krijoni një valë zanore (trokisni në një pirun akordimi), atëherë shpejtësia e përhapjes së saj në ujë do të jetë 4 herë më e madhe se në ajër. Nga uji, informacioni do të arrijë 4 herë më shpejt se me ajër. Dhe në çelik është edhe më i shpejtë: 
(Fig. 6).
Oriz. 6. Shpejtësia e përhapjes së valëve zanore
Ju e dini nga epikat që përdori Ilya Muromets (dhe të gjithë heronjtë dhe njerëzit e zakonshëm rusë dhe djemtë nga RVS e Gaidar) përdorën një metodë shumë interesante për të zbuluar një objekt që po afrohet, por është ende larg. Tingulli që lëshon kur lëviz nuk është ende i dëgjueshëm. Ilya Muromets, me veshin në tokë, mund ta dëgjojë atë. Pse? Sepse zëri transmetohet në tokë të fortë me një shpejtësi më të madhe, që do të thotë se do të arrijë në veshin e Ilya Muromets më shpejt dhe ai do të jetë në gjendje të përgatitet për të takuar armikun.
Valët më interesante të zërit janë tingujt dhe zhurmat muzikore. Cilat objekte mund të krijojnë valë zanore? Nëse marrim një burim vale dhe një medium elastik, nëse e bëjmë burimin e zërit të lëkundet në mënyrë harmonike, atëherë do të kemi një valë zanore të mrekullueshme, e cila do të quhet tingull muzikor. Këto burime të valëve të zërit mund të jenë, për shembull, telat e një kitare ose pianoje. Kjo mund të jetë një valë zanore që krijohet në hendekun e ajrit të një tubi (organi ose tubi). Nga mësimet e muzikës njihni notat: do, re, mi, fa, sol, la, si. Në akustikë quhen tone (Fig. 7).
Oriz. 7. Tonet muzikore
Të gjitha objektet që mund të prodhojnë tone do të kenë veçori. Si janë të ndryshëm? Ato ndryshojnë në gjatësi vale dhe frekuencë. Nëse këto valë zanore nuk krijohen nga trupa që tingëllojnë në mënyrë harmonike ose nuk janë të lidhura në një lloj pjese të zakonshme orkestrale, atëherë një sasi e tillë tingujsh do të quhet zhurmë.
Zhurma– lëkundje të rastësishme të natyrave të ndryshme fizike, të karakterizuara nga kompleksiteti i strukturës së tyre kohore dhe spektrale. Koncepti i zhurmës është i brendshëm dhe fizik, ato janë shumë të ngjashme, dhe për këtë arsye ne e prezantojmë atë si një objekt të veçantë të rëndësishëm shqyrtimi.
Le të kalojmë në vlerësimet sasiore të valëve të zërit. Cilat janë karakteristikat e valëve zanore muzikore? Këto karakteristika zbatohen ekskluzivisht për dridhjet harmonike të zërit. Kështu që, vëllimi i zërit. Si përcaktohet vëllimi i zërit? Le të shqyrtojmë përhapjen e një valë zanore në kohë ose lëkundjet e burimit të valës zanore (Fig. 8).
Oriz. 8. Vëllimi i zërit
Në të njëjtën kohë, nëse nuk i shtojmë shumë tinguj sistemit (për shembull, goditim butonin e pianos në heshtje), atëherë do të ketë një tingull të qetë. Nëse e ngremë dorën me zë të lartë, e shkaktojmë këtë tingull duke goditur tastin, marrim një tingull të lartë. Nga çfarë varet kjo? Një tingull i qetë ka një amplitudë vibrimi më të vogël se një tingull i lartë.
Karakteristika tjetër e rëndësishme e tingullit muzikor dhe çdo tingulli tjetër është lartësia. Nga çfarë varet lartësia e zërit? Lartësia varet nga frekuenca. Ne mund ta bëjmë burimin të lëkundet shpesh, ose mund ta bëjmë atë të lëkundet jo shumë shpejt (d.m.th., të kryejmë më pak lëkundje për njësi të kohës). Le të shqyrtojmë fshirjen kohore të një tingulli të lartë dhe të ulët me të njëjtën amplitudë (Fig. 9).
Oriz. 9. Katrani
Mund të nxirret një përfundim interesant. Nëse një person këndon me zë bas, atëherë burimi i tij i zërit (kordat vokale) vibron disa herë më ngadalë se ai i një personi që këndon soprano. Në rastin e dytë, kordat vokale dridhen më shpesh, dhe për këtë arsye më shpesh shkaktojnë xhepa të ngjeshjes dhe shkarkimit në përhapjen e valës.
Ekziston një karakteristikë tjetër interesante e valëve të zërit që fizikanët nuk e studiojnë. Kjo timbër. Ju e dini dhe e dalloni lehtësisht të njëjtën pjesë muzikore të realizuar në një balalaika ose violonçel. Si ndryshojnë këta tinguj apo kjo performancë? Në fillim të eksperimentit, u kërkuam njerëzve që prodhojnë tinguj që t'i bëjnë ato me amplitudë afërsisht të njëjtë, në mënyrë që vëllimi i zërit të jetë i njëjtë. Është si në rastin e një orkestre: nëse nuk ka nevojë të theksohet ndonjë instrument, të gjithë luajnë afërsisht njësoj, me të njëjtën forcë. Pra, timbri i balalaikës dhe violonçelit është i ndryshëm. Nëse do të nxirrnim tingullin e prodhuar nga një instrument nga një tjetër duke përdorur diagrame, ato do të ishin të njëjta. Por këto instrumente mund t'i dalloni lehtësisht nga tingulli i tyre.
Një shembull tjetër i rëndësisë së timbrit. Imagjinoni dy këngëtarë që diplomohen në të njëjtin universitet muzikor me të njëjtët mësues. Ata studiuan njësoj mirë, me A të drejta. Për disa arsye, njëri bëhet një interpretues i shquar, ndërsa tjetri është i pakënaqur me karrierën e tij gjatë gjithë jetës. Në fakt, kjo përcaktohet vetëm nga instrumenti i tyre, i cili shkakton dridhje vokale në mjedis, domethënë zërat e tyre ndryshojnë në timbër.
Bibliografi
- Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizikë: një libër referimi me shembuj të zgjidhjes së problemeve. - Rindarja e botimit të dytë. - X.: Vesta: shtëpia botuese "Ranok", 2005. - 464 f.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizikë. Klasa e 9-të: Libër mësuesi për arsimin e përgjithshëm. institucionet/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - Botimi i 14-të, stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 f.
- Portali i Internetit "eduspb.com" ()
- Portali në internet "msk.edu.ua" ()
- Portali në internet "class-fizika.narod.ru" ()
Detyre shtepie
- Si udhëton zëri? Cili mund të jetë burimi i zërit?
- A mund të udhëtojë tingulli nëpër hapësirë?
- A perceptohet nga ai çdo valë që arrin në organin e dëgjimit të një personi?
18 shkurt 2016
Bota e argëtimit në shtëpi është mjaft e larmishme dhe mund të përfshijë: shikimin e filmave në një sistem të mirë kinemaje në shtëpi; lojë emocionuese dhe emocionuese ose duke dëgjuar muzikë. Si rregull, të gjithë gjen diçka të tyren në këtë fushë, ose kombinojnë gjithçka menjëherë. Por cilatdo qofshin qëllimet e një personi për organizimin e kohës së lirë dhe çfarëdo ekstremi që shkojnë, të gjitha këto lidhje janë të lidhura fort me një fjalë të thjeshtë dhe të kuptueshme - "tingull". Në të vërtetë, në të gjitha rastet e mësipërme, ne do të udhëhiqemi nga dora me zë. Por kjo pyetje nuk është aq e thjeshtë dhe e parëndësishme, veçanërisht në rastet kur ekziston dëshira për të arritur tingull me cilësi të lartë në një dhomë ose në kushte të tjera. Për ta bërë këtë, nuk është gjithmonë e nevojshme të blini komponentë të shtrenjtë hi-fi ose hi-end (megjithëse do të jetë shumë i dobishëm), por mjafton një njohuri e mirë e teorisë fizike, e cila mund të eliminojë shumicën e problemeve që lindin për këdo. i cili synon të marrë aktrim zanor me cilësi të lartë.
Më pas, teoria e zërit dhe akustikës do të shqyrtohet nga pikëpamja e fizikës. Në këtë rast, do të përpiqem ta bëj këtë sa më të arritshme për të kuptuar çdo person që, ndoshta, është larg njohjes së ligjeve apo formulave fizike, por megjithatë ëndërron me pasion të realizojë ëndrrën e krijimit të një sistemi akustik të përsosur. Nuk supozoj të them se për të arritur rezultate të mira në këtë fushë në shtëpi (ose në një makinë, për shembull), ju duhet t'i njihni plotësisht këto teori, por të kuptuarit e bazave do t'ju lejojë të shmangni shumë gabime të trashë dhe absurde. , dhe gjithashtu do t'ju lejojë të arrini efektin maksimal të zërit nga sistemi në çdo nivel.
Teoria e përgjithshme e tingullit dhe terminologjia muzikore
Çfarë është ajo tingull? Kjo është ndjesia që percepton organi i dëgjimit "vesh"(dukuri në vetvete ekziston pa pjesëmarrjen e "veshit" në proces, por kjo është më e lehtë për t'u kuptuar), e cila ndodh kur daullja e veshit ngacmohet nga një valë zanore. Veshi në këtë rast vepron si një "marrës" i valëve të zërit të frekuencave të ndryshme. 
Vala zanore në thelb është një seri sekuenciale ngjeshjesh dhe shkarkimesh të mediumit (më së shpeshti mjedisi ajror në kushte normale) të frekuencave të ndryshme. Natyra e valëve të zërit është osciluese, e shkaktuar dhe e prodhuar nga dridhja e çdo trupi. Shfaqja dhe përhapja e një valë zanore klasike është e mundur në tre media elastike: të gazta, të lëngshme dhe të ngurta. Kur një valë zanore ndodh në një nga këto lloje të hapësirës, në mënyrë të pashmangshme ndodhin disa ndryshime në vetë mjedisin, për shembull, një ndryshim në densitetin ose presionin e ajrit, lëvizjen e grimcave të masës së ajrit, etj.
Meqenëse një valë zanore ka një natyrë osciluese, ajo ka një karakteristikë të tillë si frekuenca. Frekuenca matet në herc (për nder të fizikantit gjerman Heinrich Rudolf Hertz), dhe tregon numrin e lëkundjeve gjatë një periudhe kohore të barabartë me një sekondë. ato. për shembull, një frekuencë prej 20 Hz tregon një cikël prej 20 lëkundjesh në një sekondë. Koncepti subjektiv i lartësisë së tij varet gjithashtu nga frekuenca e zërit. Sa më shumë dridhje të zërit të ndodhin në sekondë, aq "më i lartë" shfaqet tingulli. Një valë zanore ka gjithashtu një karakteristikë tjetër të rëndësishme, e cila ka një emër - gjatësi vale. Gjatësia e valësËshtë e zakonshme të merret parasysh distanca që kalon një tingull i një frekuence të caktuar në një periudhë të barabartë me një sekondë. Për shembull, gjatësia e valës së zërit më të ulët në diapazonin e dëgjimit të njeriut në 20 Hz është 16.5 metra dhe gjatësia e valës së zërit më të lartë në 20,000 Hz është 1.7 centimetra.
Veshi i njeriut është projektuar në atë mënyrë që të jetë në gjendje të perceptojë valë vetëm në një gamë të kufizuar, afërsisht 20 Hz - 20,000 Hz (në varësi të karakteristikave të një personi të caktuar, disa janë në gjendje të dëgjojnë pak më shumë, disa më pak) . Kështu, kjo nuk do të thotë se tingujt nën ose mbi këto frekuenca nuk ekzistojnë, ato thjesht nuk perceptohen nga veshi i njeriut, duke shkuar përtej diapazonit të dëgjueshëm. Tingulli mbi diapazonin e dëgjueshëm quhet ultratinguj, tingulli nën diapazonin e dëgjueshëm quhet infratingulli. Disa kafshë janë në gjendje të perceptojnë tingujt ultra dhe infra, disa madje e përdorin këtë diapazon për orientim në hapësirë (lakuriqët, delfinët). Nëse zëri kalon përmes një mediumi që nuk është në kontakt të drejtpërdrejtë me organin e dëgjimit të njeriut, atëherë një tingull i tillë mund të mos dëgjohet ose mund të dobësohet shumë më pas.
Në terminologjinë muzikore të tingullit, ekzistojnë përcaktime të tilla të rëndësishme si oktavë, toni dhe mbiton i tingullit. oktavë nënkupton një interval në të cilin raporti i frekuencës ndërmjet tingujve është 1 me 2. Një oktavë zakonisht dallohet shumë nga veshi, ndërsa tingujt brenda këtij intervali mund të jenë shumë të ngjashëm me njëri-tjetrin. Një oktavë mund të quhet gjithashtu një tingull që dridhet dy herë më shumë se një tingull tjetër në të njëjtën periudhë kohore. Për shembull, frekuenca prej 800 Hz nuk është asgjë më shumë se një oktavë më e lartë prej 400 Hz, dhe frekuenca prej 400 Hz nga ana tjetër është oktava tjetër e zërit me një frekuencë prej 200 Hz. Oktava, nga ana tjetër, përbëhet nga tone dhe ngjyrime. Vibrimet e ndryshueshme në një valë zanore harmonike me të njëjtën frekuencë perceptohen nga veshi i njeriut si ton muzikor. Dridhjet me frekuencë të lartë mund të interpretohen si tinguj me zë të lartë, ndërsa dridhjet me frekuencë të ulët mund të interpretohen si tinguj me zë të ulët. Veshi i njeriut është i aftë të dallojë qartë tingujt me një ndryshim prej një toni (në rangun deri në 4000 Hz). Pavarësisht kësaj, muzika përdor një numër jashtëzakonisht të vogël tonesh. Kjo shpjegohet nga konsideratat e parimit të konsonancës harmonike; gjithçka bazohet në parimin e oktavave.
