Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - 2. ročník - Fyzika Akustika Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - 2. ročník - Fyzika

Základní pojmy Akustika = věda zabývající se ději, které jsou spojeny se vznikem zvukového vlnění, jeho šířením a vnímáním zvuku sluchem Zvuk = mechanické vlnění, které vnímáme sluchem Frekvence zvuku je přibližně 16 Hz - 16 kHz Infrazvuk - mechanické vlnění o frekvenci nižší než 16 Hz Ultrazvuk - mechanické vlnění o frekvenci vyšší než 16 kHz

Zdroje zvuku Zdrojem zvuku je chvění pružných těles - vzbuzuje zvukové vlnění Periodické zvuky nazýváme hudební zvuky nebo tóny. Jestliže má zvuk harmonický průběh, je to jednoduchý tón. Periodické zvuky složitějšího průběhu označujeme jako složené tóny. Neperiodické zvuky vnímáme jako hluk

Zdroje zvuku

Šíření zvuku Zvuk se v prostředí šíří jako podélné postupné vlnění Přenos zvuku je možný jen v pružném látkovém prostředí Zvuk se dobře šíří i v kapalinách a dokonce v pevných látkách

Šíření zvuku Nejdůležitější charakteristikou je rychlost zvuku Ve vzduchu při teplotě 0°C a hustotě suchého vzduchu 1,293 kg·m-3 je v = 331,82 m·s-1 Její závislost na teplotě je dána: v = ( 331,82 + 0,61 {t} ) m·s-1 Pro nás bude hodnota rychlosti zvuku ve vzduchu v = 340 m·s-1 Látka Rychlost zvuku led 3200 m·s-1 voda (25°C) 1500 m·s-1 ocel 5000 m·s-1 beton 1700 m·s-1 sklo 5200 m·s-1

Šíření zvuku Ozvěna - vzniká při odrazu zvukového vlnění od vzdálené překážky Jde o důsledek rozlišovací schopnosti ucha Mezní vzdálenost pro vznik ozvěny je cca. 17 m Při menší vzdálenosti vzniká tzv. dozvuk

Vlastnosti zvuku Tóny charakterizuje výška a barva Výška tónu je určena jeho frekvencí. U jednoduchého tónu s harmonickým průběhem určuje frekvence absolutní výšku tónu. U složených tónů nazýváme tón s nejnižší frekvencí základní tón, jehož frekvence určuje absolutní výšku složeného tónu Další složky tónu označujeme jako vyšší harmonické tóny - jejich frekvence jsou násobky frekvence základního tónu Absolutní výšku tónu měříme pomocí přístrojů

Vlastnosti zvuku Sluch není schopen určit absolutní výšku tónu, zavádí se relativní výška tónu Ta je dána podílem ku referenčnímu tónu: f (a1) = 440 Hz V hudbě se používají hudební intervaly K určení intervalů se používají tónové stupnice - s temperovaným laděním nebo s přirozeným laděním Barva tónu - je určena počtem vyšších harmonických tónů, ale i jejich amplitudami

Vlastnosti zvuku Tón c1 d1 e1 f1 g1 a1 h1 c2 Ladění absolutní výška (Hz) temperované 262 294 330 349 392 440 494 524 přirozené 264 297 352 396 495 528 Hudební interval 1:1 9:8 5:4 4:3 3:2 5:3 15:8 2:1

Hlasitost a intenzita zvuku Hlasitost zvuku je subjektivní veličina Ucho je nejcitlivější na zvuky o frekvenci 700 Hz - 6 kHz Zavádí se referenční kmitočet 1 kHz Akustický výkon P, [ P ] = W Intenzita zvuku I, [ I ] = Wm-2 Práh slyšení: 1 pW (10-12 W) Práh bolesti : 1 W

Hlasitost a intenzita zvuku Hladina akustického výkonu Lw, [ Lw ] = dB Práh slyšení odpovídá 0 dB, práh bolesti pak 120 dB Intenzita zvuku se s druhou mocninou vzdálenosti zmenšuj

Ultrazvuk pro člověka neslyšitelný, pro některé živočichy ano ( pes, delfín ) Využití v lékařské diagnostice Ultrazvuková defektoskopie Čištění drobných součástek ( šrouby, čočky ) Ultrazvukové píšťalky pro psy Orientace netopýrů ve tmě

Infrazvuk Pro lidské ucho neslyšitelný, vnímají jej však velryby, sloni, ... Seismické zvuky Zvukové dělo Při frekvenci blízké tlukotu srdce může být škodlivý

Dopplerův jev Vzniká tehdy, pokud se vysílač a přijímač zvuku vůči sobě pohybují Jestliže se zdroj zvuku a přijímač zvuku navzájem přibližují, je přijímaná frekvence zvuku vyšší. Když se zdroj zvuku a přijímač zvuku navzájem vzdalují, je přijímaná frekvence zvuku nižší.

Dopplerův jev

Dopplerův jev Pokud se zdroj zvuku pohybuje nadzvukovou rychlostí, vzniká rázová vlna, doprovázena akustickým třeskem Využití v měření rychlosti radarem