«Випромінення предметами, що коливаються» icon

«Випромінення предметами, що коливаються»


Скачать 160.86 Kb.
Название«Випромінення предметами, що коливаються»
Дата публикации07.07.2013
Размер160.86 Kb.
ТипРеферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ НАУКИ МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОНІКИ

Кафедра акустики та акустоелектроніки


Реферат

На тему «Випромінення предметами, що коливаються»






Виконав

Студент гр. ДГ-92

Седлецький Е. О.

Перевірив

Ас. Заєць В. П.









Зміст

Вступ




Коливання струни




Коливання мембрани




Пульсуюча сфера




Випромінення амплітудно-модульованих сигналів




Випромінення частотно-модульованих сигналів




Осцилюючий циліндр




Приклади шумового випромінення предметами (групою предметів)




Список літератури












Вступ

Кожне тверде тіло має власну частоту коливань. Якщо вдарити дерев’яною ложкою по каструлі ми почуємо звук. Це буде здебільшого тон, а точніше суперпозиція декількох тонів з амплітудною модуляцією і частотно-модульованого сигналу. Таким чином, предмети випромінюють звук при збуренні. Цей звук випромінюється також у воді і розповсюджується в твердих тілах. Коливання струни

Струною називають тонку гнучку нитку, в якій за допомогою зовнішніх сил створено велику натяг. Під це визначення підходять не тільки струни музичних інструментів, але також, наприклад, натягнутий шнур, трос, або гумовий джгут. Струна - найпростіша коливальна система з розподіленими параметрами. Малі поперечні зміщення біля точок струни від положення рівноваги описуються хвильовим рівнянням:

d2y/dx2=p/F*d2y/dt2

,де F - сила натягу,

t - час, x - координата уздовж струни,

p - лінійна щільність струни.

Відповідно до рівняння, прискорення деякого елемента струни прямо пропорційно кривизні струни в області цього елемента. Рішення рівняння може бути представлено у вигляді біжать хвиль, що розходяться з точки збудження в різні сторони:

y=1/2[f(x-ct)+f(x+ct)],

,де швидкість поширення збурення.

У точках закріплення струни відбуваються відбиття хвиль, причому умови відображення залежать від податливості опор. У випадку абсолютно жорстких опор має місце повне віддзеркалення і картина розподілу зсувів y повторюється через проміжки часу 2L / c, де L - довжина струни, тобто встановлюються коливання з періодом T = c/2L. Наявність опор (граничні умови) визначає частоти можливих коливань струни ω1= 2π/T, тобто ωn=n ω1, n=1, 2, 3… Конкретна картина коливань струни визначається не тільки граничними умовами, а й способом збудження струни. c:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\image014.jpg

При збуренні в струні стоячих хвиль точки струни мають різні амплітуди зміщень, але рухаються синхронно, прогини усіх точок одночасно досягають своїх максимальних і мінімальних значень. Довільне збурення закріпленої хвилі може бути представлено у вигляді суми її власних гармонійних коливань з частотами ωn і амплітудами зміщень Аn. Найбільша енергія коливань припадає на основну частоту ω1, а зі збільшенням номера n енергія власних коливань падає і стає тим менше, чим більше номер частоти. Відповідно струна випромінює звук, що характеризується основним тоном і обертонами. Останні створюють тональну забарвлення звуку - тембр. Повна енергія коливань струни визначається енергіями окремих власних коливань і її можна представити як суму енергій осциляторів з масами, рівними половині маси струни і здійснюють коливання з частотами ωn і амплітудами Аn

Таким чином, акустичне поле, сформоване навколо струни, що коливається можно описати у вигляді суми гармонік, шо затухають по мірі віддалення від джерела.[1,2]

Коливання мембрани

В механіці та акустиці, рівняння для коливання мембрани описуються як для двох взаємо-перпендикулярних струн в одній площині (струни коливаються в напрямках, перпендикулярних до цієї площини).

Мембрана - гнучка тонка плівка, наведена зовнішніми силами в стан натягу і володіє внаслідок цього пружністю. Mембрана відноситься до двовимірних коливальних систем з розподіленими параметрами. Пружність мембрани залежить тільки від її матеріалу і натягу на відміну від платівка, пружність якої визначається її матеріалом і товщиною. Мембрана, як і струна, повинна бути закріплена по контуру, що визначає граничні умови. Прикладами мембрани є шкіра, натягнута на барабан, тонка металеві. фольга, що грає роль рухомий обкладки конденсаторного мікрофона, та ін.

