เสียงเป็นคลื่นตามยาว
เกิดจากการสั่นของวัตถุ
มนุษย์ได้ยินเสียงในคลื่นความถี่
20-20,000 Hz เสียงที่ต่ำกว่า 20 Hz เรียกว่า
เสียงอินฟราโซนิก
และเสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000
Hz เรียกว่า เสียงอุลตราโซนิก
เรารับฟังไม่ได้
ความเร็วเสียงแปรผันตรงอุณหภูมิ
ตามสมการ Vt = 331+0.6t เมื่อ t
เป็นอุณหภูมิ ที่ความเร็ว 0 oC เสียงจะมีความเร็ว 331
m/s
การหักเหของเสียง
เสียงจะหักเหขึ้นในตอนกลางวัน
หรือตอนฝนใกล้ตก
และจะหักเหลงเวลากลางคืน
การแทรกสอดของเสียง
ถ้าเสียง 2
เสียง มีความถี่เท่ากัน
อยู่บางตำแหน่งจะได้ยินเสียงดัง
(เกิดการแทรกสอดแบบเสริมกัน)
บางตำแหน่งจะได้ยินค่อย (
การแทรกสอดแบบหักล้างกัน)
ถ้าเสียงทั้งสองมีความถี่ต่างกันเล็กน้อย
ไม่ว่าจะอยู่ตรงตำแหน่งใด
จะได้ยินเสียงดังค่อย ดังค่อย
เป็นจังหวะต่อเนื่อง เรียกว่า
บีตส์ (Beats)
จำนวนบีตส์ที่เกิดขึ้นใน 1
หน่วยเวลา
จะเท่ากับจำนวนครั้งที่เราได้ยินเสียงดังหรือเสียงค่อยใน
1 หน่วยเวลา เราเรียกว่า beat frequency
มีค่าเท่ากับผลต่างของความถี่ของคลื่นเสียงทั้งสอง
(If1-f2I)
การเลี้ยวเบนของเสียง
เกิดขึ้นเมื่อสิ่งกีดขวางที่ลักษณะเป็นมุม
เป็นช่องเล็ก
จะทำให้เราได้ยินเสียง ทั้ง ๆ
ที่ไม่เห็นแหล่งกำเนิดเสียงเลย
ความดังของเสียง
ความดังของเสียงขึ้นกับความเข้มของเสียง
ถ้าความเข้มสูง ความดังมาก
ถ้าความเข้มต่ำ ความดันจะต่ำ
ให้ |
P |
เป็นกำลังเสียงจากแหล่งกำเนิด |
|
I |
เป็นความเข้มเสียง |
|
R |
เป็นระยะห่างที่วัดจากแหล่งกำเนิดเสียง |
|
|
| ความดังของเสียง
เป็นระดับความเข้มของเสียง (b)
มีหน่วยเป็นเดซิเบล |
|
|
| เมื่อ I0 -
ความเข้มของเสียงที่เบาที่สุดที่หูเราได้ยินได้
= 10-12 watt/m2 |
ระดับของเสียง
ระดับของเสียงจะแปรผันกับความถี่ของเสียง
เสียงที่มีความถี่มาก
ระดับเสียงจะสูง
คุณภาพของเสียง
เป็นสมบัติเฉพาะของเสียงที่มาจากวัตถุแต่ละประเภทที่ก่อให้เกิดเสียง
ขึ้นอยู่กับ overtone
ที่เกิดขึ้นและแสดงออกมาอย่างเด่นชัด
การกำทอนหรือการสั่นพ้องของเสียง
คือปรากฎการณ์การสั่นของวัตถุที่มีความถี่ของการสั่นเท่ากับความถี่ธรรมชาติ
จะทำให้วัตถุนั้นมีการสั่นที่รุนแรงที่สุด
การปรับเสียงลำโพง
ถ้าปรับความถี่ของลำโพงไปตรงกับความถี่ธรรมชาติของลำอากาศจะทำให้ลำอากาศในหลอดสั่นรุนแรง
จึงทำให้เกิดเสียงดังที่สุด
ความถี่ธรรมชาติ
ความถี่ของวัตถุที่สามารถสั่นหรือแกว่งได้อย่างอิสระ
เสียงเคาะจาน เสียงเคาะแก้ว
ขณะที่เกิดการสั่นพ้องในท่อหรือหลอดทดลอง
1.
การเคลื่อนที่ของเสียงในท่อจะมีการแทรกสอดระหว่างคลื่นเสียงจากลำโพงและเสียงที่สะท้อน
2.
