18 FIZIKA 189 - 206

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

1/18

AKUSTIKA

3 OSNOVE AKUSTIKE

3.1 Zvuk kao valno gibanje

Longitudinalni valovi u rasponu frekvencija od 16 do 20000 Hz nazivaju sezajednikim imenom zvuni valovi,jer u 0swjetilu sluha ovjeka izazivaju osjeaj zvuka.Osjeaj zvuka dolazi djelovanjem oscilirajuih estica zraka na bubnu opnu u uhu.

Slika 3.1 Ugibanje elastine opne pod utjecajem impulsa sile kao nain nastajanja poremeaja gustoezraka koji napreduje kao zvuni impuls 12x2,5

Mehanizam nastanka zvuka moe biti prikazan djelovanjem kugle na elastinu

opnu (sl. 3.1). Opna se pod utjecajem impulsa sile ugne, izazove iza sebe zgunjavanjezraka kao poremeaj, a ono se potom prenosi dalje kroz zrak, to je putujui zvuniporemeaj.

Slika 3.2 Predstavljanje zvuka kao valnoga gibanja: a) gustoe zraka, b) tlaka zraka, c) brzina gibanjaestica zraka

189

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

2/18

FIZIKA ODABRANA POGLAVLJA

Ako se takva opna dovede u oscilatorno gibanje utjecajem periodine sile, iza njese pojavljuje periodino zgunjavanje i razrjeivanje zraka koje oblikuje longitudinalne

valove (sl. 3.2). estice zraka mogu biti smatrane mirnima prije djelovanja perturbacije, aona dovodi do njihovoga osciliranja oko ravnotenog poloaja. 0sciliranje estica izazivalokalne promjene tlaka zraka, a one se prenose periodino u pravcu prostiranja vala. Tlak poraste iznad atmosferskog Pc, a zatim opada ispod te vrijednosti s frekvencijomosciliranja elastine opne. Ukupni tlak u nekoj malenoj zapremini je

pppp +0 ( 3.1)gdje je pt, perturbacijski tlak, uprvom priblienju razmjeran gustoi nakon perturbacije ipromjeni tlak pri promjeni gustoe

ppp pupp

p

=0d

d

( 3.2)

Ovdje je u brzina perturbacije. Perturbirana gustoa razmjerna je poetnoj gustoi i brziniprenoenja perturbacije v (brzina vala)

vp .0 ( 3.3)to za promjenu tlak zbog perturbacije daje

vud

dpvpppp

0

0

00 ( 3.4)

Nekase brzina perturbacije mijenja periodino kao

( ) ( )txkAtxkUu coscos0 ( 3.5)tako dase perturbacijski tlak mijenja kao

( txkvpp cos0 ) ( 3.6)Izraz u zagradi naziva se amplituda zvuka

Avppo 0 ( 3.7)Intenzitetzvuka moe biti dobiven zamjenomA iz (3.7) u jednadbu(12.43)

0

2

2

1

po

z

pI = ( 3.8)

tj. intenzitet zvuka razmjeran je kvadratu amplitude perturbacijskog tlaka u sredini kojaprenosi zvuk.

injenicadaintenzitet zvukaovisi o gustoi sredine prenositeljazvuka kazujedaje "zaprenoenje zvuka potrebno postojanje neke materijalnesredine. Da je to zbilja tako,

190

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

3/18

AKUSTIKA

lako je uvjeriti sepokusom u kojemuseizvor zvuka postavlja u zatvorenu posudu. Ako seizposude zrakpostepeno ukloni ispumpavanjem konstatira se da se zvuk iz posude ne iri

i neprenosi.