Le të shqyrtojmë teorinë e toneve muzikore duke përdorur shembullin e një vargu të shtrirë në një mënyrë të caktuar. Një varg i tillë, në varësi të forcës së tensionit, do të "akordohet" në një frekuencë specifike. Kur ky varg ekspozohet ndaj diçkaje me një forcë specifike, e cila e bën atë të dridhet, një ton specifik tingulli do të vërehet vazhdimisht dhe ne do të dëgjojmë frekuencën e dëshiruar të akordimit. Ky tingull quhet toni themelor. Frekuenca e notës "A" të oktavës së parë pranohet zyrtarisht si toni themelor në fushën muzikore, e barabartë me 440 Hz. Megjithatë, shumica e instrumenteve muzikore nuk riprodhojnë kurrë vetëm tone të pastra themelore; ato shoqërohen në mënyrë të pashmangshme nga tone të quajtura mbitone. Këtu është e përshtatshme të kujtojmë një përkufizim të rëndësishëm të akustikës muzikore, konceptin e timbrit të tingullit. Timbër- kjo është një veçori e tingujve muzikorë që u jep instrumenteve muzikore dhe zërave specifikën e tyre unike, të dallueshme të tingullit, edhe kur krahasohen tingujt me të njëjtën lartësi dhe volum. Timbri i çdo instrumenti muzikor varet nga shpërndarja e energjisë së tingullit midis tingujve në momentin kur shfaqet tingulli.
Tonet formojnë një ngjyrosje specifike të tonit themelor, me anë të të cilit ne mund të identifikojmë dhe njohim lehtësisht një instrument specifik, si dhe të dallojmë qartë tingullin e tij nga një instrument tjetër. Ekzistojnë dy lloje ngjyrimesh: harmonike dhe joharmonike. Tone harmonike sipas definicionit janë shumëfisha të frekuencës themelore. Përkundrazi, nëse mbitonet nuk janë të shumëfishta dhe devijojnë dukshëm nga vlerat, atëherë ato quhen jo harmonike. Në muzikë, operimi me nuanca të shumta është praktikisht i përjashtuar, kështu që termi reduktohet në konceptin "overtone", që do të thotë harmonik. Për disa instrumente, si piano, toni themelor nuk ka kohë as të formohet; në një periudhë të shkurtër kohore, energjia e tingullit të mbitoneve rritet dhe më pas zvogëlohet po aq shpejt. Shumë instrumente krijojnë atë që quhet efekti i "toneve të tranzicionit", ku energjia e tingujve të caktuar është më e larta në një moment të caktuar kohor, zakonisht në fillim, por më pas ndryshon befas dhe kalon në tone të tjera. Gama e frekuencës së secilit instrument mund të konsiderohet veçmas dhe zakonisht kufizohet në frekuencat themelore që ai instrument i veçantë është në gjendje të prodhojë.
Në teorinë e tingullit ekziston edhe një koncept i tillë si ZhURMA. Zhurma- ky është çdo tingull që krijohet nga një kombinim burimesh që nuk janë në përputhje me njëri-tjetrin. Të gjithë janë të njohur me zhurmën e gjetheve të pemëve që lëkunden nga era, etj.
Çfarë e përcakton vëllimin e zërit? Natyrisht, një fenomen i tillë varet drejtpërdrejt nga sasia e energjisë së transferuar nga vala e zërit. Për të përcaktuar treguesit sasiorë të zërit, ekziston një koncept - intensiteti i zërit. Intensiteti i zërit përkufizohet si rrjedha e energjisë që kalon nëpër një zonë të hapësirës (për shembull, cm2) për njësi të kohës (për shembull, për sekondë). Gjatë bisedës normale, intensiteti është afërsisht 9 ose 10 W/cm2. Veshi i njeriut është i aftë të perceptojë tingujt në një gamë mjaft të gjerë ndjeshmërie, ndërsa ndjeshmëria e frekuencave është heterogjene brenda spektrit të zërit. Në këtë mënyrë, diapazoni i frekuencës 1000 Hz - 4000 Hz, i cili mbulon më së shumti fjalimin e njeriut, perceptohet më së miri.
Për shkak se tingujt ndryshojnë shumë në intensitet, është më e përshtatshme të mendohet si një sasi logaritmike dhe të matet në decibel (sipas shkencëtarit skocez Alexander Graham Bell). Pragu i poshtëm i ndjeshmërisë së dëgjimit të veshit të njeriut është 0 dB, i sipërmi është 120 dB, i quajtur edhe "pragu i dhimbjes". Kufiri i sipërm i ndjeshmërisë perceptohet gjithashtu nga veshi i njeriut jo në të njëjtën mënyrë, por varet nga frekuenca specifike. Tingujt me frekuencë të ulët duhet të kenë intensitet shumë më të madh se tingujt me frekuencë të lartë për të shkaktuar pragun e dhimbjes. Për shembull, pragu i dhimbjes në një frekuencë të ulët prej 31.5 Hz ndodh në një nivel të intensitetit të zërit prej 135 dB, kur në një frekuencë prej 2000 Hz ndjesia e dhimbjes do të shfaqet në 112 dB. Ekziston edhe koncepti i presionit të zërit, i cili në fakt zgjeron shpjegimin e zakonshëm të përhapjes së një valë zanore në ajër. Presioni i zërit- ky është një presion i ndryshueshëm i tepërt që lind në një mjedis elastik si rezultat i kalimit të një valë zanore nëpër të.
Natyra valore e zërit
Për të kuptuar më mirë sistemin e gjenerimit të valëve të zërit, imagjinoni një altoparlant klasik të vendosur në një tub të mbushur me ajër. Nëse altoparlanti bën një lëvizje të mprehtë përpara, ajri në afërsi të difuzorit ngjesh për një moment. Ajri më pas do të zgjerohet, duke shtyrë kështu zonën e ajrit të ngjeshur përgjatë tubit. 
Kjo lëvizje e valës më pas do të bëhet e shëndoshë kur të arrijë në organin e dëgjimit dhe "ngacmojë" daullen e veshit. Kur një valë zanore ndodh në një gaz, krijohen presion të tepërt dhe densitet të tepërt dhe grimcat lëvizin me një shpejtësi konstante. Për valët e zërit, është e rëndësishme të mbani mend faktin se substanca nuk lëviz së bashku me valën e zërit, por ndodh vetëm një shqetësim i përkohshëm i masave të ajrit.
Nëse imagjinojmë një piston të pezulluar në hapësirë të lirë në një susta dhe duke bërë lëvizje të përsëritura "para dhe mbrapa", atëherë lëkundjet e tilla do të quhen harmonike ose sinusoidale (nëse e imagjinojmë valën si një grafik, atëherë në këtë rast do të marrim një të pastër sinusoid me rënie dhe ngritje të përsëritura). Nëse imagjinojmë një altoparlant në një tub (si në shembullin e përshkruar më sipër) duke kryer lëkundje harmonike, atëherë në momentin që altoparlanti lëviz "përpara" fitohet efekti i njohur i kompresimit të ajrit dhe kur altoparlanti lëviz "prapa" ndodh efekti i kundërt i rrallimit. Në këtë rast, një valë e ngjeshjes dhe rrallimit të alternuar do të përhapet nëpër tub. Distanca përgjatë tubit midis maksimumeve ose minimaleve (fazave) ngjitur do të quhet gjatësia valore. Nëse grimcat lëkunden paralelisht me drejtimin e përhapjes së valës, atëherë vala quhet gjatësore. Nëse ato lëkunden pingul me drejtimin e përhapjes, atëherë vala quhet tërthore. Në mënyrë tipike, valët e zërit në gaze dhe lëngje janë gjatësore, por në trupat e ngurtë mund të ndodhin valë të të dy llojeve. Valët tërthore në trupat e ngurtë lindin për shkak të rezistencës ndaj ndryshimit të formës. Dallimi kryesor midis këtyre dy llojeve të valëve është se një valë tërthore ka vetinë e polarizimit (lëkundjet ndodhin në një plan të caktuar), ndërsa një valë gjatësore jo.
