17.S: Sauti (Muhtasari)

Masharti muhimu

kupiga frequency	mzunguko wa beats zinazozalishwa na mawimbi ya sauti ambayo hutofautiana katika mzunguko
mapigo	kujenga na uharibifu kuingiliwa kwa frequency mbili au zaidi ya sauti
upinde kuamka	usumbufu wa umbo la v uliundwa wakati chanzo cha wimbi kinaendelea kwa kasi kuliko kasi ya uenezi wa wimbi
Athari ya Doppler	mabadiliko katika mzunguko aliona ya sauti kutokana na mwendo wa ama chanzo au mwangalizi
Doppler kuhama	halisi mabadiliko katika frequency kutokana na mwendo jamaa wa chanzo na mwangalizi
msingi	resonance ya chini-frequency
harmoniki	neno linalotumiwa kutaja kwa pamoja msingi na overtones yake
kusikia	mtazamo wa sauti
sauti kubwa	mtazamo wa kiwango cha sauti
maelezo	kitengo cha msingi cha muziki na majina maalum, pamoja na kuzalisha tunes
inadhihirishwa	masafa yote resonant ya juu kuliko ya msingi
simu	kitengo cha namba cha sauti kubwa
lami	mtazamo wa mzunguko wa sauti
mshtuko wimbi	mbele ya wimbi inayozalishwa wakati chanzo cha sauti kinaendelea kwa kasi zaidi kuliko kasi ya sauti
boom ya sauti	kelele kubwa ambayo hutokea kama wimbi mshtuko kama sweeps juu ya ardhi
sauti	wimbi la shinikizo la kusafiri ambalo linaweza kuwa mara kwa mara; wimbi linaweza kuonyeshwa kama wimbi la shinikizo au kama oscillation ya molekuli
kiwango cha sauti	kiasi unitless kuwaambia kiwango cha jamaa sauti na kiwango fasta
kiwango cha shinikizo la sauti	uwiano wa amplitude shinikizo kwa shinikizo la kumbukumbu
timbre	idadi na ukubwa wa jamaa wa frequency nyingi za sauti
transducer	kifaa kinachobadilisha nishati ya ishara katika fomu ya nishati inayoweza kupimika, kwa mfano, kipaza sauti hubadilisha mawimbi ya sauti kwenye ishara ya umeme

Mlinganyo muhimu

Shinikizo la wimbi la sauti	$$\ Delta P =\ Delta P_ {max}\ dhambi (kx\ mp\ omega t +\ phi) $$
Uhamisho wa molekuli ya oscillating ya wimbi la sauti	$s (x, t) = s_ {max}\ cos (kx\ mp\ omega t +\ phi) $$
Upeo wa wimbi	$$v = f\ lambda $$
Kasi ya sauti katika maji	$$v =\ sqrt {\ frac {\ beta} {\ rho}} $
Kasi ya sauti katika imara	$$v =\ sqrt {\ frac {Y} {\ rho}} $$
Kasi ya sauti katika gesi bora	$$v =\ sqrt {\ frac {\ gamma RT} {M}} $$
Kasi ya sauti katika hewa kama kazi ya joto	$$v = 331\; m/s\ sqrt {\ FRAC {T_ {K}} {273\; K}} = 331\; m/s\ sqrt {1 +\ frac {T_ {C}} {273\; ^ {o} C}} $$
Kupungua kwa kiwango kama wimbi la spherical linaongezeka	$I_ {2} = I_ {1}\ kushoto (\ dfrac {r_ {1}} {r_ {1}} {r_ {2}}\ haki) ^ {2} $$
Ukubwa ulipungua kwa kipindi	$$I =\ frac {\ langle P\ rangle} {A} $$
Upeo wa sauti	$$I =\ frac {(\ Delta p_ {max}) ^ {2}} {2\ rho v} $$
Ngazi ya kiwango cha sauti	$$\ beta (dB) = 10\;\ log_ {10}\ kushoto (\ dfrac {I} {I} {I_ {0}}\ haki) $$
Wavelengths ya resonant ya tube imefungwa kwa mwisho mmoja	$$\ lambda_ {n} =\ frac {4} {n} L,\; n = 1, 3, 5,\ ldots$$
Mifumo ya resonant ya tube imefungwa kwa mwisho mmoja	$$f_ {n} = n\ frac {v} {4L},\; n = 1, 3, 5,\ dots $$
Wavelengths ya resonant ya tube wazi katika mwisho wote	$$\ lambda_ {n} =\ frac {2} {n} L,\; n = 1, 2, 3,\ ldots$$
Frequency resonant ya tube wazi katika mwisho wote	$$f_ {n} = n\ frac {v} {2L},\; n = 1, 2, 3,\ ldots$$
Kuwapiga frequency zinazozalishwa na mawimbi mawili ambayo hutofautiana katika mzunguko	$$f_ {kuwapiga} = |f_ {2} - f_ {1} |$$
Kuzingatiwa frequency kwa mwangalizi stationary na chanzo kusonga	$$f_ {o} = f_ {s}\ kushoto (\ dfrac {v} {v\ mp v_ {s}}\ kulia) $$
Alizingatiwa frequency kwa mwangalizi kusonga na chanzo stationary	$$f_ {o} = f_ {s}\ kushoto (\ dfrac {v\ pm v_ {o}} {v}\ haki) $$
Doppler kuhama kwa mzunguko uliozingatiwa	$$f_ {o} = f_ {s}\ kushoto (\ dfrac {v\ pm v_ {o}} {v\ mp v_ {s}}\ haki) $$
Nambari ya Mach	$$M =\ frac {v_ {s}} {v} $$
Sine ya angle iliyoundwa na wimbi mshtuko	$$\ sin\ theta =\ frac {v} {v_ {s}} =\ frac {1} {M} $$

