TUNOG: KASAYSAYAN, KATANGIAN, KUNG PAANO ITO GINAWA, URI - PISIKAL

Ang tunog ay tinukoy bilang isang perturbation sa pagpapalaganap sa isang daluyan tulad ng hangin, halili ito ay gumagawa ng mga compression at pagpapalawak dito. Ang mga pagbabagong ito sa presyon ng hangin at density ay umaabot sa tainga at binibigyang kahulugan ng utak bilang pandinig na pandinig.

Ang mga tunog ay sinamahan ng buhay mula nang magsimula ito, na bumubuo ng bahagi ng mga tool na kailangang makipag-usap sa mga hayop sa bawat isa at sa kanilang kapaligiran. Ang ilan sa mga tao ay nagsasabing ang mga halaman ay nakikinig din, ngunit sa anumang kaso ay makikita nila ang mga panginginig ng boses ng kapaligiran kahit na wala silang aparato na pandinig tulad ng mas mataas na mga hayop.

Larawan 1. Pagbali ng tunog ng hadlang

Bilang karagdagan sa paggamit ng tunog upang makipag-usap sa pamamagitan ng pagsasalita, ginagamit ito ng mga tao bilang isang masining na expression sa pamamagitan ng musika. Ang lahat ng mga kultura, sinaunang at kamakailan, ay may mga pagpapakita ng musikal ng lahat ng mga uri, na kung saan ikinuwento nila ang kanilang mga kuwento, kaugalian, paniniwala sa relihiyon at damdamin.

Kasaysayan

Dahil sa kahalagahan nito, ang sangkatauhan ay naging interesado sa pag-aaral ng likas na katangian at lumikha ng acoustics, isang sangay ng pisika na nakatuon sa mga katangian at pag-uugali ng mga tunog na tunog.

Ito ay kilala na ang sikat na matematiko na Pythagoras (569-475 BC) na ginugol ng mahabang panahon sa pag-aaral ng mga pagkakaiba sa taas (dalas) sa pagitan ng mga tunog. Sa kabilang banda, si Aristotle, na nag-isip sa lahat ng mga aspeto ng kalikasan, wastong iginiit na ang tunog ay binubuo ng mga pagpapalawak at compression sa hangin.

Nang maglaon, ang tanyag na Romanong inhinyero na si Vitruvius (80-15 BC) ay sumulat ng isang treatise sa mga akustika at ang mga aplikasyon nito sa pagtatayo ng mga sinehan. Si Isaac Newton mismo (1642-1727) ay nag-aral ng pagpapalaganap ng tunog sa solidong media at tinukoy ang isang pormula para sa bilis ng pagpapalaganap nito.

Sa paglipas ng panahon, ang mga tool sa matematika ng pagkalkula ay posible upang sapat na maipahayag ang lahat ng pagiging kumplikado ng pag-uugali ng alon.

Mga katangian ng tunog (mga katangian)

Sa pinakasimpleng anyo nito, ang isang tunog na alon ay maaaring inilarawan bilang isang sinusoidal wave, na nagpapakalat sa oras at espasyo, tulad ng ipinakita sa figure 2. Doon ay napansin na ang alon ay pana-panahon, samakatuwid nga, mayroon itong isang paraan na inuulit ang sarili sa oras.

Ang pagiging isang paayon na alon, ang direksyon ng pagpapalaganap at ang direksyon kung saan ang mga particle ng pag-vibrate na medium ilipat ay pareho.

Mga parameter ng tunog ng alon

Larawan 2. Ang tunog ay isang paayon na alon, ang pagkagambala ay kumakalat sa parehong direksyon kung saan nakakaranas ang mga molekula ng kanilang pag-aalis. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang mga parameter ng isang tunog ng alon ay:

Panahon T: ang oras na kinakailangan upang ulitin ang isang yugto ng alon. Sa International System ay sinusukat ito sa ilang segundo.

Ikot : ay ang bahagi ng alon na nilalaman sa loob ng panahon at sumasaklaw mula sa isang punto patungo sa isa pa na may parehong taas at magkatulad na dalisdis. Maaari itong mula sa isang lambak hanggang sa susunod, mula sa isang tagaytay hanggang sa susunod, o mula sa isang punto hanggang sa isa pa na nakakatugon sa inilarawan sa detalye.

