Gelombang bunyi dan ciri-cirinya. Gelombang suara di sekitar kita

Sumber suara. Getaran suara

Manusia hidup di dunia suara. Suara bagi seseorang adalah sumber informasi. Dia memperingatkan orang-orang tentang bahaya. Suara dalam bentuk musik, kicau burung memberi kita kesenangan. Kami senang mendengarkan seseorang dengan suara yang menyenangkan. Suara penting tidak hanya bagi manusia, tetapi juga bagi hewan, karena penangkapan suara yang baik membantu untuk bertahan hidup.

Suara - Ini adalah gelombang elastis mekanis yang merambat dalam gas, cairan, padatan.

Penyebab suara - getaran (osilasi) tubuh, meskipun getaran ini sering tidak terlihat oleh mata kita.

Sumber suara - tubuh fisik, yang berfluktuasi, yaitu bergetar atau bergetar dengan frekuensi
dari 16 hingga 20.000 kali per detik. Tubuh yang bergetar bisa padat, seperti senar
atau kerak bumi, gas, misalnya, semburan udara dalam alat musik tiup
atau cairan, seperti gelombang di atas air.

Volume

Kenyaringan tergantung pada amplitudo getaran dalam gelombang suara. Satuan volume suara adalah 1 Bel (untuk menghormati Alexander Graham Bell, penemu telepon). Dalam praktiknya, kenyaringan diukur dalam desibel (dB). 1 dB = 0,1B.

10 dB - bisikan;

20-30 dB - norma kebisingan di tempat tinggal;
50 dB– percakapan volume sedang;
80 hari B - suara mesin truk yang sedang berjalan;
130 dB- ambang nyeri

Suara di atas 180 dB bahkan bisa menyebabkan gendang telinga pecah.

suara tinggi diwakili oleh gelombang frekuensi tinggi - misalnya, kicau burung.

suara rendah adalah gelombang frekuensi rendah, seperti suara mesin truk besar.

gelombang suara

gelombang suara Ini adalah gelombang elastis yang menyebabkan sensasi suara pada seseorang.

Gelombang suara dapat merambat melalui berbagai jarak. Tembakan meriam terdengar di 10-15 km, meringkik kuda dan gonggongan anjing - pada 2-3 km, dan bisikan hanya beberapa meter jauhnya. Suara-suara ini ditransmisikan melalui udara. Tapi tidak hanya udara yang bisa menjadi konduktor suara.

Menempatkan telinga Anda ke rel, Anda dapat mendengar suara kereta yang mendekat jauh lebih awal dan pada jarak yang lebih jauh. Ini berarti bahwa logam menghantarkan suara lebih cepat dan lebih baik daripada udara. Air juga menghantarkan suara dengan baik. Setelah menyelam ke dalam air, Anda dapat dengan jelas mendengar bagaimana batu-batu itu saling berbenturan, bagaimana kerikil berdesir selama ombak.

Properti air - untuk mengalirkan suara dengan baik - banyak digunakan untuk pengintaian di laut selama perang, serta untuk mengukur kedalaman laut.

Kondisi yang diperlukan propagasi gelombang suara - keberadaan lingkungan material. Dalam ruang hampa, gelombang suara tidak merambat, karena tidak ada partikel yang mentransmisikan interaksi dari sumber getaran.

Oleh karena itu, di Bulan, karena tidak adanya atmosfer, keheningan total terjadi. Bahkan jatuhnya meteorit di permukaannya tidak terdengar oleh pengamat.

Bunyi merambat dengan kecepatan yang berbeda di setiap medium.

kecepatan suara di udara- sekitar 340 m/s.

Kecepatan suara dalam air- 1500 m/s.

Kecepatan suara dalam logam, dalam baja- 5000 m/s.

Di udara hangat, kecepatan suara lebih besar daripada di udara dingin, yang menyebabkan perubahan arah rambat suara.

GARPU

- Ini berbentuk U piring besi , yang ujungnya dapat berosilasi setelah dipukul.

Diterbitkan garpu tala Suaranya sangat lemah dan hanya bisa didengar dalam jarak dekat.
Resonator - kotak kayu, di mana garpu tala dapat dipasang, berfungsi untuk memperkuat suara.
Dalam hal ini, emisi suara terjadi tidak hanya dari garpu tala, tetapi juga dari permukaan resonator.
Namun, durasi suara garpu tala pada resonator akan lebih sedikit daripada tanpanya.

E X O

Suara keras, yang dipantulkan dari rintangan, kembali ke sumber suara setelah beberapa saat, dan kami mendengar gema.

Mengalikan kecepatan suara dengan waktu yang berlalu dari kemunculannya hingga kembalinya, Anda dapat menentukan dua kali jarak dari sumber suara ke penghalang.
Metode penentuan jarak ke objek ini digunakan dalam ekolokasi.

Beberapa hewan seperti kelelawar,
juga menggunakan fenomena pantulan suara, menerapkan metode ekolokasi

Echolocation didasarkan pada properti refleksi suara.

Suara - menjalankan sapi mekanik pada dan mentransfer energi.
Namun, kekuatan percakapan simultan dari semua orang di dunia hampir tidak lebih dari kekuatan satu mobil Moskvich!

USG.

· Getaran dengan frekuensi melebihi 20.000 Hz disebut ultrasound. USG banyak digunakan dalam ilmu pengetahuan dan teknologi.

Cairan mendidih ketika melewati gelombang ultrasonik (kavitasi). Ini menciptakan kejutan hidrolik. Ultrasound dapat merobek potongan-potongan dari permukaan logam dan menghancurkan padatan. Cairan yang tidak dapat bercampur dapat dicampur dengan ultrasound. Ini adalah bagaimana emulsi minyak disiapkan. Di bawah aksi ultrasound, saponifikasi lemak terjadi. Berdasarkan prinsip ini perangkat cuci.

· Banyak digunakan USG dalam hidroakustik. Ultrasound frekuensi tinggi diserap oleh air dengan sangat lemah dan dapat merambat hingga puluhan kilometer. Jika mereka bertemu di bawah, gunung es atau lainnya padat, mereka dipantulkan dan memberikan gema kekuatan tinggi. Sebuah sounder gema ultrasonik didasarkan pada prinsip ini.

dalam logam USG menyebar hampir tanpa penyerapan. Dengan menggunakan metode lokasi ultrasonik, dimungkinkan untuk mendeteksi cacat terkecil di dalam bagian dengan ketebalan besar.

Efek penghancuran ultrasound digunakan untuk pembuatan besi solder ultrasonik.

gelombang ultrasonik, dikirim dari kapal, dipantulkan dari objek yang tenggelam. Komputer mendeteksi waktu munculnya gema dan menentukan lokasi objek.

