Үн толкуну – газ, суюк жана катуу чөйрөдө пайда болгон толкун процесси, ал адамдын угуу органдарына жеткенде алар тарабынан үн катары кабыл алынат. Бул толкундардын жыштыгы секундасына 20дан 20000ге чейинки термелүүлөр диапазонунда жатат. Үн толкуну үчүн формулаларды берип, анын касиеттерин кененирээк карап чыгабыз.
Эмне үчүн үн толкуну бар?
Көп адамдар үн толкуну деген эмне экенин билишет. Үндүн табияты серпилгич чөйрөдө бузулуунун пайда болушунда жатат. Мисалы, абанын белгилүү бир көлөмүндө кысуу түрүндөгү басымдын бузулушу пайда болгондо, бул аймак мейкиндикте жайылууга умтулат. Бул процесс булакка чектеш аймактарда абанын кысуусуна алып келет, алар да кеңейүү тенденциясына ээ. Бул процесс кандайдыр бир кабылдагычка, мисалы, адамдын кулагына жеткенге чейин барган сайын көбүрөөк мейкиндикти камтыйт.
Үн толкундарынын жалпы мүнөздөмөсү
Үн толкуну эмне экенин жана аны адам кулагы кантип кабыл аларын карап көрөлү. Үн толкунуузунунан, ал кулак кабыгына киргенде белгилүү бир жыштыктагы жана амплитудадагы кулак калкасынын термелүүсүн пайда кылат. Сиз ошондой эле бул термелүүлөрдү мембранага чектеш абанын микрокөлөмүндөгү басымдын мезгил-мезгили менен өзгөрүшү катары көрсөтө аласыз. Биринчиден, нормалдуу атмосфералык басымга салыштырмалуу жогорулайт, андан кийин гармониялык кыймылдын математикалык мыйзамдарына баш ийүү менен төмөндөйт. Абанын кысуусунун өзгөрүшүнүн амплитудасы, башкача айтканда, үн толкуну жараткан максималдуу же минималдуу басымдын атмосфералык басым менен айырмасы үн толкунунун өзүнүн амплитудасына пропорционалдуу.
Көптөгөн физикалык эксперименттер адам кулагы ага зыян келтирбестен кабыл ала турган максималдуу басым 2800 μN/cm2 экенин көрсөттү. Салыштыруу үчүн, жер бетине жакын атмосфералык басым 10 миллион мкН/см2 дейли. Басым менен термелүү амплитудасынын пропорционалдуулугун эске алып, эң күчтүү толкундар үчүн да акыркы маани анча деле маанилүү эмес деп айта алабыз. Үн толкунунун узундугу жөнүндө айта турган болсок, анда секундасына 1000 термелүү жыштыгы үчүн ал сантиметрдин миңден бир бөлүгүн түзөт.
Эң начар үндөр 0,001µN/cm2 тартиптеги басымдын термелүүсүн жаратат, 1000 Гц жыштыгы үчүн тиешелүү толкун термелүү амплитудасы 10- 9см, ал эми аба молекулаларынын орточо диаметри 10-8 см, башкача айтканда, адамдын кулагы өтө сезгич орган.
Үн толкундарынын интенсивдүүлүгү жөнүндө түшүнүк
ГеометриялыкҮн толкунунун көз карашынан алганда, бул белгилүү бир формадагы термелүү, физикалык көз караштан алганда үн толкундарынын негизги касиети алардын энергияны өткөрүп берүү жөндөмдүүлүгү. Толкун энергиясын берүүнүн эң маанилүү мисалы – бул Күн, анын нурлануучу электромагниттик толкундары бүт планетабызды энергия менен камсыз кылат.
Физикада үн толкунунун интенсивдүүлүгү толкундун таралышына перпендикуляр болгон бирдик бет аркылуу жана убакыт бирдигинде алып өткөн энергиянын көлөмү катары аныкталат. Кыскача айтканда, толкундун интенсивдүүлүгү анын бирдик аянты аркылуу өткөрүлүүчү күчү болуп саналат.
Үн толкундарынын күчү адатта децибелдер менен өлчөнөт, алар натыйжаларды практикалык талдоо үчүн ыңгайлуу логарифмдик шкалага негизделген.