Haba ng haba λ : ay ang distansya sa pagitan ng isang crest at isa pang alon, sa pagitan ng isang lambak at isa pa, o sa pangkalahatan sa pagitan ng isang punto at sa susunod na may parehong taas at slope. Ang pagiging isang haba ay sinusukat sa mga metro, kahit na ang iba pang mga yunit ay mas naaangkop depende sa uri ng alon.

Dalas f : ay tinukoy bilang ang bilang ng mga siklo bawat yunit ng oras. Ang yunit nito ay ang Hertz (Hz).

Amplitude A: tumutugma sa maximum na taas ng alon na may paggalang sa pahalang na axis.

Paano nabuo at nabuong ang tunog?

Ang tunog ay ginawa kapag ang isang bagay na nalulubog sa isang materyal na daluyan ay naigog, tulad ng ipinapakita sa ilalim ng Larawan 2. Ang taut lamad ng loudspeaker sa kaliwa ay nag-vibrate at nagpapadala ng kaguluhan sa pamamagitan ng hangin hanggang sa umabot sa nakikinig.

Habang kumakalat ang kaguluhan, ang enerhiya ay ipinapadala sa mga molekula sa kapaligiran, na nakikipag-ugnay sa bawat isa, sa pamamagitan ng pagpapalawak at mga compress. Palagi kang nangangailangan ng isang materyal na daluyan para sa pagpapalaganap ng tunog, maging solid, likido o gas.

Kapag ang kaguluhan sa hangin ay umabot sa tainga, ang mga pagkakaiba-iba sa presyon ng hangin ay nagiging sanhi ng panginginig ng eardrum. Nagbibigay ito ng mga de-koryenteng impulses na ipinapadala sa utak sa pamamagitan ng auditory nerve, at kapag nandiyan ang mga salpok ay isinalin sa tunog.

Bilis ng tunog

Ang bilis ng mga mekanikal na alon sa isang naibigay na daluyan ay sumusunod sa relasyon na ito:

Halimbawa kapag kumakalat sa isang gas tulad ng hangin, ang bilis ng tunog ay maaaring kalkulahin bilang:

Habang tumataas ang temperatura, ganoon din ang bilis ng tunog, dahil ang mga molekula sa daluyan ay mas nais na manginig at magpadala ng panginginig ng boses sa pamamagitan ng kanilang mga paggalaw. Ang presyon sa kabilang banda, ay hindi nakakaapekto sa halaga nito.

Pakikipag-ugnayan sa pagitan ng haba ng haba at dalas

Nakita na natin na ang oras na kinakailangan para sa alon upang makumpleto ang isang ikot ay ang tagal, habang ang distansya na naglakbay sa nasabing tagal ng panahon ay katumbas ng isang haba ng haba. Samakatuwid ang bilis ng tunog ng tunog ay tinukoy bilang:

Sa kabilang banda, ang dalas at ang panahon ay nauugnay, ang isa ay kabaligtaran ng iba pa, tulad nito:

Aling humahantong sa:

Ang naririnig na saklaw ng dalas sa mga tao ay nasa pagitan ng 20 at 20,000 Hz, samakatuwid ang tunog ng haba ng daluyong ay nasa pagitan ng 1.7 cm at 17 m kapag pinalitan ang mga halaga sa equation sa itaas.

Ang mga daluyong ito ay ang laki ng mga karaniwang bagay, na nakakaimpluwensya sa pagpapalaganap ng tunog, dahil sa isang alon, nakakaranas ito ng pagmuni-muni, pagwawasto at pagkakaiba kapag nakatagpo ito ng mga hadlang.

Ang nakakaranas ng pagkakaiba-iba ay nangangahulugan na ang tunog ay apektado kapag nakatagpo ito ng mga hadlang at pagbukas na katulad ng laki sa haba ng haba nito o mas maliit.

Ang mga tunog ng Bass ay maaaring kumalat nang mas mahusay sa mga malalayong distansya, na ang dahilan kung bakit ang mga elepante ay gumagamit ng infrasound (napakababang mga dalas ng tunog, hindi marinig sa tainga ng tao) upang makipag-usap sa buong kanilang mga teritoryo.

