Orientering om ljudstyrka och dopplereffekt
Ljudets utbredningshastighet
- 340 m/s i luft.
- molekylens mass, lättare ger högre hastighet
- högre temperatur ger högre hastighet
- högre i vätskor
- ännu högre i metaller
Ljudintensitet och ljudstyrka
_-_filtered.jpg)
Intensitet
Intensiteten [math]\displaystyle{ I }[/math], mäts i [math]\displaystyle{ W/m }[/math].
Ljudstyrka
Ett ljuds styrka kan uttryckas i olika fysikaliska storheter, såsom ljudtryck och ljudintensitet, ofta i form av effektivvärde (rms-värde) för hela eller delar av frekvensområdet, eller i form av amplitud eller absolutvärde av de ingående frekvenskomponenterna.
Ofta uttrycks styrkan i dess ljudnivå med det logaritmiska måttet decibel (dB).
Upplevd ljudstyrka är inte alltid det samma som fysikalisk ljudstyrka. Mätbara mått som ska ta hänsyn till den upplevda ljudstyrkan är dB-A och (mer avancerat) 'Zwicker-loudness' där hänsyn är tagen till maskering och lika-hörnivå-kurvorna.
Wikipedia skriver om Ljudstyrka
Ljudnivå
Ett ljuds ljudnivå är dess styrka uttryckt i decibel (dB).
Ljudnivån är relativ på så vis att det för mätning behövs ett referensvärde. Detta är valt så att det är i närheten av hörseltröskel (vid frekvensen 1000 Hz), vilket är det lägsta ljud en normalhörande människa kan uppfatta. För ljudintensiteten ligger detta värde för människor runt [math]\displaystyle{ 10^{-12} {W \over m^2} }[/math].
Ljudnivån för ljudintensiteten uttrycks matematiskt som
- [math]\displaystyle{ L_I = 10 \log_{10} {I \over I_0}\mbox{ dB} }[/math],
där [math]\displaystyle{ I }[/math] är ljudintensiteten för det ljud vars ljudnivå mäts och [math]\displaystyle{ I_0 }[/math] är referensvärdet.
Frekvensomfång
Som unga kan vi människor uppfatta ljud mellan 20 och 20 000 Hz, men redan i 20-årsåldern börjar känsligheten för höga frekvenser minska. Försämringen har traditionellt varit tydligare för män än för kvinnor. Frekvensomfånget kallas också för hörbarhetsområde.
I 60-årsåldern brukar man kunna uppfatta toner mellan 20 och 10 000 Hz. För den oinsatte kan det tyckas som om halva registret är borta men så illa är det inte. Tonskalan är logaritmisk så att en fördubbling av frekvensen representerar en oktav – det är alltså lika många toner mellan 20 och 40 Hz som mellan 10000 och 20000Hz. Följaktligen är bara en oktav av tio borta. Dessutom har akustiska musikinstrument inga grundtoner över 4400 Hz, däröver finns bara övertoner.
Så fungerar hörseln
Dopplereffekt
Dopplereffekt är ett fysikaliskt fenomen, som innebär en förändring av frekvensen (svängningstalet) hos en signal, till exempel ljud eller ljus, beroende på om källan närmar sig eller avlägsnar sig i förhållande till observatören. Först med att beskriva dopplereffekten var Christian Doppler 1842. Det allra lättast iakttagbara exemplet på dopplereffekten är ljudsirenerna på ambulanser eller polisbilar, som tycks minska i frekvens då de passerar observatören. Bland annat en dopplerradar använder sig av dopplereffekten.
Referens: Wikipedia skriver om Dopplereffekt
Tillämpning av Dopplereffekten
Wikipedia skriver om Dopplerradar
Formler
Boken tar inte upp hur man räknar med Doppler effekt men formler och härledning finns på Wikipedia:Doppler_effect
Stående vågor i instrument
Vad lär man sig på högskolan?
Här är ett kursmaterial för M-linjen (Maskin) vid Linköpings tekniska högskola. Akustik och hela Introduktionskursen i fysik.
Instrument, ljud och Audacity
Repetition Akustik
Den här filmen är lång men sammanfattar stora delar av optiken.