· Ultrasound digunakan dalam kedokteran dan biologi untuk ekolokasi, untuk deteksi dan pengobatan tumor dan beberapa cacat pada jaringan tubuh, dalam pembedahan dan traumatologi untuk pembedahan jaringan lunak dan tulang selama berbagai operasi, untuk mengelas tulang yang patah, untuk penghancuran sel (ultrasound daya tinggi).

Infrasonik dan pengaruhnya pada manusia.

Osilasi dengan frekuensi di bawah 16 Hz disebut infrasonik.

Di alam, infrasonik terjadi karena gerakan pusaran udara di atmosfer atau sebagai akibat dari getaran lambat berbagai benda. Infrasonik ditandai dengan penyerapan yang lemah. Oleh karena itu, menyebar jarak jauh. Tubuh manusia bereaksi menyakitkan terhadap inframerah getaran suara. Dengan pengaruh eksternal yang disebabkan oleh getaran mekanis atau gelombang suara pada frekuensi 4-8 Hz, seseorang merasakan gerakan organ dalam, pada frekuensi 12 Hz - serangan keadaan mabuk laut.

Intensitas tertinggi getaran infrasonik membuat mesin dan mekanisme yang memiliki permukaan ukuran besar, melakukan osilasi mekanis frekuensi rendah (infrasonik asal mekanis) atau aliran turbulen gas dan cairan (infrasonik asal aerodinamis atau hidrodinamik).

pertanyaan.

1. Ceritakan tentang percobaan yang digambarkan pada gambar 70-73. Kesimpulan apa yang mengikuti dari mereka?

Pada percobaan pertama (Gbr. 70), penggaris logam yang dijepit pada catok mengeluarkan suara saat bergetar.
Pada percobaan kedua (Gbr. 71), seseorang dapat mengamati getaran tali, yang juga mengeluarkan suara.
Pada percobaan ketiga (Gbr. 72) terdengar bunyi garpu tala.
Pada percobaan keempat (Gbr. 73), getaran garpu tala "direkam" pada pelat jelaga. Semua eksperimen ini menunjukkan sifat osilasi asal suara. Suara berasal dari getaran. Pada percobaan keempat, ini juga dapat diamati secara visual. Ujung jarum meninggalkan jejak dalam bentuk dekat dengan sinusoid. Dalam hal ini, suara tidak muncul entah dari mana, tetapi dihasilkan oleh sumber suara: penggaris, senar, garpu tala.

2. Bagaimana milik bersama memiliki semua sumber suara?

Setiap sumber suara pasti akan berosilasi.

3. Getaran mekanis dari frekuensi apa yang disebut suara dan mengapa?

Getaran bunyi disebut getaran mekanis dengan frekuensi dari 16 Hz sampai 20.000 Hz, karena. dalam rentang frekuensi ini mereka dirasakan oleh seseorang.

4. Getaran apa yang disebut ultrasonik? infrasonik?

Getaran dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik, dan getaran dengan frekuensi di bawah 16 Hz disebut infrasonik.

5. Beritahu kami tentang mengukur kedalaman laut menggunakan ekolokasi.

Latihan.

1. Kita mendengar suara kepakan sayap nyamuk yang terbang. tapi burung terbang tidak. Mengapa?

Frekuensi osilasi sayap nyamuk adalah 600 Hz (600 pukulan per detik), burung gereja adalah 13 Hz, dan telinga manusia merasakan suara dari 16 Hz.

Pelajaran ini mencakup topik "Gelombang suara". Dalam pelajaran ini kita akan terus belajar akustik. Pertama, kami mengulangi definisi gelombang suara, kemudian mempertimbangkan rentang frekuensinya dan berkenalan dengan konsep gelombang ultrasonik dan infrasonik. Kita juga akan membahas sifat-sifat gelombang suara pada berbagai media dan mengetahui ciri-cirinya. .

Gelombang suara - ini adalah getaran mekanis yang, merambat dan berinteraksi dengan organ pendengaran, dirasakan oleh seseorang (Gbr. 1).

Beras. 1. Gelombang suara

Bagian yang membahas gelombang ini dalam fisika disebut akustik. Profesi orang yang biasa disebut "pendengar" adalah akustik. Gelombang bunyi adalah gelombang yang merambat dalam medium elastis gelombang longitudinal, dan ketika merambat dalam media elastis, kompresi dan penghalusan bergantian. Ini ditransmisikan dari waktu ke waktu melalui jarak (Gbr. 2).

Beras. 2. Perambatan gelombang suara

Gelombang suara termasuk getaran seperti itu yang dilakukan dengan frekuensi 20 hingga 20.000 Hz. Frekuensi ini sesuai dengan panjang gelombang 17 m (untuk 20 Hz) dan 17 mm (untuk 20.000 Hz). Rentang ini akan disebut suara yang dapat didengar. Panjang gelombang ini diberikan untuk udara, kecepatan rambat suara yang sama dengan.

Ada juga rentang yang digunakan oleh ahli akustik - infrasonik dan ultrasonik. Infrasonik adalah mereka yang memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz. Dan ultrasonik adalah yang memiliki frekuensi lebih dari 20.000 Hz (Gbr. 3).

Beras. 3. Rentang gelombang suara

Setiap orang yang berpendidikan harus dipandu dalam rentang frekuensi gelombang suara dan tahu bahwa jika dia melakukan pemindaian ultrasound, maka gambar di layar komputer akan dibangun dengan frekuensi lebih dari 20.000 Hz.

USG - Ini gelombang mekanik, mirip dengan suara, tetapi memiliki frekuensi 20 kHz hingga satu miliar hertz.

Gelombang dengan frekuensi lebih dari satu miliar hertz disebut hipersonik.

Ultrasound digunakan untuk mendeteksi cacat pada bagian cor. Aliran sinyal ultrasonik pendek diarahkan ke bagian yang diuji. Di tempat-tempat di mana tidak ada cacat, sinyal melewati bagian tanpa didaftarkan oleh penerima.

Jika ada celah, rongga udara atau ketidakhomogenan lainnya di bagian itu, maka sinyal ultrasonik dipantulkan dan, kembali, memasuki penerima. Metode seperti itu disebut deteksi cacat ultrasonik.

Contoh lain penggunaan ultrasound adalah mesin ultrasound, mesin ultrasound, terapi ultrasound.

Infrasonik - gelombang mekanik mirip dengan gelombang suara, tetapi dengan frekuensi kurang dari 20 Hz. Mereka tidak dirasakan oleh telinga manusia.

Sumber alami gelombang infrasonik adalah badai, tsunami, gempa bumi, angin topan, letusan gunung berapi, badai petir.

Infrasonik juga merupakan gelombang penting yang digunakan untuk menggetarkan permukaan (misalnya, untuk menghancurkan beberapa benda besar). Kami meluncurkan infrasonik ke dalam tanah - dan tanah dihancurkan. Di mana ini digunakan? Misalnya, di tambang berlian, di mana mereka mengambil bijih yang mengandung komponen berlian dan menghancurkannya menjadi partikel kecil untuk menemukan inklusi berlian ini (Gbr. 4).

