Monde sonore. De quoi dépend la hauteur du son ? Qu'est-ce qui détermine la hauteur de la limite des neiges ?

De quoi dépend la hauteur du son ? Qu'est-ce qui détermine le volume du son ? Nommez les unités de volume et de niveau sonore. 1. La hauteur du son dépend de la fréquence de vibration. La fréquence est mesurée en Hz (Hertz) 2. L'intensité sonore dépend de l'amplitude des vibrations de l'onde sonore. L'unité de volume sonore est le sommeil. Le volume d'un son est de 1B (1 Bel). En pratique, le volume sonore se mesure en décibels (dB). 1dB = 0,1B.

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De la naissance à la mort, nous sommes dans un océan de sons. En ville, on entend constamment les bruits des voitures en mouvement, les conversations des passants et les bruits de fond. Les appareils électriques fonctionnent à la maison ; nous allumons les téléviseurs, les radios et les ordinateurs. Vous ne remarquerez peut-être pas ces sons, vous n’y prêterez pas attention, mais ils affectent notre vision du monde et notre bien-être. Lorsque nous sommes, semble-t-il, en silence, en dehors de la ville, dans la nature, les sons existent encore autour de nous. les feuilles, le bourdonnement des insectes, le bruissement des pas sur l'herbe. Le silence absolu n’existe pas sur Terre dans des conditions naturelles.

Du point de vue de la physique, le son est constitué d'ondes élastiques se propageant dans un milieu et y créant des vibrations mécaniques. Qu’est-ce qui détermine la hauteur du son et nos autres sensations ?

D'un point de vue physiologique, le son est lié à l'audition. Et c’est directement lié à nos sens.

Le milieu de propagation des ondes sonores peut être l’air, l’eau, le métal et d’autres substances.

Puisque le son est ce qu’il est, il est décrit par les mêmes paramètres que n’importe quelle onde. Ce sont la fréquence, la longueur d'onde, l'amplitude, le vecteur d'onde (direction), la vitesse.

Une personne entend des sons compris entre 15 Hz et 20 000 Hz. La plage inférieure au niveau d'audibilité est appelée infrasons, celle au-dessus du niveau et jusqu'à 1 GHz est appelée ultrasons. Au-dessus de 1 GHz, c'est l'hyperson.

Pas

L'unité de mesure du poix est la craie. Les craies sont réparties le long de l'échelle à des intervalles perçus à l'oreille comme égaux.

Les scientifiques ont découvert que si de courtes impulsions sont émises à des intervalles de 5 millisecondes, elles seront alors perçues à l'oreille en continu.

Comme toute information provenant de nos sens, l’information sonore est traitée par le cerveau. Voyons de quoi dépend la fréquence du son. L'effet dit Shepard est connu. Une échelle qui crée l’illusion d’une hauteur constamment montante ou descendante, alors qu’en réalité rien ne change. Ceci est réalisé en superposant des ondes sonores en octaves (multiples de fréquence). Cet effet a été intuitivement utilisé par Bach, Ravel et Chopin.

Tonalités sonores

Un ton complexe est le son de plusieurs fréquences à la fois. Une tonalité simple peut être produite à l’aide d’un générateur de signaux sonores ou d’un diapason. Le ton complexe est créé par les instruments de musique et la voix humaine. Le spectre d’une tonalité complexe se compose d’une fréquence fondamentale et de nombreuses harmoniques supplémentaires, appelées harmoniques. Qu’est-ce qui détermine la hauteur d’un son et le son lui-même ? Cela dépend de la fréquence fondamentale du ton. Mais l’intensité affecte également la perception de la hauteur. Plus l'intensité est élevée, plus le son apparaît faible.

Volume sonore

Le volume d'un son caractérise le niveau de sensation sonore. Qu'est-ce qui détermine le volume et la hauteur d'un son ? La perception du volume sonore est une sensation subjective et dépend à la fois de l'intensité du son ainsi que de l'âge, du sexe, de l'origine ethnique et des conditions d'écoute. La sensation de volume est décrite par la loi psychophysique de Weber-Fechner. Conformément à cette loi, si l'intensité du son augmente selon une progression géométrique, alors la sensation d'intensité sonore augmente selon une progression arithmétique. (Dépendance logarithmique). Qu'est-ce qui détermine le volume et la hauteur d'un son ? Pour de nombreuses raisons. La hauteur du son apparaît plus basse lorsque le volume est augmenté. Pour une personne, les basses et hautes fréquences semblent toujours plus silencieuses que les moyennes fréquences.

Timbre sonore

Le timbre est déterminé par les harmoniques (harmoniques de la fréquence fondamentale) donnant de la couleur au spectre. Ils ajoutent une coloration émotionnelle à n'importe quel son. Qu’est-ce qui détermine la hauteur et le timbre du son ? Ils dépendent de la conception et des matériaux des instruments de musique, des caractéristiques de la voix humaine. Les nombreuses harmoniques qui en résultent confèrent au son un caractère unique.

Chacun des célèbres violons Stradivarius avait un timbre unique. Cela était déterminé par la forme du résonateur, le type de bois et même le vernis du revêtement.

Certains pensent que la perception particulière du son de l’homme a contribué à sa survie dans les temps anciens. Pour analyser le bruit extérieur, il était nécessaire de comprendre de quoi dépend la hauteur du son, d'isoler de la masse du bruit, des fréquences sonores les sons d'un prédateur rampant, ou d'entendre l'approche d'une catastrophe naturelle dans le temps.

Il est désormais possible de synthétiser n'importe quel son et de traiter des enregistrements audio existants pour obtenir l'effet souhaité. Mais dès les débuts de l’enregistrement sonore, des combinaisons sonores étaient réalisées. Un exemple d’un tel effet est le célèbre cri de Tarzan, créé artificiellement en 1932.

Acoustique architecturale

De quoi cela dépend-il, bien entendu, de la pièce dans laquelle cela se produit.

Ils le savaient dans l'Antiquité et construisaient des temples en tenant compte des éléments acoustiques, dont la base théorique a été développée par la suite. Cela inclut la forme acoustique des dômes et des coques acoustiques.

>>Physique : Volume et hauteur du son. Écho

Les sensations auditives que divers sons évoquent en nous dépendent en grande partie de l'amplitude de l'onde sonore et de sa fréquence. L'amplitude et la fréquence sont des caractéristiques physiques d'une onde sonore. A ces caractéristiques physiques correspondent certaines caractéristiques physiologiques associées à notre perception du son. Ces caractéristiques physiologiques sont le volume et la hauteur du son.

Volume le son est déterminé par son amplitude : plus l'amplitude de vibration d'une onde sonore est grande, plus le son est fort. Ainsi, lorsque les vibrations d’un diapason sonore s’éteignent, le volume du son diminue avec l’amplitude. Et vice versa, en frappant plus fort sur le diapason et en augmentant ainsi l'amplitude de ses vibrations, on provoquera un son plus fort.

Le volume d’un son dépend également de la sensibilité de notre oreille à ce son. L'oreille humaine est la plus sensible aux ondes sonores d'une fréquence de 1 à 5 kHz.

En mesurant l'énergie transférée par une onde sonore en 1 s à travers une surface d'une superficie de 1 m2, on trouvera une grandeur appelée l'intensité sonore.

Il s'est avéré que l'intensité des sons les plus forts (au cours desquels la sensation de douleur se produit) dépasse l'intensité des sons les plus faibles accessibles à la perception humaine. 10 mille milliards de fois ! En ce sens, l’oreille humaine s’avère être un appareil beaucoup plus avancé que n’importe lequel des instruments de mesure habituels. Il est impossible pour aucun d'entre eux de mesurer une plage de valeurs aussi large (pour les appareils, elle dépasse rarement 100).

L'unité de sonie s'appelle somnolent(du latin "sonus" - son). Une conversation étouffée a un volume de 1 sommeil. Le tic-tac d'une horloge est caractérisé par un volume d'environ 0,1 dson. conversation normale - 2 couchages, le bruit d'une machine à écrire - 4 couchages, bruit de la rue fort - 8 couchages. Dans une forge, le volume atteint 64 sones, et à une distance de 4 m d'un moteur à réaction en marche - 256 sones. Des sons d’un volume encore plus important commencent à causer de la douleur.
Le volume d'une voix humaine peut être augmenté en utilisant mégaphone. Il s'agit d'une corne conique fixée à la bouche de la personne qui parle (Fig. 54). Dans ce cas, l'amplification du son se produit en raison de la concentration de l'énergie sonore émise dans la direction de l'axe du cornet. Une augmentation encore plus importante du volume peut être obtenue à l'aide d'un mégaphone électrique dont le pavillon est connecté à un microphone et à un amplificateur à transistor spécial.

Un klaxon peut également être utilisé pour amplifier le son reçu. Pour ce faire, il faut le placer près de votre oreille. Autrefois (quand il n'existait pas d'appareils auditifs spéciaux), ceux-ci étaient souvent utilisés par les personnes malentendantes.

Les klaxons ont également été utilisés dans les premiers appareils conçus pour enregistrer et reproduire le son.

L'enregistrement mécanique du son a été inventé en 1877 par T. Edison (USA). L'appareil qu'il a conçu s'appelait phonographe. Il envoya un de ses phonographes (Fig. 55) à L.N. Tolstoï.

Les parties principales du phonographe sont le rouleau 1, recouvert d'une feuille d'étain, et la membrane 2, reliée à un stylet en saphir. L'onde sonore, agissant à travers le cornet sur la membrane, faisait vibrer l'aiguille et l'enfoncer de plus en plus fort dans la feuille. Lorsque la poignée tournait, le rouleau (dont l'axe avait un filetage) non seulement tournait, mais se déplaçait également dans le sens horizontal. Dans ce cas, une rainure hélicoïdale de profondeur variable est apparue sur le foil. Pour entendre le son enregistré, l'aiguille a été placée au début de la rainure et le rouleau a été à nouveau tourné.

Par la suite, le rouleau rotatif du phonographe a été remplacé par une plaque ronde plate et la rainure de celle-ci a commencé à être appliquée sous la forme d'une spirale pliante. C'est ainsi qu'apparaissent les disques phonographiques.

En plus du volume, le son est caractérisé par la hauteur. Hauteur le son est déterminé par sa fréquence : plus la fréquence de vibration d'une onde sonore est élevée, plus le son est élevé. Les vibrations basse fréquence correspondent aux sons graves, les vibrations hautes fréquences correspondent aux sons aigus.

Ainsi, par exemple, un bourdon bat des ailes en vol avec une fréquence inférieure à celle d'un moustique : pour un bourdon, c'est 220 battements par seconde, et pour un moustique, c'est 500-600. Par conséquent, le vol d'un bourdon s'accompagne d'un son faible (bourdonnement) et le vol d'un moustique est accompagné d'un son aigu (grincement).

Une onde sonore d'une certaine fréquence est également appelée ton musical. Par conséquent, la hauteur est souvent appelée hauteur.
Le ton principal avec un « mélange » de plusieurs vibrations d’autres fréquences forme son musical. Par exemple, les sons d’un violon et d’un piano peuvent inclure jusqu’à 15 à 20 vibrations différentes. La composition de chaque son complexe détermine son timbre.

La fréquence des vibrations libres de la corde dépend de sa taille et de sa tension. Ainsi, en étirant les cordes de la guitare à l'aide de chevilles et en les pressant contre le manche de la guitare à différents endroits, on modifiera leur fréquence naturelle, et donc la hauteur des sons qu'elles produisent.

Le tableau 5 montre les fréquences de vibration des sons de divers instruments de musique.

Les gammes de fréquences correspondant aux voix des chanteurs et des chanteuses figurent dans le tableau 6.


Lors d'un discours normal, la voix masculine contient des vibrations d'une fréquence de 100 à 7 000 Hz et la voix féminine de 200 à 9 000 Hz. Les vibrations de fréquence la plus élevée font partie du son de la consonne « s ».

La nature de la perception sonore dépend en grande partie de la configuration de la pièce dans laquelle la parole ou la musique est entendue. Cela s'explique par le fait que dans les espaces clos, l'auditeur perçoit, en plus du son direct, une série continue de répétitions rapidement successives, provoquées par de multiples réflexions du son sur les objets de la pièce, les murs, le plafond et le sol.

Une augmentation de la durée du son provoquée par ses réflexions sur divers obstacles est appelée réverbération. La réverbération est élevée dans les pièces vides, où elle produit un son puissant. À l'inverse, les pièces avec des revêtements muraux moelleux, des tentures, des rideaux, des meubles rembourrés, des tapis, ainsi que des pièces remplies de personnes, absorbent bien le son et la réverbération y est donc insignifiante.

La réflexion du son explique également l'écho. Écho- ce sont des ondes sonores réfléchies par un obstacle (bâtiments, collines, forêts, etc.) et renvoyées à leur source. Si des ondes sonores nous parviennent, réfléchies séquentiellement par plusieurs obstacles et séparées par un intervalle de temps t>50 - 60 ms, alors un écho multiple se produit. Certains de ces échos sont devenus mondialement connus. Par exemple, des rochers disposés en forme de cercle près d'Adersbach en République tchèque répètent trois fois 7 syllabes à un certain endroit, et au château de Woodstock en Angleterre l'écho répète clairement 17 syllabes !

Le nom « echo » est associé au nom de la nymphe des montagnes Echo, qui, selon la mythologie grecque antique, était amoureuse sans contrepartie de Narcisse. A force de désir pour sa bien-aimée, Echo se desséchait et se pétrifiait, de sorte qu'il ne restait d'elle qu'une voix capable de répéter la fin des mots prononcés en sa présence.

??? 1. Qu'est-ce qui détermine volume son? 2. Quel est le nom de l’unité de volume ? 3. Pourquoi, après avoir frappé un diapason avec un marteau, son son devient-il progressivement de plus en plus silencieux ? 4. Qu'est-ce qui détermine la hauteur du son ? 5. En quoi « consiste » le son musical ? 6. Qu'est-ce qu'un écho ? 7. Parlez-nous du principe de fonctionnement du phonographe d’Edison.

S.V. Gromov, N.A. Rodina, Physique 8e année

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Pour cette question, il convient de dire qu'il vaut mieux voir au moins une fois que d'entendre plusieurs fois, mais je vais quand même essayer d'expliquer clairement ce qu'est cette « ligne » et de quoi dépend sa hauteur.

Comment s’appelle une ligne de neige ?

Une caractéristique de toute montagne est qu'à mesure que vous montez, les conditions météorologiques changent. Par exemple, s'il pleut en été en bas, la neige tombe déjà plus près des sommets et la température change tellement qu'elle ne fondra pas. Dès qu'un tel jalon est atteint, cela signifie que la limite des neiges a été franchie - un concept géographique qui désigne une limite conditionnelle au-dessus du niveau de la mer, au-dessus de laquelle se trouve la neige toute l'année, quelle que soit la période de l'année. En dessous de cette marque, bien sûr, la neige n'est pas rare non plus, mais ici elle ne reste pas longtemps.

Qu'est-ce qui détermine le niveau de la limite des neiges

Pour chaque montagne, la ligne a son propre indicateur, qui dépend de la situation géographique, c'est-à-dire que plus la latitude est élevée, plus la frontière est basse. De plus, comme la Terre possède un angle d'inclinaison, cette valeur n'est pas la même pour chaque hémisphère :

• de 0 à 10 - pour la latitude nord - 4 700 m et pour la latitude sud - 4 800 m ;
• 10-20 - 5 500 m, 5 750 m ;
• 20-30 - 5 300 m, 5 450 m ;
• 30-40 - 4950 m, 3250 m ;
• 40-50 - 3 200 m, 1 750 m ;
• 50-60 - 2550 m, 900 m ;
• 60-70 - 1200 m, 0 m ;
• 70-80 - 800 m, 0 m ;
• 80-90 - 600 m, 0 m.

Comme vous pouvez le constater, pour l'hémisphère sud, un modèle peut être tracé dans les trois dernières lignes, et tout cela parce qu'il y a ici un énorme « réfrigérateur » : l'Antarctique lié aux glaces. Comme pour les autres latitudes, dans leurs limites, la hauteur est relative, car elle peut changer sous l'influence d'un certain nombre de facteurs. Par exemple, le climat et la nature du relief, ainsi que la quantité de précipitations et la proximité de l'océan. De plus, la position de la pente par rapport au soleil a un effet. Ainsi, du côté nord, la frontière sera plus basse que du côté sud.

Fait intéressant, à mesure que vous montez, la quantité de précipitations diminuera et s'il y avait des montagnes sur notre planète plus hautes que les nuages ​​​​de neige, leurs sommets seraient complètement nus.

La hauteur dépend de la fréquence à laquelle les sources sonores vibrent. Plus la fréquence de vibration est élevée, plus le son est fort. Le type de vibration le plus simple est la vibration harmonique. Un son pur est le son d’un diapason.

Ton pur- C'est un son qui effectue des vibrations harmoniques de même fréquence. Dans une tonalité musicale, deux qualités peuvent être distinguées par le son : le volume et la hauteur.

Les sons provenant de différentes sources (par exemple, différents instruments de musique, la voix humaine, les sons d'objets étrangers, etc.) constituent ensemble un ensemble de vibrations harmoniques de différentes fréquences.

La fréquence fondamentale est la plus petite fréquence de ce son à plusieurs composants, et le son qui lui correspond et qui a une certaine hauteur est appelé le ton fondamental.

Harmoniques toutes les autres composantes de ce son multi-composants sont appelées (sa fréquence peut être plusieurs fois supérieure à la fréquence du ton fondamental).

Les harmoniques déterminent timbre le son est ce qui permet de distinguer les sons, par exemple, on peut très facilement distinguer le son d'une télé et d'une machine à laver, les sons d'une guitare et d'un tambour, etc.

La hauteur du son est également mesurée en mélah est une échelle de hauteur qui vous permet de définir l'égalité des hauteurs de deux sons.

Le ton de Shepard (illusions acoustiques) est un son qui semble monter et descendre en hauteur.

La hauteur d'un son est déterminée par la fréquence de son ton fondamental ; si la fréquence du ton fondamental est plus élevée, alors le son est plus fort ; si la fréquence du ton fondamental est inférieure, alors le son sera plus faible.

Volume sonore

Volume sonore- la qualité de la sensation auditive, qui permet de situer tous les sons sur une échelle allant de faible à fort.

Le fils est une unité de volume sonore.

1 fils est le volume approximatif d'une conversation étouffée, et le volume d'un avion est de 264 fils. Des sons encore plus forts provoqueront de la douleur.

Le volume du son dépend de l'amplitude des vibrations ; plus il est important, plus le son sera fort.

Le niveau de pression acoustique est mesuré en bels (B) ou décibels (D) - 1/10 de blanc (B), et est égal au niveau de volume sonore, qui est exprimé en bruit de fond.

Des volumes supérieurs à 180 dB peuvent provoquer une rupture du tympan.

Le bruit, les sons forts et désagréables ont un effet néfaste sur la santé humaine ; cela est dû au fait que l'ordre des sons de différents volumes, hauteurs et timbres est perturbé.

Bruit- Ce sont des sons qui contiennent des vibrations de différentes fréquences.

Pour qu'il y ait une sensation sonore, l'onde sonore doit être d'intensité minimale, mais si l'intensité dépasse la norme, alors le son ne sera pas entendu et ne provoquera que de la douleur.

L'acoustique est une branche de la physique qui étudie les phénomènes sonores.

Il existe deux types de sons : naturel et artificiel.