Нехтуючи розсіюванням енергії, коливання однорідної, рівномірно натягнутою M. можна описувати рівнянням:

c:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\3019-6.jpg

Де ŋ -зміщення елемента поверхні мембрани від положення рівноваги в напрямку нормалі до площини натягнення,

ρ - поверхнева щільність мембрани,

T - натяг,

∆ - оператор Лапласа.

Граничні умови для мембрани на зовнішньому контурі; в якості початкових умов задається розподіл зсувів і швидкостей точок поверхні мембрани на початковий момент часу t = 0. Власні (вільні) коливання мембрани представляються системами стоячих хвиль. Ділянки мембрани, що коливаються з протилежними фазами, поділяються вузловими лініями. Сукупність влсних частот коливань мембрани складає дискретний спектр. Для прямокутної мембрани зі сторонами a і 6 власні частоти виражаються формулою:

c:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\3019-11.jpg

Частота ω є основною (найнижчою); обертони є гармоніками основної частоти. Випадок квадратної мембрани називається виродженим, в квадратній мембрані можливо простий гармонічний рух у формі біжучих хвиль, при цьому вузлові лінії протягом періоду послідовно приймають різні конфігурації.c:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\3019-18.jpgc:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\3019-15.jpg

Для круглої мембрани, число n означатиме кільцеві вузлові лінії, m – діаметральні.

Такі форми коливань називаються модами, найбільшою енергією випромінення володіє перша мода (m=0, n=1). Зі зростом номера моди енергія спадає і росте при наближенні до нескінченності.

Мембрани застосовуються в музиці; барабани такі як бас-бочка, малий барабан, томи, литаври та ін., а також в якості перетворювача механічних коливань повітря в електричну енергію (мікрофони). Майже всё сучасні випромінювачі звуку (динамік) є мембраною з вимушеними коливаннями, що перетворюють енергію електричну в акустичну.[3,4,5]


Пульсуюча сфера

Пульсуюча сфера – сфера, що може змінювати свій радіус, таким чином, ріновмірно розповсюджуючи коливання в будь-якому напрямку. Таке джерело має характеристику направленості як точкове джерело, тобто є ненаправленим. В наслідок такого рівномірного розповсюдження хвиль, відстань між фронтами випромінених хвиль, що теж мають форму сфери, зменшується зі зростом відстані від джерела:

c:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\7b692d76b0917e560d009e36fc889951.png

Де r – радіус,

ω – частота.

При kr >> 1, хвилю можна вважати пласкою.

Застосування. Компанія Nippon Victor (JVC) представила ідеальні, на її думку, репродуктори (динаміки). Їх відмінності від звичних динаміків відразу ж впадають в око завдяки своїй незвичайній формі. Втім, говорити про ідеальну звучанні поки зарано, тому що "Breath sphere type speaker" - поки що експериментальна модель. Пристрій являє себой, як видно на фото, дванадцятигранник з 11 вібруючими сферичними динаміками в центрі п'ятикутника. Така "дихаюча сфера" діаметром 10 см (пульсуюча сфера), як її називають в JVC, повинна максимально повно передавати всі звуки і надавати найбільш реалістичне звучання, особливо це стосується ефектів 3D-звуку й різного оточення. Додекаедр JVC розроблений з застосуванням декількох інновацій, на 17 з яких компанія має намір отримати відповідні патенти. У сферу закладена ідея поширення звуку з однаковими характеристиками на всі боки, що має надавати йому велику природність, ніж у звуку, що виходить із колонок звичної конструкції. [6] c:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\idealnye_dinamiki_s_tochki_zreniya_jvc_-_dyshaschaya_sfera_1.jpg

Недоліком моделі є те, що за низьких частот виникає явище приєднаної маси. Деяка маса середовища навколо випромінювача рухається (пульсує) разом з ним. Це означає, що частина енергії витрачається на рух маси середовища, що іноді може бути достатньо великою. Залежність опору від частоти представлена на графіку (Im(z(r))- опір приєднаної маси, Re(z(r)) – опір середовища).c:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\image51.gif

Випромінення амплітудно-модульованих сигналів

Якщо предмет складний і має декілька частин близької але різної частоти, можна спостерігати явище амплітудної модуляції внаслідок накладання двох хвиль близької частоти. c:\documents and settings\егор\рабочий стол\2\am.jpg

Джерелом таких сигналів може бути камертон з різними довжинами зубців.