Shpejtësia e zërit
Shpejtësia e zërit varet drejtpërdrejt nga karakteristikat e mediumit në të cilin ai përhapet. Ai përcaktohet (i varur) nga dy veti të mediumit: elasticiteti dhe dendësia e materialit. Shpejtësia e zërit në trupat e ngurtë varet drejtpërdrejt nga lloji i materialit dhe vetitë e tij. Shpejtësia në mjediset e gazta varet vetëm nga një lloj deformimi i mediumit: ngjeshja-rrallimi. Ndryshimi i presionit në një valë zanore ndodh pa shkëmbim nxehtësie me grimcat përreth dhe quhet adiabatik. 
Shpejtësia e zërit në një gaz varet kryesisht nga temperatura - rritet me rritjen e temperaturës dhe zvogëlohet me uljen e temperaturës. Gjithashtu, shpejtësia e zërit në një medium të gaztë varet nga madhësia dhe masa e vetë molekulave të gazit - sa më e vogël të jetë masa dhe madhësia e grimcave, aq më e madhe është "përçueshmëria" e valës dhe, në përputhje me rrethanat, aq më e madhe është shpejtësia.
Në mediat e lëngëta dhe të ngurta, parimi i përhapjes dhe shpejtësia e zërit janë të ngjashme me mënyrën se si përhapet një valë në ajër: me shkarkimin e shtypjes. Por në këto mjedise, përveç të njëjtës varësi nga temperatura, mjaft të rëndësishme janë edhe dendësia e mediumit dhe përbërja/struktura e tij. Sa më i ulët të jetë dendësia e substancës, aq më e lartë është shpejtësia e zërit dhe anasjelltas. Varësia nga përbërja e mediumit është më komplekse dhe përcaktohet në çdo rast specifik, duke marrë parasysh vendndodhjen dhe ndërveprimin e molekulave/atomeve.
Shpejtësia e zërit në ajër në t, °C 20: 343 m/s
Shpejtësia e zërit në ujë të distiluar në t, °C 20: 1481 m/s
Shpejtësia e zërit në çelik në t, °C 20: 5000 m/s
Valët në këmbë dhe ndërhyrjet
Kur një altoparlant krijon valë zanore në një hapësirë të kufizuar, efekti i valëve që reflektohen nga kufijtë ndodh në mënyrë të pashmangshme. Si rezultat, kjo ndodh më shpesh efekti i ndërhyrjes- kur dy ose më shumë valë zanore mbivendosen me njëra-tjetrën. Raste të veçanta të dukurive të interferencës janë formimi i: 1) valëve rrahëse ose 2) valëve në këmbë. Rrahjet e valëve- ky është rasti kur ndodh shtimi i valëve me frekuenca dhe amplituda të ngjashme. Pamja e shfaqjes së rrahjeve: kur dy valë me frekuenca të ngjashme mbivendosen njëra-tjetrën. Në një moment në kohë, me një mbivendosje të tillë, majat e amplitudës mund të përkojnë "në fazë" dhe rëniet mund të përkojnë gjithashtu në "antifazë". Kështu karakterizohen rrahjet e zërit. Është e rëndësishme të mbani mend se, ndryshe nga valët në këmbë, koincidenca fazore e majave nuk ndodh vazhdimisht, por në intervale të caktuara kohore. Tek veshi, ky model rrahjesh dallohet mjaft qartë dhe dëgjohet respektivisht si rritje dhe ulje periodike e vëllimit. Mekanizmi me të cilin ndodh ky efekt është jashtëzakonisht i thjeshtë: kur majat përkojnë, vëllimi rritet dhe kur luginat përkojnë, vëllimi zvogëlohet.
Valët në këmbë lindin në rastin e mbivendosjes së dy valëve të së njëjtës amplitudë, fazë dhe frekuencë, kur kur valët e tilla "takohen" njëra lëviz në drejtim përpara dhe tjetra në drejtim të kundërt. Në zonën e hapësirës (ku është formuar vala në këmbë), shfaqet një pamje e mbivendosjes së dy amplitudave të frekuencës, me maksimum të alternuar (të ashtuquajturat antinyje) dhe minimale (të ashtuquajturat nyje). Kur ndodh ky fenomen, frekuenca, faza dhe koeficienti i zbutjes së valës në vendin e reflektimit janë jashtëzakonisht të rëndësishme. Ndryshe nga valët udhëtuese, nuk ka transferim energjie në një valë në këmbë për shkak të faktit se valët përpara dhe prapa që formojnë këtë valë transferojnë energji në sasi të barabarta si në drejtimin përpara ashtu edhe në drejtim të kundërt. Për të kuptuar qartë shfaqjen e një valë në këmbë, le të imagjinojmë një shembull nga akustika në shtëpi. Le të themi se kemi sisteme altoparlantësh në dysheme në një hapësirë (dhomë) të kufizuar. Duke i bërë ata të luajnë diçka me shumë bas, le të përpiqemi të ndryshojmë vendndodhjen e dëgjuesit në dhomë. Kështu, një dëgjues që e gjen veten në zonën e minimumit (zbritjes) të një vale në këmbë do të ndjejë efektin se ka shumë pak bas, dhe nëse dëgjuesi e gjen veten në një zonë të maksimumit (shtimit) të frekuencave, atëherë e kundërta. është marrë efekti i një rritje të konsiderueshme në rajonin e basit. Në këtë rast, efekti vërehet në të gjitha oktavat e frekuencës bazë. Për shembull, nëse frekuenca bazë është 440 Hz, atëherë dukuria e "mbledhjes" ose "zbritjes" do të vërehet edhe në frekuencat 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, etj.
Fenomeni i rezonancës
Shumica e trupave të ngurtë kanë një frekuencë të rezonancës natyrore. Është mjaft e lehtë për të kuptuar këtë efekt duke përdorur shembullin e një tubi të zakonshëm, të hapur vetëm në një skaj. Le të imagjinojmë një situatë ku një altoparlant është i lidhur në skajin tjetër të tubit, i cili mund të luajë një frekuencë konstante, e cila gjithashtu mund të ndryshohet më vonë. Pra, tubi ka frekuencën e vet të rezonancës, me fjalë të thjeshta - kjo është frekuenca në të cilën tubi "rezonon" ose bën tingullin e vet. Nëse frekuenca e altoparlantit (si rezultat i rregullimit) përkon me frekuencën e rezonancës së tubit, atëherë do të ndodhë efekti i rritjes së volumit disa herë. Kjo ndodh sepse altoparlanti ngacmon dridhjet e kolonës së ajrit në tub me një amplitudë të konsiderueshme derisa të gjendet e njëjta "frekuencë rezonante" dhe të shfaqet efekti shtesë. Fenomeni që rezulton mund të përshkruhet si më poshtë: tubi në këtë shembull "ndihmon" folësin duke rezonuar në një frekuencë specifike, përpjekjet e tyre shtohen dhe "rezultojnë" në një efekt të dëgjueshëm me zë të lartë. Duke përdorur shembullin e instrumenteve muzikore, ky fenomen mund të shihet lehtësisht, pasi dizajni i shumicës së instrumenteve përmban elementë të quajtur rezonatorë. 
