ฟิสิกส์: เสียง

ร่วมส่งเนื้อหาที่เป็นประโยชน์ คลิกที่นี่ บทความของท่านมีประโยชน์กับผู้ไม่รู้อีกมากมาย

เสียง

          เสียงเป็นคลื่นตามยาว เกิดจากการสั่นของวัตถุ มนุษย์ได้ยินเสียงในคลื่นความถี่ 20-20,000 Hz เสียงที่ต่ำกว่า 20 Hz เรียกว่า เสียงอินฟราโซนิก และเสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 Hz เรียกว่า เสียงอุลตราโซนิก เรารับฟังไม่ได้
          ความเร็วเสียงแปรผันตรงอุณหภูมิ ตามสมการ V
t = 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 (If
1-f2I)

การเลี้ยวเบนของเสียง
          เกิดขึ้นเมื่อสิ่งกีดขวางที่ลักษณะเป็นมุม เป็นช่องเล็ก จะทำให้เราได้ยินเสียง ทั้ง ๆ ที่ไม่เห็นแหล่งกำเนิดเสียงเลย

ความดังของเสียง
          ความดังของเสียงขึ้นกับความเข้มของเสียง ถ้าความเข้มสูง ความดังมาก ถ้าความเข้มต่ำ ความดันจะต่ำ

ให้

Pเป็นกำลังเสียงจากแหล่งกำเนิด
Iเป็นความเข้มเสียง
Rเป็นระยะห่างที่วัดจากแหล่งกำเนิดเสียง

I = k/R2      = P/4pR2

ความดังของเสียง เป็นระดับความเข้มของเสียง (b) มีหน่วยเป็นเดซิเบล

b = 10 log (I/I0)

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


sound1.gif (989 bytes)
l
f1

= 2 L
= V/2L เป็นความถี่มูลฐาน
(Harmonic ที่ 1)


sound2.gif (750 bytes)
l
f1
= L
= 2V/2L Harmonic ที่ 2
Overtone ที่ 1
sound3.gif (776 bytes)
3l/2
f
1
f
2
= L
= 3V/2L
= 3f
1
Harmonic ที่ 3 หรือ
overtone ที่ 2
สามารถสรุปได้เป็นสูตรทั่ว ๆ ไปว่าfn
n
= nV/2L
= 1,2,3,4…

    การเกิดกำทอนหรือสั่นพ้องของอุปกรณ์ปลายปิดข้างเดียว (ปลายเปิดข้างเดียว)

        สมมติอุปกรณ์ยาว L
sound4.gif (564 bytes)
l
f1
= 4L
= V/4L เป็นความถี่มูลฐาน (Harmonic ที่ 1)
sound5.gif (676 bytes)
l
f1
= 4/L
= 3V/4L f
2 = 3f1
Harmonic ที่ 3 หรือ Overtone ที่ 1
sound6.gif (977 bytes)
l
f3
f
2
= 4L/5
= 5V/4L 
= 5f
1
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  

f
V
V
s
VO
f
f
= f (VVO) / (VVs)
- ความเร็วของเสียงในอากาศ
- ความเร็วที่ต้นกำเนิดเสียง S เคลื่อนที่
- ความเร็วที่ผู้ฟัง O เคลื่อนที่
- ความถี่ของเสียงที่ออกจากต้นกำเนิด
- ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน

คลื่นกระแทก
          คลื่นที่เกิดขึ้นเมื่อต้นกำเนิดเสียงเคลื่อนที่โดยมีความเร็วมากกว่าความเร็วของเสียงในอากาศ หน้าคลื่นของคลื่นกระแทกจะมีลักษณะเป็นรูปกรวยกลม

sin q = V / Vs

         เมื่อ q เป็นมุมที่เกิดขึ้นระหว่างคลื่นกระแทกกับแนวที่ต้นกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ ผลของคลื่นกระแทกจะก่อให้เกิดเสียงดัง เรียกว่า sonic boom

   
คัดสรรมาฝากโดย อาร์ม EZ Team
วันที่ 25/08/2548 เวลา 18:22:00
เข้าชมบทความนี้แล้ว 5176 ครั้ง ได้รับการโหวต 65 คะแนน
โหวตให้บทความนี้ คะแนน
ตั้งกระทู้ใหม่ เก็บไว้ใน Favorites พิมพ์ แจ้งลบ ส่งบทความนี้ให้เพื่อน
หน้าที่ 1 จากทั้งหมด 1 หน้า ( ชม 5176 คน ตอบ 2 คน ) 1 >>
ความคิดเห็นที่ 2
วันที่ 21/7/2552 22:47:25
โดย คุณ OhibariO
IP : 118.173.129.***
 



โพสต์เมื่อ : 21/7/2552 22:47:25
ตอบโดยอ้างอิงข้อความ ตั้งกระทู้ใหม่ แจ้งลบ
ความคิดเห็นที่ 1
วันที่ 5/3/2550 14:55:24
โดย คุณ เอิร์น บาย
IP : 203.113.17.***
 

ควรมีสาระมากกว่านี้เพราะสาระไม่มีมาก

โพสต์เมื่อ : 5/3/2550 14:55:24
ตอบโดยอ้างอิงข้อความ ตั้งกระทู้ใหม่ แจ้งลบ
หน้าที่ 1 จากทั้งหมด 1 หน้า ( ชม 5176 คน ตอบ 2 คน ) 1 >>
เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง
ตั้งกระทู้ใหม่   ดูเนื้อหาทั้งหมด