3.2 Brzina zvuka

Brzina prostiranja zvuka kroz zrak moe biti odreena mjerenjem vremena potrebnog da zvuk prijee odreenu udaljenost. Vrijednost brzine zvuka moe bitiodreena i iz jednadbe za proraun brzine longitudinalnog vala (2.31). Kada se valprostire kroz plinovitu sredinu modul, elastinosti sredine zamjenjuje se proizvodom tlakaplina i konstante vp CC / , (vidi poslije u termodinamici)

( ) 2/1/ pv ] ( 3.9)Kolinik tlaka zraka i njegove gustoe /p gotovo da se ne mijenja s visinom

iznad povrine Zemlje, pa brzina prostiranja zvuka ostaje ista i u planinama i u nizini. Ali,ako je tlak stalan, a dolazi do promjene temperature plina, mijenja se brzina prostiranjazvuka jer je

( tt )10 ( 3.10)gdje je 0 u ovoj jednadbi gustoa na 0C, tje temperatura izraena u C, a konstanta ima vrijednost =1/273,16 C-1. Zamjenom u (3.9) dobiva se

[ ]2/1

0 1 tvvt ( 3.11)

Vrijednosti za brzinu zvuka u zraku, na nekoliko temperatura, dane su u tablici3.1.

Tablica 3.1 Brzina zvuka kroz zrak

t[C] v [m/s]

0 331,5

20 344

100 388

191

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

4/18


Tablica 3.2 Brzina zvuka kroz neke materijale na 20 0C

Materijal /[g/cm3] v/[m/s]

CO2 0,00198 259

H20 0,998 1498

Al 2,7 5000

Cu 8,930 3750

Fe 7,900 5120

Kroz kondenzirane sredine kao to su voda i vrsta tijela, zvuk se prostire mnogoveom brzinom no kroz zrak (tablica 3.2).

3.3 INTERFERENCIJA ZVUKA

Na slaganje dvaju zvunih valova mogu biti primijenjene sve relacije izvedene utoki 2. Poseban sluaj i ovdje predstavlja slaganje dvaju valova istih frekvencija i istihamplituda jer se u prostoru mogu nai toke u kojima dolazi do potpunoga guenjaosciliranja, a u drugim tokama do najveeg pojaanja zvuka. Takvo se slaganje moeizuiti uz pomo tzv. Quinckeove cijevi (Kvinke) pokazane na slici 3.3. Zvuk se upuuje ucijev kroz ulazni otvor, i on se u odreenoj toki grana i napreduje kroz dvije grane cijevi.

Slika 3.3 Quinckeova cijev za izuavanje interferencije zvunih valova 4,3X5,3

Budui da su dva nova vala koji se kreu zasebnim granama nastali od jednogulaznog, oni su koherentni. Nakon prijeenih putovaL1, odnosnoL2, zvuni valovi dospijudo spoja dviju grana, odakle idu zajedno k nekom detektoru zvuka. Detektirani intenzitetzvuka ovisi o ( 12 LLL ) , tj. razlici putova kroz dvije grane. Ovdje duljine grana Ltimaju istu ulogu kao udaljenosti ripri izvoenju ope jednadbe za slaganje valova u toki

192

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

5/18

AKUSTIKA

2.11. Ako je nL , dva vala su u fazi i u prijemniku se detektira maksimalniintenzitet zvuka (relacija 2.63 ), a ako je ( ) ( )2/1n2 L , dva vala imaju suprotnefaze osciliranja i u prijemniku se detektira minimalni intenzitet zvuka (relacija 2.66).

Oba ta uvjeta mogu biti dobivena za nekoliko razliitih vrijednosti duljine krakaL2, to omoguava neposredno mjerenje valne duljine zvuka iz izvora.

Najopenitiji sluaj interferencije zvuka moe se prikazati kao na slici 3.4. Nekadva izvora zvunih valova S1 i S2 emitira zvukove istih valnih duljina. U razliitimtokama prostora dolazi ili do konstruktivne ili do destruktivne interferencije, tj. postojemjesta u prostoru gdje se zvuk ne uje, i mjesta gdje je on maksimalan. Mjestakonstruktivne, odnosno destruktivne interferencije odreuju se jednadbama danim u toki2.11.

Pojava interferencije zvuka ima veoma vanu posljedicu, a to je da u nekomprostoru, kao to je koncertna dvorana, trg i sl., gdje se postavljaju ureaji za ozvuivanje,

mogu postojati mjesta u kojima se ne moe detektirati nikakav zvuk, ili je destrukivnainterferecija selektivna po valnim duljinama, to dovodi do promjene sastava zvuka i doiskrivljavanja osjeaja zvuka.