Nuk është e vështirë të merret me mend se çfarë i shërben qëllimit të rritjes së një frekuence ose tone të caktuar muzikore. Për shembull: një trup kitare me një rezonator në formën e një vrime që bashkohet me volumin; Dizajni i tubit të flautit (dhe të gjitha tubacioneve në përgjithësi); Forma cilindrike e trupit të daulles, e cila në vetvete është një rezonator i një frekuence të caktuar.
Spektri i frekuencës së zërit dhe përgjigja e frekuencës
Meqenëse në praktikë praktikisht nuk ka valë të së njëjtës frekuencë, bëhet e nevojshme të zbërthehet i gjithë spektri i tingullit të diapazonit të dëgjimit në mbiton ose harmonikë. Për këto qëllime, ekzistojnë grafikë që shfaqin varësinë e energjisë relative të dridhjeve të zërit nga frekuenca. Ky grafik quhet grafik i spektrit të frekuencës së zërit. Spektri i frekuencës së zërit Ka dy lloje: diskrete dhe të vazhdueshme. Një grafik i spektrit diskret shfaq frekuenca individuale të ndara me hapësira boshe. Spektri i vazhdueshëm përmban të gjitha frekuencat e zërit në të njëjtën kohë. 
Në rastin e muzikës ose akustikës, më shpesh përdoret grafiku i zakonshëm Karakteristikat e amplitudës-frekuencës(shkurtuar si "AFC"). Ky grafik tregon varësinë e amplitudës së dridhjeve të zërit nga frekuenca në të gjithë spektrin e frekuencës (20 Hz - 20 kHz). Duke parë një grafik të tillë, është e lehtë të kuptohen, për shembull, pikat e forta ose të dobëta të një altoparlanti ose sistemi akustik të veçantë në tërësi, zonat më të forta të prodhimit të energjisë, uljet dhe ngritjet e frekuencës, dobësimi, si dhe gjurmimi i pjerrësisë. të rënies.
Përhapja e valëve të zërit, faza dhe antifaza
Procesi i përhapjes së valëve të zërit ndodh në të gjitha drejtimet nga burimi. Shembulli më i thjeshtë për të kuptuar këtë fenomen është një guralec i hedhur në ujë. 
Nga vendi ku ra guri, dallgët fillojnë të përhapen në të gjithë sipërfaqen e ujit në të gjitha drejtimet. Sidoqoftë, le të imagjinojmë një situatë duke përdorur një altoparlant në një vëllim të caktuar, le të themi një kuti të mbyllur, e cila është e lidhur me një përforcues dhe luan një lloj sinjali muzikor. Është e lehtë të vërehet (veçanërisht nëse aplikoni një sinjal të fuqishëm me frekuencë të ulët, për shembull një daulle bas) që altoparlanti bën një lëvizje të shpejtë "përpara", dhe më pas të njëjtën lëvizje të shpejtë "prapa". Ajo që mbetet për t'u kuptuar është se kur altoparlanti ecën përpara, lëshon një valë zanore që e dëgjojmë më vonë. Por çfarë ndodh kur folësi lëviz prapa? Dhe në mënyrë paradoksale, ndodh e njëjta gjë, altoparlanti lëshon të njëjtin tingull, vetëm në shembullin tonë ai përhapet tërësisht brenda volumit të kutisë, pa i kaluar kufijtë e tij (kutia është e mbyllur). Në përgjithësi, në shembullin e mësipërm mund të vërehen mjaft dukuri fizike interesante, ndër të cilat më i rëndësishmi është koncepti i fazës.
Vala zanore që altoparlanti, duke qenë në volum, lëshon në drejtim të dëgjuesit është "në fazë". Vala e kundërt, e cila shkon në vëllimin e kutisë, do të jetë përkatësisht antifazë. Mbetet vetëm për të kuptuar se çfarë nënkuptojnë këto koncepte? Faza e sinjalit- ky është niveli i presionit të zërit në momentin aktual në kohë në një pikë të hapësirës. Mënyra më e lehtë për të kuptuar fazën është me shembullin e riprodhimit të materialit muzikor nga një palë stereo konvencionale në dysheme të sistemeve të altoparlantëve shtëpiak. Le të imagjinojmë që dy altoparlantë të tillë në dysheme janë instaluar në një dhomë të caktuar dhe luajnë. Në këtë rast, të dy sistemet akustike riprodhojnë një sinjal sinkron të presionit të ndryshueshëm të zërit dhe presioni i zërit i njërit altoparlant i shtohet presionit të zërit të altoparlantit tjetër. Një efekt i ngjashëm ndodh për shkak të sinkronitetit të riprodhimit të sinjalit nga altoparlantët e majtë dhe të djathtë, përkatësisht, me fjalë të tjera, majat dhe kufijtë e valëve të emetuara nga altoparlantët e majtë dhe të djathtë përkojnë.
Tani le të imagjinojmë që presionet e zërit ende ndryshojnë në të njëjtën mënyrë (nuk kanë pësuar ndryshime), por vetëm tani ato janë të kundërta me njëra-tjetrën. Kjo mund të ndodhë nëse lidhni një sistem altoparlant nga dy në polaritet të kundërt (kabllo "+" nga amplifikatori në terminalin "-" të sistemit të altoparlantëve dhe kabllo "-" nga amplifikuesi në terminalin "+" të sistemi i altoparlantëve). Në këtë rast, sinjali i kundërt do të shkaktojë një ndryshim presioni, i cili mund të përfaqësohet në numra si më poshtë: altoparlanti i majtë do të krijojë një presion prej "1 Pa", dhe altoparlanti i djathtë do të krijojë një presion "minus 1 Pa". Si rezultat, vëllimi i përgjithshëm i zërit në vendndodhjen e dëgjuesit do të jetë zero. Ky fenomen quhet antifazë. Nëse e shikojmë shembullin më në detaje për ta kuptuar, rezulton se dy altoparlantë që luajnë "në fazë" krijojnë zona identike të ngjeshjes dhe rrallimit të ajrit, duke ndihmuar në fakt njëri-tjetrin. Në rastin e një antifaze të idealizuar, zona e hapësirës së ajrit të kompresuar e krijuar nga një altoparlant do të shoqërohet nga një zonë e hapësirës ajrore të rrallë të krijuar nga altoparlanti i dytë. Kjo duket përafërsisht si fenomeni i anulimit të ndërsjellë sinkron të valëve. Vërtetë, në praktikë vëllimi nuk bie në zero, dhe ne do të dëgjojmë një tingull shumë të shtrembëruar dhe të dobësuar.