Beras. 4. Aplikasi infrasonik

Kecepatan suara tergantung pada kondisi lingkungan dan suhu (Gbr. 5).

Beras. 5. Kecepatan rambat gelombang suara di berbagai media

Harap dicatat: di udara, kecepatan suara sama dengan , sedangkan kecepatan meningkat sebesar . Jika Anda seorang peneliti, maka pengetahuan tersebut mungkin berguna bagi Anda. Anda bahkan dapat menemukan semacam sensor suhu yang akan mendeteksi perbedaan suhu dengan mengubah kecepatan suara dalam medium. Kita telah mengetahui bahwa semakin padat suatu medium, semakin serius interaksi antar partikel medium, semakin cepat gelombang merambat. Kami membahas ini di paragraf terakhir menggunakan contoh udara kering dan udara lembab. Untuk air, kecepatan rambat suara. Jika Anda membuat gelombang suara (mengetuk garpu tala), maka kecepatan rambatnya di air akan 4 kali lebih besar daripada di udara. Melalui air, informasi akan mencapai 4 kali lebih cepat daripada melalui udara. Dan bahkan lebih cepat dalam baja: (Gbr. 6).

Beras. 6. Kecepatan rambat gelombang suara

Anda tahu dari epos yang digunakan Ilya Muromets (dan semua pahlawan dan orang-orang Rusia biasa dan anak laki-laki dari Dewan Militer Revolusioner Gaidar), digunakan dengan sangat cara yang menarik mendeteksi objek yang mendekat, tetapi masih jauh. Suara yang dihasilkannya saat bergerak belum terdengar. Ilya Muromets, dengan telinga menempel ke tanah, bisa mendengarnya. Mengapa? Karena suara ditransmisikan melalui tanah padat dengan kecepatan lebih tinggi, yang berarti akan mencapai telinga Ilya Muromets lebih cepat, dan dia akan dapat bersiap untuk menghadapi musuh.

Gelombang suara yang paling menarik adalah suara dan suara musik. Benda apa saja yang dapat menimbulkan gelombang bunyi? Jika kita mengambil sumber gelombang dan medium elastis, jika kita membuat sumber suara bergetar secara harmonis, maka kita akan memiliki gelombang suara yang indah, yang akan disebut suara musik. Sumber gelombang suara ini dapat berupa, misalnya, senar gitar atau piano. Itu bisa menjadi gelombang suara yang tercipta di celah pipa udara(organ atau pipa). Dari pelajaran musik Anda tahu nada: do, re, mi, fa, salt, la, si. Dalam akustik mereka disebut nada (Gbr. 7).

Beras. 7. Nada musik

Semua item yang dapat mengeluarkan nada akan memiliki fitur. Bagaimana perbedaannya? Mereka berbeda dalam panjang gelombang dan frekuensi. Jika gelombang suara ini tidak diciptakan oleh benda yang terdengar harmonis atau tidak terhubung ke dalam bagian orkestra yang sama, maka sejumlah suara seperti itu akan disebut kebisingan.

Kebisingan- fluktuasi acak dari berbagai sifat fisik, yang berbeda dalam kompleksitas struktur temporal dan spektral. Konsep kebisingan adalah domestik dan fisik, mereka sangat mirip, dan oleh karena itu kami memperkenalkannya secara terpisah objek penting pertimbangan.

Mari kita beralih ke perkiraan kuantitatif gelombang suara. Apa ciri-ciri gelombang bunyi musik? Karakteristik ini berlaku secara eksklusif untuk getaran suara harmonik. Jadi, volume suara. Apa yang menentukan volume suara? Pertimbangkan propagasi gelombang suara dalam waktu atau osilasi sumber gelombang suara (Gbr. 8).

Beras. 8. Volume suara

Pada saat yang sama, jika kita tidak menambahkan banyak suara ke sistem (tekan dengan lembut pada tuts piano, misalnya), maka akan ada suara yang tenang. Jika kita dengan keras, mengangkat tangan kita tinggi-tinggi, memanggil suara ini dengan menekan tombol, kita mendapatkan suara yang keras. Itu tergantung pada apa? Pada suara tenang amplitudo osilasi lebih kecil dari suara keras.

Berikutnya karakteristik penting suara musik dan lainnya - tinggi. Apa yang menentukan nada suara? Nada tergantung pada frekuensi. Kita dapat membuat sumber sering berosilasi, atau kita dapat membuatnya berosilasi tidak terlalu cepat (yaitu, membuat lebih sedikit osilasi per satuan waktu). Pertimbangkan sapuan waktu suara tinggi dan rendah dengan amplitudo yang sama (Gbr. 9).

Beras. 9. Nada

Sebuah kesimpulan yang menarik dapat ditarik. Jika seseorang bernyanyi dalam bass, maka sumber suaranya (ini adalah pita suara) berfluktuasi beberapa kali lebih lambat daripada orang yang menyanyikan sopran. Dalam kasus kedua, pita suara bergetar lebih sering, oleh karena itu, lebih sering menyebabkan fokus kompresi dan penjernihan dalam perambatan gelombang.

Ada satu lagi karakteristik yang menarik gelombang suara, yang tidak dipelajari oleh fisikawan. Ini warnanada. Anda tahu dan dengan mudah membedakan musik yang sama yang dimainkan di balalaika atau cello. Apa perbedaan antara suara-suara ini atau pertunjukan ini? Pada awal percobaan, kami meminta orang-orang yang menghasilkan suara untuk membuat amplitudonya kira-kira sama sehingga volume suara menjadi sama. Ini seperti dalam kasus orkestra: jika tidak ada kebutuhan untuk memilih instrumen, semua orang memainkan cara yang kurang lebih sama, dengan kekuatan yang sama. Jadi timbre balalaika dan cello berbeda. Jika kita menggambar suara yang diekstraksi dari satu instrumen, dari yang lain, menggunakan diagram, maka mereka akan sama. Tetapi Anda dapat dengan mudah membedakan instrumen ini dari suaranya.

Contoh lain dari pentingnya timbre. Bayangkan dua penyanyi yang lulus dari sekolah musik yang sama dengan guru yang sama. Mereka belajar sama baiknya dengan balita. Untuk beberapa alasan, satu menjadi pemain yang luar biasa, sementara yang lain tidak puas dengan karirnya sepanjang hidupnya. Faktanya, ini ditentukan semata-mata oleh instrumen mereka, yang menyebabkan getaran suara saja di lingkungan, yaitu, suara mereka berbeda dalam timbre.

Bibliografi

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fisika: buku referensi dengan contoh pemecahan masalah. - redistribusi edisi ke-2. - X .: Vesta: penerbit "Ranok", 2005. - 464 hal.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fisika. Kelas 9: buku teks untuk pendidikan umum. institusi / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - Edisi ke-14, stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 hal.

