Semana 1: Sons e Fluxo do Sinal
Propagação do som
O Som é uma seqüência de ondas de pressão de que se propaga através de meios de comunicação compressíveis tais como o ar ou à água. (Som pode se propagar através de sólidos como bem, mas há são modos adicionais de de propagação). O som que é perceptível por seres humanos tem freqüências a partir de cerca de Hz 20 a 20.000 Hz. No ar, à temperatura padrão, e da pressão, os comprimentos de onda correspondentes de as ondas de som variar a partir de 17 m a 17 de mm. Durante a propagação, as ondas podem ser refletidas, refratadas, ou atenuada pelo meio. [2]
O comportamento da propagação do som é geralmente afetada por três coisas:
- Um relacionamento entre a densidade e a pressão. Este relacionamento, afetada pela temperatura, determina a velocidade do som no prazo de o médio prazos.
- A propagação também é afetada por a moção de o meio de em si. Por exemplo, soar se movendo através de vento. Independent de a moção de de som através de o médium, se o médium está se movendo, o de som está mais longe transportado.
- A viscosidade do meio também afeta o deslocamento das ondas sonoras. Ela determina a velocidade a que o som é atenuado. Para muitos meios, tais como o ar ou a água de atenuação, devido a viscosidade é desprezível.
Quando o som está a avançar através de um meio que não tem constantes propriedades físicas, pode ser refractada (quer disperso ou concentrado) [2]. Percepção de orelha som Humano
A percepção da de som em qualquer organismo está limitada a de uma certa faixa de freqüências. Para os humanos, a audição é normalmente limitada a frequências entre cerca de 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz), [3], embora esses limites não são definidos. O limite superior geralmente diminui com a idade. Outras espécies têm uma gama diferente de ouvir. Por exemplo, os cães podem percebem vibrações mais elevadas do que 20 kHz, mas são surdo para qualquer coisa abaixo de 40 Hz. Tal como um sinal de percebida por um dos os sentidos principais, de som é usado por muitas espécies para a detecção de perigo, a navegação, a predação de, e da comunicação. A atmosfera da Terra, a água, e praticamente qualquer fenômeno físico, como de fogo, chuva, vento, surf, ou terremoto, produz (e é caracterizado por) seus sons únicos. Muitas espécies, como sapos, pássaros, mamíferos marinhos e terrestres, também desenvolveram órgãos especiais para produzir som. Em algumas espécies, estes produzem canção e da fala. Além disso, os seres humanos têm desenvolveu a cultura e tecnologia (tais como telefone, música e rádio) que permite que-los para gerar, gravar, transmitir, e som de broadcast. O estudo científico de percepção som humano é conhecido como psicoacústica.
Física da de som ondas de de compressão esféricas
As vibrações mecânicas que podem ser interpretados como som são capazes de viajar através de todos os formas de matéria: gases, líquidos de, sólidos, e plasmas. O importa o que ofereça suporte a o de som é chamado de o médio prazos. O som não pode viajar através de um vácuo. Ondas longitudinais e transversal
De Som é transmitida através de gases com efeito de, plasma, e dos líquidos como ondas de longitudinais, também chamados de ondas de de compressão. Através dos sólidos, no entanto,-lo podem ser transmitidas como ambos os as ondas longitudinais e número de ondas transversais. As ondas de som longitudinais são ondas de alternando desvios-de pressão a partir de a pressão de equilíbrio, fazendo com que regiões locais de de compressão de e rarefação, enquanto as ondas de transversais (em de sólidos) são ondas de alternando o stress de cisalhamento nos ângulo de para a direita para o direção de propagação.
A Matéria em o meio de é periodicamente deslocado por uma onda de som, e, assim, oscila. A energia transportada pela onda sonora converte frente e para trás entre a energia potencial da compressão adicional (no caso de ondas longitudinais) ou da tensão de deslocamento lateral (no caso de ondas transversais) da matéria e a energia cinética das oscilações do meio . De som propriedades de onda e características ondas Sinusoidais de várias freqüências; as ondas de fundo têm freqüências mais elevados do que aqueles acima. O eixo horizontal representa o tempo.
As ondas sonoras são muitas vezes simplificado para um descrição em termos de ondas planas sinusoidais, que são caracterizados por estas propriedades genéricos de:
- Frequência, ou o seu inverso, o período
- Comprimento de onda
- Número de onda
- Amplitude
- De pressão do som
- Intensidade de Som
- Speed of de som
- Direção
Às vezes, velocidade e direção são combinados como um vetor de velocidade; número de onda e direção são combinados como um vetor de onda.
Ondas transversais, também conhecidas como ondas de corte, têm o adicional propriedade de polarização, e não são uma característica das ondas sonoras. Velocidade do som F/A-18 Marinha dos EUA se aproximando a barreira do som. O halo do branco é formado por gotículas de água condensadas pensados para resultar a partir de um gota na pressão de ar em torno de a aeronave (ver a Prandtl-Glauert Singularity) [4] [5] Ver artigo principal:. Velocidade do Som.
A velocidade do som depende do meio as ondas passam através de, e é uma propriedade fundamental do material. Em geral, os a velocidade do som é proporcional à a raiz quadrada de o rácio do modulus elástico (rigidez) de a médio ou a a sua densidade. Essas propriedades físicas e da velocidade da mudança de som com condições de de ambiente. Por exemplo, o velocidade do som no gases com efeito de depende de de temperatura. Em 20 ° C (68 ° F) o ar, à do nível do mar, a velocidade do som é de aproximadamente 343 m / s (km 1.230 / h; mph 767) usando a fórmula de "v = (331 + 0.6 T) m / s". Em água fresca, também a 20 ° C, a velocidade do som é de aproximadamente 1.482 m / s (5335 kmh; 3,315 mph). Em aço, a velocidade do som é de cerca de 5.960 m / s (21460 kmh; 13,330 mph). [6] A velocidade do som também é ligeiramente sensível (um efeito de segunda ordem anarmônicas) para a amplitude do som, o que significa que lá são efeitos de propagação não-lineares, tais como a a produção de harmônicos e os tons de mistos não apresentar a em o de som original (ver matriz paramétrico de).
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