Gayundin kapag may musika sa isang kalapit na silid, ang bass ay naririnig nang mas mahusay kaysa sa treble, dahil ang haba ng daluyong nito ay tungkol sa laki ng mga pintuan at bintana. Sa kabilang banda, kapag umalis sa silid, ang mga mataas na tunog na tunog ay madaling nawala at sa gayon ay ihinto ang naririnig.

Paano sinusukat ang tunog?

Ang tunog ay binubuo ng isang serye ng mga compression at rarefaction ng hangin, sa paraang tulad ng pagpapalaganap nito, ang tunog ay nagiging sanhi ng pagtaas at pagbawas sa presyur. Sa International System, ang presyon ay sinusukat sa mga pascals, na kung saan ay pinaikling Pa.

Ang mangyayari ay ang mga pagbabagong ito ay napakaliit kumpara sa presyon ng atmospera, na nagkakahalaga ng tungkol sa 101,000 Pa.

Kahit na ang malakas na tunog ay gumagawa ng mga pagbabago ng kasing liit ng 20-30 Pa (sakit sa threshold), isang medyo maliit na halaga sa paghahambing. Ngunit kung masusukat mo ang mga pagbabagong iyon, magkakaroon ka ng isang paraan ng pagsukat ng tunog.

Ang presyon ng tunog ay ang pagkakaiba sa pagitan ng presyon ng atmospera na may tunog at presyon ng atmospera na walang tunog. Tulad ng sinabi namin, ang mga malakas na tunog ay gumagawa ng mga tunog na presyon ng 20 Pa, habang ang pinakamahina ay nagdudulot ng tungkol sa 0.00002 Pa (tunog ng threshold).

Dahil ang mga saklaw ng mga presyon ng tunog ay sumasaklaw sa maraming mga kapangyarihan ng 10, isang logarithmic scale ay dapat gamitin upang ipahiwatig ang mga ito.

Sa kabilang banda, eksperimento ito ay tinutukoy na ang mga tao ay nakakakita ng mga pagbabago sa mababang lakas na tunog nang kapansin-pansin kaysa sa mga pagbabago ng parehong kalakhan ngunit sa matinding tunog.

Halimbawa, kung ang presyon ng tunog ay tumataas ng 1, 2, 4, 8, 16 …, ang tainga ay nakakakita ng pagtaas ng 1, 2, 3, 4 … sa kasidhian. Para sa kadahilanang ito, maginhawa upang tukuyin ang isang bagong dami na tinatawag na antas ng tunog presyon (Sound Pressure Level) L _P , na tinukoy bilang:

Kung saan ang P _o ay ang sanggunian ng sanggunian na kinuha bilang threshold ng pagdinig at P ₁ ang ibig sabihin ng epektibong presyon o presyon ng RMS. Ang RMS o average na presyon na ito ay nakikita ng tainga bilang average na enerhiya ng signal ng tunog.

Mga decibel

Ang resulta ng expression sa itaas para sa L _P , kung sinuri para sa iba't ibang mga halaga ng P ₁ , ay ibinibigay sa mga decibel, isang sukat na walang sukat. Ang pagpapahayag ng antas ng presyon ng tunog na tulad nito ay napaka-maginhawa, dahil ang mga logarithms ay nagko-convert ng malalaking numero sa mas maliit, mas madaling pamahalaan.

Gayunpaman, sa maraming mga kaso ay ginustong gumamit ng tunog na lakas upang matukoy ang mga decibel, kaysa sa presyon ng tunog.

Ang lakas ng tunog ay ang enerhiya na dumadaloy para sa isang segundo (lakas) sa pamamagitan ng isang yunit na naka-orient na patayo na patayo sa direksyon kung saan kumakalat ang alon. Tulad ng tunog na presyon, ito ay isang scalar na dami at ipinapahiwatig I. Ang mga yunit ng I ay W / m ² , iyon ay, kapangyarihan bawat lugar ng yunit.

Maaari itong ipakita na ang intensity ng tunog ay proporsyonal sa parisukat ng presyon ng tunog:

Sa expression na ito, ρ ang density ng medium at c ang bilis ng tunog. Kung gayon ang antas ng lakas ng tunog L _I ay tinukoy bilang:

Na kung saan ay ipinahayag din sa mga decibel at kung minsan ay ipinapahiwatig ng titik ng Griego β. Ang halaga ng sanggunian ko _o 1 x 10 ^-12 W / m ² . Sa gayon, ang 0 dB ay kumakatawan sa mas mababang limitasyon ng pagdinig ng tao, habang ang sakit sa threshold ay 120 dB.

