lyd

Lydmængder
Lydafbøjning $\xi$ ${\ displaystyle \ xi}$ $\ xi$ Lydtryk $s. s$ ${\ displaystyle p}$ $s. s$ Lydtryksniveau $L_{p}$ ${\ displaystyle L_ {p}}$ $L_ {p}$ Lydenergitæthed $E.$ ${\ displaystyle E}$ $E.$ Lydenergi $W.$ ${\ displaystyle W}$ $W.$ Lydstrøm $q$ ${\ displaystyle q}$ $q$ Lydens hastighed $c_{\text{S}}$ ${\ displaystyle c _ {\ tekst {S}}}$ $c _ {{\ tekst {S}}}$ Akustisk impedans $Z$ ${\ displaystyle Z}$ $Z$ Lydintensitet $JEG.$ ${\ displaystyle I}$ $JEG.$ Lydeffekt $P_{\text{ak}}$ ${\ displaystyle P _ {\ tekst {ak}}}$ ${\ displaystyle P _ {\ tekst {ak}}}$ Lydens hastighed $v$ ${\ displaystyle v}$ $v$ Lydhastighedsamplitude $v$ ${\ displaystyle v}$ $v$ Lydstrålingstryk

Lyd (fra oldhøjtysk : scal) beskriver generelt mekaniske vibrationer i et elastisk medium (gas, væske, fast). ^[1] Disse vibrationer formerer sig i form af lydbølger . I luft er lydbølger tryk- og tæthedsudsving.

I daglig tale refererer lyd primært til støj , lyd , tone , brag (lydtyper), som det kan opfattes lydmæssigt af mennesker og dyr med hørelsen, det vil sige øre-hjernesystemet. Der skelnes mellem nyttig lyd , såsom musik eller stemme under en samtale, og interferenslyd , såsom byggeplads eller trafikstøj . Lyd er et kollektiv og bruges kun i ental .

Fysisk definition

Fra et fysisk synspunkt er lyd en mekanisk deformation, der skrider frem som en bølge i et medium . I stationære gasser og væsker er lyd altid en langsgående bølge , dvs. også cirka i luften. Den generelle bølgeligning for tredimensionelle lydfelter i flydende medier ^[2] er:

\Delta p={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}p}{\partial t^{2}}}

{\ displaystyle \ Delta p = {\ frac {1} {c ^ {2}}} {\ frac {\ delvis ^ {2} p} {\ delvis t ^ {2}}}}

\ Delta p = {\ frac {1} {c ^ {2}}} {\ frac {\ delvis ^ {2} p} {\ delvis t ^ {2}}}

I det er $\Delta$ ${\ displaystyle \ Delta}$ $\ Delta$ Laplace -operatøren . Lyd formerer sig med en konstant lydhastighed, der er karakteristisk for mediet og dets tilstand ( temperatur , tryk osv.) $c$ ${\ displaystyle c}$ $c$ slutningen. Ved en temperatur på 20 ° C er dette 343 m / s i luft og 1484 m / s i vand, se også lydens hastighed i forskellige medier . Bølgelængden $\lambda$ ${\ displaystyle \ lambda}$ $\ lambda$ lydbølgen kan have en given frekvens $f$ ${\ displaystyle f}$ $f$ og lydens hastighed $c$ ${\ displaystyle c}$ $c$ kan beregnes ved hjælp af følgende forhold:

\lambda ={\frac {c}{f}}

{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {c} {f}}}

\ lambda = {\ frac {c} {f}}

I gasser som luft kan lyd beskrives som en lydtryksbølge , der er lagt over det statiske lufttryk . I tilfælde af lydbølger er udsvingene i tilstandsvariablerne tryk og tæthed normalt små i forhold til deres hvilevariabler . Dette bliver tydeligt, når man sammenligner lydtryksniveauet på 130 dB ( decibel ), hvilket nogenlunde er smertetærsklen for mennesker, med normalt atmosfærisk tryk: Trykket i hvile i atmosfæren er 101.325 Pascal (= 1013.25 hektopascal), mens en lyd trykniveau på 130 dB svarer til en effektiv værdi af lydtrykket p på kun 63 Pascal.

På den anden side er der også tværgående bølger og guidede bølger i faste stoffer. Der er ingen lyd i et vakuum, fordi den i modsætning til elektromagnetiske bølger altid har brug for et bærermedium. Lydudbredelse finder også sted i rummet ^{[3] på} grund af den lave densitet (ca. 1 million atomer pr. M³ i Mælkevejens interstellare rum) er de transmitterede energier meget lave. Supersoniske begivenheder er f.eks. Supernovaer, hvis soniske boom også ville være under den menneskelige høretærskel.

