SEMINARSKI RAD

UNIVERZITET U ISTONOM SARAJEVU

SAOBRAAJNI FAKULTET

DOBOJ

Kristijan Luki

SEMINARSKI RADZvuni izvori. Zvuni talas. Jaina zvuka.

Rezonancija kod zvuka i interferencija.

Mentor: Student:

Dr. Dragoljub Mirjani Kristijan Luki 730/13Sadraj:1. Uvod...........................................................................................32. Zvuni izvori..............................................................................42.1 Princip rada zvunog izvora.................................................43. Zvuni talasi...............................................................................74. Jaina zvuka...............................................................................85. Interferencija..............................................................................96. Zvuna rezonancija...................................................................107. Literatura...................................................................................11

1.Uvod

Oblast fizike koja prouava zvuk, pojave i procese koji se vezuju za zvuk naziva se akustika. Ako elastini talasi pri prostiranju kroz vazduh imaju frekvenciju u granicama od oko 16Hz-20kHz, oni e u uhu izazivati osjeaj zvuka. Stoga se elastini talasi u bilo kojoj sredini, ija se frekvencija kree u navedenim granicama, nazivaju zvuni talasi ili ZVUK. Zvuk nastaje kao posljedica brzog oscilovanja vrstih tijela, ali i oscilovanja tenosti i gasova. Zvuk frekvencije ispod 16Hz se naziva-infrazvuk, a zvuk frekvencije iznad 20kHz-ultrazvuk. Infrazvuk i ultrazvuk ovjek ne moe da uje. Sva svojstva zvuka zavise od elastinosti tijela koja osciluju, ali i gustine sredine kroz koju se zvuk prostire. Nastajanje zvuka je nemogue ukoliko ne postoji zvuni izvor i materijalna sredina koja prenosi zvuni talas. Zvuni izvor e proizvesti zvuk samo ako je pobuen dejstvom neke spoljanje sile. Na primjer, udarcem ekia o zvono ili zvunu viljuku, te otputanjem zategnute ice, dobijaju se periodine oscilacije, koje se prenose kroz mehaniku sredinu, odnosno nastaje zvuk.2.Zvuni izvori

Zvuni izvor je ona taka u zvunom polju u kojoj djeluje spoljanja sila koja vri mehaniki poremeaj elastine sredine i predaje energiju djeliima okolnog medija. U optem sluaju, pojam zvunog izvora moe biti veoma irok i teko je pobrojati sve njegove pojavne oblike. Neki zvuni izvori su namjenski konstruisani da bi se pomou njih kontrolisano stvarao zvuk. U takve spadaju muziki instrumenti, zvunici, sirene i sl. Takodje postoje izvori koji zvuk stvaraju kao nusproizvod nekog svog procesa rada, ili ak kao sluajnu pojavu. Takvi su, npr. razni mehaniki ureaji i sklopovi, motori, vozila i sl. Koji pri svom normalnom radu stvaraju zvuk. Zvuk moze nastati i potpuno spontano u prirodi, bez ikakvog uticaja ovjeka ili ureaja koje je on stvorio. Takvi izvoru su grom, vjetar, proticanje vode i sl. Najzad i sam ovjek moe stvarati zvuk svojim vokalnim traktom, kojim se koristi u komunikaciji sa okolinom. Otvor usta tada funkcionie kao zaka u prostoru koja predstavlja zvuni izvor.2.1 Princip rada zvunog izvora

Svaki izvor stvara zvunu energiju na raun nekog drugog oblima energije koju dobija iz prostora van zvunog polja. U izvoru se odvija lokalno pretvaranje tog drugog oblika energije u mehaniku energiju oscilovanja madija koji okruuje izvor. Zbog toga se svaki zvuni izvor moe posmatrati kao jedan pretvara. Postoji kateorija zvunih izvora koji se namjenski izrauju da budu pretvarai, odnosno generatori zvuka i kod njih se tei da proces pretvaranja zadovolji neke unaprijed zadate performanse. Ako se napajaju energiom iz elektrinog domena, nazivaju se elektroakustiki pretvarai. Najvaniji predstavnici ove kategorije su zvunici i slualice.Rad zvunog izvora kao pretvaraa energije, odnosno snage, moe se opisati jednostavnom predstavom kao na slici:

Slika 1. Zvuni izvor kao pretvara

Ulazna snaga P, ija vrsta zavisi od prirode izvora, pretvara se u zvunu snagu Pa u dijelovima medija koji neposredno okruuju izvor. U nekim zvunim izvorima proces pretvaranja ulazne energije moe biti viestepen. Najbolji primjer je opet zvunik, u kome se prvo elektrina energija pretvara u mehaniku energiju kretanje njegove membrane, a zatim se ta energija u membrani, odnosno kretnom sistemu zvunika pretvara u zvunu energiju u vazduhu.

Posmatrajui zvuni izvor kao pretvara snage sa slike 1, moe se uvesti pojam koeficijenta korisnog dejstva. On je, po definiciji:

Karakteristino za zvune izvore koji rade u vazduhu je veoma mala vrijednost koeficijenta korisnog dejstva. Na primjer, kod zvunika njegova vrijednost ne prelazi nekoliko procenata. Uzroci takvog stanja posljedica su neprilagoenosti izvora i medija u predaju energije.

Fiziki mehanizmi generisanja zvuka u izvoru mogu biti razliiti.

Postoje etiri osnovna fizika oblika stvaranja zvune energije:

vibracije povrina krutih tijela

prinudna pulsiranja vazdune struje

turbulencije u fluidima i

brza termika dejstva.

