Download - Fenomen Zvuka i Zvucnih Talasa
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Definicija zvuka i buke
Zvuk je sastavni deosvakodnevnog ivota.
Zvuk - sredstvo komunikacije
Govor - rezultat kontrolisanog generisanja zvuka iz ovekovog vokalnog trakta.
Muzika - oblik umetnikog izraavanja oveka.
Nosa informacija u obliku npr. znakova upozorenja.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Zvuk - aktivan alat za izvravanje neke operacije
Definicija zvuka i buke (+)
ultrazvune kade za ienje,
ultrazvuno zavarivanje, osmatranje dna ispod broda, ultrazvune dijagnostike metode u medicini, sistemi za aktivnu kontrolu (bukom protiv buke)...
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Zvuk - pasivan alat za otkrivanje pojave nekog dogaaja
Definicija zvuka i buke (+)
sluanje rada srca i plua pomou stetoskopa, oslukivanje rada ventila kod automobila, sistem za detekciju curenja ventila u velikim sistemima, dijagnostika stanja mainskih sistema,ocena kvaliteta analizom zvunih signala...
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Definicija zvuka i buke (+)
Zvuk je bukaako zvuk uznemirava i ugroava oveka. ako su generisani zvuci neeljeni i neprijatni.
Nivo ometanja ne zavisisamo od jaine zvuka vei od:
kvaliteta zvuka,od stava prema njemu,od period dana.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Definicija zvuka i buke (+)
Na primer:muzika i govorkripa izgrebane ploe, kapanje vode = grmljavina
Buka moe da ima razorno dejstvo
Najtei sluaj - oteenjemehanizma za percepciju.
Unitavanje materijalnihdobara.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Definicija zvuka i buke (+)
Buka je svaki neeljeni zvuk koji pored fizikihkarakteristika izaziva i psihofizioloke senzacije (smeta,
uznemirava, ugroava).
Buka je subjektivna kategorija, zvuk je fizika kategorija.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Definicija zvuka i buke (+)
Zvuk je fizika pojava koja nastaje usled vremenski promenljivih poremeaja stacionarnog stanja elastine sredine.
Promene poloaja estica (akustike ili zvune oscilacije), praene su promenama akustikog (ili zvunog) pritiska u elastinoj sredini oko ravnotene vrednosti.
ppp st +=
p[Pa=N/m2]
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Definicija zvuka i buke (+)
Promene zvunog pritiska male u poreenju sastatikim pritiskom.
Zvuni pritisak predstavlja promenljivu komponentu ukupnog pritiska koja se superponira atmosferskom ili statikom pritisku.
Zvuni pritisak nastaje kao rezultat generisanja zvuka i prostiranja zvunih talasa.
ppp st +=
p[Pa=N/m2]
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Nastajanje zvukaDejstvo izvora buke (spoljanje sile).
Izvor zvuka koji izvodi mehanike oscilacije
Izvode se iz ravnotenog poloaja estice elastine sredine.Podstiu se na ocilatorno kretanje oko ravnotenog poloaja.Potrebni i dovoljni uslovi:
Elastina sredina
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Prostiranje zvuka (+)Izvor osciluje - izaziva promene gustine u okruenju ime se generiu zvuni talasi. Kada izvor osciluje u jednom smeru:
estice uz izvor se potiskuju
zgusnute estice prodiru u naredni sloj
poveava se gustina sloja uz izvor.
potiskuju se estice ka sledeem sloju oscilacije se prenose na daljinu, sa sloja na sloj.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Prostiranje zvuka (+)Kada izvor osciluje u suprotnom smeru:
Cela pojava se ponavlja ime nastaju zvuni talasi koji se prostoru kroz sredinu konanom brzinom.
u sloju pored izvora stvara se prazninaprazninu popunjavaju estice najblieg sloja
naizmenino irenje zgusnutog i razreenog sloja
dolazi do razreenja
Zvuni talasi:
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Vrste talasa
Zvuni talasi se mogu prostirati kroz gasovite, tene ili vrstesredine. Ne prostiru se kroz vakuum.
longitudinalni (fluid, vrsta sredina)
transverzalni (vrsta sredina)
kombinovani (fluid, vrsta sredina)
VRSTE TALASA:
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Vrste talasa (+)
LONGITUDINALNI TALASPomeranje estica u pravcu prostiranja zvunog talasa.
estice se kreu napred nazad oko ravnotenog poloaja.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Vrste talasa (+)
TRANSVERZALNI TALAS
Pomeranje estica u pravcu koji je normalan na pravac prostiranja zvunog talasa.estice se pomeraju gore-dole bez kretanja u pravcu talasa.
Pomeraj estice
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Vrste talasa (+)
POVINSKI TALAS U TENOSTIMA (kombinacija)
Pod dejstvom talasa estice izvode kruno kretanje u pravcu kazaljke na satu.
Radijus kretanja estice manji to je vee rastojanje od povrine.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Vrste talasa (+)
POVRINSKI TALAS U VRSTIM TELIMA(kombinacija)
Pod dejstvom talasa estice izvode eliptino kretanje sa glavnom osom elipse normalnom na povrinu tela.
irina elipse se smanjuje sa poveanjem rastojanja od povrine.
estice na povrini izvode kretanje u pravcu suprotnom kazaljkama na satu, dok estica na dubinama veim od /5 izvode kretanje u pravcu kazaljki na satu.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Veliine zvunog talasa
Osnovne veliine koje karakteriu zvune talase i njihovo prostiranje su:
talasna duina, [m]frekvencija, f [Hz]
period oscilovanja, T [s]
brzina prostiranja zvuka brzina zvuka, c [m/s]
Vea talasna duina manja frekvencija
Manja talasna duina vea
frekvencija
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Talasna duina
talasna duina
talasna duina
x xp, p,
Talasna duina zvuka predstavlja rastojanje izmeu dva maksimuma ili dva minimuma.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Frekvencija
xp, estice osciluju napred-nazad sa odreenom frekvencijom koju odreuje pobuda.
Svaka estica osciluje istom frekvencijom.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
f[Hz]
Frekvencija (+)
xp,
Frekvencija talasa definie koliko esto estica osciluje oko ravnotenog poloaja.
Frekvencija predstavlja broj periodinih promena poloaja estica oko ravnotenog poloaja u jedinici vremena.
1Hz=1oscilacija/sekunda
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Period oscilovanja
Period oscilovanja predstavlja vreme potrebno za jedan ciklus oscilovanja estica oko ravnotenog poloaja.
T[s]
tp, T
tp, T
Manja frekvencija - vei period oscilovanja.
Vea frekvencija - manji period oscilovanja.
Tf 1=
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Brzina zvuka
Frekvencija KOLIKO ESTO?
Brzina zvuka KOLIKO BRZO?
Broj oscilacija koje estica izvri u jedinici vremena.
Rastojanje koje poremeaj pree u jedinici vremena.
tnf = t
dc =
Brzina zvunih talasa (zvuka) definie se kao brzina kojom se poremeaj prenosi sa estice na esticu.
c[m/s]c=340m/s
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Relacija
Brzina zvuka ne zavisi od talasne duine i frekvencije.
Frekvencija i talasna duina su meusobno zavisne veliine.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Prostiranje talasa fenomeni
Prostiranje zvunih talasa je praeno fenomenima koji su posledica:
refleksijesusreta talasa sa preprekom
difrakcijedifuzije
refrakcijepojava u samoj sredini
disipacijeDoplerov efekat
kretanja izvora
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Refleksija talasa
Uslov: Talasna duina mnogo manja od veliine prepreke.
Talasna duina
zvunog talasa mnogo
VEA od irine
prepreke.
Pojava nagle promene pravca prostiranja pri nailasku na diskontinuitet sredine prepreku.
4l
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Refleksija talasa (+)
upadni ugao jednak je reflektovanom uglu
Pre refleksije Nakon refleksije
Upadni talas
Reflektovantalas
prepreka prepreka
upadni i reflektovani talas nalaze se u istoj ravni
Pravilo1: Kod kose incidencije
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Refleksija talasa (+)
)(' = 1aa PP
Pravilo 2: Dejstvo reflektovanih talasa se moe zameniti virtuelnim izvorom (lik u ogledalu).
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Difrakcija talasa
Pojava savijanja talasa oko ivica prepreke na koju nailazi.
Objanjenje: Haygens-ov princip Svaka taka pogoena talasnim frontom postaje takasti izvor.
bb>
Uslov: Talasna duina reda veliine prepreke.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Difrakcija talasa (+)
Z
V
U
N
A
S
E
N
K
A
b
Zvuni talasi zaobilaze prepreku i menjaju smer irenja.
Stepen difrakcije zavisi od odnosa dimenzija prepreke i talasne duine.
bb>
Odnos manji difrakcija je vea vea zvuna senka
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Difuzija
Uslov: Talasna duina mnogo vea od dimenzija otvora.
Pojava prolaenja talsa kroz otvore ije su dimenzije male u poreenju sa talasnom duinom.
Objanjenje: Haygens-ov princip Svaka taka pogoena talasnim frontom postaje takasti izvor.
b>>
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Refrakcija
Pojava savijanja ili prelamanja talasa, odnosno odstupanje od pravolinijskog kretanja.
Uslov: Prostiranje talasa kroz nehomogenu sredinu ili pri prelasku talasa iz jedne u drugu sredinu sa razliitim brzinama talasa.
Veliina promene smera zavisi od ODNOSA brzina.
2
1
2
1
cc=
sinsin
21
21
>> cc
FRESNELOV ZAKON
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Refrakcija (+)
Prostiranje talasa kroz sredinu sa konstantnom
brzinom.
Nema refrakcije!