Akustik

Den tilhørende videnskab er akustik . De to energiformer, der omdannes til hinanden under lyd, er komprimeringsenergi og kinetisk energi som en lydenergimængde , men de er kendetegnet ved lydfeltmængderne :

Lydtryk p i N / m ² = Pa ( Pascal )
Lydhastighed v i m / s

Bølger er tidsmæssigt og rumligt periodiske ændringer af en fysisk mængde g (t, x) . Lydtrykket p er den vigtigste lydfeltmængde som skalar ; se også trykbølge . Det er der forskellige grunde til: Lydtrykket er en klar variabel, relativt let at måle med mikrofoner og også fysiologisk påviselig af mennesker. Lydtrykket p er let at måle. Ved et lydtryksniveau på 0 dB, dvs. ved høretærsklen , har lydtrykket en effektiv værdi på 2 · 10 ⁻⁵ N / m ² (Pascal). I modsætning hertil er lydfeltmængde lydhastighed v en vektor , hvor effekten af lyd refererer til hastigheden af frem og tilbage bevægelse af væskeelementerne (luftpartikler). Udtrykket hastighed undgås her for klart at skelne det fra lydens hastighed c . Hastigheden er ikke så let at bestemme. Man skal her være opmærksom på, at den maksimale hastighed, der forekommer i afbøjningen, er små væskeelementer i forhold til lydens hastighed: Med et lydtrykniveau på 130 dB, smertetærsklen, er lydhastigheden i luften kun 0,153 m / s. I den menneskelige høretærskel har lydhastighedens effektive værdi en værdi på ^5,10-8 m / s, svarende til et lydhastighedsniveau på 0 dB. Luftpartiklerne afbøjes kun lidt her.

Klassificering efter frekvens

I henhold til frekvensområdet differentierer man:

Infralyd <16 Hz kan ikke høres af mennesker, fordi frekvensen er for lav
Hørbar lyd fra 16 Hz til 20 kHz er lyd, der kan høres af mennesker
Ultralyd fra 20 kHz til 1,6 GHz kan ikke høres af mennesker, fordi det er for højfrekvent
Hypersonisk > 1 GHz dannes af lydbølger, der kun kan udbrede sig i begrænset omfang

Høretærsklen, opfattelsen af et bestemt volumen og grænsen for menneskets smerteopfattelse løber i intervallet 16-20.000 Hz langs en familie af hørekurver, der har tendens til at konvergere i området med de laveste og højeste frekvenser. Høreevnen, især i højhøjdeområdet, falder irreversibelt med stigende alder, men også på grund af belastningen på hørelsen forårsaget af høj musik, støj eller brag.

Hunde og flagermus kan også høre lyde over 20 kHz. Infralyd kan føles haptisk af mennesker med mavevæggen, fingerspidserne eller når de står med fødderne eller ses på faste stoffer med øjet som en vibration. Hvis du rører en piezo ultralydstransducer med din finger for at forstøve vand, genereres der en fornemmelse af varme i den. Især plasthuse til strømforsyninger er permanent svejset med ultralyd.

Forskellige lyde

Figur 1: Lydtrykket af forskellige lyde over tid

Figur 1 viser skematiske tidskurver for lydtrykket fra forskellige lyde:

Den første kurve viser et skud.
Den anden er en sinusformet svingning med en faldende periode eller stigende frekvens .
Den tredje kurve viser det talte ord Wikipedia.

Se også

litteratur

Hans Breuer: dtv-Atlas Physik, bind 1. Mekanik, akustik, termodynamik, optik. dtv-Verlag, München 1996, ISBN 3-423-03226-X .
Heinrich Kuttruff: Akustik: En introduktion. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-7776-1244-8 .
Clemens Kühn : Musikteori. Grundlæggende og manifestationer af occidental musik. Laaber-Verlag, 1980, ISBN 3-9215-1860-1 , s. 43-50 ( materiale: 1. Akustisk begrundelse ).

Weblinks

Commons : Lyd - samling af billeder, videoer og lydfiler

Wiktionary: lyd - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

Wikiquote: Soniske citater

Individuelle beviser

↑ Lyd. I: Leksikon for fysik. Spektrum, 1998, adgang til 2. august 2018 .
↑ Heinrich Kuttruff: Akustik: En introduktion. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-7776-1244-8 , s. 40.
↑ Bryan Gaensler: Kosmos xxxtrem! Springer-Verlag, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-43391-1 , 8 'Sfæriske lyde: Ekstrem af lyd'.

[spektrum-1] Lyd. I: Leksikon for fysik. Spektrum, 1998, adgang til 2. august 2018 .

[2] Heinrich Kuttruff: Akustik: En introduktion. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-7776-1244-8 , s. 40.

[3] Bryan Gaensler: Kosmos xxxtrem! Springer-Verlag, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-43391-1 , 8 'Sfæriske lyde: Ekstrem af lyd'.

[1]

[2]

[3] på