Wysokość i głośność dźwięku
W tej lekcji1/9
Naciągnij mocniej strunę gitary — dźwięk będzie wyższy. Szarpnij ją mocniej — dźwięk będzie głośniejszy. To dwie zupełnie różne rzeczy i dziś nauczysz się ich nie mylić.
Wysokość dźwięku = częstotliwość
Struna drga. Częstotliwość mówi, ile pełnych drgań wykonuje w ciągu 1 sekundy. Jednostką jest herc (Hz): 1 Hz = jedno drganie na sekundę.
Głośność = amplituda
Amplituda to największe wychylenie drgającej struny od położenia równowagi. Im mocniej szarpniesz strunę, tym dalej się wychyla — i tym więcej energii niesie fala.
Zadanie: która z dwóch strun brzmi wyżej?
- 1
Pierwsza struna wykonuje jedno pełne drganie w 0,004 s, druga w 0,002 s. Czas jednego drgania to okres T.
- 2
O wysokości decyduje częstotliwość, więc z okresu przechodzimy na liczbę drgań w sekundzie. Okres podstawiamy w sekundach, a wynik wychodzi w hercach.
- 3
Liczymy obie częstotliwości.
- 4
Druga struna drga dwa razy częściej, więc to ona daje dźwięk wyższy. O głośności ten rachunek nie mówi nic — do tego potrzebna byłaby amplituda.
Wszystkie 4 kroków odsłonięte.
Śpiewaczka bierze wyższy dźwięk, ale śpiewa równie cicho jak przed chwilą. Co zmieniło się w fali jej głosu?
Pułapka! Wysoki dźwięk to nie to samo co głośny
To najczęstszy błąd w całym dziale. W potocznym języku mówimy „podgłośnij” i „weź wyżej” prawie zamiennie — w fizyce to dwie niezależne cechy dźwięku:
Co słyszy człowiek, a czego nie
- 1
Ludzkie ucho odbiera drgania tylko w pewnym zakresie częstotliwości. To zakres słyszalny — jego granice są umowne i u każdego człowieka wypadają trochę inaczej.
- 2
Poniżej 20 Hz są infradźwięki. Nie słyszymy ich, choć potrafią być bardzo głośne — wytwarzają je na przykład trzęsienia ziemi.
- 3
Powyżej 20 000 Hz są ultradźwięki — używa ich nietoperz i aparat USG. Jednym i drugim zajmiemy się w całej następnej lekcji.
- 4
Uwaga: infradźwięk o dużej amplitudzie i tak pozostaje niesłyszalny. Głośność nie przesuwa granic słyszenia — decyduje częstotliwość.
Wszystkie 4 kroków odsłonięte.
Gitarzysta szarpie tę samą strunę dwa razy mocniej niż przed chwilą. Jak zmieni się jej dźwięk?
Ściąga do zapamiętania
Od czego zależy wysokość, a od czego głośność dźwięku?
Wysokość zależy od CZĘSTOTLIWOŚCI f (w hercach): większa częstotliwość = wyższy dźwięk. Głośność zależy od AMPLITUDY drgań (mierzymy ją w decybelach): większa amplituda = głośniejszy dźwięk. To cechy niezależne — bywa dźwięk cichy i wysoki oraz głośny i niski. Okres i częstotliwość wiąże wzór f = 1/T (T w sekundach, f w hercach). Człowiek słyszy od 20 Hz do 20 000 Hz — to granice umowne, u każdego trochę inne; niżej są infradźwięki, wyżej ultradźwięki.
Sprawdź się!
Odpowiedziano na 0 z 5 pytańSkróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.
Rysunek pokazuje dwie fale dźwiękowe zarejestrowane na tym samym odcinku. Która z nich to dźwięk WYŻSZY?
Dwie struny drgają z tą samą częstotliwością 300 Hz, ale pierwsza ma dwa razy większą amplitudę. Czym różnią się ich dźwięki?
Wzmacniacz sprawia, że ten sam akord na gitarze brzmi o 30 dB głośniej. Co zmieniło się w fali dźwiękowej?
Komar piszczy cicho dźwiękiem o częstotliwości 600 Hz, a silnik ciężarówki huczy głośno dźwiękiem o częstotliwości 80 Hz. Który dźwięk jest WYŻSZY?
Bardzo głośna fala o częstotliwości 12 Hz to: