som

Quantidades de som

Som (do antigo alto alemão : scal ) geralmente descreve vibrações mecânicas em um meio elástico (gás, líquido, sólido). Essas vibrações se propagam na forma de ondas sonoras . No ar, as ondas sonoras são flutuações de pressão e densidade.

Em termos coloquiais, o som se refere principalmente ao ruído , o som , o tom , o estrondo (tipos de som), como pode ser percebido de forma audível por humanos e animais com a audição, ou seja, o sistema ouvido-cérebro . É feita uma distinção entre sons úteis , como música ou voz durante uma conversa, e sons de interferência , como canteiros de obras ou ruído de tráfego . O som é um coletivo e só é usado no singular .

Definição física

Do ponto de vista físico , o som é uma deformação mecânica que progride como uma onda em um meio . Em gases e líquidos estacionários, o som é sempre uma onda longitudinal , ou seja, aproximadamente também no ar. A equação de onda geral para campos sonoros tridimensionais em meios fluidos é:

É aí que está a operadora Laplace . O som se propaga a uma velocidade constante que é característica do meio e de sua condição ( temperatura , pressão , etc.) . A uma temperatura de 20 ° C, são 343 m / s no ar e 1484 m / s na água, veja também a velocidade do som em vários meios . O comprimento de onda da onda sonora pode ser calculado usando a seguinte relação para uma determinada frequência e velocidade do som :

Em gases como o ar, o som pode ser descrito como uma onda de pressão sonora sobreposta à pressão estática do ar . No caso das ondas sonoras, as flutuações nas variáveis ​​de estado pressão e densidade costumam ser pequenas em relação às suas variáveis ​​de repouso. Isso fica claro quando se compara o nível de pressão sonora de 130 dB ( decibéis ), que é aproximadamente o limiar da dor humana, com a pressão atmosférica normal: A pressão em repouso na atmosfera é 101 325 Pascal (= 1013,25 hectopascal), enquanto um som nível de pressão de 130 dB corresponde a um valor eficaz da pressão sonora p de apenas 63 Pascal.

Por outro lado, também existem ondas transversais e ondas guiadas em sólidos . No vácuo não há som, porque, ao contrário das ondas eletromagnéticas, sempre precisa de um meio portador. A propagação do som também ocorre no espaço, devido à baixa densidade (aproximadamente 1 milhão de átomos por m³ no espaço interestelar da Via Láctea) as energias transmitidas são muito baixas. Os eventos supersônicos são supernovas, por exemplo, cujo estrondo sônico também estaria abaixo do limiar de audição humana.

Acústica

A ciência associada é a acústica . As duas formas de energia que se transformam uma na outra durante o som são a energia de compressão e a energia cinética como uma quantidade de energia sonora , mas são caracterizadas pelas quantidades do campo sonoro :

As ondas são mudanças temporal e espacialmente periódicas de uma quantidade física g (t, x) . A pressão sonora p é a grandeza do campo sonoro mais importante como um escalar ; veja também onda de pressão . Existem várias razões para isso: A pressão do som é uma variável clara, relativamente fácil de medir com microfones e também fisiologicamente detectável por humanos . A pressão sonora p é fácil de medir. Em um nível de pressão sonora de 0 dB, ou seja, no limiar de audição , a pressão sonora tem um valor efetivo de 2,10-5 N / m 2 (Pascal). Em contraste, a quantidade de campo sonoro velocidade do som v é um vetor , com o efeito do som referindo-se à velocidade do movimento de ida e volta dos elementos fluidos (partículas de ar). O termo velocidade é evitado aqui para distingui-lo claramente da velocidade do som c . A velocidade não é tão fácil de determinar. Deve-se estar ciente de que as velocidades máximas que ocorrem na deflexão são pequenos elementos fluidos em comparação com a velocidade do som: com um nível de pressão sonora de 130 dB, o limiar da dor, a velocidade do som no ar é de apenas 0,153 m / s. Para o limiar de audição humana, o valor efetivo da velocidade do som tem um valor de 5 · 10 −8 m / s, correspondendo a um nível de velocidade do som de 0 dB. As partículas de ar são apenas ligeiramente desviadas aqui.

Classificação de acordo com a frequência

De acordo com a faixa de frequência, um diferencia:

  • Infrasound <16 Hz não pode ser ouvido por humanos porque a frequência é muito baixa
  • O som audível de 16 Hz a 20 kHz é o som que pode ser ouvido por humanos
  • Ultrassom de 20 kHz a 1,6 GHz não pode ser ouvido por humanos porque tem uma frequência muito alta
  • Hipersônico > 1 GHz é formado por ondas sonoras que só podem se propagar em uma extensão limitada

O limiar auditivo, a percepção de um determinado volume e o limite para a percepção da dor em humanos estão na faixa de 16-20.000 Hz ao longo de uma família de curvas auditivas que tendem a convergir na faixa das frequências mais baixas e mais altas. A capacidade auditiva, especialmente na faixa dos agudos, diminui irreversivelmente com o aumento da idade, mas também devido ao esforço auditivo causado por música alta, ruído ou estrondos.

Cães e morcegos também podem ouvir sons acima de 20 kHz. O infra-som pode ser sentido ao toque por humanos com a parede abdominal, pontas dos dedos ou quando em pé com os pés ou visto em sólidos com o olho como uma vibração. Se um transdutor de ultrassom piezo é tocado com o dedo para atomizar a água, uma sensação de calor é gerada nele. Em particular, as caixas de plástico das fontes de alimentação são soldadas permanentemente com ultrassom .

Ruídos diferentes

Figura 1: A pressão sonora de diferentes ruídos ao longo do tempo

A Figura 1 mostra curvas de tempo esquemáticas da pressão sonora de diferentes ruídos:

Veja também

literatura

  • Hans Breuer: dtv-Atlas Physik, Volume 1. Mecânica, acústica, termodinâmica, óptica. dtv-Verlag, Munich 1996, ISBN 3-423-03226-X .
  • Heinrich Kuttruff: Acoustics: An Introduction. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-7776-1244-8 .
  • Clemens Kühn : Teoria musical. Noções básicas e manifestações da música ocidental. Laaber-Verlag, 1980, ISBN 3-9215-1860-1 , pp. 43-50 ( material: 1. Justificativa acústica ).

Links da web

Commons : Som  - coleção de imagens, vídeos e arquivos de áudio
Wikcionário: som  - explicações de significados, origens das palavras, sinônimos, traduções

Evidência individual

  1. Som. In: Lexicon of Physics. Spectrum, 1998, acessado em 2 de agosto de 2018 .
  2. Heinrich Kuttruff: Acoustics: An Introduction . S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-7776-1244-8 , página 40.
  3. Bryan Gaensler: Kosmos xxxtrem! Springer-Verlag, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-43391-1 , 8 'Sons esféricos: Som extremo'.