Slika 3.4 Interferencija zvuka iz dvaju izvora u razliitim mjestima u prostoru 6,7X5,5

3.4 DOPPLEROV EFEKT

Ako promatra stoji pokraj pruge i ako pokraj njega prolazi vlak s ukljuenomsirenom, on zapaa promjenu zvuka. Kada se vlak pribliava zvuk je "vii", a kada seudaljava on je "nii" od onoga koji bi se uo da se vlak ne giba pokraj promatraa. Istapojava moe biti zapaena ako izvor zvuka miruje pokraj pruge, a promatra se kree uvlaku prugom. Promjena zvuka detektirana u uvjetima kada se kreu izvor zvuka ilidetektor zvuka, ili oba, naziva se Dopplerov efekt.

193

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

6/18


Nain pojave Dopplerovog efekta moe biti shvaen iz sljedeega razmatranja.Neka se zvuni izvor kree kroz homogenu sredinu, kroz koju se zvuk prenosi u svim

pravcima istom brzinom v (sl. 3.5). Neka detektor zvuka, bilo to ljudsko uho ili nekasprava, miruje. Zvuni izvor se kree i nastoji "prestii" zvune valove emitirane iz njega.Zbog toga se udaljenosti izmeu uzastopnih valnih fronti smanjuje, a budui da razmakizmeu valnih fronti odreuje valnu duljinu vala slijedi da se poveava frekvencija vala.Istovremeno se zvuni izvor odmie od onih djelovanja valnih fronti koja napreduju usmjeru suprotnom smjeru gibanja izvora. Tako se udaljenost izmeu valnih frontipoveava, to znai da se smanjuje frekvencija.

Neka izvor zvuka emitira zvuk frekvencijefs, a kree se prema promatraubrzinom vs. U vremenu t iz izvora se emitira vstvalnih fronti.Prva od njih prijee za tovrijeme tudaljenost vt. Kada se emitira posljednja promatrana valna fronta izvor je stigaona udaljenost od vs tod mjesta emitiranja prvoga valnoga fronta. Prema tome, vstvalnihfronti nalaze se smjeteni na udaljenosti (vt-vst), te je ogovarajua valna duljina dana sa

( ) ]s

s

s

sp

v

vv

tv

tvv == ( 3.12)

a odgovarajua frekvencija

v

vv

vv

vv

vf

ss

ss

pp = 1

1

( 3.13)

Slika 3.5Nastajanje Dopplerovog efekta kada se izvor kree a detektor zvuka miruje 6,7x5,9

Tajednadba vai i kada se izvor vala odmie od promatraa s tim to se njegovabrzina tada oznaava predznakom minus.

Promatrajmo sluaj kada se izvor zvuka nalazi u miru, a promatra se kree knjemu brzinom vF(sl. 3.6). Brzina promatraa u odnosu na valne fronte je (v + vp). Brojvalnih fronti koje on prekree u vremenu tiznosi [v+ vp) t/ s ], te se za frekvenciju zvukadetektiranog od promatraa dobiva

194

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

7/18

AKUSTIKA

( ) ( ) ( )v

vvf

vv

t

tvvf

p

s

s

psp

p

+== /

( 3.14)

Slika 3.6Nastajanje Dopplerovog efekta kada se promatra giba, a izvor miruje 6x5

Jednadba (3.14) vai i u sluaju kada se promatra odmie od izvora zvuka,samo se tada koristi predznak minus za brzinu promatraa. U sluaju da se kreu i izvor ipromatra frekvencija valnog gibanja emitiranog iz izvora i frekvencija koju detektirapromatrapovezane su relacijom

s

p

spvv

vvff

m

=

3.5 OSNOVNE OSOBINE ZVUNIH VALOVA

Svako tijelo sposobno da oscilira i da to svoje osciliranje prenese na okolni zrak aodatle dalje k promatrau, naziva se zvuni izvor. Po vrsti zvunih valova i po njihovomsastavu pogodno je zvune izvore svrstati u nekoliko grupa, i to:

