فرو صوت و فراصوت !!!!!!!!!!!!! در مورد دوم راهنمایی!
فرو صوت و فراصوت :46:
اصواتی با بسامدهای زیر به عنوان فرو صوت شناخته میشوند. در مقابل اصواتی با بسامدهای بالاتر از به عنوان فراصوت نامیده میشوند. با این حال گوش انسان توان شنیدن چنین اصواتی را ندارد. برخی حیوانات توان شنیدن فروصوت و فراصوت را دارند.:40:
کرگدنها با اصواتی به بسامد با یکدیگر صحبت میکنند.
در حالی که خفّاشها با اصوات شکار خود را شناسایی و جهت یابی میکنند.
در تصویر زیر محدوده بسامد صدای انسان، موش، خفّاش، فیل، پروانه و زلزله آمدهاست.
بسامد یک ویژگی فیزیکی صوت است زیرا بهکمک لوازم الکترونیکی میتوان آن را اندازه گرفت. در مقابل، بسامد در گوش ما به عنوان یک اثر کیفی است به طوری که با آن زیر و یا بمی صدا را تشخیص میدهیم. یک صدای خالص با بسامد کم به عنوان صدای بم و صدای دیگر با بسامد زیاد به عنوان صدای زیر شنیده میشود.
پیانو معمولاً صدای زیر درست میکند در حالی که طبل صدای بم تولید میکند.
چه حيواناتي قادر به شنيدن امواج فراصوت و فروصوتهستند؟حيوانات از از صوتها چه استفاده هايي مي كنند؟فرو صوت : برخي حيوانات نيزاز قبيل فيلها ؛ نهنگها ،دلفينها و خفاشها از اين اصوات براي برقراري ارتباطاتراه دور استفاده مي کنند. فراصوتهاموشها : وقتى حرف آواز خواندنبه ميان مى آيد معمولاً آواز پرندگان، نهنگ ها و آدم ها بيش از همه جلب توجه مىكند. اما پژوهش جديدى نشان مى دهد كه موش ها را هم بايستى در همان حد و اندازه هابه اين فهرست افزود. اكنون مدتى است كه پژوهشگران مى دانند موش هاى نر هنگامى كه بانشانه هايى از موش هاى ماده در نزديكى خود مواجه مى شوند، آواهاى فراصوتى از خود سرمى دهند.تيموتى هولى ( Holy. T) زيست شناس و زونگ شنگ گيو (.Guo Z) برنامه سازكامپيوترى، هر دو از دانشگاه پزشكى دانشگاه واشينگتن در سنت لوئيس، براى نخستين باراين آوازها را با جزئياتشان مورد بررسى قرار دادند و موفق به كشف شگفت انگيزىشدند.اگرچه آوازهاى فراصوت موش ها براى گوش انسان قابل شنيدن نيست اما اينپژوهشگران با ضبط و سپس پائين آوردن ارتفاع صوت آواها تا چندين اكتاو توانستندپيچيدگى واقعى آنها را بشنوند.اين آواها از دو ويژگى مهم آوازها برخوردارند كهعبارتند از انواع چندگانه سيلاب ها و يك الگوى زمانمند منظم. علاوه بر اين هر موشآوازهاى مخصوص به خود دارد كه در مقايسه با آواهاى ساده حشرات و دوزيستان بسيارپيچيده ترند. اكنون فقط اين مانده كه ببينيم آيا اين آواها براى برقرارى ارتباط بينموش ها به كار گرفته مى شود يا خير. مطالب تکميلي از صوت و قدرت شنواييانسانها: محدوده فركانس قابل شنيدن براي انسان 20 تا 20000 هرتز ميباشد. محدوده فركانس گفتاري نيز مابين 300 تا 4000 هرتز است. اما گوش انسان نسبت به اصواتبا فركانسهاي 1000 تا 4000 هرتز حساسيت بيشتري دارد. به فركانس صوتي پايين تر از 20هرتز فروصوت و به فركانس هاي صوتي بالاتر از 20 هزارهرتز فراصوت اطلاق ميگردد. بااينكه فراصوت