U realnim zvunim izvorima koji se mogu nai u ovjekovom okruenju este su kombinacije dva ili ak tri mehanizma stvaranja zvuka koji djeluju istovremeno.Tabela 1. Podaci o zvunim snagama i nivoima snage nekih realnih izvora zvuka3.Zvuni talasi

Do stvaranja zvunog talasa dolazi kada vrsto tijelo vibrira. Zvuni talas u vazduhu nastaje kada se pomijeranje estica vazduha prenosi sa jedne estice na drugu. Zvuni talasi mogu biti:

1. sferni2. ravanski

Sferni talas stvara tzv. takasti izvor zvuka i on se iri od izvora u prostor u svim pravcima. Slika 2. Sferni talas

Ravanski talas je zvuni talas kod koga je povrsina koja osciluje ravna(membrana). Ta povrina koja osciluje naziva se TALASNI FRONT. Slika 3. Ravanski talas

Kod sfernog talasa se udaljavanjem od izvora, talasni front ispravlja i na dovoljnom rastojanju od izvora, sferni talas prelazi u ravanski talas.4.Jaina zvuka

Jaina(intenzitet) zvuka je ona koliina akustike energije koja u jedinici vremena proe kroz jedininu povrinu normalnu na pravac prostiranja zvunih talasa.

*c je const. karakteristina za svaku sredinu.

Jedinica za mjerenje jaine zvuka je W/m2 .Navedeni obrazac vai i za ravne i za sferne talase.

Intenzitet zvuka zavisi od snage zvunog izvora Pa (W). Ova snaga u akustici ima male vrijednosti. Minimalna vrijednost intenziteta zvuka koje ljudsko uho moe da uje naziva se intenzitet zvuka na pragu ujnosti ili prag ujnosti. Tana vrijednost praga ujnosti zavisi od stanja organa sluha ali i od frekvencije zvunog signala. Prag ujnosti za jednostavnije talase u slobodnom prostoru na frekvenciji od 1000 Hz, odreen je eksperimentalno, statistikim ispitivanjem mladih i zdravih osoba i iznosi :

Gornja granica intenziteta zvuka koga ljudsko uho moe da uje odreena je pojavom bola do koga dolazi zbog stvaranja velikog pritiska na bubnu opnu, pa se zato naziva granica bola(prag bola). Ona zavisi od stanja organa sluha i od frekvencije zvuinog signala,a za 1000 Hz je neto vie od 1012 puta vea od praga ujnosti.

5.Interferencija zvunih talasaZa fenomen interferencije se moe rei da predstavlja zatitni znak talasnih procesa. Naime, ukoliko za neki proces utvrdimo da posjeduje ovaj efekat, moemo biti sigurni da ima talasnu prirodu. Kako je zvuk talas, i kod njega treba oekivati postojanje efekta interferencije.

Ako se u prostoru susretnu dva ili vie talasa, na mjestu presjeka talasa nastaje novi talas. Taj talas odgovara talasu to nastaje sabiranjem elongacija svih pojedinanih talasa to se sijeku u toj taki prostora. Ta se pojava naziva interferencija ili superpozicija talasa. Ako se talasi interferenciom ponitavaju,tu interferenciju nazivamo destruktivnom, a ako se talasi pojaavaju, nazivamo je konstruktivnom interferenciom.

Interferencija zvunih talasa ima mnogo primjena. Jedna od interesantnih je njeno korienje za smanjenje neeljenih zvukova odnsno buke i umova. Naime, piloti aviona koriste specijalno napravljene slualice takve da se u njima deava destruktivna interferencija buke koja dolazi iz motora. Ovakve slusalice su mnogo efikasnije od obinih koje rade na principu priguenja nepoeljnih zvukova. Da bi se ovo postiglo koriste se elektonske komponente koje vre veoma brzu analizu buke i na osnovu toga generiu drugi zvuni talas koji ima svoje minimume i maksimume u potpunosi na suprotinim mjestima u odnosu na neeljeni talas.6.Zvuna rezonancijaZategnuta ica ili tzv. zvuna viljuka daju slabe tonove. Ali ako se zvuna viljuka udari i stavi na sto tako da njena drka dodiruje povrinu stola, njen ton postaje znatno jai. Zato? Da bi objasnili ovu pojavu moramo poznavati pojam rezonancije.

Tijelo koje osciluje zove se oscilator. Sa jednog oscilatora na drugi moe se prenosti energija oscilovanja. Prenos energije je najvei kada su frekvencije oscilovanja oba oscilatora meusobno jednake. Ta pojava se naziva rezonancija. Ona se koristi u akustici za pojaavanje zvuka.Kao izvor zvunih oscilacija, esto se koristi zvuna viljuka. Kada se jedan njen kraj udari gumenim ekiem, ona pone da osciluje stalnom frekvenciom. Zvuk se uje veoma slabo ili nikako. Ako se stavi na posebno sandue, otvoreno sa jedne strane, ton se pojaa. Duina sandueta se podesi tako da je frekvencija oscilovanja vazdunog stuba jednaka frekvenciji zvune viljuke. U tom sluaju, energija oscilovanja zvune viljuke maksimalno se prenosi na vazduni stub. Tada su viljuka i vazduni stub u rezonanciji i ton se pojaao. Sandue ispod zvune viljuke zove se rezonator.Slika 4. Zvuna viljuka

7.Literatura

http://telekomunikacije.etf.bg.ac.rs/predmeti/te4e/Akustika_02_Zvucni_talas_u_vazduhu.pdf http://physicsbysillent.blogger.ba/arhiva/2010/02/01/2423541 EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Elongacija-Rastojanje oscilujueg tijela od ravnotenog poloaja. Najvea elongacija ili najvee rastojanje od ravnotenog poloaja naziva se amplituda.

PAGE 11

_1444382117.unknown

_1444378053.unknown