Mënyra më e arritshme për të përshkruar këtë fenomen është si më poshtë: dy sinjale me të njëjtat lëkundje (frekuencë), por të zhvendosur në kohë. Duke pasur parasysh këtë, është më e përshtatshme të imagjinohen këto fenomene zhvendosjeje duke përdorur shembullin e një ore të zakonshme rrethore. Le të imagjinojmë se ka disa orë identike të rrumbullakëta të varura në mur. Kur akrepat e dytë të kësaj ore funksionojnë në mënyrë sinkrone, në njërën orë 30 sekonda dhe në tjetrën 30, atëherë ky është një shembull i një sinjali që është në fazë. Nëse akrepat e dytë lëvizin me një zhvendosje, por shpejtësia është ende e njëjtë, për shembull, në një orë është 30 sekonda, dhe në një tjetër është 24 sekonda, atëherë ky është një shembull klasik i një ndërrimi fazor. Në të njëjtën mënyrë, faza matet në gradë, brenda një rrethi virtual. Në këtë rast, kur sinjalet zhvendosen në lidhje me njëri-tjetrin me 180 gradë (gjysmë periode), fitohet antifaza klasike. Shpesh në praktikë ndodhin ndërrime të vogla fazore, të cilat gjithashtu mund të përcaktohen në shkallë dhe të eliminohen me sukses.
Valët janë të rrafshët dhe sferikë. Një front i valës së rrafshët përhapet vetëm në një drejtim dhe haset rrallë në praktikë. Një front valor sferik është një lloj i thjeshtë valësh që buron nga një pikë e vetme dhe udhëton në të gjitha drejtimet. Valët e zërit kanë pronë difraksioni, d.m.th. aftësia për të shkuar rreth pengesave dhe objekteve. Shkalla e përkuljes varet nga raporti i gjatësisë së valës së zërit me madhësinë e pengesës ose vrimës. Difraksioni ndodh edhe kur ka ndonjë pengesë në rrugën e zërit. Në këtë rast janë të mundshëm dy skenarë: 1) Nëse madhësia e pengesës është shumë më e madhe se gjatësia e valës, atëherë zëri reflektohet ose absorbohet (në varësi të shkallës së përthithjes së materialit, trashësisë së pengesës etj. ), dhe pas pengesës formohet një zonë "hije akustike". 2) Nëse madhësia e pengesës është e krahasueshme me gjatësinë e valës ose edhe më pak se ajo, atëherë zëri difraktohet në një farë mase në të gjitha drejtimet. Nëse një valë zanore, ndërsa lëviz në një medium, godet ndërfaqen me një medium tjetër (për shembull, një medium ajri me një medium solid), atëherë mund të ndodhin tre skenarë: 1) vala do të reflektohet nga ndërfaqja 2) vala mund të kalojë në një mjedis tjetër pa ndryshuar drejtimin 3) një valë mund të kalojë në një mjedis tjetër me një ndryshim në drejtim në kufi, kjo quhet "përthyerja e valës".
Raporti i presionit të tepërt të valës së zërit me shpejtësinë vëllimore lëkundëse quhet rezistencë e valës. Me fjalë të thjeshta, impedanca valore e mediumit mund të quhet aftësia për të thithur valët e zërit ose për t'i "rezistuar" atyre. Koeficientët e reflektimit dhe transmetimit varen drejtpërdrejt nga raporti i impedancave të valëve të dy mediave. Rezistenca e valës në një mjedis të gaztë është shumë më e ulët se në ujë ose në trupat e ngurtë. Prandaj, nëse një valë zanore në ajër godet një objekt të fortë ose sipërfaqen e ujit të thellë, tingulli ose reflektohet nga sipërfaqja ose absorbohet në një masë të madhe. Kjo varet nga trashësia e sipërfaqes (ujë ose e ngurtë) mbi të cilën bie vala e dëshiruar e zërit. Kur trashësia e një mediumi të ngurtë ose të lëngët është e ulët, valët e zërit pothuajse plotësisht "kalojnë" dhe anasjelltas, kur trashësia e mediumit është e madhe, valët reflektohen më shpesh. Në rastin e reflektimit të valëve të zërit, ky proces ndodh sipas një ligji fizik të njohur: "Këndi i rënies është i barabartë me këndin e reflektimit". Në këtë rast, kur një valë nga një mjedis me një densitet më të ulët godet kufirin me një mjedis me densitet më të lartë, ndodh fenomeni. përthyerje. Ai konsiston në përkuljen (përthyerjen) e një valë zanore pas "takimit" të një pengese, dhe shoqërohet domosdoshmërisht nga një ndryshim në shpejtësi. Përthyerja gjithashtu varet nga temperatura e mjedisit në të cilin ndodh reflektimi.
Në procesin e përhapjes së valëve të zërit në hapësirë, intensiteti i tyre në mënyrë të pashmangshme zvogëlohet, mund të themi se valët dobësohen dhe tingulli dobësohet. Në praktikë, të hasësh një efekt të ngjashëm është mjaft i thjeshtë: për shembull, nëse dy njerëz qëndrojnë në një fushë në një distancë të afërt (një metër ose më afër) dhe fillojnë t'i thonë diçka njëri-tjetrit. Nëse më pas rritni distancën midis njerëzve (nëse ata fillojnë të largohen nga njëri-tjetri), i njëjti nivel i volumit të bisedës do të bëhet gjithnjë e më pak i dëgjueshëm. Ky shembull tregon qartë fenomenin e uljes së intensitetit të valëve të zërit. Pse po ndodh kjo? Arsyeja për këtë janë proceset e ndryshme të shkëmbimit të nxehtësisë, ndërveprimi molekular dhe fërkimi i brendshëm i valëve të zërit. Më shpesh në praktikë, energjia e zërit shndërrohet në energji termike. Procese të tilla lindin në mënyrë të pashmangshme në ndonjë nga 3 mediat e përhapjes së zërit dhe mund të karakterizohen si thithjen e valëve të zërit.
Intensiteti dhe shkalla e përthithjes së valëve të zërit varet nga shumë faktorë, si presioni dhe temperatura e mediumit. Thithja varet gjithashtu nga frekuenca specifike e zërit. Kur një valë zanore përhapet përmes lëngjeve ose gazeve, ndodh një efekt fërkimi midis grimcave të ndryshme, i cili quhet viskozitet. Si rezultat i këtij fërkimi në nivel molekular, ndodh procesi i shndërrimit të valës nga zëri në nxehtësi. Me fjalë të tjera, sa më e lartë të jetë përçueshmëria termike e mediumit, aq më e ulët është shkalla e përthithjes së valës. Thithja e zërit në mjediset e gazta varet gjithashtu nga presioni (presioni atmosferik ndryshon me rritjen e lartësisë në raport me nivelin e detit). Sa i përket varësisë së shkallës së përthithjes nga frekuenca e zërit, duke marrë parasysh varësitë e lartpërmendura të viskozitetit dhe përçueshmërisë termike, sa më e lartë të jetë frekuenca e zërit, aq më i lartë është thithja e zërit. Për shembull, në temperaturë dhe presion normal në ajër, thithja e një vale me frekuencë 5000 Hz është 3 dB/km dhe thithja e një valë me frekuencë 50,000 Hz do të jetë 300 dB/m.
Në media të ngurta, të gjitha varësitë e mësipërme (përçueshmëria termike dhe viskoziteti) ruhen, por kësaj i shtohen disa kushte të tjera. Ato lidhen me strukturën molekulare të materialeve të ngurta, të cilat mund të jenë të ndryshme, me inhomogjenitetet e veta. Në varësi të kësaj strukture të brendshme molekulare të ngurtë, thithja e valëve të zërit në këtë rast mund të jetë e ndryshme dhe varet nga lloji i materialit specifik. Kur zëri kalon nëpër një trup të ngurtë, vala pëson një sërë transformimesh dhe shtrembërimesh, të cilat më së shpeshti çojnë në shpërndarjen dhe thithjen e energjisë së zërit. Në nivelin molekular, një efekt dislokimi mund të ndodhë kur një valë zanore shkakton një zhvendosje të planeve atomike, të cilat më pas kthehen në pozicionin e tyre origjinal. Ose, lëvizja e dislokimeve çon në një përplasje me dislokime pingul me to ose defekte në strukturën kristalore, gjë që shkakton frenimin e tyre dhe, si pasojë, njëfarë përthithjeje të valës së zërit. Megjithatë, vala e zërit gjithashtu mund të rezonojë me këto defekte, të cilat do të çojnë në shtrembërim të valës origjinale. Energjia e valës së zërit në momentin e bashkëveprimit me elementët e strukturës molekulare të materialit shpërndahet si rezultat i proceseve të fërkimit të brendshëm.
Në këtë artikull do të përpiqem të analizoj tiparet e perceptimit dëgjimor të njeriut dhe disa nga hollësitë dhe veçoritë e përhapjes së zërit.
Bubullima, muzika, zhurma e sërfit, fjalimi njerëzor dhe gjithçka tjetër që dëgjojmë është e shëndoshë. Çfarë është "tingulli"?
Burimi i imazhit: pixabay.com
Në fakt, gjithçka që jemi mësuar ta konsiderojmë si zë është vetëm një nga llojet e dridhjeve (ajrit) që truri dhe organet tona mund të perceptojnë.
Cila është natyra e zërit
Të gjithë tingujt e përhapur në ajër janë dridhje të një valë zanore. Ai lind nga dridhja e një objekti dhe divergjent nga burimi i tij në të gjitha drejtimet. Objekti vibrues ngjesh molekulat në mjedis dhe më pas krijon një atmosferë të rrallë, duke bërë që molekulat të sprapsin njëra-tjetrën gjithnjë e më tej. Kështu, ndryshimet në presionin e ajrit përhapen larg objektit, vetë molekulat mbeten në një pozicion të pandryshuar për veten e tyre.
Efekti i valëve të zërit në daullen e veshit. Burimi i imazhit: prd.go.th
Ndërsa një valë zanore udhëton nëpër hapësirë, ajo reflekton objektet në rrugën e saj, duke krijuar ndryshime në ajrin përreth. Kur këto ndryshime arrijnë në veshin tuaj dhe prekin daullen e veshit, mbaresat nervore dërgojnë një sinjal në tru dhe ju i perceptoni këto dridhje si zë.
Karakteristikat themelore të valës së zërit
Forma më e thjeshtë e valës së zërit është një valë sinus. Valët e sinusit në formën e tyre të pastër gjenden rrallë në natyrë, por është me ta që duhet të fillohet të studiohet fizika e tingullit, pasi çdo tingull mund të dekompozohet në një kombinim të valëve të sinusit.
Vala sinus tregon qartë tre kriteret kryesore fizike të zërit - frekuenca, amplituda dhe faza.
Frekuenca
Sa më e ulët të jetë frekuenca e dridhjeve, aq më i ulët është zëri, Burimi i imazhit: ReasonGuide.Ru
Frekuenca është një sasi që karakterizon numrin e dridhjeve në sekondë. Ajo matet në numrin e periudhave të lëkundjeve ose në herc (Hz). Veshi i njeriut mund të perceptojë tinguj në intervalin nga 20 Hz (frekuenca të ulëta) deri në 20 KHz (frekuenca të larta). Tingujt mbi këtë diapazon quhen ultratinguj, dhe më poshtë - infratinguj, dhe nuk perceptohen nga dëgjimi i njeriut.
Amplituda
Sa më e madhe të jetë amplituda e valës së zërit, aq më i fortë është tingulli.
Koncepti i amplitudës (ose intensitetit) të një valë zanore i referohet fuqisë së tingullit, të cilin dëgjimi i njeriut e ndjen si volumi ose forca e zërit. Njerëzit mund të perceptojnë një gamë mjaft të gjerë të vëllimeve të zërit: nga një rubinet që pikon në një apartament të qetë deri te muzika që luhet në një koncert. Për të matur zërin, përdoren fonometra (të matur në decibel), të cilët përdorin një shkallë logaritmike për t'i bërë matjet më të përshtatshme.
Faza e valës së zërit
Fazat e valës së zërit. Burimi i imazhit: Muz-Flame.ru
Përdoret për të përshkruar vetitë e dy valëve të zërit. Nëse dy valë kanë të njëjtën amplitudë dhe frekuencë, atëherë dy valët zanore quhen në fazë. Faza matet nga 0 në 360, ku 0 është një vlerë që tregon se dy valët e zërit janë sinkron (në fazë) dhe 180 është një vlerë që tregon se valët janë të kundërta me njëra-tjetrën (jashtë fazës). Kur dy valë zanore janë në fazë, të dy tingujt mbivendosen dhe sinjalet përforcojnë njëri-tjetrin. Kur kombinohen dy sinjale që nuk përputhen në amplitudë, për shkak të ndryshimit të presionit, sinjalet shtypen, gjë që çon në një rezultat zero, domethënë tingulli zhduket. Ky fenomen njihet si "shtypja e fazës".
Kur kombinohen dy sinjale identike audio, anulimi i fazës mund të bëhet një problem serioz dhe kombinimi i valës origjinale të zërit me valën e reflektuar nga sipërfaqet në dhomën akustike është gjithashtu një problem i madh. Për shembull, kur kanalet majtas dhe djathtas të një mikseri stereo kombinohen për të prodhuar një regjistrim harmonik, sinjali mund të vuajë nga anulimi i fazës.
Çfarë është një decibel?
Decibelët matin nivelin e presionit të zërit ose tensionit elektrik. Kjo është një njësi që tregon raportin e dy sasive të ndryshme me njëra-tjetrën. Bel (emërtuar sipas shkencëtarit amerikan Alexander Bell) është një logaritëm dhjetor që pasqyron raportin e dy sinjaleve të ndryshme me njëri-tjetrin. Kjo do të thotë që për çdo bel pasues në shkallë, sinjali i marrë është dhjetë herë më i fortë. Për shembull, presioni i zërit i një tingulli të lartë është miliarda herë më i lartë se ai i një tingulli të qetë. Për të shfaqur vlera kaq të mëdha, ata filluan të përdorin vlerën relative të decibelëve (dB) - me 1,000,000,000 që ishte 109, ose thjesht 9. Miratimi i kësaj vlere nga fizikanët dhe akustikët bëri të mundur që puna me numra të mëdhenj të jetë më e përshtatshme. .