Ар кандай үндөрдүн интенсивдүүлүгү
Төмөнкү децибел шкаласы ар кандай үн интенсивдүүлүгүнүн мааниси жана ал пайда кылган сезимдер жөнүндө түшүнүк берет:
- жагымсыз жана ыңгайсыз сезимдердин босогосу 120 децибелден (дБ) башталат;
- каналдыруучу балка 95 дБ ызы-чуу чыгарат;
- жогорку ылдамдыктагы поезд - 90 дБ;
- трафик көчөсү - 70 дБ;
- адамдар ортосундагы кадимки сүйлөшүүнүн көлөмү 65 дБ;
- Орто ылдамдыкта жүргөн заманбап унаа 50 дБ ызы-чуу жаратат;
- орточо үналгы - 40 дБ;
- тынч сүйлөшүү - 20 дБ;
- дарактын жалбырактарынын ызы-чуусу - 10 дБ;
- Адамдын үн сезгичтигинин минималдуу чеги 0 дБге жакын.
Адамдын кулагынын сезгичтиги көз карандыүндүн жыштыгы жана 2000-3000 Гц жыштыктагы үн толкундары үчүн максималдуу маани. Бул жыштык диапазонундагы үн үчүн адамдын сезгичтигинин төмөнкү босогосу 10-5 дБ. Көрсөтүлгөн интервалдан жогору жана төмөнкү жыштыктар сезгичтиктин төмөнкү босогосунун жогорулашына алып келет, ушундай жол менен адам 20 Гц жана 20 000 Гц жакын жыштыктарды алардын бир нече ондогон дБ интенсивдүүлүгүндө гана угат.
Интенсивдүүлүктүн жогорку чегине келсек, андан кийин үн адам үчүн ыңгайсыздыкты жана ал тургай ооруну жаратып баштайт, ал иш жүзүндө жыштыкка көз каранды эмес жана 110-130 дБ диапазонунда жатат деп айтуу керек..
Үн толкунунун геометриялык мүнөздөмөсү
Чыныгы үн толкуну – бул жөнөкөй гармониялык термелүүлөргө ажырай турган узунунан кеткен толкундардын татаал термелүү пакети. Ар бир мындай термелүү геометриялык көз караштан төмөнкү мүнөздөмөлөр менен сүрөттөлөт:
- Амплитуда - толкундун ар бир бөлүгүнүн тең салмактуулуктан максималдуу четтөөсү. Бул маани үчүн A. белгиси
- Мезгил. Бул жөнөкөй толкундун толук термелүүсүн аяктоо үчүн талап кылынган убакыт. Бул убакыттан кийин толкундун ар бир чекити өзүнүн термелүү процессин кайталай баштайт. Мезгил адатта T тамгасы менен белгиленет жана SI тутумунда секундалар менен ченелет.
- Жыштык. Бул берилген толкундун секундасына канча термелүүсүн көрсөткөн физикалык чоңдук. Башкача айтканда, мааниси боюнча мезгилге тескери баалуулук. Ал латын тамгасы f менен белгиленет. Үн толкунунун жыштыгы үчүн аны мезгил ичинде аныктоо формуласы төмөнкүдөй: f=1/T.
- Толкундун узундугу – анын бир термелүү мезгилинде басып өткөн аралыгы. Геометриялык жактан алганда, толкун узундугу - бул синусоидалдык ийри сызыктагы эң жакын эки максималдын же эки эң жакын миниманын ортосундагы аралык. Үн толкунунун термелүү узундугу – бул толкун кыймылдаган мейкиндикте абанын кысуусунун эң жакын аймактарынын же анын сейрек кездешүүчү жерлеринин ортосундагы аралык. Ал адатта грек λ тамгасы менен белгиленет.
- Үн толкунунун таралуу ылдамдыгы – бул кысылуу аймагы же толкундун сейрек кездешүүчү аймагы убакыт бирдигине тараган аралык. Бул маани v тамгасы менен белгиленет. Үн толкунунун ылдамдыгы үчүн формула: v=λf.
Таза үн толкунунун геометриясы, башкача айтканда, туруктуу тазалык толкуну синусоидалдык мыйзамга баш ийет. Жалпы учурда үн толкунунун формуласы: y=Asin(ωt), мында y – толкундун берилген чекитинин координатасынын мааниси, t – убакыт, ω=2pif циклдик термелүү жыштыгы.
Апериодикалык үн
Көптөгөн үн булактарын мезгилдүү деп эсептөөгө болот, мисалы, гитара, пианино, флейта сыяктуу музыкалык аспаптардын үнү, бирок табиятта апериоддук, башкача айтканда, үн термелүүлөрү өзгөрүп турган көп сандагы үндөр да бар. алардын жыштыгы жана мейкиндиктеги формасы. Техникалык жактан мындай үн ызы-чуу деп аталат. жарыкапериоддук үндүн мисалдары - шаардык ызы-чуу, деңиздин үнү, барабан сыяктуу урма аспаптардын үндөрү жана башкалар.
Үндү таратуу каражаты
Фотондору таралышы үчүн эч кандай материалдык чөйрөгө муктаж болбогон электромагниттик нурлануудан айырмаланып, үндүн табияты анын таралышы үчүн белгилүү бир чөйрөнү талап кыла тургандай, башкача айтканда физика мыйзамдары боюнча үн толкундары вакуумда жайылтуу.
Үн газдар, суюктуктар жана катуу заттар аркылуу тарай алат. Ортодо таралган үн толкунунун негизги мүнөздөмөлөрү төмөнкүлөр:
- толкун сызыктуу тарайт;
- ал бир тектүү чөйрөдө бардык тарапка бирдей тарайт, башкача айтканда, үн булактан алыстап, кемчиликсиз сфералык бетти түзөт.
- үндүн амплитудасына жана жыштыгына карабастан, анын толкундары берилген чөйрөдө бирдей ылдамдыкта таралат.
Ар түрдүү медиадагы үн толкундарынын ылдамдыгы
Үндүн таралуу ылдамдыгы эки негизги фактордон көз каранды: толкун кыймылдаган чөйрөгө жана температурага. Жалпысынан алганда, төмөнкү эреже колдонулат: чөйрө канчалык тыгызыраак болсо жана анын температурасы канчалык жогору болсо, анда үн ошончолук тез кыймылдайт.
Мисалы, 20 ℃ температурада жана 50% нымдуулукта жер бетине жакын жердеги абада үн толкунунун таралуу ылдамдыгы 1235 км/саат же 343 м/с. Берилген температурадагы сууда үн 4,5 эсе тез тарайт, андаболжол менен 5735 км/саат же 1600 м/сек. Үндүн ылдамдыгынын абадагы температурадан көз карандылыгына келсек, ал температура Цельсий боюнча ар бир градуска жогорулаган сайын 0,6 м/с көбөйөт.
Тембр жана тон
Эгер жип же металл пластинкага эркин титирөөгө уруксат берилсе, ал ар кандай жыштыктагы үндөрдү чыгарат. Белгилүү бир жыштыктагы үн чыгара турган дене сейрек кездешет, адатта объекттин үнү белгилүү бир интервалда жыштыктардын жыйындысына ээ.
Үндүн тембри андагы гармоникалардын саны жана алардын тиешелүү интенсивдүүлүгү менен аныкталат. Тембр – бул субъективдүү баалуулук, башкача айтканда, белгилүү бир адам тарабынан угулуп жаткан объектти кабыл алуу. Тембр адатта төмөнкү сын атоочтор менен мүнөздөлөт: бийик, жаркыраган, үндүү, обондуу жана башкалар.
Обон – бул үн сезими, аны жогорку же төмөн деп классификациялоого мүмкүндүк берет. Бул маани да субъективдүү жана эч кандай аспап менен өлчөнө албайт. Тон объективдүү чоңдук - үн толкунунун жыштыгы менен байланышкан, бирок алардын ортосунда эч кандай түшүнүктүү байланыш жок. Мисалы, туруктуу интенсивдүүлүктөгү бир жыштыктуу үн үчүн жыштык өскөн сайын тон жогорулайт. Үндүн жыштыгы туруктуу бойдон калып, бирок анын интенсивдүүлүгү жогоруласа, тон төмөндөйт.
Үн булактарынын формасы
Механикалык термелүү жана ошону менен үндү пайда кылуучу дененин формасына ылайык, үн толкундарынын булактарынын үч негизги түрү бар:
- Пойнт булагы. Ал шар формасындагы үн толкундарын чыгарат жана булактан алыстаган сайын тез бузулат (булактан алыстык эки эсеге көбөйсө, болжол менен 6дБ).
- Line булагы. Ал цилиндрдик толкундарды жаратат, алардын интенсивдүүлүгү чекиттүү булакка караганда жайыраак төмөндөйт (булактан ар бир эки эселенген аралыкта интенсивдүүлүк 3 дБ төмөндөйт).
- Жалпак же эки өлчөмдүү булак. Ал белгилүү бир багытта гана толкундарды жаратат. Мындай булактын мисалы цилиндрде кыймылдаган поршень болот.
Электрондук үн булактары
Үн толкунун түзүү үчүн электрондук булактар электромагниттик индукция кубулушуна байланыштуу механикалык термелүүлөрдү аткарган атайын мембрананы (колонка) колдонушат. Бул булактарга төмөнкүлөр кирет:
- ар кандай дисктер үчүн ойноткучтар (CD, DVD жана башкалар);
- магнитофон;
- радио;
- Телевизорлор жана башка.