Dahil ito ay isang logarithmic scale, dapat itong bigyang-diin na ang maliit na pagkakaiba sa bilang ng mga decibel ay gumawa ng isang malaking pagkakaiba sa mga tuntunin ng intensidad ng tunog.

Ang metro ng antas ng tunog

Ang metro ng antas ng tunog o decibelmeter ay isang aparato na ginamit upang masukat ang presyon ng tunog, na nagpapahiwatig ng pagsukat sa mga decibel. Ito ay dinisenyo upang tumugon dito sa parehong paraan na gagawin ng tainga ng tao.

Larawan 3. Ang antas ng tunog level o decibelmeter ay ginagamit upang masukat ang antas ng presyon ng tunog. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Binubuo ito ng isang mikropono upang mangolekta ng signal, mas maraming mga circuit na may mga amplifier at filter, na responsable para sa sapat na pagbabago ng signal na ito sa isang electric current, at sa wakas ay isang scale o isang screen upang ipakita ang resulta ng pagbabasa.

Malawakang ginagamit ang mga ito upang matukoy ang epekto ng ilang mga ingay sa mga tao at sa kapaligiran. Halimbawa ang mga ingay sa mga pabrika, industriya, paliparan, ingay ng trapiko at marami pang iba.

Mga uri ng tunog (infrasound, ultrasound, mono, stereo, polyphonic, homophonic, bass, treble)

Ang tunog ay nailalarawan sa dalas nito. Ayon sa mga maaaring makuha ng tainga ng tao, ang lahat ng mga tunog ay naiuri sa tatlong kategorya: yaong maaari nating marinig o naririnig na spectrum, yaong mayroong dalas sa ibaba ng mas mababang limitasyon ng naririnig na spectrum o infrasound, at ang mga nasa itaas ng naririnig na spectrum. itaas na limitasyon, na tinatawag na ultratunog.

Sa anumang kaso, dahil ang mga tunog ng tunog ay maaaring mag-overlap nang magkakasunod, araw-araw na tunog, na kung minsan ay binibigyang kahulugan namin bilang natatangi, talagang binubuo ng iba't ibang mga tunog na may magkakaibang ngunit malapit na mga dalas.

Larawan 4. Ang spectrum ng tunog at dalas ng dalas. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Naririnig na spectrum

Ang tainga ng tao ay idinisenyo upang kunin ang isang malawak na hanay ng mga dalas: sa pagitan ng 20 hanggang 20,000 Hz.Pero hindi lahat ng mga frequency sa saklaw na ito ay napapansin na may parehong kasidhian.

Ang tainga ay mas sensitibo sa dalas ng dalas sa pagitan ng 500 at 6,000 Hz. Gayunpaman, may iba pang mga kadahilanan na nakakaapekto sa kakayahang makikinig ng tunog, tulad ng edad.

Pagbubuhos

Ang mga ito ay tunog na ang dalas nito ay mas mababa sa 20 Hz, ngunit ang katotohanan na hindi maririnig ng mga tao ang mga ito ay hindi nangangahulugang hindi makakaya ng ibang mga hayop. Halimbawa, ginagamit ang mga elepante upang makipag-usap, dahil ang infrasound ay maaaring maglakbay ng malayuan.

Ang iba pang mga hayop, tulad ng tigre, ay gumagamit ng mga ito upang matakot ang kanilang biktima. Ginagamit din ang impeksyon sa pagtuklas ng mga malalaking bagay.

Ultratunog

Mayroon silang mga dalas na higit sa 20,000 Hz at malawakang ginagamit sa maraming mga patlang. Ang isa sa mga pinaka-kilalang paggamit ng ultratunog ay bilang isang tool ng gamot, parehong diagnostic at paggamot. Ang mga imahe na nakuha ng ultrasound ay hindi nagsasalakay at hindi gumagamit ng radiation ng radiation.

