lyd

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Lydmengder

Lyd (fra gammelhøjtysk : skala ) beskriver generelt mekaniske vibrasjoner i et elastisk medium (gass, væske, fast stoff). [1] Disse vibrasjonene forplanter seg i form av lydbølger . I luft er lydbølger trykk- og tetthetssvingninger.

I daglig tale refererer lyd hovedsakelig til støy , lyd , tone , smell (lydtyper), slik det kan oppfattes lydmessig av mennesker og dyr med hørselen, det vil si øre-hjernesystemet. Det skilles mellom nyttig lyd , for eksempel musikk eller stemmen under en samtale, og forstyrrelseslyd , for eksempel byggeplass eller trafikkstøy . Lyd er et kollektiv og brukes bare i entall .

Fysisk definisjon

Fra et fysisk synspunkt er lyd en mekanisk deformasjon som utvikler seg som en bølge i et medium . I stasjonære gasser og væsker er lyd alltid en langsgående bølge , dvs. også omtrent i luften. Den generelle bølgelikningen for tredimensjonale lydfelt i flytende medier [2] er:

I det er Laplace -operatøren . Lyd forplanter seg med en konstant lydhastighet som er karakteristisk for mediet og dets tilstand ( temperatur , trykk , etc.) slutten. Ved en temperatur på 20 ° C er dette 343 m / s i luft og 1484 m / s i vann, se også lydhastigheten i forskjellige medier . Bølgelengden lydbølgen kan ha en gitt frekvens og lydens hastighet kan beregnes ved hjelp av følgende forhold:

I gasser som luft, lyd kan beskrives som en god trykkbølge overlagret på det statiske lufttrykket . Når det gjelder lydbølger, er svingningene i tilstandsvariablene trykk og tetthet vanligvis små i forhold til hvilevariablene . Dette blir klart når man sammenligner lydtrykksnivået på 130 dB ( desibel ), som omtrent er smerteterskelen for mennesker, med normalt atmosfæretrykk: Trykket i hvile i atmosfæren er 101 325 Pascal (= 1013,25 hektopascal), mens en lyd trykknivå på 130 dB tilsvarer en effektiv verdi av lydtrykket p på bare 63 Pascal.

På den annen side er det også tverrgående bølger og guidede bølger i faste stoffer. Det er ingen lyd i et vakuum fordi den, i motsetning til elektromagnetiske bølger, alltid trenger et bærermedium. Lydspredning foregår også i verdensrommet, [3] på grunn av den lave tettheten (ca. 1 million atomer per m³ i melkeveiens interstellare rom) er energiene som sendes svært lave. Supersoniske hendelser er for eksempel supernovaer, hvis soniske boom også ville være under den menneskelige hørselsterskelen.

Akustikk

Den tilhørende vitenskapen er akustikk . De to energiformene som transformeres til hverandre under lyd er kompresjonsenergi og kinetisk energi som en lydenergimengde , men de er preget av lydfeltmengdene :

Bølger er tidsmessig og romlig periodiske endringer av en fysisk mengde g (t, x) . Lydtrykket p er den viktigste lydfeltmengden som skalar ; se også trykkbølge . Det er forskjellige årsaker til dette: Lydtrykket er en tydelig variabel, relativt lett å måle med mikrofoner og også fysiologisk påviselig av mennesker. Lydtrykket p er lett å måle. Ved et lydtrykknivå på 0 dB, dvs. ved hørselsterskelen , har lydtrykket en effektiv verdi på 2 · 10 −5 N / m 2 (Pascal). I kontrast er lydfeltmengden lydhastighet v en vektor , med effekten av lyd som refererer til hastigheten på frem og tilbake bevegelse av væskeelementene (luftpartikler). Begrepet hastighet unngås her for å tydelig skille det fra lydens hastighet c . Hastigheten er ikke så lett å bestemme. Man må her være oppmerksom på at maksimal hastighet som oppstår i nedbøyningen er små væskeelementer sammenlignet med lydens hastighet: Med et lydtrykknivå på 130 dB, smerteterskelen, er lydhastigheten i luften bare 0,153 m / s. I den menneskelige hørselsterskelen har den effektive verdien av lydhastigheten en verdi på 5,10 −8 m / s, tilsvarende et lydhastighetsnivå på 0 dB. Luftpartiklene avbøyes bare litt her.

Klassifisering etter frekvens

I henhold til frekvensområdet skiller en seg:

  • Infralyd <16 Hz kan ikke høres av mennesker fordi frekvensen er for lav
  • Hørbar lyd fra 16 Hz til 20 kHz er lyd som kan høres av mennesker
  • Ultralyd fra 20 kHz til 1,6 GHz kan ikke høres av mennesker fordi det er for høyfrekvent
  • Hypersonisk > 1 GHz dannes av lydbølger som bare kan spre seg i begrenset grad

Hørselsterskelen, oppfatning av et visst volum og grensen for smerteoppfattelsen til mennesker går i området 16-20 000 Hz langs en familie av hørselskurver som har en tendens til å konvergere i området med de laveste og høyeste frekvensene. Hørselsevnen, spesielt i høyhøydeområdet, reduseres irreversibelt med økende alder, men også på grunn av belastningen på hørselen forårsaket av høy musikk, støy eller smell.

Hunder og flaggermus kan også høre lyder over 20 kHz. Infralyd kan føles haptisk av mennesker med bukveggen, fingertuppene eller når du står med føttene eller sett på faste stoffer med øyet som en vibrasjon. Hvis du berører en piezo -ultralydtransduser med fingeren for å atomisere vann, genereres en følelse av varme i den. Spesielt er plasthusene til strømforsyninger permanent sveiset med ultralyd.

Ulike lyder

Figur 1: Lydtrykket til forskjellige lyder over tid

Figur 1 viser skjematiske tidskurver for lydtrykket til forskjellige lyder:

Se også

litteratur

  • Hans Breuer: dtv-Atlas Physik, bind 1. Mekanikk, akustikk, termodynamikk, optikk. dtv-Verlag, München 1996, ISBN 3-423-03226-X .
  • Heinrich Kuttruff: Akustikk: En introduksjon. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-7776-1244-8 .
  • Clemens Kühn : Musikkteori. Grunnleggende og manifestasjoner av okkidental musikk. Laaber-Verlag, 1980, ISBN 3-9215-1860-1 , s. 43-50 ( materiale: 1. Akustisk begrunnelse ).

weblenker

Commons : Lyd - samling av bilder, videoer og lydfiler
Wiktionary: lyd - forklaringer på betydninger, ordopprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

  1. Lyd. I: Lexicon of Physics. Spectrum, 1998, åpnet 2. august 2018 .
  2. ^ Heinrich Kuttruff: Akustikk: En introduksjon. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-7776-1244-8 , s. 40.
  3. Bryan Gaensler: Kosmos xxxtrem! Springer-Verlag, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-43391-1 , 8 'Sfæriske lyder: Ekstrem av lyd'.