jednostavan ton nastaje kada zvuni izvor izvodi jednostavne harmonikeoscilacije, konstantne frekvencije;

glazbeni ton nastaje takoer zbog periodinoga i pravilnoga gibanja uzvunom izvoru, ali nije tako jednostavan kao jednostavan ton. On se ne moe

da predstaviti jednostavnom harmoninom funkcijom. Najee je sloen odveeg broja jednostavnih tonova razliitih frekvencije tako da je rezultat ipakperiodino osciliranje;

um takoer nastaje slaganjem vie jednostavnih tonova, ali kod njega nemanikakvih pravilnosti u ponavljanju. Kod njega se mijenjaju amplitude,frekvencije i faze oscilacija sastavnica;

195

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

8/18


pucanjje kratkotrajan poremeaj sredine za prenoenje zvuka i sloen je odveoma velikog broja valova. Kod njega takoer nema nikakvih periodinih

pojava.

3.5.1 Visina tona

U glazbi se obino ne govori o frekvencijama tona ve se ta ista osobina opisujepojmom visina tona. Za glazbene tonove kae se da su visoki ili niski u ovisnosti oreakcije sluha na takav zvuni val. Ovisnost visine tona o frekvenciji moe se veoma lakopokazati pomou jedne metalne ploe s mnogo otvora nainjenih na krugu istog polumjera(sl. 3.7). Naspram otvora nalazi se cijev iz koje izlazi zrak pod povienim tlakom. Ako seploa obre oko osi onda naspram kraja cijevi dolazi as otvor na ploi as dio ploe.Prema tome dolazi do povremenog proputanja struje zraka. Iza ploe pojavljuju se

zgunjavanja i razrjeenja zraka pravilnoga vremenskog ponavljanja. Dolazi dooscilatornih promjena zranog tlaka, a to i jest zvuni val. Visina tona raste s brzinomobrtanja ploe, tj. s brojem prekida protoka zrane struje iz cijevi.

Slika 3.7 Sprava za pokazivanje naina nastajanja tona 5,6xd5,5

Ljudsko uho u stanju je razlikovati frekvencije zvunih valova u podrujufrekvencije od 16 do 20000 Hz. To je oblast akustinih oscilacija. Frekvencija iznad 20000Hz naziva se ultrazvuk, manjih od 16 Hz infrazvuk.

3.5.2 Boja glazbenog tonaOsim frekvencija zvuka, ljudsko uho zapaa i drugu njegovu osobinu zvanu boja

tona. Tonovi iste visine iz dvaju glazbenih instrumenata razlikuju se meusobno. Upravose ta razlika i naziva boja tona. Razlikovanje instrumenata kao izvora zvuka zasnovano jena analizi zvuka koji izvodi uho, a sastoji se u odreivanju udjela viih tonova. Kod svihinstrumenata se osim osnovnog tona pojavljuju, naime, i drugi, vii tonovi. Rezultirajueosciliranje nastaje slaganjem svih tih jednostavnih osciliranja zvunog izvora. O brojuviih tonova i njihovoj relativnoj zastupljenosti ovisi boja muzikog tona. Primjera radi, na

196

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

9/18

AKUSTIKA

sl. 3.9. pokazan je oblik vala od nekoliko glazbenih instrumenata. Kod svih se promjeneponavljaju s istom frekvencijom, ali udjel viih tonova mijenja oblik valnoga gibanja.

Slika 3.8 Valni oblici glazbenih tonova iste frekvencije iz nekoliko razliitih instrumenata 12,7x5,5

3.6 OSCILIRANJE IPKI

Ako se slobodni kraj jedne elastine ipke izvede iz ravnotenog poloaja pa pustida slobodno oscilira, proizvedeni poremeaj kree se k utvrenom kraju ipke. Val se tuodbija i vraa k slobodnom kraju ipke. Dva vala iste amplitude i iste frekvencijesuprotnih smjerova gibanja daju stojei val. Ali, stojei val na ipki, kao i na uetu, ne

moe biti bilo kakav. Jedan kraj ipke je uvren, te se na tom mjestu uvijek pojavljujevor stojeeg vala.