Ginagamit din ang mga Ultrasounds upang makahanap ng mga pagkakamali sa mga istruktura, matukoy ang mga distansya, makita ang mga hadlang sa panahon ng pag-navigate, at marami pa. Gumagamit din ang mga hayop ng ultratunog, at sa katunayan na kung paano natuklasan ang pagkakaroon nito.

Ang mga bats ay naglalabas ng mga tunog na pulso at pagkatapos ay bigyang kahulugan ang echo na kanilang ginawa upang matantya ang mga distansya at hanapin ang biktima. Para sa kanilang bahagi, ang mga aso ay maaari ring makarinig ng mga ultrasounds at sa gayon ay tumugon sila sa sipol ng aso na hindi maririnig ng kanilang may-ari.

Tunog ng monophonic at stereophonic

Larawan 4. Sa isang studio ng pag-record, ang tunog ay naaangkop na nabago ng mga elektronikong aparato. Pinagmulan: Pixabay.

Ang tunog ng Monophonic ay isang senyas na naitala sa isang solong mikropono o audio channel. Kapag nakikinig sa mga headphone o tunog ng mga sungay, ang parehong mga tainga ay naririnig nang eksakto ang parehong bagay. Sa kaibahan, ang mga tunog ng stereophonic tunog ay nagtatala ng mga senyas na may dalawang independyenteng mga mikropono.

Ang mga mikropono ay matatagpuan sa iba't ibang mga posisyon upang maaari silang pumili ng iba't ibang mga presyon ng tunog ng nais mong i-record.

Pagkatapos ang bawat tainga ay tumatanggap ng isa sa mga hanay ng mga senyas na ito, at kapag ang utak ay nagtitipon at nagsalin sa kanila, ang resulta ay mas makatotohanang kaysa sa pakikinig sa mga tunog ng monophonic. Samakatuwid ito ay ang ginustong pamamaraan pagdating sa musika at pelikula, bagaman ang tunog ng monophonic o monaural ay ginagamit pa rin sa radyo, lalo na para sa mga panayam at pag-uusap.

Homophony at polyphony

Sa musikal na pagsasalita, ang homophony ay binubuo ng parehong melody na nilalaro ng dalawa o higit pang mga tinig o mga instrumento. Sa kabilang banda, sa polyphony mayroong dalawa o higit pang mga tinig o instrumento na pantay na kahalagahan na sumusunod sa mga melodies at kahit na iba't ibang mga ritmo. Ang nagresultang ensemble ng mga tunog na ito ay magkakasuwato, tulad ng musika ng Bach.

Mga tunog ng bass at treble

Ang tainga ng tao ay nagtatangi ng naririnig na mga frequency bilang mataas, mababa, o daluyan. Ito ang kilala bilang pitch ng tunog.

Ang pinakamataas na dalas, sa pagitan ng 1600 at 20,000 Hz, ay itinuturing bilang mga tunog na talamak, ang banda sa pagitan ng 400 at 1600 Hz ay tumutugma sa mga tunog na may isang medium na tono at sa wakas, ang mga frequency sa saklaw ng 20 hanggang 400 Hz ay ang mga tono ng bass.

Ang mga tunog ng Bass ay naiiba mula sa treble na ang dating ay nakikita bilang malalim, madilim, at umuusbong, habang ang huli ay magaan, malinaw, masayang, at pagtusok. Gayundin, binibigyang kahulugan ng tainga ang mga ito bilang mas matindi, hindi katulad ng mga tunog ng bass, na gumagawa ng pang-amoy ng mas kaunting lakas.

Mga Sanggunian

Figueroa, D. 2005. Mga Waves at Dulang Pangkulay. Serye: Physics para sa Science at Engineering. Na-edit ni D. Figueroa.
Giancoli, D. 2006. Pisika: Mga Prinsipyo na may Aplikasyon. Ika-6. Ed Prentice Hall.
Rocamora, A. Mga tala sa musikal na tunog. Nabawi mula sa: eumus.edu.uy.
Serway, R., Jewett, J. (2008). Physics para sa Science at Engineering. Dami 1. ika-7. Ed Cengage Learning.
Wikipedia. Acoustics. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org.

TUNOG: KASAYSAYAN, KATANGIAN, KUNG PAANO ITO GINAWA, URI - PISIKAL - 2025