Mõiste definitsioonis ABC

Heli on füüsiline efekt, mis avaldub akustilise laine häirena (akustilise vibratsioonina), mis nõuab ülekandekeskkonda, seega on tegemist mehaanilise lainega.

Tsitaat (APA)

Aleksander Barraza | juuli 2022
Lõpetanud füüsika, UNAL

Heli levimise vahendid on: gaasid (näiteks õhku), vedelikud (nt vesi) või tahked ained (metallid, kivid jne). Heli levib gaasides ja vedelikes pikilainena, kus levimise suund läbi keskkonna on laine levimisega samas suunas. Teisest küljest võivad tahketes kehades lained olla ka risti, mis tähendab, et helilaine amplituud on heli levimisega risti.

Millised on selle omadused ja omadused?

Mõistes heli kui lainet, esitab see oma nähtused, nimelt: peegeldus, interferents, murdumine ja difraktsioon.

Peegeldus: tekib siis, kui helilaine tabab kõva pinda, järgib seadus alates "langemisnurk võrdub peegeldusnurgaga". Seda käitumist täheldatakse ka elektromagnetlainete puhul (valgus, raadio jne). The tootmine Resonantse seisvate lainete esinemine keelpillidel ja õhusammastel on tingitud helilainete peegeldumisest, mis on maailma põhinähtus. toimiv puhkpillidest. [1]

Sekkumine: tekib siis, kui lainemustrid kattuvad üksteisega. Kui peegeldunud lained segavad langevaid laineid, tekivad konstruktiivsed ja destruktiivsed interferentsimustrid. Tänu sellele saab tekitada resonantse, mida nimetatakse piiratud seisulaineteks. See tähendab ka seda, et kõva pinna lähedal on heli intensiivsus kaks korda suurem, kuna peegeldunud laine ja langev laine liidetakse kokku kitsas rõhutsoonis. Seda helikäitumist kasutatakse ära rõhutsooni mikrofonides, mis võimaldab suurendada tundlikkust. Teine selge näide häiretest on "löömine" [2], mis seisneb kahe helilaine superpositsioonis, mille sagedused on väga lähedased.

Murdumine: on heli levimise muutus, kui see siseneb keskkonda, kus selle kiirust on erinev. Tavaliselt levib heli punktallikast kõigis suundades, ilma "privilegeeritud" suunata, mis tähendab, et kuulaja kuuleb ainult helilaine, mis oli algselt sellele suunatud, võib heli murdumine aga lainet allapoole painutada nii, et mingi heli vastu võetakse lisaks. Seda esineb näiteks külmade järvede pinnal, mis siis osutuvad looduslikeks võimenditeks. [4]

Difraktsioon: Tekib siis, kui helilained "painuvad" ümber väikeste takistuste või levivad läbi väikeste aukude. Selge näide on heli kuulmine nurkade tagant. Difraktsioon on olulisem pikemate lainepikkuste korral (madal sagedus), seepärast võib see nii olla kuulge takistuste ümber madalaid sagedusi paremini kui kõrgeid sagedusi (lainepikkusi lühike).

Lõpuks on helilaineid iseloomustavateks parameetriteks kiirus, rõhk ja intensiivsus.

Kiirus: heli kiirus kuivas õhus on ligikaudu võrdne:

331,4+0,6T m/s (1)

Parema lähenduse annab väljendus ideaalse gaasi jaoks, mille helikiirus on võrdne:

vsound =√(γRT/M) (2)

Kui γ on adiabaatiline konstant, R on ideaalne gaasikonstant, mille väärtus on 8,314 J/mol K, M on gaasi molekulmass ja T on gaasi molekulmass. temperatuuri absoluutne (mõõdetuna kelvini °K kraadides).

Surve: heli poolt põhjustatud rõhu kõikumine võrreldes heliga atmosfääri rõhk, võimaldab teil heli kvantifitseerida. Inimese kuulmise puhul vastab kuulmislävi rõhukõikumisele, mis on veidi alla miljardindiku atmosfäärirõhust. Selle kuulmisläve saab sõnastada rõhu kaudu, seejärel saab heli intensiivsust (mõõdetuna detsibellides) väljendada helirõhuna järgmiselt:

I=10 log₁₀I/I₀=20 logi₁₀P/P₀ (3)

Intensiivsus: on vaatleja või õigemini kuulaja poolt mõõdetud akustiline võimsus pindalaühiku kohta. Ühikud on vatti/m2 või vatti/cm2. Paljusid heli intensiivsuse mõõtmisi tehakse standardse kuulmisläve intensiivsusega võrreldes:

Yo₀ =10^-16 vatti/cm² (4)

Tavaliselt mõõdetakse heli intensiivsust detsibellides:

I(dB)=10 log₁₀I/I₀ (5)

Kuidas see alguse sai ja millistes olukordades saame seda kontseptsiooni rakendada?

Mõne jaoks tekib see sellest, et aeg on aeg, kuid heli olemasolu sai alguse pärast loomist universumist, umbes viisteist miljardit aastat hiljem, vastavalt enim aktsepteeritud kosmoloogilistele teooriatele praegu.

Oma kujul sellisena on evolutsioon inimeste kunstlikult tekitatud helide salvestisel pärineb see aastast 1857, 25. märtsist, mil León Scott patenteeris oma autogrammitelefoni. Seejärel käime läbi fonograafi, grammofoni, plaadimängija, magnetofoni, spiraalmaki avatud, kompaktkassett, esimene optiline süsteem, ProDigi, DASH, CD (CD), MP3, DVD ja Blu-ray.