Plage de fréquences audio. Relation entre la fréquence d'une onde sonore, sa longueur et sa vitesse

Table des matières:

Plage de fréquences audio. Relation entre la fréquence d'une onde sonore, sa longueur et sa vitesse
Plage de fréquences audio. Relation entre la fréquence d'une onde sonore, sa longueur et sa vitesse
Anonim

Maintenant, il existe de nombreuses possibilités sur Internet pour tester votre acuité auditive en ligne. Pour ce faire, vous devez démarrer une vidéo avec du son dont la fréquence augmente. Les créateurs du test recommandent de tester avec des écouteurs afin que les bruits parasites n'interfèrent pas. La plage de fréquences audio dans la vidéo commence par des valeurs si élevées que seuls quelques-uns peuvent entendre. De plus, la fréquence du son diminue progressivement et à la fin de la vidéo, un son se fait entendre que même une personne malentendante peut entendre.

Pendant la vidéo, l'utilisateur voit la valeur de la fréquence du son en cours de lecture. Les conditions de test suggèrent que la vidéo doit être arrêtée au moment où une personne peut entendre le son. Ensuite, vous devriez voir à quel point la fréquence s'est arrêtée. Sa valeur indiquera clairement que l'audition est normale, meilleure que la plupart des gens, ou que vous devriez consulter un médecin. Certains tests montrent à quel âge est la fréquence de coupure qu'une personne peut entendre.

Test auditif en ligne
Test auditif en ligne

Qu'est-ce que le son et les ondes sonores

Le son est une sensation subjective, mais nous l'entendons parce que quelque chose de réel existe dans notre oreille. Il s'agit d'une onde sonore. Les physiciens s'intéressent à la relation entre les sensations que nous éprouvons et les caractéristiques de l'onde sonore.

Son très fort
Son très fort

Les ondes sonores sont des ondes mécaniques longitudinales de faible amplitude dont la gamme de fréquences est de 20 Hz à 20 kHz. On parle de petite amplitude lorsque la variation de pression due à la compression-raréfaction est bien inférieure à la pression dans ce milieu. Dans l'air, dans les zones de compression-raréfaction, la variation de pression est très inférieure à la pression atmosphérique. Si l'amplitude est du même ordre ou supérieure à la pression atmosphérique, alors ce ne sont plus des ondes sonores, mais des ondes de choc, elles se propagent à vitesse supersonique.

Audience des sons

Nous avons déjà compris quelle est la gamme de fréquences audio, mais qu'y a-t-il au-delà de ses frontières ? Si la fréquence est inférieure à 20 Hz, ces ondes sont dites infrasonores. Si plus de 20 kHz - ce sont des ondes ultrasonores. Les infra et les ultrasons ne provoquent pas de sensations auditives. Les frontières sont assez floues: les bébés entendent 22-23 kHz, les personnes âgées peuvent percevoir 21 kHz, quelqu'un entend 16 Hz. Autrement dit, plus la personne est jeune, plus la fréquence qu'elle peut entendre est élevée.

Les chiens entendent des fréquences plus élevées. Cette capacité qui est la leur est utilisée par les formateurs, ils donnent des commandes aux ultrasonsun sifflet que les gens ne peuvent pas entendre. La figure montre les gammes de fréquences disponibles pour la perception par différents animaux.

La gamme de fréquences perçues de différents animaux
La gamme de fréquences perçues de différents animaux

Son comme des armes à feu de la police

Donnons un exemple d'un cas qui montre que la gamme de fréquences sonores entendues par une personne est approximative et dépend de caractéristiques individuelles.

À Washington, la police a trouvé un moyen de disperser les jeunes sans violence. Garçons et filles se rassemblaient constamment près d'une des stations de métro et parlaient. Les autorités ont estimé que leur passe-temps sans but interfère avec les autres, car trop de gens s'accumulent à l'entrée. La police a installé un appareil Mosquito qui émettait un son à une fréquence de 17,5 kHz. Cet appareil est conçu pour repousser les insectes, mais les fabricants ont assuré que les ondes sonores de cette fréquence ne sont perçues que par les adolescents à partir de 13 ans et pas plus de 25 ans.

répulsif à ultrasons
répulsif à ultrasons

Grâce à l'appareil, il a été possible de se débarrasser des jeunes, mais un homme de 28 ans a entendu un bruit et s'est plaint à l'administration municipale. Les autorités locales ont dû cesser d'utiliser l'appareil.