Shkalla e volumit për tinguj të ndryshëm. Burimi i imazhit: Nauet.ru
Në praktikë, bel është një njësi shumë e madhe për të matur nivelin e zërit, kështu që decibeli, i cili është një e dhjeta e bel, u përdor në vend të tij. Nuk mund të thuhet se përdorimi i decibelëve në vend të këmbanave është si përdorimi, të themi, centimetra në vend të metrave për të treguar madhësinë e këpucëve; belët dhe decibelët janë vlera relative.
Nga sa më sipër është e qartë se niveli i zërit zakonisht matet në decibel. Disa standarde të nivelit të zërit janë përdorur në akustikë për shumë vite, që nga shpikja e telefonit deri në ditët e sotme. Shumica e këtyre standardeve janë të vështira për t'u zbatuar në lidhje me pajisjet moderne; ato përdoren vetëm për pajisje të vjetruara. Sot, pajisjet në studiot e regjistrimit dhe transmetimit përdorin një njësi të tillë si dBu (decibel në lidhje me nivelin 0,775 V), dhe në pajisjet shtëpiake - dBV (decibel i matur në lidhje me nivelin 1 V). Pajisjet audio dixhitale përdorin dBFS (shkallë e plotë decibel) për të matur fuqinë e zërit.
dBm– “m” do të thotë milivat (mW), një njësi matëse që përdoret për të treguar fuqinë elektrike. Është e nevojshme të dallojmë fuqinë nga tensioni elektrik, megjithëse këto dy koncepte janë të lidhura ngushtë me njëri-tjetrin. Njësia matëse dBm filloi të përdoret në agimin e prezantimit të komunikimeve telefonike, dhe sot përdoret edhe në pajisjet profesionale.
dBu- në këtë rast, voltazhi matet (në vend të fuqisë) në lidhje me nivelin e referencës zero; 0,75 volt konsiderohet të jetë niveli i referencës. Kur punoni me pajisje moderne profesionale audio, dBu zëvendësohet me dBm. Ishte më i përshtatshëm për të përdorur dBu si një njësi matëse në fushën e inxhinierisë audio në të kaluarën, kur ishte më e rëndësishme të numërohej fuqia elektrike sesa tensioni për të vlerësuar fuqinë e sinjalit.
dBV– kjo njësi matëse bazohet gjithashtu në nivelin zero referencë (si në rastin e dBu), megjithatë si nivel referencë merret 1 V, që është më i përshtatshëm se shifra 0,775 V. Kjo njësi e matjes së zërit është shpesh përdoret për pajisje audio shtëpiake dhe gjysmë profesionale.
dBFS– ky vlerësim i nivelit të sinjalit përdoret gjerësisht në inxhinierinë audio dixhitale dhe është shumë i ndryshëm nga njësitë matëse të mësipërme. FS (shkallë e plotë) është një shkallë e plotë që përdoret sepse, ndryshe nga një sinjal audio analog, i cili ka një tension optimal, i gjithë diapazoni i vlerave dixhitale është po aq i pranueshëm kur punoni me një sinjal dixhital. 0 dBFS është niveli maksimal i mundshëm i një sinjali audio dixhital që mund të regjistrohet pa shtrembërim. Standardet analoge të matjes, si dBu dhe dBV, nuk kanë hapësirë dinamike përtej 0 dBFS.
Nëse ju pëlqeu artikulli, si Dhe abonohuni në kanal NAUCHPOP . Qëndroni të sintonizuar, miq! Ka shumë gjëra interesante përpara!
Tingulli është dridhje mekanike që përhapet në një mjedis material elastik kryesisht në formën e valëve gjatësore.
Në një vakum, zëri nuk përhapet, pasi transmetimi i zërit kërkon një mjedis material dhe kontakt mekanik midis grimcave të mediumit material.
Në një medium, tingulli udhëton në formën e valëve të zërit. Valët e zërit janë dridhje mekanike që transmetohen në një medium duke përdorur grimcat e tij të kushtëzuara. Grimcat konvencionale të një mediumi nënkuptojnë mikrovolumet e tij.
Karakteristikat themelore fizike të një valë akustike:
1. Frekuenca.
Frekuenca vala e zërit është madhësia e barabartë me numrin e lëkundjeve të plota për njësi të kohës. Tregohet nga simboli v (lakuriq) dhe të matura në herc. 1 Hz = 1 numërim/sek = [ s -1 ].
Shkalla e dridhjeve të zërit ndahet në intervalet e mëposhtme të frekuencës:
· infratinguj (nga 0 në 16 Hz);
· tingull i dëgjueshëm (nga 16 në 16,000 Hz);
· ultratinguj (mbi 16,000 Hz).
Frekuenca e një valë zanore është e lidhur ngushtë me sasinë e saj të kundërt - periudhën e valës së zërit. Periudha Një valë zanore është koha e një lëkundjeje të plotë të grimcave të mediumit. I caktuar T dhe matet në sekonda [s].
Sipas drejtimit të dridhjes së grimcave të mediumit që mbart valën e zërit, valët e zërit ndahen në:
· gjatësore;
· tërthore.
Për valët gjatësore, drejtimi i dridhjes së grimcave të mediumit përkon me drejtimin e përhapjes së valës së zërit në mjedis (Fig. 1).
Për valët tërthore, drejtimet e dridhjeve të grimcave të mediumit janë pingul me drejtimin e përhapjes së valës së zërit (Fig. 2).
Oriz. 1 Fig. 2
Valët gjatësore përhapen në gaze, lëngje dhe trupa të ngurtë. Tërthore - vetëm në trupat e ngurtë.
3. Forma e dridhjeve.
Sipas formës së dridhjeve, valët e zërit ndahen në:
· valë të thjeshta;
valë komplekse.
Grafiku i një vale të thjeshtë është një valë sinus.
Grafiku i një vale komplekse është çdo kurbë periodike jo sinusoidale .
4. Gjatësia valore.
Gjatësia e valës është sasia e barabartë me distancën në të cilën kalon një valë zanore në një kohë të barabartë me një periudhë. Është caktuar λ (lambda) dhe matet në metra (m), centimetra (cm), milimetra (mm), mikrometra (µm).
Gjatësia e valës varet nga mediumi në të cilin lëviz zëri.
5. Shpejtësia e valës së zërit.
Shpejtësia e valës së zëritështë shpejtësia e përhapjes së zërit në një mjedis me një burim tingulli të palëvizshëm. Shënohet me simbolin v, i llogaritur me formulën:
Shpejtësia e valës së zërit varet nga lloji i mediumit dhe temperatura. Shpejtësia e zërit është më e lartë në trupat elastikë të ngurtë, më pak në lëngje dhe më e ulëta në gaze.
ajri, presioni normal atmosferik, temperatura - 20 gradë, v = 342 m/s;
uji, temperatura 15-20 gradë, v = 1500 m/s;
metale, v = 5000-10000 m/s.
Shpejtësia e zërit në ajër rritet me rreth 0,6 m/s me një rritje të temperaturës prej 10 gradë.