و فروصوت توسط انسان قابل شنيدن نميباشند، اما فردي كه در معرض آنهاقرار ميگيرد دچار احساس سرگيجه، تهوع و سردرد ميگردد. اصوات به انواع دايمي وپيوسته (بلندي ثابت است مثل صداي سيستم تهويه هوا)، نوساني (بلندي و يا فركانسمتغييراست مثل آژير)، منقطع (مثل زنگ تلفن) و انفجاري (مثل شليك گلوله) تقسيم بنديميگردند. سرعت صوت در هوا 345 متر در ثانيه، در آب 1500 متر در ثانيه و در فلزات 5000 متر در ثانيه ميباشد. سرعت صوت در هواي خشك از طريق فرمول V=331+0.6T محاسبهميگردد، كه در آن T حرارت به سانتي گراد ميباشد. هر قدر رطوبت هوا بيشتر باشد سرعتصوت نيز بيشتر است. كاهش قدرت شنوايي با عدم توانايي در تشخيص فركانسهاي بالا(صدايزنان و كودكان) آغاز ميشود. همچنين اين عارضه باعث نامفهوم گشتن اصوات نيز ميگردد. به همين خاطر چنانچه فركانسهاي بالا شنيده هم گردند، باز فرد ممكن است قادر به دركصحيح آنها نباشد. شدت و بلندي صدا با مقياس دسي بل(DECIBEL) اندازه گيريميشود. شدت صوت به بزرگي نوسانات در فشارهوا كه توسط امواج صوتي ايجاد ميگردند،اطلاق ميگردد. پايين ترين حد آن 0 دسي بل است كه آستانه شنوايي ناميده ميگردد. مقياس دسي بل لگاريتمي ميباشد. بطوري كه با افزايش هر 10 دسي بل، شدت سر و صدا 10برابر ميگردد. ادراك بلندي صدا نيز در انسان لگاريتمي است بطوري كه به ازاي هر 10دسي بل افزايش شدت، ادراك بلندي صدا نيز دو برابر ميگردد. بنابراين شدت 80 دسي بليك ميليون بار شديد تر از 20 دسي بل بوده و 64 بار بلندتر ميباشد. درغياب هرگونه شيبازتابنده، سطح موثر دسي بل به ميزان 6 دسي بل به ازاي 2 برابر شدن فاصله، كاهش مييابد. براي مثال شدت صداي 100 دسي بل در فاصله 10 متري، در فاصله 20 متري به 94 دسيبل و در فاصله 40 متري به 88 دسي بل كاهش مي يابد. به ازاي هر 3 دسي بل افزايش شدتصوت، ميزان فشاري كه به پرده صماخ گوش وارد ميشود، 2 برابر ميگردد. دو فاكتور شدتصوت و طول مدت قرارگيري در معرض منبع صدا در آسيب به شنوايي انسان موثر ميباشند. شدت صوت به ازاي دو برابر شدن فاصله از منبع صوت به ميزان 6 دسي بل كاهش مييايد.
آونگ درحال نوسان
به حركت هاي رفت و برگشتي، مثل حركت آونگ، حركت نوساني مي گويند.
جسم در حال نوسان را نوسانگر مي گويند.
دوره يا زمان يك نوسان: در حركت نوساني به مدت زماني كه طول مي كشد تا نوسانگر يك نوسان كامل انجام مي دهد، دوره مي گوييم.
دوره را با نماد T نشان داده مي شود.
يكاي اندازه گيري دوره: ثانيه (S).
نكته: هر چه نوسانگر تندتر نوسان كند، زمان هر نوسان آن كوتاه تر مي شود.
بسامد: به تعداد نوسان هايي كه يك نوسانگر در مدت يك ثانيه انجام مي دهد، بسامد يا فركانس مي گويند.
بسامد را با نماد f نشان مي دهند.
يكاي اندازه گيري:هرتز (Hz)
نكته: هر چه نوسانگري تندتر نوسان كند، زمان هر نوسان كم تر و بسامد آن بيش تر مي شود.
رابطه ي بين دوره و بسامد: دوره و بسامد در حركت نوسان ساده، وارون يكديگرند.
:21::27:
ففررااصصووتت ففررووصصووتت!!!