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Refrakcija (+)Vi
sina
(m)
t[C], c[m/s]TOPLO
HLADNO
Zvuna senka
javlja se zvuna senka
Temperatura opada sa visinom u jutarnjim satima:
dolazi do savijanja talasa navie
opada brzina zvuka
zvuk se uje na manjim rastojanjima
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Visi
na (m
)
t[C], c[m/s]
TOPLO
HLADNO
Refrakcija (+)
Temperatura raste sa visinom u veernjim satima:
dolazi do savijanja talasa navie
raste brzina zvuka
zvuk se uje na veim rastojanjima
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Refrakcija (+)
Vetar dovodi do pojave refrakcije.
Brzine vetra i talasa se vektorski sabirajusmerovi se poklapaju brzina zvuka raste, talas se savija naniesmerovi suprotni brzina zvuka opada, talas se savija navie
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
p1 p2r1r2
Disipacija
)( 12212
rrm
epp=
m koeficijent disipacijem(f, , t)
)(. 12344 rrmL =
s lab
ljen j
e 4.
34m
[dB
/ km
]
frekvencija [Hz]
Slabljenje veliko na visokim frekvencijama - domet zvuka mali.
Proces gubljenja energije (nepovratno pretvaranje u drugi oblik).
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Doplerov efekat
Pojava promene frekvencije (i talasne duine) kao rezultat kretanja izvora ili prijemnika u odnosu na sredinu.
Objanjenje: Pri pribliavanju izvora prijemniku do prijemnika dolazi vie zvunih talasa u jedinici vremena tako da je frekvencija koja se opaa na mestu prijemnika vea.
Primer: Promene u opaanju zvuka sirene kada vozilo prolazi pored sluaoca.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Doplerov efekat (+)
s
psp vc
vcff
=fp frekvencija na mestu prijemnika
fs frekvencija izvora
vp brzina prijemnika
vs brzina izvora
Znak minus kada se izvor i prijemnik pribliavaju (frekvencija na mestu prijemnika se poveava)Znak plus kada se izvor i prijemnik udaljavaju (frekvencija na mestu prijemnika)
Frekvencija zvunih talasa na mestu prijemnika:
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Doplerov efekat (+)
Stacionarni zvuni izvorTalasi se emituju konstantnom frekvencijom fs.
Talasni front se prostire brzinom zvuka.
Rastojanje izmeu talasnih frontova je jednako.
Svi posmatrai uju istu frekvenciju - fs.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Doplerov efekat (+)
Pokretni zvuni izvor (vs
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Doplerov efekat (+)
Pokretni zvuni izvor (vs=c) Probijanje zvune barijere
Talasni frontovi se nagomilavaju u jednu taku, na poziciji izvora. Posmatra ispred izvora ne uje nita dok izvor ne stigne, dok posmatra iza izvora uje dvostruko niu frekvenciju. Na mestu izvora javlja se udarni talas sa veoma intenzivnim pritiskom vizelno se opaa kao barijera (zid).
Piloti supersoninih aviona registruju zvuni zid u trenutku kada
dostiu brzinu zvuka i prelaze na supersonine brzine.
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Doplerov efekat (+)Pokretni zvuni izvor (vs>c)
Izvor prethodi talasnom frontu koji ostaje iza njega u obliku kupe. Zvuni izvor prolazi pored posmatraa pre nego to on uje zvuk. Nakon prolaska izvora, posmatra uje veoma jak zvuk (sonic boom) -istovremeno opaa dva zvuna talasa.
ekspanzijanizak pritisak kompresija
visok pritisak
-
Fenomen zvuka i zvunih talasaProf. dr Dragan Cvetkovi
Prostiranje talasa fenomeni (+)
Kretanje supersoninog aviona probijanje zvunog zida i kreiranje zvunih udara
Nastajanje zvunog udara nije posledica
probijanja zvunog zida (!) vekretanja
aviona brzinom veom
od brzine zvuka.
Definicija zvuka i bukeDefinicija zvuka i buke (+)Definicija zvuka i buke (+)Definicija zvuka i buke (+)Definicija zvuka i buke (+)Definicija zvuka i buke (+)Definicija zvuka i buke (+)Definicija zvuka i buke (+)Nastajanje zvukaProstiranje zvuka (+)Prostiranje zvuka (+)Vrste talasaVrste talasa (+)Vrste talasa (+)Vrste talasa (+)Vrste talasa (+)Veliine zvunog talasaTalasna duinaFrekvencijaFrekvencija (+)Period oscilovanjaBrzina zvukaRelacijaProstiranje talasa fenomeniRefleksija talasaRefleksija talasa (+)Refleksija talasa (+)Difrakcija talasa Difrakcija talasa (+)DifuzijaRefrakcijaRefrakcija (+)Refrakcija (+)Refrakcija (+)Refrakcija (+)DisipacijaDoplerov efekatDoplerov efekat (+)Doplerov efekat (+)Doplerov efekat (+)Doplerov efekat (+)Doplerov efekat (+)Prostiranje talasa fenomeni (+)