Plage de longueur d'onde

Les ondes de fréquence sonore dans différents environnements ont des caractéristiques différentes. La longueur et la vitesse de propagation de l'onde diffèrent. Dans l'air (à température ambiante), la vitesse est de 340 m/s.

Considérez les ondes avec des fréquences qui sont dans la gamme audible pour nous. Leur longueur minimale est de 17 mm, le maximum est de 17 m. Le son avec la plus petite longueur d'onde est au bord des ultrasons, et avec le plus grand -approche des infrasons.

Vitesse des ondes sonores

On pense que la lumière voyage instantanément, mais le son met un certain temps à voyager. En fait, la lumière a aussi de la vitesse, c'est juste la limite, plus vite que la lumière, rien ne bouge. En ce qui concerne le son, c'est sa propagation dans l'air qui présente le plus d'intérêt, même si la vitesse d'une onde sonore dans des milieux plus denses est beaucoup plus élevée. Considérez un orage: nous voyons d'abord un éclair, puis nous entendons un roulement de tonnerre. Le son est retardé car sa vitesse est plusieurs fois inférieure à la vitesse de la lumière. Pour la première fois, la vitesse du son a été mesurée en fixant l'intervalle de temps entre un coup de mousquet et le son. Ensuite, ils ont pris la distance entre l'outil et le chercheur et l'ont divisée par le temps du "retard" du son.

Cette méthode a deux inconvénients. Premièrement, c'est l'erreur du chronomètre, surtout à une distance proche de la source sonore. Deuxièmement, c'est la vitesse de la réaction. Avec cette mesure, les résultats ne seront pas précis. Pour calculer la vitesse, il est plus pratique de prendre la fréquence connue d'un son particulier. Il y a un générateur de fréquences, un appareil avec une gamme de fréquences audio de 20 Hz à 20 kHz.

Générateur de fréquence audio
Générateur de fréquence audio

Il est allumé à la fréquence souhaitée, pendant l'expérience la longueur d'onde est mesurée. En multipliant les deux valeurs, obtenez la vitesse du son.

Hypersonique

La longueur d'onde est calculée en divisant la vitesse par la fréquence, de sorte que lorsque la fréquence augmente, la longueur d'onde diminue. Il est possible de créer des oscillations d'une fréquence si élevée que la longueur d'onde sera du même ordre de grandeur que la longueurlibre parcours des molécules de gaz, comme l'air. C'est l'hypersonore. Il ne se propage pas bien, car l'air n'est plus considéré comme un milieu continu, puisque la longueur d'onde est négligeable. Dans des conditions normales (à pression atmosphérique), le libre parcours moyen des molécules est de 10-7 m. Quelle est la gamme de fréquences des ondes ? Ils ne sont pas sonores, car nous ne les entendons pas. Si nous calculons la fréquence de l'hyperson, il s'avère qu'elle est de 3×109 Hz et plus. L'hyperson se mesure en gigahertz (1 GHz=1 milliard de Hz).

Comment la fréquence d'un son affecte sa hauteur

La plage de fréquences audio affecte la plage de hauteur. Bien que la hauteur soit une sensation subjective, elle est déterminée par la caractéristique objective du son, la fréquence. Les hautes fréquences produisent un son aigu. La hauteur du son dépend-elle de la longueur d'onde ? Bien sûr, la vitesse, la fréquence et la longueur d'onde sont toutes liées. Cependant, le son de la même fréquence aura une longueur d'onde différente dans différents environnements, mais il sera perçu de la même manière.

Nous entendons un son parce que les changements de pression font vibrer notre tympan. La pression change avec la même fréquence, donc peu importe que la longueur d'onde soit différente dans différents milieux. Du fait de la même fréquence, nous percevrons le son comme aigu ou grave, même dans l'eau, même dans l'air. Dans l'eau, la vitesse du son est de 1,5 km / s, soit presque 5 fois plus que dans l'air, par conséquent, la longueur d'onde est beaucoup plus grande. Mais si le corps vibre à la même fréquence (par exemple, 500 Hz) dans les deux environnements, la hauteur sera la même.

Il y a des sons qui n'ont paspitch, par exemple, le son "shhhhh". Leurs fluctuations de fréquence ne sont pas périodiques, mais chaotiques, nous les percevons donc comme du bruit.

Conseillé: