Transcript A hangtan - fizika

Az akusztika
Lingvay Dániel
XI. oszt.
Ady Endre Elméleti Líceum
1



A hangot mint fizikai jelenséget az akusztika, a
beszédhangokat a fonetika, a zenei hangokat a
zenetudomány tanulmányozza.
A hangtan a fizikának az az ága, amely a hangok
keltésével, terjedésével, fizikai jellemzőivel,
élettani és lélektani hatásaival és ezek
alkalmazásaival foglalkozik.
A hangtan tulajdonképpen a kis amplitúdójú
rezgőmozgásokat tanulmányozza:
1.
2.
3.
4.
A
A
A
A
20Hz alatti infrahangok;
20Hz és 20kHz közötti halható hangok;
20kHz és 105 kHz ultrahangok;
105 kHz feletti hiperhangok.
2



Hangészleléshez szükséges:
o Hangforrás (mechanikai rezgést
végző rendszer);
o Hangot vezető közeg (pl. levegő);
o Hangjelet felfogó rendszer.
Hanghullámot bármilyen rugalmas közeg vezet.
A hangforrások többségében a beeső és a
visszavert hullám állóhullámot hoz létre. Az
állóhullám egy olyan rezgés amely nem mozdul el.
Az állóhullámok együttese adja meg a hangforrás
saját hangjait. A legkisebb frekvenciájú saját
hangot alaphangnak és ennek az egész számú
többszörösét felhangnak nevezzük.
3

Hullám- (hang-) intenzitáson (I) értjük a
hullám
terjedési
irányára
merőleges,
egységnyi
felületen,
időegység
alatt
áthaladó energiát.
𝐸 𝑃
𝐼 =
=
𝑡𝑆 𝑆
𝐽
𝑊
[𝐼]𝑆𝐼 =
= 2
2
𝑠 ∗ 𝑚
𝑚
1.
2.
3.
A hangérzeteket három csoportba szokták osztani:
Zenei hangok (periodikus rezgések);
Zörejek (szabálytalan rezgések);
Dörejek (durranások, csattanások).
4
A zenei hangot kétféle képen jellemezhetjük.
A hang objektív jellemzői:
1. A hang energiája
2. A hangforrás teljesítménye
3. Frekvencia
A hang szubjektív jellemzői:
4. Hangerősség
1. A hang magassága
2. Hangosság
3. Hangszín
5
1.) A hang energiája
A levegőben terjedő hanghullámokban sűrűsödések és ritkulások
terjednek tovább. A sűrűség növekedése nyomásnövekedést idéz
elő. A nyomásnövekedésből származó potenciális energiának és a
levegőrészek mozgási energiájának az összege adja a
hanghullám energiáját.
2.) A hangforrás teljesítménye egyenlő az általa időegység
alatt kisugárzott energiával.
 Normális beszéd: 10-5 W
 Kiáltás: 10-3 W
 Autóduda: 5 W
 Nagy hangszóró: 100 W
 Légvédelmi sziréna: 1000W
3.) A frekvencia egyenlő az időegységre eső rezgések
számával
4.) Hangerősség (intenzitás)
6
1.) A hang magassága. Ez a frekvenciával egyenesen
arányos.
A mai „A” hang magassága 440Hz.
2.) A hangosság (H). Ez megfelel a szubjektív hangerősség.
𝑊
𝐼0 = 10−12 2 ahol I0 annak az 1000 Hz-es tiszta hangnak
𝑚
az erőssége amely az ingerküszöbnek felel meg.
Intenzitásszintek jellemzésére használt mértékegység a bel
(B). A gyakorlatban decibel(dB)-t használnak. Ha a
𝐼
𝐼
frekvencia 1000 Hz, akkor 𝐻 = 𝑙𝑔 𝐵 𝑣𝑎𝑔𝑦 𝐻 = 10𝑙𝑔 𝑑𝐵
𝐼0
𝐼0
3.) A hangszín alapján különböztetjük meg a különböző
hangforrások ugyanolyan erősségű és magasságú hangjait.
Pl. Az emberi beszéd és a zongora ugyanolyan
intenzitásszintű és frekvenciájú hangja megkülömbözhető.
7
Egy előadóterem akkor jó akusztikailag, ha a zene
mindenhol jól halható. Ez sok tényezőnek a
függvénye: az épület anyaga, a terem formája, a
teremben levő bútorok az emberek száma stb.
Ezek meghatározzák az utózengési időt. A terem
akusztikája többek közt ettől is függ. Az
utózengési idő alatt azt az időt értjük, amely alatt
a hangintenzitás ez eredeti értékéhez képest az
egy milliomod részére csökken.
8


Az ultrahangok és az infrahangok káros
hatással vannak a hallásra. Ugyanúgy a zajok
és a csattanások is rontják a hallást. Ezek
idegrendszeri problémákat, szívkoszorúér
bántalmakat és süketülést is okozhatnak. Az
öreg emberek már alig hallják a 12-14 kHzes hangokat.
Majdnem mindem ember számára létezik egy
sajátos zaj ami károsítja a hallását. Ilyen
például az a hang, amikor a kréta megcsúszik
a táblán, vagy amikor két polisztirén
érintkezik.
9