1. Portal internet "eduspb.com" ()
2. Portal internet "msk.edu.ua" ()
3. Portal internet "class-fizika.narod.ru" ()

Pekerjaan rumah

1. Bagaimana suara disebarkan? Apa yang bisa menjadi sumber suara?
2. Bisakah suara merambat di luar angkasa?
3. Apakah setiap gelombang yang mencapai telinga manusia dirasakan olehnya?

Sebelum Anda memahami apa itu sumber suara, pikirkan tentang apa itu suara? Kita tahu bahwa cahaya adalah radiasi. Dipantulkan dari benda, radiasi ini masuk ke mata kita, dan kita bisa melihatnya. Rasa dan bau adalah partikel kecil dari tubuh yang dirasakan oleh reseptor kita masing-masing. Apa jenis suara hewan ini?

Suara ditransmisikan melalui udara

Anda pasti pernah melihat bagaimana gitar dimainkan. Mungkin Anda sendiri tahu bagaimana melakukannya. Adalah penting bahwa senar membuat suara yang berbeda pada gitar saat ditarik. Baiklah. Tetapi jika Anda dapat memasukkan gitar ke dalam ruang hampa dan menarik senarnya, maka Anda akan sangat terkejut bahwa gitar itu tidak mengeluarkan suara apa pun.

Eksperimen semacam itu dilakukan dengan berbagai benda, dan hasilnya selalu sama - tidak ada suara yang terdengar di ruang hampa udara. Dari sini berikut kesimpulan logis suara ditransmisikan melalui udara. Oleh karena itu, bunyi adalah sesuatu yang terjadi pada partikel zat udara dan benda penghasil bunyi.

Sumber suara - benda bergetar

Lebih jauh. Sebagai hasil dari berbagai macam eksperimen, dimungkinkan untuk menetapkan bahwa suara muncul karena getaran benda. Sumber suara adalah benda yang bergetar. Getaran ini ditransmisikan oleh molekul udara dan telinga kita, merasakan getaran ini, menafsirkannya menjadi sensasi suara yang dapat dimengerti oleh kita.

Tidak sulit untuk memeriksa ini. Ambil gelas atau piala kristal dan letakkan di atas meja. Ketuk ringan dengan sendok logam. Anda akan mendengar suara tipis yang panjang. Sekarang sentuh gelas dengan tangan Anda dan ketuk lagi. Suara akan berubah dan menjadi jauh lebih pendek.

Dan sekarang biarkan beberapa orang melingkarkan tangan mereka di sekitar kaca selengkap mungkin, bersama dengan kaki, berusaha untuk tidak meninggalkan satu pun area bebas, kecuali untuk bagian paling bawah. tempat kecil untuk memukul dengan sendok. Pukul kaca lagi. Anda hampir tidak akan mendengar suara apa pun, dan suara itu akan menjadi lemah dan sangat pendek. Apa yang dikatakan?

Dalam kasus pertama, setelah tumbukan, kaca berosilasi dengan bebas, getarannya ditransmisikan melalui udara dan mencapai telinga kita. Dalam kasus kedua, sebagian besar getaran diserap oleh tangan kita, dan suaranya menjadi jauh lebih pendek, karena getaran tubuh berkurang. Dalam kasus ketiga, hampir semua getaran tubuh langsung diserap oleh tangan semua peserta dan tubuh hampir tidak berosilasi, dan akibatnya, hampir tidak ada suara yang dikeluarkan.

Hal yang sama berlaku untuk semua eksperimen lain yang dapat Anda pikirkan dan jalankan. Getaran tubuh, ditransmisikan ke molekul udara, akan dirasakan oleh telinga kita dan ditafsirkan oleh otak.

Getaran suara dari frekuensi yang berbeda

Jadi suara adalah getaran. Sumber suara mengirimkan getaran suara melalui udara kepada kita. Lalu, mengapa kita tidak mendengar semua getaran dari semua benda? Karena getaran datang dalam frekuensi yang berbeda.

Bunyi yang dirasakan oleh telinga manusia merupakan getaran bunyi dengan frekuensi kurang lebih 16 Hz sampai dengan 20 kHz. Anak-anak mendengar suara dengan frekuensi yang lebih tinggi daripada orang dewasa, dan rentang persepsi berbagai makhluk hidup umumnya sangat berbeda.

Telinga adalah instrumen yang sangat tipis dan halus, yang diberikan kepada kita secara alami, jadi Anda harus merawatnya, sebagai pengganti dan analog dalam tubuh manusia tidak ada.

Dunia dipenuhi dengan berbagai macam suara: detak jam dan deru mesin, gemerisik dedaunan dan deru angin, nyanyian burung dan suara manusia. Tentang bagaimana suara dilahirkan, dan apa yang mereka wakili, orang-orang mulai menebaknya sejak lama. Lagi filosof Yunani kuno dan ilmuwan ensiklopedis Aristoteles, berdasarkan pengamatan, menjelaskan dengan tepat sifat suara, percaya bahwa benda yang berbunyi menciptakan kompresi dan penghalusan udara secara bergantian. Tahun lalu, penulis mengerjakan masalah sifat suara dan selesai pekerjaan penelitian: "Dalam dunia suara", di mana frekuensi suara dari skala musik dihitung menggunakan segelas air.

Bunyi dicirikan oleh kuantitas: frekuensi, panjang gelombang dan kecepatan. Dan juga ditandai dengan amplitudo dan kenyaringan. Oleh karena itu, kita hidup di dunia suara yang beragam dan berbagai coraknya.

Di akhir penelitian sebelumnya, saya memiliki pertanyaan mendasar: apakah ada cara untuk menentukan kecepatan suara di rumah? Oleh karena itu, kita dapat merumuskan masalah: kita perlu menemukan cara atau cara untuk menentukan kecepatan suara.

Landasan teoretis dari doktrin suara

dunia suara

Lakukan-ulang-mi-fa-sol-la-si

Gamma suara. Apakah mereka ada secara independen dari telinga? Apakah ini hanya sensasi subjektif, dan kemudian dunia itu sendiri sunyi, atau apakah itu cerminan realitas dalam pikiran kita? Jika yang terakhir, maka bahkan tanpa kita dunia akan berdering dengan simfoni suara.

