KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!Önök Dr. Wersényi György:

Akusztitkok – Érdekességek a hang világábólelőadását

hallhatják!

2010. április 7.

Akusztitkok

• Érdekességek a hang világából– Mi a hang, milyen jellemzői vannak?– Hangterjedés különböző közegekben,

hangsebesség– Irányhallás– Doppler-hatás– Hangillúziók

Wersényi György: Akusztitkok2 2010. április 7.

A hang

• A hang olyan hullámrezgés, amely– esetén a közvetítő közeg részecskéinek rezgésállapota

terjed– különböző közegekben eltérő

sebességű– longitudinális– az emberi fül és hallórendszer számára érzékelhető,

ha frekvenciája kb. 20 Hz – 20 kHz között van.

3 2010. április 7.Wersényi György: Akusztitkok

• Rugó-tömeg modell:– Golyók száma = sűrűség– Rugók rugalmassági modulusa = „keménység”

– A hang lassabb sűrűbb és gyorsabb keményebb anyagban (erősebb rugók, erősebb belső kötések)

– A rezgésállapot terjed, nem a részecskék!– Mechanikai sűrűség ≠ akusztikai sűrűség

A frekvencia

• A másodpercenkénti rezgések száma – 1/s, Hz– alacsony frekvencia: mély hang– magas frekvencia: magas hang

f= c/λ = 1/T • A hullámhossz méterben, a periódusidő

s-ban adja meg az adott frekvenciájú hang „hosszát”

• Más közegben más λ tartozik ugyanahhoz a frekvenciához! Levegőben 17 m – 1,7 cm

• Periodikus jel: adott szakasza T idő múlva ismétlődik

5

Összetett rezgések, hangok. A spektrum.

• Tiszta hang = szinuszos = egyfrekvenciás rezgés.

• A természetben a hangok összetett rezgések, akár zene, akár beszéd, akár zaj.

• Létezik olyan matematikai ill. műszeres mérési eljárás, amely az összetett hangokat szinuszos alkotóelemeire bontja fel. Ez a spektrum.

Hangterjedés az Űrben?

• A fény terjed vákuumban, a hang nem!

A fülkagyló szerepe az irányhallásban

• Irányfüggő érzékenység: „antennarendszer” (tölcsér!)

• Feladat: hangerősség (távolság?), frekvencia és irány megállapítása.

Doppler-hatás

• Példa: 150 méter távolságból indulva, elmegy 50 m/s-al az 1 kHz-es hang 25 méterre előttünk

• Az észlelt frekvencia f , a kibocsátott f0 akkor:

ahol v a hangsebesség a közegbenvr a megfigyelő relatív sebessége a közeghez képest; pozitív, ha a megfigyelő a forrás felé mozog.vs a forrás relatív sebessége a közeghez képest; pozitív, ha a forrás távolodik a megfigyelőtől.

• A frekvencia csökken, ha bármelyik távolodik a másiktól. Fenti képlet akkor pontos, ha felénk közelít a forrás, ha szöget zár be, már módosul a hang.

• Bonyolult lehet a helyzet, ha a sebesség túl nagy (a hangsebességhez képest). Lásd: hangsebesség átlépése.

• Vigyázat: a hang intenzitása nő közeledéskor ill. csökken távolodáskor, és ez is lehet félrehallás oka.

• Mozoghat a forrás, a megfigyelő és a közeg is (szél?). Az állandó frekvenciájú forrásnak a HULLÁMHOSSZA változik. Mintha hógolyót dobáló ember felé mennénk, akkor több golyót kapunk (hiszen a távolság a golyók között csökken), ha elfutunk előle, kevesebbet.

• Alkalmazások: trafipax, szirénázó autók, vöröseltolódás a csillagászatban (fény esetén).

A hang sebessége

• Levegőben 0 Celsius esetén 332 m/s+1 fokos hőmérséklet-emelkedés hatására 0,6 m/s-al nő

• A hangsebesség átléphető (Mach-szám)

(a fénysebesség nem)

A hangsebesség átlépése• Normál esetben a nyomás folytonosan változik, nincs éles váltás. A hangsebesség átlépésekor kialakul egy

lökéshullám, melynek mentén ugrásszerűen változik a nyomás és a hőmérséklet, akár 7-12-szeres nyomásviszony is lehet a lökéshullám két oldala között.

• A különleges technikával készült felvétel láthatóvá teszi a repülőtől lemaradó lökéshullámot (a vízgőz gyors kicsapódása a lökéshullám-kúpon). A gép hallhatatlanul közeledik, mert megelőzi a saját hangját.

• Csak nagy magasságokban (kis légnyomáson) nem veszélyes, elenyészik a lökéshullám, mire földet ér.

Netlink

Youtube

Hangsebesség más közegben

• Példák: – Víz: kb. 1400 m/s– Acél: 5000 m/s– Hélium: 927 m/s

• A He tömege nyolcszor kisebb a levegőnél, és mivel könnyebb, felfelé száll.

• A lufiból beszippantott héliumban a hang háromszor gyorsabban terjed. Nagyobb sebességgel jut át a nyomáshullám a könnyebb részecskék között.A hangszalagok rezgésének frekvenciája is nagyobb lesz: a kiadott hang ezért magasabb.

Hangillúziók• „Auditory illusion”: olyat hallunk, ami nincs ott, ill. lehetetlen

dolgot hallunk.• Az optikai illúziók analógiájára működik.• Sokszor paradoxonok, nincs rájuk magyarázat.

Hangillúziók• Sheperd-skála (paradoxon):• A végtelenségig emelkedőnek vagy csökkenőnek tűnő hang

vagy hangpárok, de valójában az utolsó megegyezik az elsővel.

• Ugyanaz a hang, négy oktáv távolságra, azonos időben lejátszva, eltérő hangerősséggel egymásba átfolyatva.

Java demo

• Két hangskálát játszunk le: az egyik emelkedik, a másik csökkenő, és ez a fülek között felváltva történik.

• Pl: a jobb fül először hallja az első hangot az egyik skáláról, aztán a második hangot a másikról.

• Többféleképpen lehet ezt hallani, a többség „csoportosítja” a hangokat, nem a két skálát hallja külön, hanem ehelyett „melódiát gyárt”.

• Jobb kezesek magas hangú melódiát a jobb fülben, az alacsonyabb hangmagasságút a bal fülben hallják (fejhallgatón keresztül hatékony).

• Tritone-paradoxon • Fél-oktáv, azaz három

egészhang távolsága : van aki a hangpárt emelkedőnek, van aki csökkenőnek hallja.

• Régen gonosznak tartották ezt a hangtávolságot és nem használták zenében.

Fantom szavak: Lejátszáskor az emberek szavakat vélnek felfedezni, pedig csak zaj

Az agyunk akarja azt hinni, hogy értelmes beszéd.

Van, aki azt hallja, ami éppen foglalkoztatja (pld. diétázó emberek ételek nevét).

Audio-vizuális illúzió

McGurk-effektus: mást hallunk csukott szemmel és ha nézzük a szájat.

98% „da-da”-t hall, de a d-hang csak audio-vizuális illúzió. Valóságban „ba-ba”-t hallunk, de a szájat figyelve „ga-ga”-t látunk.

Találkozzunk következő előadásunkon

• Szigeti Cecília

Ökológiai lábnyom számítás gyakorlata

2010. május 5.

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

21

KÖSZÖNJÜK MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET!

A program szervezői, támogatói:

A rendezvény a „SZiENCE4YOU – Tudás- és tudomány disszemináció a Széchenyi István Egyetemen” című projekt

keretében valósult meg.

TÁMOP-4.2.3-08/1-2008-0011

• VIZUALIZÁCIÓ A HONLAPRÓL???

• http://sulifizika.elte.hu/html/sub_hangrobbanas.html

• http://www.youtube.com/watch?v=N-G8xtCTj_w• http://www.youtube.com/watch?

v=QX04ySm4TTk&feature=related

• http://www.netalive.org/tinkering/shepard-effect/