نكته 1: دوره ي نوسان آونگ ساده: زمان يك نوسان كامل در آونگ ساده بستگي به طول آونگ و شتاب جاذبه در محل دارد.
نكته 2: دوره نوسان دستگاه وزنه – فنر
دوره نوسان وزنه متصل به فنر به جرم وزنه وجنس فنر و ساختمان آن بستگي دارد.
m= جرم وزنه
k= ثابت فنر- ( به جنس فنر بستگي دارد )
توليد موج: اگر سنگ كوچكي را در آب آرام استخر يا بركه اي بياندازد، در محل برخورد سنگ با آب، دايره اي تشكيل مي شود كه شعاع آن به تدريج افزايش يابد، به عبارت ديگر در سطح آب «تك موجي» تشكيل مي شود كه به صورت دايره به هم ي جهت ها منتشر مي شود.
اقسام موج: امواج را علاوه بر دو حالت كلي مكانيكي و الكترو مغناطيسي به دو نوع طولي و عرضي نيز طبقه بندي مي شوند.
1) امواج طولي: «موجي است كه راستاي نوسان ذره هاي محيط، موازي با راستاي انتشار موج، باشد.»
اگر چند حلقه از فنري را متراكم كنيم و يكبار آن را رها سازيم، مشاهده خواهيم كرد كه اين حالت تراكم در طول فنر منتشر مي شود حلقه هاي متراكم فنر پس از آزاد شدن، در اثر نيروي برگرداننده اي كه ايجاد شده منبسط مي شوند و انبساط آن ها سبب متراكم شدن تعدادي از حلقه هاي بعدي مي شود. و اين تراكم و انبساط در طول فنر منتشر مي شود.
راه تشخيص موج طولي: وقتي موج طولي در فنر منتشر مي شود، حلقه هاي فنر متناوبا به يكديگر نزديك و يا از يكديگر دور مي شوند وقتي به يكديگر نزديك مي شوند، حلقه هاي متراكم شده و وقتي از يكديگر دور مي شوند حلقه ها انبساط پيدا مي كنندو
«موج ها ي طولي در فنر با همين تراكم و انبساط ها قابل تشخيص است.»
2) امواج عرضي: «موجي است كه در آن امتداد ارتعاش و امتداد انتشار عمود باشد.»
يك طرف ريسمان يا فنر بلندي را به ديوار مي بنديم و طرف ديگر آن را به دست مي گيريم، به طوريكه ريسمان افقي قرار گيرد اگر انتهاي ريسمان را با يك تكان سريع كمي به بالا و پايين وضع تعادل به حركت در آوريم، يك تك موج در طول ريسمان منتشر مي شود، به طوريكه هر نقطه از ريسمان پس از دريافت موج به بالا و پايين حركت مي كند.
راه تشخيص موج عرضي: موج عرضي در طناب يا فنر با قله ها و دره هاي ايجاد شده قابل تشخيص است.
توجه: امواج عرضي نمي توانند در گازها و مايعات منتشر شوند.
چشمه ي موج: به جسمي كه در يك محيط موج ايجاد مي كند، يك چشمه ي موج مي گويند(مانند ديايازون)
جابه جايي موج در يك محيط را انتشار موج مي گويند. وقتي موج در يك محيط مثلا سطح آب يا در طول فنر منتشر مي شود،به هر ذره از محيط كه مي رسد آن ذره را وادار به حركت نوساني مي كند، بدون آن كه ذره همراه موج از جايي به جاي ديگر منتقل شود.
ويژگي هاي موج:
هر موج داراي چهار ويژگي است:
1- سرعت انتشار: موج در هر محيط با سرعت معيني منتشر مي شود. سرعت انتشار در يك محيط به جنس و حالت محيط و شرايط فيزيكي آن بستگي دارد.
نكته: در محيطي كه شرايط فيزيكي در تمام جهات آن يكسان باشد(محيط همگن)، سرعت انتشار موج مقداري ثابت است.
نماد سرعت انتشار:V
يكاي اندازه گيري: متر بر ثانيه
2- بسامد (فركانس): تعداد نوسانهايي كه نوسانگر در مدت يك ثانيه انجام مي دهد.