Bahkan Pythagoras (582-500 SM) dikreditkan dengan penemuan hubungan numerik yang sesuai dengan suara musik yang berbeda. Melewati sebuah bengkel, di mana beberapa pekerja sedang menempa besi, Pythagoras memperhatikan bahwa suara-suara itu berhubungan dengan perlima, quart dan oktaf. Memasuki bengkel, dia memastikan bahwa palu yang memberikan satu oktaf, dibandingkan dengan palu terberat, memiliki berat yang sama dengan 1/2 dari yang terakhir, palu yang memberikan seperlima memiliki berat yang sama dengan 2/3, dan liter - 3/4 palu berat. Sekembalinya ke rumah, Pythagoras menggantungkan senar dengan bobot yang sebanding dengan 1/2: 2/3: 3/4 di ujungnya dan diduga menemukan bahwa senar, ketika dipukul, memberikan interval musik yang sama. Secara fisik, legenda tidak tahan terhadap kritik, landasan, ketika dipukul oleh berbagai palu, memancarkan nadanya sendiri dan nada yang sama, dan hukum getaran tali tidak mengkonfirmasi legenda tersebut. Tetapi, bagaimanapun juga, legenda itu berbicara tentang kekunoan doktrin harmoni. Kelebihan Pythagoras di bidang musik tidak diragukan lagi. Mereka memiliki ide yang bermanfaat untuk mengukur nada senar yang terdengar dengan mengukur panjangnya. Mereka tahu perangkat "monochord" - sekotak papan cedar dengan satu tali yang direntangkan di tutupnya. Jika Anda memukul senar, itu memancarkan satu nada tertentu. Jika Anda membagi senar menjadi dua bagian, menopangnya dengan pasak segitiga di tengahnya, maka ia akan mengeluarkan nada yang lebih tinggi. Kedengarannya sangat mirip dengan nada utama sehingga ketika dibunyikan secara bersamaan, mereka hampir menyatu menjadi satu nada. Rasio dua nada dalam musik adalah interval. Jika perbandingan panjang dawai adalah 1/2:1, intervalnya disebut oktaf. Interval kelima dan keempat yang diketahui Pythagoras diperoleh jika pasak monokord digerakkan sehingga memisahkan 2/3 atau 3/4 senar, masing-masing.

Adapun nomor tujuh, dikaitkan dengan beberapa representasi yang lebih kuno dan misterius dari orang-orang yang bersifat semi-religius, semi-mistis. Kemungkinan besar, bagaimanapun, ini disebabkan oleh pembagian astronomis bulan lunar menjadi empat minggu tujuh hari. Angka ini muncul selama ribuan tahun dalam berbagai legenda. Jadi, kita menemukannya dalam sebuah papirus kuno yang ditulis oleh Ahmes Mesir 2000 tahun sebelum zaman kita. Dokumen penasaran ini berjudul: "Petunjuk untuk Perolehan Pengetahuan tentang Semua Hal Rahasia." Antara lain, kami menemukan ada tugas misterius yang disebut "tangga". Ini berbicara tentang tangga angka yang mewakili kekuatan angka tujuh: 7, 49, 343, 2401, 16.807. Di bawah setiap angka ada gambar hieroglif: kucing, tikus, jelai, ukuran. Papirus tidak memberikan petunjuk untuk masalah ini. Penafsir modern dari papirus Ahmes menguraikan kondisi masalah sebagai berikut: Tujuh orang memiliki tujuh kucing, setiap kucing memakan tujuh tikus, setiap tikus dapat memakan tujuh bulir gandum, setiap telinga dapat menumbuhkan tujuh takaran biji-bijian. Berapa banyak biji-bijian yang bisa disimpan kucing? Mengapa bukan tugas dengan konten industri, yang diusulkan 40 abad yang lalu?

Tangga nada musik Eropa modern memiliki tujuh nada, tetapi tidak setiap saat dan tidak semua orang memiliki tangga nada tujuh nada. Jadi, misalnya, di Cina kuno menggunakan tangga nada lima nada. Untuk tujuan penyetelan kesatuan, titinada nada kontrol ini harus dinyatakan secara ketat oleh perjanjian internasional. Sejak tahun 1938, nada yang sesuai dengan frekuensi 440 Hz (440 osilasi per detik) telah diadopsi sebagai nada dasar tersebut. Beberapa nada yang dibunyikan secara bersamaan membentuk akord musik. Orang yang memiliki apa yang disebut nada absolut dapat mendengar nada individu dalam akord.

Anda, tentu saja, pada dasarnya tahu struktur telinga manusia. Mari kita mengingatnya secara singkat. Telinga terdiri dari tiga bagian: 1) telinga luar, berakhir di membran timpani; 2) telinga tengah, yang dengan bantuan tiga tulang pendengaran: palu, landasan dan sanggurdi, memasok getaran membran timpani ke telinga bagian dalam; 3) telinga bagian dalam, atau labirin, terdiri dari kanalis semisirkularis dan koklea. Koklea adalah alat penerima suara. Telinga bagian dalam diisi dengan cairan (limfa), diatur dalam gerakan berosilasi oleh pemogokan sanggurdi terhadap membran, yang menutup jendela oval di kotak tulang labirin. Pada partisi yang membagi koklea menjadi dua bagian, sepanjang keseluruhannya, yang tertipis serabut saraf bertambah panjang secara bertahap.

Dunia suara itu nyata! Tetapi, tentu saja, orang tidak boleh berpikir bahwa dunia ini membangkitkan sensasi yang persis sama untuk semua orang. Menanyakan apakah orang lain merasakan suara dengan cara yang persis sama seperti Anda adalah pertanyaan yang tidak ilmiah.

1. 2. Sumber suara. Getaran suara

Dunia suara di sekitar kita beragam - suara orang dan musik, nyanyian burung dan dengungan lebah, guntur saat badai petir dan suara hutan ditiup angin, suara mobil yang lewat, pesawat terbang, dll.

Umum untuk semua suara adalah bahwa benda-benda yang menghasilkannya, yaitu sumber suara, berosilasi.

Penggaris logam elastis yang dipasang pada wakil akan mengeluarkan suara jika bagian bebasnya, yang panjangnya dipilih dengan cara tertentu, dibawa ke dalam gerakan osilasi. Dalam hal ini, osilasi sumber suara jelas.

Tetapi tidak setiap benda yang berosilasi adalah sumber suara. Misalnya, beban berosilasi yang tergantung pada utas atau pegas tidak mengeluarkan suara. Penggaris logam juga akan berhenti berbunyi jika Anda memindahkannya ke atas dengan ragum dan dengan demikian memperpanjang ujung bebasnya sehingga frekuensi osilasinya menjadi kurang dari 20 Hz.

Penelitian telah menunjukkan bahwa telinga manusia mampu merasakan getaran mekanis tubuh sebagai suara yang terjadi pada frekuensi 20 Hz hingga 20.000 Hz. Oleh karena itu, getaran yang frekuensinya dalam rentang ini disebut suara.

Getaran mekanis yang frekuensinya melebihi 20.000 Hz disebut ultrasonik, dan getaran dengan frekuensi kurang dari 20 Hz disebut infrasonik.

Perlu dicatat bahwa batas yang ditunjukkan dari rentang suara adalah sewenang-wenang, karena bergantung pada usia orang dan fitur individu alat bantu dengar mereka. Biasanya, seiring bertambahnya usia, batas frekuensi atas suara yang dirasakan berkurang secara signifikan - beberapa orang tua dapat mendengar suara dengan frekuensi tidak melebihi 6000 Hz. Anak-anak, sebaliknya, dapat merasakan suara yang frekuensinya sedikit lebih dari 20.000 Hz.

Osilasi yang frekuensinya lebih besar dari 20.000 Hz atau kurang dari 20 Hz terdengar oleh beberapa hewan.

Dunia dipenuhi dengan berbagai macam suara: detak jam dan deru mesin, gemerisik dedaunan dan deru angin, nyanyian burung dan suara manusia. Tentang bagaimana suara dilahirkan, dan apa yang mereka wakili, orang-orang mulai menebaknya sejak lama. Mereka memperhatikan, misalnya, bahwa suara diciptakan oleh benda-benda yang bergetar di udara. Bahkan filsuf Yunani kuno dan ilmuwan-ensiklopedis Aristoteles, berdasarkan pengamatan, dengan tepat menjelaskan sifat suara, percaya bahwa benda yang berbunyi menciptakan kompresi dan penghalusan udara secara bergantian. Dengan demikian, tali berosilasi baik menekan atau memperhalus udara, dan karena elastisitas udara, efek bolak-balik ini ditransmisikan lebih jauh ke ruang angkasa - dari lapisan ke lapisan, gelombang elastis muncul. Mencapai telinga kita, mereka bekerja di gendang telinga dan menyebabkan sensasi suara.

Dengan telinga, seseorang merasakan gelombang elastis yang memiliki frekuensi mulai dari sekitar 16 Hz hingga 20 kHz (1 Hz - 1 osilasi per detik). Sesuai dengan ini, gelombang elastis dalam media apa pun, yang frekuensinya berada dalam batas yang ditunjukkan, disebut gelombang suara atau hanya suara. Di udara pada 0 ° C dan tekanan normal bunyi merambat dengan kecepatan 330 m/s.

Sumber suara dalam gas dan cairan tidak hanya benda yang bergetar. Misalnya, peluru dan panah bersiul dalam penerbangan, angin menderu. Dan deru pesawat turbojet tidak hanya terdiri dari kebisingan unit operasi - kipas, kompresor, turbin, ruang bakar, dll., tetapi juga kebisingan aliran jet, pusaran, aliran udara turbulen yang terjadi ketika pesawat terbang. mengalir dengan kecepatan tinggi. Benda yang dengan cepat mengalir di udara atau di air, seolah-olah, memutus aliran di sekitarnya, secara berkala menghasilkan area penghalusan dan kompresi dalam medium. Hasilnya adalah gelombang suara.

Konsep nada dan timbre suara juga penting dalam studi suara. Suara nyata apa pun, apakah itu suara manusia atau permainan alat musik, bukanlah osilasi harmonik sederhana, tetapi semacam campuran dari banyak osilasi harmonik dengan serangkaian frekuensi tertentu. Yang memiliki frekuensi terendah disebut nada dasar, yang lainnya adalah nada tambahan. kuantitas yang berbeda nada yang melekat pada suara tertentu, memberinya warna khusus - timbre. Perbedaan timbre yang satu dengan yang lainnya tidak hanya disebabkan oleh jumlahnya, tetapi juga pada intensitas nada-nada tambahan yang mengiringi bunyi nada dasar tersebut. Dengan timbre, kita dapat dengan mudah membedakan suara biola dan piano, gitar dan seruling, kita mengenali suara orang yang kita kenal.

1. 4. Nada dan timbre suara

Mari kita membuat suara dua senar yang berbeda pada gitar atau balalaika. Kami akan mendengar suara yang berbeda: satu lebih rendah, yang lain lebih tinggi. Suara suara laki-laki lebih rendah dari suara wanita, suara bass lebih rendah dari suara tenor, suara sopran lebih tinggi dari alto.

Apa yang menentukan nada suara?

Dapat disimpulkan bahwa nada suara tergantung pada frekuensi osilasi: semakin tinggi frekuensi osilasi sumber suara, semakin tinggi suara yang dipancarkannya.

Nada murni adalah bunyi dari sumber yang berosilasi pada satu frekuensi.

Suara dari sumber lain (misalnya, suara dari berbagai alat-alat musik, suara orang, suara sirene, dan banyak lainnya) adalah kombinasi dari getaran frekuensi yang berbeda, yaitu kumpulan nada murni.

Frekuensi terendah (yaitu, terkecil) dari suara yang sedemikian kompleks disebut frekuensi dasar, dan suara yang sesuai dengan ketinggian tertentu disebut nada dasar (kadang-kadang disebut hanya nada). Pitch dari suara yang kompleks ditentukan secara tepat oleh pitch dari nada dasarnya.

Semua nada lain dari suara yang kompleks disebut nada tambahan. Overtone menentukan timbre suatu suara, yaitu kualitasnya, yang memungkinkan kita untuk membedakan suara dari beberapa sumber dari suara yang lain. Misalnya, kita dapat dengan mudah membedakan suara piano dari suara biola meskipun suara-suara ini memiliki sama tinggi, yaitu frekuensi dasar yang sama. Perbedaan antara suara-suara ini disebabkan oleh set nada yang berbeda.

Jadi, nada suara ditentukan oleh frekuensi fundamentalnya: semakin besar frekuensi fundamentalnya, semakin tinggi suaranya.

Timbre suatu bunyi ditentukan oleh totalitas nada-nadanya.

1. 5. Mengapa ada suara yang berbeda?

Suara berbeda satu sama lain dalam volume, nada dan timbre. Kerasnya suara tergantung sebagian pada jarak telinga pendengar dari objek yang terdengar, dan sebagian pada amplitudo getaran yang terakhir. Kata amplitudo berarti jarak yang ditempuh benda dari satu titik ekstrem ke titik ekstrem lainnya selama osilasinya. Semakin jauh jarak ini, semakin keras suaranya.

Nada suara tergantung pada kecepatan atau frekuensi getaran tubuh. Semakin banyak getaran yang dihasilkan suatu benda dalam satu detik, semakin tinggi suara yang dihasilkannya.

Namun, dua suara yang benar-benar identik dalam volume dan nada mungkin berbeda satu sama lain. Musikalitas suara tergantung pada jumlah dan kekuatan nada yang ada di dalamnya. Jika senar biola dibuat berosilasi sepanjang panjangnya sehingga tidak ada getaran tambahan yang terjadi, maka nada terendah yang hanya bisa dihasilkannya akan terdengar. Nada ini disebut nada utama. Namun, jika fluktuasi tambahan terjadi padanya bagian terpisah, nada tambahan yang lebih tinggi akan muncul. Menyelaraskan dengan nada utama, mereka akan menciptakan suara biola yang spesial. Nada-nada ini, lebih tinggi dari akarnya, disebut nada-nada. Mereka menentukan timbre suara tertentu.