ระยะห่างระหว่างตำแหน่งที่ได้ยินเสียงดังติดกัน
2 ครั้ง x = l /2
3.
ในท่อจะเกิดคลื่นนิ่งขณะที่เกิดการสั่นพ้องของเสียง
4.
อนุภาคของอากาศบริเวณปลายเปิดจะสั่นมากที่สุด
มีการกระจัดสูงสุด (ปฏิบัพ)
5.
อนุภาคของอากาศบริเวณปลายปิดจะสั่นน้อยที่สุด
มีการกระจัดเป็นศูนย์ (บัพ)
ความถี่มูลฐาน (Fundamental)
คือ
ความถี่ต่ำสุดของคลื่นนิ่งในหลอดทดลองหรือในเส้นเชือก
เครื่องดนตรี
จะมีความยาวคลื่นมากที่สุด
overtone
คือ
ความถี่ที่ถัดจากความถี่มูลฐาน
ฮาร์โมนิก (Harmonic)
คือ ตัวเลขที่บอกว่า
ความถี่ขณะนั้นเป็นกี่เท่าของความถี่มูลฐาน
การเกิดกำทอนหรือสั่นพ้องของอุปกรณ์ปลายเปิด
2 ด้าน
กำหนดให้อุปกรณ์ยาว
L |
|
|
|
|
|
|
|
l
f1 |
= 2 L
= V/2L เป็นความถี่มูลฐาน
(Harmonic ที่ 1) |
|
|
|
|
|
l
f1 |
= L
= 2V/2L Harmonic ที่ 2
Overtone ที่ 1 |
|
|
|
|
|
3l/2
f1
f2 |
= L
= 3V/2L
= 3f1
Harmonic ที่ 3 หรือ
overtone ที่ 2 |
| สามารถสรุปได้เป็นสูตรทั่ว
ๆ ไปว่า |
fn
n |
= nV/2L
= 1,2,3,4
|
การเกิดกำทอนหรือสั่นพ้องของอุปกรณ์ปลายปิดข้างเดียว
(ปลายเปิดข้างเดียว)
|
สมมติอุปกรณ์ยาว L |
|
|
|
l
f1 |
= 4L
= V/4L เป็นความถี่มูลฐาน (Harmonic ที่ 1) |
|
|
|
|
l
f1 |
= 4/L
= 3V/4L f2 = 3f1
Harmonic ที่ 3 หรือ Overtone ที่ 1
|
|
|
|
|
l
f3
f2 |
= 4L/5
= 5V/4L
= 5f1
Harmonic ที่ 5 หรือ Overtone ที่ 2 |
| สามารถสรุปได้เป็นสูตรทั่ว
ๆ ไปว่า |
fn
n |
= nV/4L
= 1,3,5,7
|
ปรากฎการณ์ดอปเปลอร์
(Doppler effect)
เป็นปรากฎการณ์ที่ผู้ฟังหรือผู้สังเกต
ได้ยินเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียง
มีความถี่แตกต่างไปจากความถี่ของเสียงที่มาจากต้นกำเนิดเสียงจริง
ๆ ทั้งนี้
เกิดจากการที่ต้นกำเนิดเสียงหรือผู้ฟังเคลื่อนที่
ถ้าผู้สังเกตและแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหากัน
จะได้ยินเสียงที่มีความถี่มากกว่า
ถ้าผู้สังเกตและแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ออกจากกัน
จะได้ยินเสียงที่มีความถี่น้อยกว่า
ถ้า
|
fข
V
Vs
VO
f
fข |
= f (VฑVO) /
(VฑVs)
- ความเร็วของเสียงในอากาศ
- ความเร็วที่ต้นกำเนิดเสียง S
เคลื่อนที่
- ความเร็วที่ผู้ฟัง O เคลื่อนที่
-
ความถี่ของเสียงที่ออกจากต้นกำเนิด
-
ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน |
คลื่นกระแทก
คลื่นที่เกิดขึ้นเมื่อต้นกำเนิดเสียงเคลื่อนที่โดยมีความเร็วมากกว่าความเร็วของเสียงในอากาศ
หน้าคลื่นของคลื่นกระแทกจะมีลักษณะเป็นรูปกรวยกลม
เมื่อ q
เป็นมุมที่เกิดขึ้นระหว่างคลื่นกระแทกกับแนวที่ต้นกำเนิดเสียงเคลื่อนที่
ผลของคลื่นกระแทกจะก่อให้เกิดเสียงดัง
เรียกว่า sonic boom
|