Najjednostavniji sluaj osciliranja ipke je kada na njoj postoji samo jedan vorstojeeg vala, i to upravo onaj na uvrenom kraju, a da se trbuh nalazi na slobodnomkraju ipke (sl. 3.9). Frekvencija tog osciliranja naziva se osnovna frekvencija, aodgovara joj osnovna valnaduljina

L40 ( 3.15)

Meutim, ipka moe oscilirati i tako da stojei val ima vie vorova, pa prematome i vie trbuha. Sve frekvencije osciliranja ipke, osim osnovne nazivaju se viiharmonici osnovne frekvencije. Dva mogua naina osciliranja ipke s viim

harmonicima pokazana su takoer na slici 3.9. Kod jednog postoje dva, a kod drugog trivora na ipki. Valne duljine svih viih harmonika kod ipke mogu biti odreene iz

( ) ( ) ...2,1,0,m =,4/12 mm ( 3.16)

197

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

10/18

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

11/18

AKUSTIKA

Slika 3.10 0sciliranje ice: a) osnovna valna duljina, b), c) i d) vii harmonici 9,6x7,6

ica moe istovremeno oscilirati po osnovnoj frekvenciji i po veem broju viihharmonika. Tada stojei val na ici ima sloen oblik (sl. 3.11), i ne moe se vie prikazati jednostavnom periodinom funkcijom. Svaki vii harmonik sudjeluje u ukupnom valusvojom amplitudom, te se ono moe prikazati kao zbroj vie razliitih periodinih vala.

Prisutnost viih harmonika daje zvuku ice boju tona. Udio pojedinih viih harmonika naici moe se donekle kontrolirati mjestom na kojemu se ica izvodi iz ravnotenogpoloaja. Ako se to mjesto podudari s trbuhom odreenoga vieg harmonika, ica oscilirauglavnom s frekvencijom tog harmonika.

Slika 3.11 Sloen stojei val na ici

199

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

12/18


3.8 OSCILIRANJE ZRANIH STUPOVA

Postoji veoma veliki broj glazbenih instrumenata kod kojih ton nastaje zbogosciliranja zraka u samom instrumentu. 0sciliranje zranog stupa moe biti izazvano uinstrumentima sa zatvorenim krajevima, i u instrumentima s jednim otvorenim krajem.

0sciliranje zranog stupa moe biti izazvano osciliranjem elastine ploice(jeziac), osciliranjem usne glazbenika ili oscilatornim vrtloenjem zraka pri njegovomprolasku pored otrog ruba piska.

3.8.1 Svirale otvorene na jednom kraju

0sciliranje stvoreno u izvoru prostire se kroz zrani stup u svirali i odbija se odnjenoga kraja. Dva vala, dolazei i odbijeni, stvaraju stojei val u svirali. Valnu duljinuvala odreuje uvjet da se vor vala nalazi na zatvorenom kraju svirale, dokse trbuh nalazina otvorenom kraju svirale. To je identino uvjetima uspostavljanja stojeeg vala kodipke uvrene na kraju.

Najjednostavnije osciliranje ima vor na zatvorenom, a trbuh na otvorenom krajusvirale. Osnova valna duljina dana je jednadbom (3.16). Kodviih harmonika vorovi semogu pojaviti i unutar svirale, a valna duljina odreena im je sa (3.18), kao i za ipkeuvrene na jednom kraju (sl. 3.12).