Амплітудно-модульовані сигнали також можна почути від смичкових інструментів (скрипка, віолончель), міліцейських свистків (з кулькою всередині) або голос оперної співачки (це робиться спеціально для надання забарвлення та акценту).

При деяких параметрах, амплітудно-модульовані сигнали можкть викликати биття.

Биття́ — інтерференція двох звукових коливань, з частотами f1 і f2 настільки близькими, що вони не сприймаються як два роздільні коливання. Амплітуда коливань, які виникають при цьому періодично збільшується чи зменшується у часі з частотою, рівною різниці інтерферуючих коливань.

Різниця фаз таких коливань з часом змінюється, через що фази періодично збігаються (коливання підсилюють одне одне) або стають протилежними (коливання взаємно ослаблюються). Підсилення і ослаблення результативних коливань відбуваються періодично з частотою νσ, що дорівнює різниці частот взаємодіючих коливань, тобто νσ = ν1 − ν2. В акустиці биття використовуються для порівняння тонів (наладнання муз. інструментів). Якщо різниця частот коливань двох джерел дуже мала (напр., менша ніж 0,1 Гц), то вухо сприймає їх як один результативний тон, інтенсивність якого змінюється з частотою, рівною ν1 − ν2. Коли частоти складових коливань зближуються, то частота биття зменшується і при \nu_1 - \nu_2 \to 0 . Якщо порівнювати тони методом биття, то похибка може не перевищувати 0,1 Гц. В електромагнітних коливаннях явище биття використовується в чутливих приймачах радіосигналів та вимірювальних приладах.

В музичній практиці явище биття використовується при настроюванні музичних інструментів, інколи для створення специфічного відтінку звука (так, П. Чайковський настроював рояль «з розливом»). Явище Биття використав Г. Гельмгольц для пояснення відмінностей між консонансом і дисонансом.[7,8]

Випромінення частотно-модульованих сигналів

Частотно-модульовані звуки можуть бути випромінені дзвонами, довгими металевими конусами, тілами з різною густиною (особливо гумовими) або струнами на ріжних частотах з жорстким з’єднанням між собою. Це пов’язано із близькістю частин тіла різного радіусу один від одного. У кожного кола на поверхні тіла є своя частота. Оскільки вони жорстко зв’язані, тіло ділиться на зони, що випромінюють звук, та зони, що впливають на частоту випромінюючих. У випадку зі зв’язаними струнами це очевидніше. Найбільшим ефектом наділені осесиметричні порожні тіла з якомога більшою кількістю викривлень твірної.

Звук, що випромінюють коло коли або чаші форми параболоїду обертання,

В Тібеті вважаються цілительними. Співаючі чаші, дзвони, каратали - особливі музичні інструменти, широко поширені на Тибеті, в Непалі та Індії. Якщо водити дерев'яним товкачем по краю чаші, вона починає видавати незвичайний звук, що нагадує гудіння або вібрацію.

Ця музика не просто гарна, вона допомагає збалансувати енергетичний стан людини і вносить позитивний початок в навколишній простір. Звук чаші допоможе розворушити застояну енергію, і принесе нові, очисні потоки.

Кожна з чаш і кожен дзвін має своїм унікальним голосом і, вибираючи інструмент для себе, найкраще послухати різні чаші і дзвони. Деякі з них співають високо і тонко, інші, навпаки, видають більш низький густий протяжний розкотистий звук. З співзвуччя різних чаш можна скласти цілий оркестр.

Багато хто з них прикрашені на дні рельєфним орнаментом у вигляді перехрещених ваджра, а з боків - текстом мантри «Ом Мані Падме Хум», благими символами удачі чи іншими зображеннями.