نماد فركانس:f
يكاي اندازه گيري:هرتز Hz
3- طول موج: فاصله ي هر دو برجستگي(قله ي موج) پياپي، يا فاصله ي هر دو فرورفتگي(قعر موج) پياپي را طول موج مي نامند.
طول موج را با λ نشان مي دهند.
يكاي اندازه گيري: متر(m)
موج هاي صوتي را برحسب بسامد آن ها به سه گروه تقسيم مي كنند. !
موج هاي صوتي را برحسب بسامد آن ها به سه گروه تقسيم مي كنند.
1- صوت:
به موج هاي صوتي كه بسامد آن ها در حدود 20 تا 20000 نوسان در ثانيه باشد، صوت مي گويند.
براي آنكه صوتي روي گوش انسان اثر بگذارد و شنيده شود، بايد بسامد آن در اين محدوده باشد، به اين محدوده، محدوده ي شنوايي انسان گفته مي شود.
2- فرو صوت:
صوت هايي كه بسامد آن ها كم تر از 20 هرتز باشد، فروصوت گفته مي شود.
3- فرا صوت:
صوت هايي كه بسامد آن ها از 20000هرتز بيش تر باشد، فراصوت گفته مي شود.
كاربردهاي فراصوت:
1- امروزه فرا صوت و استفاده آن در صنعت پزشكي اهميت بسيار دارد. به عنوان مثال در پزشكي از فراصوت براي بررسي جنين در بدن مادر و اطلاع از وضعيت و اطمينان از سلامتي آن استفاده مي شود.
2- از فراصوت در جستجوي تومورها و ديگر عوامل غير طبيعي حفره شكمي و بررسي قلب استفاده مي شود.
3- امواج فرا صوت مي توانند دستگاههاي پزشكي و دندانپزشكي را تميز كنند.
4- از يك باريكه ي پر انرژي فراصوت براي بريدن بافتهاي بدن استفاده مي شود.
در صنعت:
يك باريكه ي فراصوت مي تواند شكاف هاي ظريف (باريك) فلزات، آسفالت جاده ها يا لاستيك را آشكار سازد.
زمين شناسان باريكه اي از امواج فراصوت را به درون زمين مي فرستند و با بررسي پژواك ها، مي توانند به نوع سنگ ها و مواد كاني زير زميني پي ببرند. همچنين مي توانند با مطالعه پژواك هاي فراصوت، در مورد احتمال وجود نفت در لايه هاي زير زمين نظر بدهند.
امواج الكترو مغناطيسي:
نوعي از امواج كه مي توانند در خلا منتشر شوند و نياز به محيط مادي ندارند را موج الكترو مغناطيسي مي نامند.
موج هاي الكترو مغناطيسي از بسامد هاي بسيار بالا(طول موج بسيار كوتاه كه پرتوهاي گاما نام دارند) تا بسامدهاي بسياركم (طول موج هاي بسيار بلند كه امواج راديويي نام دارند) را شامل مي شوند.
تفاوت موج هاي الكترو مغناطيسي و موج هاي صوتي:
1- سرعت موج هاي صوتي در هوا در دماي معمولي حدود 340 متر برثانيه است در حالي كه سرعت انتشار موج هاي الكترومغناطيسي در هوا حدود 000/000/300 متر بر ثانيه است.
2- امواج صوتي براي انتشار نياز به محيط مادي دارند در حاليكه امواج الكترو مغناطيسي از خلا نيز مي گذرند.
3- امواج صوتي از نوع امواج طولي و امواج الكترومغناطيسي از نوع عرضي هستند.
شباهت موج هاي الكترومغناطيسي و موج هاي صوتي:
هر دو با خود انرژي حمل مي كنند.
نكته: موج هاي الكترومغناطيسي را بر حسب بسامد و كاربرد آن ها نامگذاري مي كنند.
جدول زير انواع موج هاي الكترومغناطيس را از موج هاي بسيار كوتاه تا موج متوسط نشان مي دهد. به اين گستره، طيف الكترو مغناطيسي مي گويند.
نكته: موج هاي الكترو مغناطيس در اين طيف برحسب طول موج مرتب شده اند.