Skip to main content
Global

17: Sauti

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    176320

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Sauti ni mfano wa wimbi la mitambo, hasa, wimbi la shinikizo: Mawimbi ya sauti yanasafiri kupitia hewa na vyombo vingine vya habari kama oscillations ya molekuli. Usikilizaji wa kawaida wa binadamu unajumuisha aina mbalimbali za masafa kutoka 20 Hz hadi 20 kHz. Sauti chini ya 20 Hz huitwa infrasound, wakati wale walio juu ya 20 kHz wanaitwa ultrasound. Wanyama wengine, kama bat, wanaweza kusikia sauti katika aina ya ultrasonic. Dhana nyingi zilizofunikwa katika Waves pia zina maombi katika utafiti wa sauti. Kwa mfano, wakati wimbi la sauti linakabiliwa na interface kati ya vyombo vya habari viwili na kasi tofauti ya wimbi, kutafakari na uhamisho wa wimbi hutokea. Ultrasound ina matumizi mengi katika sayansi, uhandisi, na dawa. Ultrasound hutumiwa kwa upimaji usio na uharibifu katika uhandisi, kama vile kupima unene wa mipako kwenye chuma. Katika dawa, mawimbi ya sauti hayana uharibifu zaidi kuliko X-rays na inaweza kutumika kutengeneza fetusi ndani ya tumbo la mama bila hatari kwa fetusi au mama. Baadaye katika sura hii, tunazungumzia athari ya Doppler, ambayo inaweza kutumika kuamua kasi ya damu katika mishipa au kasi ya upepo katika mifumo ya hali ya hewa.

    • 17.1: Utangulizi wa Sauti
      Sauti ni mfano wa wimbi la mitambo, hasa, wimbi la shinikizo: Mawimbi ya sauti yanasafiri kupitia hewa na vyombo vingine vya habari kama oscillations ya molekuli. Usikilizaji wa kawaida wa binadamu unajumuisha aina mbalimbali za masafa kutoka 20 Hz hadi 20 kHz. Sauti chini ya 20 Hz huitwa infrasound, wakati wale walio juu ya 20 kHz wanaitwa ultrasound. Wanyama wengine, kama popo, wanaweza kusikia sauti katika aina ya ultrasonic.
    • 17.2: Mawimbi ya Sauti
      Sauti ni usumbufu wa suala (wimbi la shinikizo) ambalo linaambukizwa kutoka chanzo chake nje. Kusikia ni mtazamo wa sauti. Sauti inaweza kuelekezwa kwa suala la shinikizo au kwa suala la uhamisho wa molekuli. Sikio la mwanadamu ni nyeti kwa masafa kati ya 20 Hz na 20 kHz.
    • 17.3: Kasi ya Sauti
      Kasi ya sauti inategemea kati na hali ya kati. Katika maji, kwa sababu ukosefu wa vikosi vya shear, mawimbi ya sauti ni longitudinal. Mango inaweza kusaidia mawimbi ya longitudinal na transverse sauti. Kasi ya sauti ni sawa kwa frequency zote na wavelengths ya sauti katika hewa.
    • 17.4: Upeo wa Sauti
      Upeo ni sawa kwa wimbi la sauti kama ilivyoelezwa kwa mawimbi yote, ambapo P ni eneo la kuvuka nguvu A. kitengo cha SI kwa mimi ni watts kwa mita za mraba. Ngazi ya kiwango cha sauti katika vitengo vya decibels (dB) ni sawa na logarithm ya uwiano kati ya kiwango kilichosikia na kiwango cha kizingiti cha kusikia. Mtazamo wa mzunguko ni lami. Mtazamo wa kiwango ni sauti kubwa na sauti kubwa ina vitengo vya simu.
    • 17.5: Njia za kawaida za Wimbi la Sauti ya Kusimama
      Sauti isiyohitajika inaweza kupunguzwa kwa kutumia kuingiliwa kwa uharibifu. Sauti ina mali sawa ya kuingiliwa na resonance kama inavyoelezwa kwa mawimbi yote. Katika nguzo za hewa, resonance ya chini-frequency inaitwa msingi, wakati frequency zote za juu za resonant zinaitwa overtones. Kwa pamoja, wanaitwa harmonics.
    • 17.6: Vyanzo vya Sauti ya Muziki
      Vyombo vingine vya muziki vinaweza kutajwa kama mabomba yaliyo na hali ya mipaka ya ulinganifu: kufungua/kufungwa kwa ncha zote mbili. Wengine wanaweza kuonyeshwa kama mabomba ambayo yana hali ya mipaka ya kupambana na usawa: imefungwa mwisho mmoja na kufunguliwa kwa upande mwingine. Vyombo vya kamba huzalisha sauti kwa kutumia kamba ya vibrating na nodes kila mwisho. Upepo unaozunguka kamba huvuta kwenye mzunguko wa kamba. Uhusiano wa mzunguko wa kamba ni sawa na hali ya mipaka ya mipaka ya bomba.
    • 17.7: Beats
      Wakati mawimbi mawili ya sauti ambayo yanatofautiana katika kuingilia kati ya mzunguko, beats huundwa kwa mzunguko wa kupiga ambayo ni sawa na thamani kamili ya tofauti katika masafa ya wimbi la sauti.
    • 17.8: Athari ya Doppler
      Athari ya Doppler ni mabadiliko katika mzunguko ulioonekana wa sauti kutokana na mwendo wa chanzo au mwangalizi. Mabadiliko halisi katika mzunguko huitwa mabadiliko ya Doppler.
    • 17.9: Mshtuko mawimbi
      Nambari ya Mach ni kasi ya chanzo kilichogawiwa na kasi ya sauti. Wakati chanzo cha sauti kinaendelea kwa kasi zaidi kuliko kasi ya sauti, wimbi la mshtuko linazalishwa kama mawimbi ya sauti yanaingilia kati. Boom ya sauti ni sauti kali ambayo hutokea kama wimbi la mshtuko linakwenda chini. Kuamka kwa upinde huzalishwa wakati kitu kinakwenda kwa kasi zaidi kuliko kasi ya wimbi la mitambo katikati, kama vile mashua inayohamia kupitia maji.
    • 17E: Sauti (Mazoezi)
    • 17.S: Sauti (Muhtasari)

    Thumbnail Kielelezo 17.1 - Kusikia ni maana muhimu ya kibinadamu ambayo inaweza kuchunguza masafa ya sauti, kuanzia kati ya 20 Hz na 20 kHz. Hata hivyo, spishi nyingine zina safu tofauti sana za kusikia. Bati, kwa mfano, hutoa vifungo katika ultrasound, kwa kutumia frequency zaidi ya 20 kHz. Wanaweza kuchunguza wadudu wa karibu kwa kusikia echo ya clicks hizi za ultrasonic. Ultrasound ni muhimu katika maombi kadhaa ya binadamu, ikiwa ni pamoja na kuchunguza miundo ya ndani ya miili ya binadamu, Dunia, na Jua. Ultrasound pia ni muhimu katika sekta kwa ajili ya kupima yasiyo ya uharibifu. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Angell Williams)