MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ
ZVUK
Veličiny charakterizující zvuk
A) VÝŠKA ZVUKU (TÓNU)
je určena jeho frekvencí
jednotka: Hertz (Hz)
Rozlišujeme veličiny:
ABSOLUTNÍ VÝŠKA TÓNU = veličina určená frekvencí kmitání zdroje jednoduchého tónu
RELATIVNÍ VÝŠKA TÓNU = veličina určená poměrem kmitočtu daného tónu, ke kmitočtu tónu, který se volí jako základní
Základní tóny:
v hudbě: komorní a (a1) - f = 440 Hz
v technice: tón o frekvenci 1000 Hz
Základní stupnice (c dur):
zajímavost: tóny v oktávě mají 2 x větší kmitočet (fc´= 2.fc)
PODÍVEJ SE
B) BARVA ZVUKU (TÓNU)
charakterizuje složený tón počtem vyšších harmonických tónů
bez jednotky
pomocné pojmy:
vyšší harmonické tóny = tóny, jejichž frekvence je rovna celočíselnému násobku frekvence základního tónu
složený tón = tón složený z jednoduchého základního tónu a jistého počtu vyšších harmonických tónů, jejichž kmitočty jsou násobkem kmitočtu základního tónu
V PRAXI:
podle barvy zvuku můžeme subjektivně rozlišit dva složené tóny, které mají stejnou výšku, ale vydávají jej různé zdroje zvuku (např. stejné tóny hrané houslemi, klarinetem a pianem)
C) HLASITOST ZVUKU
je vlastnost subjektivního vjemu vyjadřující silové působení zvuku na normální sluch
jednotka: Bel (B)
Zvuková vlna = periodické rozpínání a stlačování pružného prostředí (vzduch, voda), projeví se jako periodické změny tlaku vzduchu
Hlasitost zvuku závisí na:
frekvenci zvuku (nejcitlivější na zvuk o frekvenci 4 kHz)
íntenzitě zvuku
D) INTENZITA ZVUKU
veličina objektivně charakterizující sílu zvuku
jednotka: W/m2
I ... intenzita zvuku
ΔP ... výkon zvukového vlnění
ΔS ... plocha, na kterou zvukové vlnění dopadá
E) HLADINA INTENZITY ZVUKU
v praxi častější než intenzita
jednotka: decibel (dB)
L ... hladina intenzity zvuku
I ... zvýšená hodnota intenzity zvuku
I0 ... základní hodnota intenzity zvuku
I0 = 10-12 W/m2 (práh slyšení)
E) DALŠÍ VELIČINY A JEJICH JEDNOTKY V PŘEHLEDU
Zdroj dat v tabulce:
MIKULČÁK, Jiří. Matematické, fyzikální a chemické tabulky a vzorce pro střední školy. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-719-6264-3.
F) VNÍMÁNÍ ZVUKU LIDSKÝM UCHEM
PRÁH SLYŠENÍ
nejnižší hranice, kterou ucho vnímá
(pod touto hranicí nic neslyšíme)
Δp = 10-5 Pa
P = 10-12 W
I0 = 10-12 W/m2
L = 0 dB
amplituda slyšitelného zvuku
10-11 m (nejslabší slyšitelný zvuk)
PRÁH BOLESTI
nejvyšší hranice, kterou ucho vnímá
(její překročení vede k poškození sluchu)
Δp = 102 Pa
P = 1 W
I = 10 W/m2
L = 130 dB
amplituda slyšitelného zvuku
10-5 m (nejsilnější slyšitelný zvuk)
ZAJÍMAVOST 1 (Logaritmus)
Poměr největší a nejmenší hodnoty intenzity zvuku je 1012. (Obrovské číslo!) Proto se v praxi častěji využívá veličina hladina intenzity zvuku (L), která souvisí s intenzitou zvuku přes logaritmus.
ZAJÍMAVOST 2 (Orientační přehled hladin akustického tlaku)
Zdroj dat v tabulce:
MIKULČÁK, Jiří. Matematické, fyzikální a chemické tabulky a vzorce pro střední školy. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-719-6264-3.
PODÍVEJ SE
Řešená úloha na intenzitu zvuku (Encyklopedie fyziky, pdf)
Řešená úloha na intenzitu zvuku (Vaščák.cz)
Řešená úloha na hladinu intenzity zvuku (Příklady.eu, příklad č. 8)
Zvuk o různých frekvencích (RNDr. Vladimír Vaščák)