Muhtasari

17.1: 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.

17.2: 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.
• Katika hewa, kasi ya sauti inahusiana na joto la hewa T na\(v = 331\; m/s \sqrt{\frac{T_{K}}{273\; K}} = 331\; m/s \sqrt{1 + \frac{T_{C}}{273 \;^{o} C}} \ldotp\)
• v ni sawa kwa masafa yote na wavelengths ya sauti katika hewa.

17.3: Upeo wa Sauti

• Upeo I =\(\frac{P}{A}\) 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. Upeo wa wimbi la sauti pia linahusiana na amplitude ya shinikizo\(\Delta\) p: $$I =\ frac {(\ Delta p) ^ {2}} {2\ rho v} $$wapi wiani wa kati ambapo\(\rho\) wimbi la sauti linasafiri na v _w ni kasi ya sauti katikati.
• Ngazi ya kiwango cha sauti katika vitengo vya decibels (dB) ni $$\ beta (dB) = 10\;\ log_ {10}\ kushoto (\ dfrac {I} {I_ {0}}}\ haki) $$ambapo mimi ₀ = 10 ^-12 W/m ² ni kiwango cha kizingiti cha kusikia.
• Mtazamo wa mzunguko ni lami. Mtazamo wa kiwango ni sauti kubwa na sauti kubwa ina vitengo vya simu.

17.4: 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.

17.5: Vyanzo vya Sauti ya Muziki

• Vyombo vingine vya muziki vinaweza kutajwa kama mabomba yaliyo na hali ya mipaka ya ulinganifu: kufunguliwa kwa mwisho wote au kufungwa kwa ncha zote mbili. Vyombo vingine vya muziki vinaweza kutengenezwa kama mabomba yaliyo na hali ya mipaka ya kupambana na ulinganifu: imefungwa mwisho mmoja na kufunguliwa kwa upande mwingine.
• Vyombo vingine, kama vile chombo cha bomba, vina zilizopo kadhaa na urefu tofauti. Vyombo kama vile filimbi hutofautiana urefu wa bomba kwa kufunga mashimo kando ya bomba. Trombone inatofautiana urefu wa tube kwa kutumia bar sliding.
• Vyombo vya kamba huzalisha sauti kwa kutumia kamba ya vibrating na nodes kila mwisho. Upepo unaozunguka kamba hufafanua kwa mzunguko wa kamba. Uhusiano wa mzunguko wa kamba ni sawa na hali ya mipaka ya mstari wa bomba, na urefu wa bomba hubadilishwa na urefu wa kamba na kasi inabadilishwa na v =\(\sqrt{\frac{F_{T}}{\mu}}\).

17.6: Beats

• Wakati mawimbi mawili ya sauti ambayo yanatofautiana katika kuingilia kati ya mzunguko, beats huundwa na mzunguko wa kupiga ambayo ni sawa na thamani kamili ya tofauti katika masafa.

17.7: 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.

17.8: Mshtuko mawimbi

• Nambari ya Mach ni kasi ya chanzo kilichogawanywa na kasi ya sauti, M =\(\frac{v_{s}}{v}\).
• 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.
• Pembe wimbi la mshtuko linazalisha linaweza kupatikana kama\(\sin \theta = \frac{v}{v_{s}} = \frac{1}{M}\)
• Kuamka kwa upinde huzalishwa wakati kitu kinakwenda kwa kasi zaidi kuliko kasi ya wimbi la mitambo katikati, kama vile mashua inayohamia kupitia maji.

Wachangiaji na Majina

Template:ContribOpenStaxUni