Ονοματεπώνυμο :

Πως δημιουργείται ο ήχος;

Πατήστε το play και δείτε το σύντομο video

1. Τι είδους κίνηση εκτελούν τα διάφορα όργανα καθώς δημιουργείται ο ήχος. Δώστε την απάντησή σας στον κενό χώρο.

2. Στην παρακάτω προσομοίωση υπάρχουν μόρια αέρα σε κάποια θερμοκρασία. Σύρτε το έμβολο και παρατηρήστε τι συμβαίνει με τα μόρια όταν μειώνουμε τον όγκο του δοχείου και τι όταν αυξάνουμε τον όγκο του δοχείου.

Δώστε την απάντησή σας από την παρατήρηση στο παρακάτω πλαίσιο.

Επειδή η υπολογιστική ισχύς που απαιτείται είναι αρκετά μεγάλη και επειδή δεν υπάρχει πλέον λόγος να κινούνται τα μόρια του αέρα επιλέξτε μακρόκοσμος για σταματήσει η κίνησή τους.

Α. Ο Ήχος ως κύμα

3. Ψάξτε στο διαδίκτυο και απαντήστε στην ερώτηση πως ονομάζεται ένα κύμα στο οποίο σχηματίζονται πυκνώματα και αραιώματα. Τσέκαρε την επιλογή "Πληροφορίες" στην παρακάτω προσομοίωση για δεις πως ταλαντώνονται τα μόρια του μέσου (αέρας) και την διεύθυνση διάδοσης του ήχου.

4. Διαδίδετε ο ήχος στο κενό; (Τσεκάρετε στην προσομοίωση την επιλογή "χωρίς αέρα" για βοήθεια)

5. Πόσο χρόνο χρειάζεται ο ήχος για να διανύσει τα 12m;

6. Ποιά είναι η ταχύτητα του ήχου στον αέρα θερμοκρασίας 20^οC;

Σημείωση : η ταχύτητα ενός σώματος υπολογίζεται με την διαίρεση της απόστασης που έχει διανύσει προς τον χρόνο που χρειάστηκε

7. Εξαρτάται η ταχύτητα του ήχου στον αέρα από την θερμοκρασία του;

8. Εξαρτάται η ταχύτητα του ήχου από την συχνότητα του;

Β. Υποκειμενικά γνωρίσματα του ήχου

Τι είναι αυτό που μας κάνει να ξεχωρίζουμε τους ήχους; Σε τι διαφέρουν;

Με την παρακάτω συσκευή μπορούμε να καταγράψουμε έναν ήχο. Αυτό που σχηματίζεται ονομάζεται κυματομορφή.

Ύψος

Στην παρακάτω προσομοίωση φαίνεται μια κυματομορφή ενός ήχου και έχουμε την δυνατότητα να ακούσουμε τον ήχο πιέζοντας το πλήκτρο έναρξη. Μετακινείστε τον δρομέα της συχνότητας (f) για να δείτε την κυματομορφή του ήχου και σημειώστε την συχνότητα του.

9. Όταν ο ήχος γίνεται οξύτερος πως μεταβάλλεται η συχνότητά του; Πως μεταβάλλεται η κυματομορφή του ήχου;

Ακουστότητα

Μεταβάλλεται τον δρομέα του πλάτους του ήχου και ακούστε τον ήχο.

10. Όταν αυξάνεται το πλάτος της ταλάντωσης πως μεταβάλλεται η ένταση του ήχου;

Το μέγεθος στην Φυσική που μετράει το πόσο δυνατός είναι ένας ήχος είναι η έντασή σου (ενέργεια ανά μονάδα χρόνου ανά μονάδα επιφάνειας). Το πως αντιλαμβάνεται το αυτί του ανθρώπου το πόσο δυνατός είναι ένας ήχος ονομάζεται ακουστότητα του ήχου. Η ακουστότητα ενός ήχου εξαρτάται κυρίως από την ένταση του ήχου και από την συχνότητα του ήχου. Το αυτί μας όπως και το μάτι μας δεν αντιλαμβάνεται τα μεγέθη γραμμικά. Έτσι ένας ήχος διπλάσιας έντασης από κάποιον άλλον δε γίνεται αντιληπτός ως δύο φορές δυνατότερος. Αν γινόταν αυτό τότε τα όρια έντασης που θα μπορούσαμε να ακούσουμε θα ήταν πολύ μικρά. Έτσι χρησιμοποιούμε μια καινούργια μονάδα μέτρησης το db (decibell).

11. Σημειώστε την στάθμη έντασης του ήχου (σε db) όταν η έντασή του είναι ίση με 1pW/m². Μεταβάλλετε το πλάτος έτσι ώστε η ένταση να μεταβάλλεται όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα τον οποίο πρέπει να συμπληρώσετε.

12. Κάθε φορά που διπλασιάζεται η ένταση του ήχου κατά πόσα dB αυξάνεται η στάθμη έντασης του ήχου;

Ποιο είναι το διπλάσιο (σε ένταση) του 85db;

13. Ένας οξύτερος ήχος (χαμηλή συχνότητα) είναι πάντα δυνατότερος από έναν βαρύτερο ήχο (χαμηλή συχνότητα)

Χροιά

Ακούστε τους παρακάτω ήχους.