1.6 Refleksi dan propagasi gangguan.

Gangguan pada bagian tabung karet atau pegas yang diregangkan bergerak sepanjangnya. Ketika gangguan mencapai ujung tabung, itu dipantulkan, terlepas dari apakah ujung tabung itu tetap atau bebas. Ujung yang dipegang ditarik dengan tajam ke atas dan kemudian dibawa ke posisi semula. Punggungan yang terbentuk pada tabung bergerak di sepanjang tabung ke dinding, di mana ia dipantulkan. Dalam hal ini gelombang pantul berbentuk cekungan, yaitu berada di bawah posisi rata-rata tabung, sedangkan antinode awal berada di atas. Apa alasan perbedaan ini? Bayangkan ujung tabung karet yang dipasang di dinding. Karena itu tetap, itu tidak bisa bergerak. Gaya impuls masuk yang diarahkan ke atas berusaha membuatnya bergerak ke atas. Namun, karena tidak dapat bergerak, harus ada gaya ke bawah yang sama dan berlawanan yang berasal dari penopang dan diterapkan ke ujung tabung karet, sehingga pulsa yang dipantulkan adalah antinode ke bawah. Perbedaan fase pulsa yang dipantulkan dan pulsa asli adalah 180°.

1. 7. Gelombang berdiri

Ketika tangan yang memegang tabung karet digerakkan ke atas dan ke bawah dan frekuensi gerakan ditingkatkan secara bertahap, suatu titik tercapai di mana satu titik antinode diperoleh. Peningkatan lebih lanjut dalam frekuensi osilasi tangan akan mengarah pada pembentukan antinode ganda. Jika Anda mengukur frekuensi gerakan tangan, Anda akan melihat bahwa frekuensinya berlipat ganda. Karena sulit untuk menggerakkan tangan lebih cepat, lebih baik menggunakan vibrator mekanis.

Gelombang yang dihasilkan disebut gelombang berdiri atau gelombang stasioner. Mereka terbentuk karena gelombang pantul ditumpangkan pada gelombang datang.

PADA pelajaran ini Ada dua gelombang: datang dan dipantulkan. Mereka memiliki frekuensi, amplitudo, dan panjang gelombang yang sama, tetapi merambat dalam arah yang berlawanan. Ini adalah gelombang berjalan, tetapi mereka mengganggu satu sama lain dan dengan demikian menciptakan gelombang berdiri. Ini memiliki konsekuensi sebagai berikut: a) semua partikel di setiap setengah panjang gelombang berosilasi dalam fase, yaitu mereka semua bergerak ke arah yang sama pada waktu yang sama; b) setiap partikel memiliki amplitudo yang berbeda dengan amplitudo partikel berikutnya; c) perbedaan fase antara osilasi partikel dari satu setengah gelombang dan osilasi partikel dari setengah gelombang berikutnya adalah 180°. Ini berarti bahwa mereka dibelokkan sebanyak mungkin ke arah yang berlawanan pada saat yang sama, atau, jika mereka berada di posisi tengah, mereka mulai bergerak ke arah yang berlawanan.

Beberapa partikel tidak bergerak (memiliki amplitudo nol) karena gaya yang bekerja padanya selalu sama dan berlawanan. Titik-titik ini disebut titik simpul atau simpul, dan jarak antara dua simpul berikutnya adalah setengah panjang gelombang, yaitu 1 \ 2 .

Gerakan maksimum terjadi pada titik-titik dan amplitudo titik-titik ini adalah dua kali amplitudo gelombang datang. Titik-titik ini disebut antinode, dan jarak antara dua antinode berikutnya adalah setengah panjang gelombang. Jarak antara node dan antinode berikutnya adalah seperempat dari panjang gelombang, yaitu 1\4λ.

Gelombang berdiri berbeda dengan gelombang berjalan. Dalam gelombang berjalan: a) semua partikel memiliki amplitudo osilasi yang sama; b) setiap partikel tidak sefasa dengan partikel berikutnya.

1. 8. Tabung resonansi.

Tabung resonansi adalah tabung sempit di mana kolom udara bergetar. Untuk mengubah panjang kolom udara, terapkan cara yang berbeda, seperti perubahan ketinggian air dalam pipa. Ujung pipa yang tertutup adalah simpul karena udara yang bersentuhan dengannya tidak bergerak. Ujung pipa yang terbuka selalu merupakan antinode, karena amplitudo osilasi maksimum di sini. Ada satu node dan satu antinode. Panjang tabung kira-kira seperempat dari panjang gelombang berdiri.

Untuk menunjukkan bahwa panjang kolom udara berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang, serangkaian garpu tala harus digunakan. Lebih baik menggunakan pengeras suara kecil yang terhubung ke generator frekuensi audio yang dikalibrasi daripada garpu tala frekuensi tetap. Digunakan sebagai pengganti pipa air pipa panjang dengan piston, karena ini memudahkan pemilihan panjang kolom udara. Dekat dengan ujung pipa ditempatkan sumber permanen bunyi, dan panjang resonansi kolom udara diperoleh untuk frekuensi 300 Hz, 350 Hz, 400 Hz, 450 Hz, 500 Hz, 550 Hz, dan 600 Hz.

Ketika air dituangkan ke dalam botol, nada tertentu dihasilkan saat udara di dalam botol mulai bergetar. Nada nada ini naik saat volume udara di dalam botol berkurang. Setiap botol memiliki frekuensi tersendiri, dan ketika Anda meniup leher botol yang terbuka, suara juga dapat dihasilkan.

Pada awal perang 1939-1945. lampu sorot difokuskan pada pesawat yang menggunakan peralatan yang beroperasi dalam jangkauan audio. Untuk mencegah mereka fokus, beberapa kru melemparkan botol kosong dari pesawat ketika mereka terkena lampu sorot. Suara keras botol jatuh dirasakan oleh penerima, dan lampu sorot kehilangan fokus

1. 9. Alat musik tiup.

Bunyi yang dihasilkan alat musik tiup bergantung pada gelombang berdiri yang terjadi pada pipa. Nada tergantung pada panjang pipa dan jenis getaran udara di dalam pipa.

Misalnya, pipa organa terbuka. Udara dihembuskan ke dalam pipa melalui lubang dan mengenai langkan yang tajam. Hal ini menyebabkan udara di dalam pipa berosilasi. Karena kedua ujung pipa terbuka, selalu ada antinode di setiap ujungnya. Jenis getaran yang paling sederhana adalah ketika ada antinode di setiap ujungnya, dan satu node di tengah. Ini adalah getaran dasar, dan panjang tabung kira-kira sama dengan setengah panjang gelombang. Frekuensi nada =c/2l, di mana c adalah kecepatan suara dan l adalah panjang pipa.