В музиці, найбільшої популярності синтезовані частотно-модульовані сигнали зазнали в 80х-90х роках, з розробкою FM-синтезатора Yamaha DX7 - c:\documents and settings\егор\мои документы\загрузки\dx7.jpgодин з найпопулярніших цифрових синтезаторів за всю історію синтезаторів був випущений в 1983 році. Він відрізнявся абсолютно новим типом синтезу. Це був не аналоговий синтезатор, але здатний відтворювати нові цікаві звуки. Програмування здійснювалося через кнопки, один слайдер і невеликий ЖК-екран.

Синтезатор видавав звук, схожий на піаніно, але більш дзвінкий та чистий. Його звучання можна почути, наприклад, в пісні Riders on the storm групи The Doors.[9,10]


Шумове випромінення тілами та групою тіл

Найширше застосування – в музиці.

Перша група інструментів використовує звуки удару багатьох малих тіл в невеликий проміжок часу. Це спричиняє шум, подібний до гаусівського.

Марака́си — ударний парний музичний інструмент з невизначеною висотою звуку з родини ідіофонів африканського походження. Це висушений плід кокосового горіху, гарбуза чи маленької дині з рукояткою і наповнений камінцями, сухими зернами маслин чи піском. Сучасні маракаси виготовляють з тонкостінних дерев'яних, металевих та пластикових куль, в які насипають горох чи дріб. Звук виникає завдяки потрушуванню і характеризується гострим шарудінням.

Партія маракасів записується на нитці хрестиками з відповідним ритмічним угрупуванням. В партитурі займає місце нижче партій гуїро, реко-реко або раганелли.

Друга група – одне тіло але з численними нерівномірностями, або два тіла з нерівними краями, шо нежорстко закріплені так,щоб торкатись один одного. Прикладами таких інструментів є тарілки.

Парні тарілки (Clash cymbals) найбільш характерні в симфонічному оркестрі. На парних тарілках грають, вдаряючи однією по другій зустрічним ковзаючим рухом. Розрізняють відкритий удар, при якому тарілки продовжують вільно звучати та закритий, при якому края тарілок виконавець притискає до плечей. c:\documents and settings\егор\мои документы\загрузки\280px-aachinaclash.jpg

Креш-тарілка (Crash cymbal) - створює гучний, гострий, але порівняно короткий "тріск", використовується для підкреслення акцентів. Найтиповіше використовують тарілки діаметру 406—485 мм. Чим більше невеликих вгнутостей або малих отворів на поверхні – тим шумніший звук. Одночасно в ударній установці використовують 1-2 креш-тарілки. c:\documents and settings\егор\мои документы\загрузки\695px-zildjian-ride.jpg

Сплеш-тарілка (Splash cymbal) - маленька тарілка, що використовується для спеціального ефекту або акценту. Найтиповіше - діаметром 6-12" (153—305 мм)

Китайська тарілка (China cymbal) - тарілка зі специфічним порівняно низьким і глибоким звуком. Використовується, як ефект-тарілка.

Хай-хет (Hi-hat) - Складається з двох тарілок, встановлених на металеву стійку, та педалі, що піднімає або опускає верхню тарілку в той час, як нижня залишається нерухомою. Грають на хай-хеті паличками або щітками. Натискаючи на педаль, виконавець закриває верхньою тарілку нижню, відпускаючи - відкриває. Можлива і позиція "напіввідкритого" хету. Закритий хет дає короткий, приглушений звук. Відкритий хет дає більш протяжний, "піщаний" звук. Іншим прийомом гри на хеті може бути удар верхньої тарілки по нижній (за допомогою педалі). В джазовій та рок-музиці на хай-хеті, як правило, виконують постійні ритмічну фігурації (рівні (або свінговані) вісімками або шіснадцяті). Стандартний розмір тарілок - 14" (356 мм), рідше 13"(330 мм). Сучасні хай-хет тарілки важчі, ніж креш-тарілки, що відображає тенденцію до збільшення ваги хай-хетів, та зменшення - креш-тарілок. Характерно також складання хай-хету з різних тарілок, причому нижня тарілка - важча, ніж верхня.

Список використаної літератури

  1. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол.: Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др.– М.: Большая Российская энциклопедия. Т.2

  2. "Введение в теорию колебаний" Стрелков С.П. - М.: Наука, 1964.