Slika 3.12 Stojei val u svirali zatvorenoj na jednom kraju:a) osnovna valna duljina, b) i c) vii harmonici

200

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

13/18

AKUSTIKA

Slika 3.13 Stojei val u svirali otvorenoj na oba kraja: a) osnova valna duljina, b) i c) vii harmonici

3.8.2 Svirale otvorene na oba kraja

Kod svirala otvorenih na dva kraja moraju se nalaziti trbusi vala na oba kraja, a uunutranjosti vor vala. Pod tim uvjetima osnovna valna duljina odreena je relacijom kaoza osciliranje ice (3.20), a vii harmonici jednadbom (3.21)(sl. 3.13). Kao i kod ostalihinstrumenata, boja glazbenog instrumenta sa zranim stupom otvorenim na oba kraja ovisi

o broju i relativnih udjela pojedinog od viih harmonika

3.9 REZONANCIJA ZVUNIH VALOVA

Kada se na ici ili zvunoj vilici izazove osciliranje, ono se razmjerno, slabo uje,jer je povrina tijela koje oscilira mala. Ali, ako se takav izvor zvuka nasloni na neki stolili slian predmet, zapaa se da dolazi do pojaanja intenziteta zvuka. To pojaanje imadvije osobine, a to su da se frekvencija zvuka ne mijenja, bez obzira na frekvenciju izvorazvuka, i drugo, pojaanje se moe izazvati za bilo koju frekvenciju oscilirajueg tijela,Razlog za takvo ponaanje jest to izvor zvuka naslonjen na stol ili slian predmet dovodido pojave prisilnog osciliranja tog predmeta.

Pojava ima sasvim druge osobine ako se izvor zvuka priblii posudi otvorenoj na jednom kraju, podeenom tako da se duljina zranog stupa u posudi moe mijenjati.Promjena duljine zranog stupa pokazuje da pri tono odreenoj vrijednosti te duljinedolazi do maksimalnog pojaanja zvuka. Do tog pojaanja dolazi kadaosciliranje zranogstupa ima istu frekvenciju kao izvor zvuka. Zvuni izvor tadaje u rezonanciji sa zranimstupom, tj. posuda sa zranim stupom postaje rezonator izvoru zvuka.

201

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

14/18


Slika 3.14 Rezonancija izmeu izvora zvuka i zranog stuba

Tako, recimo, da bi se zvuk zvune lice maksimalno pojaao, ona se postavlja nauplju drvenu kutiju otvorenu s jedne strane (sl. 3.15). Dubina kutije treba odgovaratisvojstvenoj frekvenciji zranog stupa da bi mogao biti u rezonanciji sa frekvencijom lice.

Oblik rezonatora za zvune izvore a velikim brojem moguih svojstvenihfrekvencija (gitara, klavir, i dr. ) mora biti podeen tako da se unutar njega moe

uspostaviti rezonancija to veeg broja valova. Zvuk instrumenta bit

e utoliko kvalitetnijiukoliko je rezonator bolji.

Slika 3.15 uplja kutija otvorena sa jedne strane kao rezonator zvune lice

202

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

15/18

AKUSTIKA

Pojava rezonancije moe se promatrati i s dvije ice identinih osobina zategnutihna oba kraja. Djelovanjem vanjske sile jedna od ica moe biti izvedena iz ravnotenog

poloaja. 0sciliranje ice prenosi se na okolni zrak, i dalje na drugu icu. Ako su za dvijeice svojstvene oscilacije jednake na drugoj ici, zapoet e prisilno osciliranje istefrekvencije kao na prvoj ici. Da je to zbilja tako lako je uvjeriti se zaustavljanjemosciliranja prve ice. Druga ica nastavlja osciliranje jer je dio energije vala ve na njuprenesen. Rezonancijom preneseni zvuk ima istu osnovnu frekvenciju, ali i istu boju kaozvuk s prve ice na kojoj je osciliranje izazvano. Pojava rezonantnog zvuka na drugoj icinajbolji je znak da su dvije ice suzvuene ("potelane"), i da istovremeno sviranje istogtona na tim dvjema icama nee dovesti do pojave izbijanja.

3.10 PODRUJA INTENZITETA ZVUKA

Zvuk, kao i drugi valovi, predstavlja proces prijenosa energije od izvoraosciliranja u okolni prostor. Tako, recimo, zvuni val s amplitudom tlaka

ima intenzitet od . Snage nekih izvora zvuka dane su u tablici 3.3.

