ZVUK
ZVUK
- ULTRAZVUK
- ULTRAZVUK
Cilj lekcije
Cilj lekcije
Šta je akustika
Šta je akustika
?
?
Kakva je p
Kakva je p
riroda zvuka
riroda zvuka
?
?
Koje su o
Koje su o
snovne k
snovne k
arakteristi
arakteristi
ke zvuka
ke zvuka
?
?
Primena ulrazvuka u medicini
Primena ulrazvuka u medicini
Šta je akustika a šta elektroakustika
Šta je akustika a šta elektroakustika
?
?
Akustika
Akustika
je deo fizike koji se bavi
je deo fizike koji se bavi
proučavanjem problema nastajanja,
proučavanjem problema nastajanja,
prostiranja i prijema zvuka kao fizičke pojave
prostiranja i prijema zvuka kao fizičke pojave
. Međutim, sa stanovišta
. Međutim, sa stanovišta
snimanja i obrade zvuka, akustika nije zasnovana samo na matematičkim i
snimanja i obrade zvuka, akustika nije zasnovana samo na matematičkim i
fizičkim zakonitostima, već u sebe uključuje, kao granične oblasti, i
fizičkim zakonitostima, već u sebe uključuje, kao granične oblasti, i
fiziologiju i psihofiziologiju, pošto
fiziologiju i psihofiziologiju, pošto
zvuk nije čisto fizička pojava, već je
zvuk nije čisto fizička pojava, već je
istovremeno i psihička senzacija
istovremeno i psihička senzacija
.
.
Elektroakustika
Elektroakustika
je deo elektrotehnike koji
je deo elektrotehnike koji
proučava procese pretvaranja
proučava procese pretvaranja
zvučnih informacija u elektične
zvučnih informacija u elektične
, kao i prenošenje istih na daljinu. Kao
, kao i prenošenje istih na daljinu. Kao
sistem prenosa koristi se telefonska linija, radio-VF talasi, različiti sistemi
sistem prenosa koristi se telefonska linija, radio-VF talasi, različiti sistemi
za snimanje i reprodukciju zvuka, kod kojih se na početku tehnološkog
za snimanje i reprodukciju zvuka, kod kojih se na početku tehnološkog
lanca nalazi
lanca nalazi
mikrofon
mikrofon
, a na kraju
, a na kraju
zvučnik
zvučnik
.
.
Karakteristike zvuka
Karakteristike zvuka
Posmatrajmo sada jedan izdvojeni molekul vazduha.
Posmatrajmo sada jedan izdvojeni molekul vazduha.
(a)
(a)
Molekul se nalazi u svom ravnotežnom položaju, odakle biva izveden
Molekul se nalazi u svom ravnotežnom položaju, odakle biva izveden
zahvaljujući delovanju izvora zvuka. Tokom vremena molekul prelazi neki
zahvaljujući delovanju izvora zvuka. Tokom vremena molekul prelazi neki
put da bi se konačno zaustavio u
put da bi se konačno zaustavio u
maksimumu
maksimumu
(b)
(b)
. Usled zakona akcije i
. Usled zakona akcije i
reakcije, naš mali molekul se mora vratiti nazad do ravnotežnog položaja
reakcije, naš mali molekul se mora vratiti nazad do ravnotežnog položaja
(nule), proći kroz njega i „otploviti
(nule), proći kroz njega i „otploviti
”
”
u drugom smeru, do vrednosti koja je
u drugom smeru, do vrednosti koja je
jednaka vrednosti maksimuma, ali je sa druge strane ose
jednaka vrednosti maksimuma, ali je sa druge strane ose
(c)
(c)
. ( Ne radi se o
. ( Ne radi se o
negativnoj vrednosti, samo se radi o suprotnom smeru kretanja molekula u
negativnoj vrednosti, samo se radi o suprotnom smeru kretanja molekula u
odnosu na kretanje ka maksimumu.) Ova se vrednost naziva
odnosu na kretanje ka maksimumu.) Ova se vrednost naziva
minimum
minimum
. Od
. Od
minimuma, naša čestica (molekul) ponovo putuje ka ravnotežnom
minimuma, naša čestica (molekul) ponovo putuje ka ravnotežnom
položaju, i ukoliko joj je preostalo energije, ponovo će započeti putovanje
položaju, i ukoliko joj je preostalo energije, ponovo će započeti putovanje
ka novom maksimumu, koji će biti manje vrednosti nego prethodni i tako
ka novom maksimumu, koji će biti manje vrednosti nego prethodni i tako
sve dok čestica ne preda svu svoju energiju okolini i ne zaustavi se u
sve dok čestica ne preda svu svoju energiju okolini i ne zaustavi se u
ravnotežnom položaju
ravnotežnom položaju
(d)
(d)
.
.
Karakteristike zvuka
Karakteristike zvuka
Proces u kome čestica pređe put od „nule” do maksimuma, preko nule, do
Proces u kome čestica pređe put od „nule” do maksimuma, preko nule, do
minimuma, i nazad do nule, naziva se
minimuma, i nazad do nule, naziva se
oscilacija
oscilacija
ili
ili
ciklus
ciklus
.
.
Rastojanje između maksimuma i minimuma naziva se
Rastojanje između maksimuma i minimuma naziva se
amplituda
amplituda
.
.
Svakoj
Svakoj
fizičkoj
fizičkoj
karakteristici zvuka odgovara jedna
karakteristici zvuka odgovara jedna
subjektivna
subjektivna
karakteristika
karakteristika
.
.
Prethodno pomenutoj
Prethodno pomenutoj
amplitudi
amplitudi
(fizička karakteristika zvučnog talasa)
(fizička karakteristika zvučnog talasa)
odgovarajuća
odgovarajuća
subjektivna karakteristika je
subjektivna karakteristika je
jačina zvuka
jačina zvuka
. Što je veće amplituda
. Što je veće amplituda
zvučnog talasa, to zvuk opažamo glasnijim (jačim).
zvučnog talasa, to zvuk opažamo glasnijim (jačim).
Broj ciklusa u sekundi je frekvencija i izražava se u hercima (Hz). Jedan herc je
Broj ciklusa u sekundi je frekvencija i izražava se u hercima (Hz). Jedan herc je
jedna oscilacija u sekundi. Kada kažemo da neki zvuk ima frekvenciju od 1 KHz, to
jedna oscilacija u sekundi. Kada kažemo da neki zvuk ima frekvenciju od 1 KHz, to
znači da molekuli vazduha prilikom prostiranja tog zvuka, prelaze od nule do
znači da molekuli vazduha prilikom prostiranja tog zvuka, prelaze od nule do
maksimuma, pa ponovo preko nule do minimuma i nazad do nule – hiljadu puta u
maksimuma, pa ponovo preko nule do minimuma i nazad do nule – hiljadu puta u
sekundi.
sekundi.
Što je
Što je
frekvencija veća
frekvencija veća
to
to
zvuk opažamo
zvuk opažamo
piskavijim, tj.
piskavijim, tj.
višim
višim
, a što je
, a što je
manja zvuk opažamo dubljim, tj. nižim.
manja zvuk opažamo dubljim, tj. nižim.
Da bi se treperenje vazduha uopšte moglo svrstati u
Da bi se treperenje vazduha uopšte moglo svrstati u
zvuk
zvuk
, potrebno je da njegova
, potrebno je da njegova
frekvencija bude u rasponu
frekvencija bude u rasponu
od 20 Hz do 20 000 Hz
od 20 Hz do 20 000 Hz
. Frekvencije izvan tog raspona
. Frekvencije izvan tog raspona
čovekovo uho ne čuje.
čovekovo uho ne čuje.
Karakteristike zvuka
Karakteristike zvuka
Sledeća fizička karakteristika zvučnog talasa bila bi
Sledeća fizička karakteristika zvučnog talasa bila bi
spektralni sadržaj
spektralni sadržaj
, a
, a
subjektivna –
subjektivna –
boja tona
boja tona
.
.
U našem primeru posmatrali smo prost zvuk koji se sastojao iz jednog jedinog
U našem primeru posmatrali smo prost zvuk koji se sastojao iz jednog jedinog
zvučnog talasa i to sinusoidnog. U prirodi, bazični talasi poput sinusoidnog su
zvučnog talasa i to sinusoidnog. U prirodi, bazični talasi poput sinusoidnog su
veoma retki, i zvuci su uglavnom dosta složeniji i sastoje se od mnoštva talasa na
veoma retki, i zvuci su uglavnom dosta složeniji i sastoje se od mnoštva talasa na
različitim učestanostima (frekvencijama).
različitim učestanostima (frekvencijama).
Svaki kompleksan zvuk, sastoji se iz
Svaki kompleksan zvuk, sastoji se iz
osnovne frekvencije i dodatnih komponenti
osnovne frekvencije i dodatnih komponenti
.
.
Osnovna frekvencija
Osnovna frekvencija
je ta koja
je ta koja
određuje tonalitet
određuje tonalitet
, tj.
, tj.
visinu zvuka
visinu zvuka
.
.
Od dodatnih komponenti najviše nas interesuju
Od dodatnih komponenti najviše nas interesuju
harmonici
harmonici
. To su
. To su
celobrojni
celobrojni
umnošci osnovne frekvencije
umnošci osnovne frekvencije
. Ako imamo zvuk čija je osnovna frekvencija 100 Hz,
. Ako imamo zvuk čija je osnovna frekvencija 100 Hz,
njegov prvi harmonik bi se nalazio na 100*2= 200 Hz, drugi na 300 itd.
njegov prvi harmonik bi se nalazio na 100*2= 200 Hz, drugi na 300 itd.
Parni harmonici daju toplinu i mekoću zvuku
Parni harmonici daju toplinu i mekoću zvuku
, dok ga neparni čine oštrijim i daju
, dok ga neparni čine oštrijim i daju
„metalni” prizvuk.
„metalni” prizvuk.