Pipa organa tertutup memiliki sumbat di ujungnya, yaitu ujung pipa tertutup. Ini berarti bahwa selalu ada simpul di ujung ini. Sangat jelas bahwa: a) frekuensi dasar pipa tertutup adalah setengah dari frekuensi dasar pipa terbuka dengan panjang yang sama; b) dengan pipa tertutup, hanya nada atas yang ganjil yang dapat terbentuk. Dengan demikian, jangkauan nada pipa terbuka lebih besar daripada pipa tertutup.

Kondisi fisik mengubah suara alat musik. Peningkatan suhu menyebabkan peningkatan kecepatan suara di udara dan oleh karena itu peningkatan frekuensi dasar. Panjang pipa juga sedikit meningkat, menyebabkan frekuensi menurun. Saat memainkan organ, misalnya di gereja, pemain meminta untuk menyalakan pemanas agar organ berbunyi pada suhu normal. Alat musik gesek memiliki kontrol tegangan senar. Peningkatan suhu menyebabkan beberapa ekspansi string dan penurunan ketegangan.

Bab 2. Bagian praktis

2. 1. Metode untuk menentukan cepat rambat bunyi dengan menggunakan tabung resonansi.

Perangkat ditunjukkan pada gambar. Tabung resonansi adalah tabung sempit panjang A yang dihubungkan ke tangki B melalui tabung karet. Kedua pipa tersebut berisi air. Ketika B dinaikkan, panjang kolom udara di A berkurang, dan ketika B diturunkan, panjang kolom udara di A bertambah. Tempatkan garpu tala yang berosilasi di atas A ketika panjang kolom udara di A praktis nol. Anda tidak akan mendengar suara apa pun. Saat kolom udara di A bertambah panjang, Anda akan mendengar suara meningkat intensitasnya, mencapai maksimum, dan kemudian mulai memudar. Ulangi prosedur ini, sesuaikan B sehingga panjang kolom udara di A menghasilkan suara yang maksimal. Kemudian ukur panjang l1 kolom udara.

Bunyi nyaring terdengar karena frekuensi alami kolom udara dengan panjang l1 sama dengan frekuensi alami garpu tala, dan oleh karena itu kolom udara berosilasi bersamaan dengannya. Anda telah menemukan posisi resonansi pertama. Faktanya, panjang udara yang berosilasi agak lebih besar daripada kolom udara di A.

Jika Anda jatuh. Pada titik yang lebih rendah, sehingga panjang kolom udara bertambah, Anda akan menemukan posisi lain di mana suara mencapai kekuatan maksimumnya. Tentukan dengan tepat posisi ini dan ukur panjang l2 kolom udara. Ini adalah posisi resonansi kedua. Seperti sebelumnya, puncaknya ada di ujung pipa yang terbuka, dan simpulnya ada di permukaan air. Ini hanya dapat dicapai dalam kasus yang ditunjukkan pada gambar, di mana panjang kolom udara di dalam pipa kira-kira 3/4 panjang gelombang (3/4 ).

Pengurangan kedua pengukuran menghasilkan:

3\4 - 1\4 = l2 - l1 , oleh karena itu, 1\2 = l2 - l1.

Jadi, c = λ = 2 (l2 - l1), di mana adalah frekuensi garpu tala. Ini adalah cara cepat dan cukup akurat untuk menentukan kecepatan suara di udara.

2. 2. Percobaan dan perhitungan.

Alat dan perlengkapan berikut digunakan untuk menentukan cepat rambat gelombang bunyi:

Tripod universal;

Tabung kaca berdinding tebal, disegel di salah satu ujungnya, panjang 1,2 meter;

Garpu tala, yang frekuensinya 440 Hz, nada "la";

Palu;

Botol air;

Ukuran.

Kemajuan penelitian:

1. Saya memasang tripod, di mana saya memperbaiki cincin di selongsong.

2. Tempatkan tabung kaca di tripod.

3. Dengan menuangkan air ke dalam tabung, dan gelombang suara yang menggairahkan pada garpu tala, ia menciptakan gelombang berdiri di dalam tabung.

4. Secara empiris mencapai ketinggian kolom air sedemikian rupa sehingga gelombang suara diperkuat dalam tabung gelas, sehingga resonansi diamati di dalam tabung.

5. Mengukur panjang pertama ujung tabung yang bebas dari air - l2 \u003d 58 cm \u003d 0,58 m

6. Menambahkan lebih banyak air ke pipa. (Ulangi langkah 3, 4, 5) - l1 = 19 cm = 0,19 m

7. Perhitungan yang dilakukan sesuai dengan rumus: c \u003d \u003d 2 (l2 - l1),

8. s \u003d 440 Hz * 2 (0,58 m - 0,19 m) \u003d 880 * 0,39 \u003d 343,2 m / s

Hasil penelitian adalah cepat rambat bunyi = 343,2 m/s.

2. 3. Kesimpulan dari bagian praktis

Dengan menggunakan peralatan pilihan Anda, tentukan kecepatan suara di udara. Kami membandingkan hasilnya dengan nilai tabel - 330 m / s. Nilai yang dihasilkan kira-kira sama dengan tabel. Perbedaan tersebut disebabkan oleh kesalahan pengukuran, alasan kedua: nilai tabel diberikan pada suhu 00C, dan di apartemen suhu udara = 240C.

Oleh karena itu, metode yang diusulkan untuk menentukan kecepatan suara menggunakan tabung resonansi dapat diterapkan.

Kesimpulan.

Kemampuan menghitung dan menentukan karakteristik suara sangat berguna. Sebagai berikut dari penelitian, karakteristik suara: kenyaringan, amplitudo, frekuensi, panjang gelombang - nilai-nilai ini melekat pada suara tertentu, mereka dapat digunakan untuk menentukan jenis suara apa yang kita dengar saat ini. Kita kembali dihadapkan pada keteraturan matematis suara. Tetapi kecepatan suara, meskipun mungkin untuk dihitung, tetapi itu tergantung pada suhu ruangan dan ruang tempat suara itu terjadi.

Dengan demikian, tujuan penelitian terpenuhi.

Hipotesis penelitian dikonfirmasi, tetapi di masa depan perlu memperhitungkan kesalahan pengukuran.

Berdasarkan hal tersebut, tujuan penelitian terpenuhi:

dipelajari landasan teori masalah ini;

Keteraturan ditemukan;

Pengukuran yang diperlukan telah diambil;

Perhitungan kecepatan suara dibuat;

Hasil perhitungan dibandingkan dengan data tabel yang sudah tersedia;

Sebuah penilaian dari hasil yang diperoleh diberikan.

Hasil kerja : o Belajar menentukan cepat rambat bunyi dengan menggunakan tabung resonansi; o Mengalami masalah kecepatan yang berbeda terdengar pada suhu yang berbeda, jadi saya akan mencoba menyelidiki masalah ini dalam waktu dekat.