Pa70 108,2p

2W/m9104,9 ITablica 3.3 Snage pojedinih izvora zvuka

Izvor zvuka Snaga[W] Izvor zvuka Snaga [W]

Orkestar od 75 glazbenika 70 Flauta 0,06

Bas bubanj 25 Klarinet 0,05

Orgulje 13 Bas ljudski glas 0,03

Cimbal 10 Alt ljudski glas 0,01Trombon 6 Govor srednje

aine2,4x10-5

Klavir 0,4 Violina najtie 3.8x10-6

Bas saksofon 0,3

203

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

16/18


Slika 3.16 Pregled razina intenziteta zvuka iz razliitih izvora te snage zvunih valova po jedinicipovrine

Ljudsko uho moe razlikovati veoma razliite intenzitete zvukova. Zbog toga seumjesto navedenog naina opisivanja intenziteta zvuka koristi logaritamski sustav,definiran kao razina intenziteta

0

log10I

I=

gdje je na frekvenciji od 1000 Hz, bilo koji odabrani intenzitet, iodgovara najtiem zvuku koji ljudsko uho moe zabiljeiti. Logaritamski kolinikintenziteta odreuje se u jedinicama [bel], dok se razina intenziteta izraava u jedinicama[dB] (decibel).

2

W/m12

0 10

=I

Zvuk maksimalnog intenziteta koji ljudsko uho moe izdravati iznosi okoi odgovara nivou intenziteta 120 dB.2W/m810

204

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

17/18

AKUSTIKA

Na slici 3.16. pokazan je opseg intenziteta zvuka za razliite izvore zvuka usvijetu oko nas.

Intenzitet zvunih valova je objektivna fizikalna veliina i moe biti mjerenapomou akustinih aparata i uope ne ovisi o ljudskom sluhu. Ali, ako se zvuk sluaosjetilom sluha, a intenzitet zvunog vala se poveava, zvuni efekt oznaava se kao

jaina zvuka. Taj pojam je vezan za ljudski sluni aparat, a budui da je on subjektivneprirode, jaina zvuka ne moe se mjeri fizikim ureajima.

Slika 3.17 Audiogram normalnoga ljudskog uha

Ipak, mogue je odrediti izvjesnu vezu izmeu veliine koja je nazvana razinaintenziteta i jaine zvuka. Pokazalo se da jaina zvuka proizvedena zvucima razliitihvalnih duljina, odnosno frekvencije, nisu jednake. Audiogram normalnoga ljudskog uha pokazan je na slici 3.17. Najnia krivulja daje najtii zvuk koji uho moe zapaziti idetektirati u funkciji frekvencije. Vidi se da uho detektira zvuk frekvencije 1000 Hz ve pri razini intenziteta od 0 dB , dok onaj od oko 33 Hz moe zapaziti tek pri raziniintenziteta od 70 dB. Posljednja krivulja na vrhu dijagrama u slici 3.17. daje jainu zvukakoju uho moe detektirati bez osjeaja bola. Ostale krivulje daju ovisnost ujnosti ofrekvenciji za razliite razine intenziteta zvuka.

205

8/8/2019 18 FIZIKA 189 - 206

18/18


3 OSNOVE AKUSTIKE 1893.1 ZVUK KAO VALNO GIBANJE 1893.2 BRZINA ZVUKA 1913.3 INTERFERENCIJAZVUKA 1923.4 DOPPLEROVEFEKT 1933.5 OSNOVNEOSOBINEZVUNIHVALOVA 195

3.5.1 Visina tona 1963.5.2 Boja glazbenog tona 196

3.6 OSCILIRANJEIPKI 1973.7

OSCILIRANJE

ICA 198

3.8 OSCILIRANJEZRANIHSTUPOVA 200

3.8.1 Svirale otvorene na jednom kraju 2003.8.2 Svirale otvorene na oba kraja 201

3.9 REZONANCIJAZVUNIHVALOVA 2013.10 PODRUJAINTENZITETAZVUKA 203

206

Documents

18 FIZIKA 189 - 206