14. Σε τι μοιάζουν και σε τι διαφέρουν οι παραπάνω ήχοι;

Οι παραπάνω ήχοι δεν είναι απλοί δεν έχουν την μορφή που είδαμε πριν είναι πιο σύνθετοι. Γενικά ένας σύνθετος ήχος μπορεί να αναλυθεί σε απλούς ήχους (αρμονικές) με συχνότητες οι οποίες είναι πολλαπλάσιες μια θεμελιώδης συχνότητας. Δύο ήχοι με την ίδια θεμελιώδη αλλά με διαφορετικές αρμονικές παίζουν την ίδια νότα αλλά ακούγονται διαφορετικά.

Στην παρακάτω προσομοίωση δείτε δύο διαφορετικούς ήχους με την ίδια θεμελιώδη αλλά με διαφορετικές αρμονικές. Το γνώρισμα αυτό του ήχου που μας ξεχωρίζει δύο όργανα όταν παίζουν την ίδια νότα ονομάζεται χροιά.

Γ. Πείραμα

Αν έχετε λειτουργικό σύστημα Windows εγκαταστήστε το πρόγραμμα audacity κάνοντας κλικ εδώ διαφορετικά επισκεφτείτε την διεύθυνση http://audacity.sourceforge.net/ για να κατεβάσετε το πρόγραμμα για το λειτουργικό σας. Εγκαταστήστε και τρέξτε το παραπάνω λογισμικό.

Ποια είναι τα δικά μας ακουστά όρια των ήχων;
Θεωρητικά ακούμε ήχους από 20Hz έως 20000Ηz. Ήχοι συχνότητας μικρότερης από 20Hz ονομάζονται υπόηχοι ενώ ήχοι πάνω από 20.000Hz ονομάζονται υπέρηχοι. Στο κύριο παράθυρο του προγράμματος από τα μενού επιλέξτε "Ενεργοποίηση" και στην συνέχεια "Tone..." Αν δεν βρίσκεται το menu δείτε την βοήθεια στο video . Στο παράθυρο που εμφανίζεται δώστε συχνότητα 500. Φυσιολογικά πρέπει να ακούγεται ένας βαρύς ήχος και στην συνέχεια κάντε κλικ στο μικρό x της κυματομορφής του παραθύρου και επαναλάβετε την διαδικασία για μικρότερη συχνότητα πχ 250Ηz μετά 100Ηz , 50Hz ... μέχρι να βρείτε την κατώτερη τιμή που ακούτε τον ήχο. (Παρατήρηση : Λόγω της κακής ποιότητας των ηχείων και του μεγέθους τους είναι δύσκολο να αναπαράγουν ήχους χαμηλής συχνότητας. Έτσι αν δεν ακούτε ήχους χαμηλότερης συχνότητας από τα 200Hz αιτία είναι τα ηχεία).

15. Ποιος είναι ο μικρότερης συχνότητας ήχος που ακούσατε

16. Επαναλάβετε την διαδικασία για ήχουν συχνότητας μεγαλύτερους από 12000Hz. Ποιος είναι ο μεγαλύτερης συχνότητας ήχος πέρα από τον οποία ο δεν ακούγατε ήχο.

17. Το διαπασών είναι μια συσκευή που παράγει απλούς ήχους. Πάρτε το διαπασών και χτυπήστε το με το σφυράκι και πατήστε το Record έτσι ώστε να ηχογραφηθεί ο ήχος. Δείτε την καταγραμμένη κυματομορφή του ήχου. Παραμένει το πλάτος του ήχου σταθερό; Εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

Σε ένα ομαλό τμήμα του ήχου που ηχογραφήθηκε πατήστε διαδοχικά το zoom έτσι ώστε να δείτε την κυματομορφή του ήχου.

18. Καταγράψτε την φωνή σας στο μικρόφωνο λέγοντας μια πρόταση πχ "Μαθαίνω για τον ήχο". Είναι ο παραγόμενος ήχος τόσο απλός όσο ο προηγούμενος;

19. Στο φάκελο soundFiles/mp3 βρίσκονται οι ήχοι των διαφόρων οργάνων που ακούσατε στο κομμάτι Χροιά. Σύρτε δύο ήχους μέσα στο πρόγραμμα audacity και δείτε τις κυμματομορφές τους. Σε τι μοιάζουν και σε τι διαφέρουν οι δύο ήχοι.

20. Επαναλάβετε την διαδικασία παραγωγής της κυματομορφής του διαπασών πατήστε διαδοχικά zoom μέχρι να είναι ορατές και διακριτές ένα αρκετό πλήθος κορυφών π.χ. Καταγράψτε την αρχική χρονική της πρώτης κορυφής και την κορυφή της πέμπτης κορυφής. Το χρονικό αυτό διάστημα είναι διάρκεια 5 περιόδων έτσι διαιρώντας με πέντε βρίσκομαι την περίοδο. Αντιστρέφοντας το νούμερο βρίσκουμε την συχνότητα του ήχου που παράγει το συγκεκριμένο διαπασών.