  3. Стретт Д JK. В. (лорд Рэлей), Теория звука, пер. с англ., изд., т. 1, M., 1955;

  4. Mорз Ф., Колебания и звук, пер. с англ., M.- Л., 1949;

  5. Скучик E., Основы акустики, пер. с нем., т. 1, M., 1958. С. В. Егерев.

  6. http://iukraine.ru/2011/09/03/dealn_dinamki_z_tochki_zoru_jvc_-_dihayucha_sfera.html

  7. Українська радянська енциклопедія. У 12-ти томах. / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К., 1974—1985.

  8. Справочник по радиоэлектронике. — М., «Энергия», 1968

  9. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%8E%D1%89%D0%B8%D0%B5_%D1%87%D0%B0%D1%88%D0%B8

  10. http://www.vintagesynth.com/yamaha/dx7.php

  11. І.Гобарт, І.Вассербергер. Основи джазрової імпровізації (переклад зі словацької) / К.,"Музична Україна" 1980

  12. О. Андрєєва. Ударні інструменти сучасного симфонічного оркестру. — К.: «Музична Україна», 1985 р.

  13. О. Андрєєва. Ударні інструменти сучасного симфонічного оркестру. — К.: «Музична Україна», 1985 р.

  14. А.Панаиотов. Ударные инструменты в современном оркестре. М,, 1973

  15. Э.Денисов. Ударные инструменты в современном оркестре. М,, 1982



Похожие:

«Випромінення предметами, що коливаються» icon«Випромінення предметами, що коливаються»
Це буде здебільшого тон, а точніше суперпозиція декількох тонів з амплітудною модуляцією і частотно-модульованого сигналу. Таким...
«Випромінення предметами, що коливаються» iconАнкета по изучению ритуалов и традиций, связанных с приёмом пищи
Какими предметами, мыслями, действиями вы пользуетесь с целью привлечения удачи, счастья? В каких ситуациях? Как часто?
«Випромінення предметами, що коливаються» icon1. Предмет и метод теории государства и права
Каждая наука выступает как система знаний о явлениях и процессах, которая характеризуется свойственными ей объектами и предметами....
«Випромінення предметами, що коливаються» iconМетодические указания для студентов при подготовке к практическому занятию
Близко 80% информации человек воспринимает именно через зрение. Функцией зрительного анализатора является способность воспринимать...
«Випромінення предметами, що коливаються» iconРабочая программа по учебному предмету «Развитие устной речи на основе ознакомления с предметами и явлениями окружающей действительности» разработана на основе
Приказа Министерства Образования Российской Федерации от 10. 04. 2002 года, №29/ 20 65 – п «Об утверждении учебных планов специальных...
«Випромінення предметами, що коливаються» iconРабочая программа по учебному предмету «Развитие устной речи на основе ознакомления с предметами и явлениями окружающей действительности» разработана на основе
Приказа Министерства Образования Российской Федерации от 10. 04. 2002 года, №29/ 20 65 – п «Об утверждении учебных планов специальных...
«Випромінення предметами, що коливаються» iconКонспект на тему " Ранний возраст"
Особую роль в овладении предметным миром имеют орудийные действия. Они отличаются тем, что ребёнок подстраивает свою руку к какому-либо...
«Випромінення предметами, що коливаються» iconПризовые часы в Русской Императорской Армии
В эпоху Николая I часы, наряду с другими предметами ювелирного искусства, получили статус императорского подарка, награждение которым...
«Випромінення предметами, що коливаються» iconИсследование о причинах богатства народов
В зависимости поэтому от большего или меньшего количества этих продуктов или того, что приобретается в обмен на них, сравнительно...
«Випромінення предметами, що коливаються» iconТопографическая подготовка командира Пособие по ориентированию на местности и работе с топографическими картами Глава 1 изучение и оценка местности
Местность то часть земной поверхности. Совокупность ее неровностей называется рельефом, а все расположенные на ней объекты, созданные...
«Випромінення предметами, що коливаються» iconКак наладить связь с денежным эгрегором
Раньше взаиморасчеты осуществлялись путем обмена всевозможными предметами и вещами. Но постепенно человечество перешло к денежной...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы