6 คลื่นเสียง อัตราเร็วเสียง ความเข้มเสียง 6 คลื่นเสียง อัตราเร็วเสียง ความเข้มเสียง ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ ในระบบคลื่นสถิต หูและการได้ยิน ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ รูปส่วนใหญ่ copy มาจาก http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html

ย่านความถี่ของเสียง คลื่นใต้เสียง (Infrasonic) เช่นคลื่นแผ่นดินไหว f < 20 Hz หูมนุษย์รับฟังไมได้ แต่รับรู้ได้ คลื่นเสียง(Audible range) 20 Hz< f < 20 kHz หูมนุษย์รับฟังได้ คลื่นเหนือเสียง (Ultrasonic) f > 20 kHz หูมนุษย์รับฟังไม่ได้ แต่ สัตว์บางประเภทรับฟังได้

อัตราเร็วเสียง ของไหล ของแข็ง B -ค่าบัลค์โมดูลัส Y -โมดูลัสของยัง r-ความหนาแน่นตัวกลาง

273 v (m/s) 331 K สำหรับอากาศอุณหภูมิปกติ M =30 x10-3 kg g =1.4

ความเข้มเสียง กำลังงานของเสียงที่ตกลงในหน่วยพื้นที่ S

ความเข้มขีดเริ่มของการได้ยิน ระดับความเข้มเสียง [dB: decibel] ความเข้มขีดเริ่มของการได้ยิน Io =10-12 W/m2

ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ ในระบบคลื่นสถิต โมดปกติ (normal modes) รูปแบบการสั่นที่มีความถี่เดียวกันในทุกๆทิศทาง ความถี่ธรรมชาติ (Natural Frequency) ความถี่ของการสั่นในแต่ละโมด ความถี่หลักมูล (Fundamental frequency) ความถี่ต่ำสุดของการสั่น ฮาร์โมนิก (Harmonic) ใช้เรียกความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่หลักมูล โอเวอร์โทน(Overtone) ใช้เรียกความถี่ธรรมชาติในโมดที่สูงกว่าของความถี่หลักมูล แต่อาจไม่เป็นจำนวนเท่าของความถี่หลักมูลก็ได้ ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ (Resonance) ความถี่กระตุ้นที่มีค่าใกล้เคียงหรือตรงกันกับความถี่ธรรมชาติเท่านั้นที่จะทำให้เกิดการสั่นของเส้นวัตถุอย่างรุนแรงและต่อเนื่อง

ลำอากาศปลายเปิด

น่าคิด ข้อจำกัดสมการ v = 331 + 0.6 T มีอะไรบ้าง ถ้าตัวกลางเสียงเปลี่ยนเป็นก๊าซอื่นเช่น ฮีเลียม จะเกิดอะไรขึ้น ทำไมคนตัวเล็กมักจะมีเสียงแหลมกว่าคนตัวใหญ่

ลำอากาศปลายปิด

แผ่นเยื่อกลมขึงตึง T - ความตึง[N/m2] s - ความหนาแน่น[kg/m2] D- เส้นผ่านศูนย์กลาง [m] T - 2000 N/m2 s - 0.26 kg/m2 ==> f01=112 Hz D- 0.6m

การเกิดเสียงพูด Sundberg models

หูและการได้ยิน

การขยายเสียงใน หูตอนนอก การขยายเสียงใน หูตอนนอก ใบหู - ระบุทิศแหล่งกำเนิดเสียง(stereo ) - เพิ่มพื้นที่ดักเสียง และเพิ่มความเข้มเสียงก่อนเข้าสู่รูหู A1 A2 P f1 f3 รูหู - ช่องนำเสียง - ขยายเสียงโดยการอภินาทกับ ลำอากาศปลายปิด เฉพาะบางความถี่ (P x2)

การขยายเสียงใน หูตอนกลาง ความดันเสียงเพิ่มขึ้นโดย 2 กลไก 1. ระบบคานที่มี MA. ประมาณ 3 Ftymp : Foval = 1 : 3 Ftymp FOval 3 1 2. Atymp : Aoval = 15 : 1

หูตอนใน

ความดังของเสียง(loudness) ==>ระดับความเข้มเสียงที่รู้สึกโดยหูคน [ phons] ( 60 phon = 60 dB @1000Hz) ==> เสียงที่มีdB เท่ากัน อาจมี phons ความดังไม่เท่ากัน ถ้าเป็นคนละความถี่ Equal Loudness Curves

สเตทโตสโคป เบลปิด - ปิดด้วยแผ่นเยื่อบางอภินาทได้ดีที่ความถี่สูง ปรับความถี่ได้เล็กน้อยโดยการออกแรงกดกด เบลเปิด - ครอบลงบนผิวหนัง ซึ่งอภินาทได้ดีที่ความถี่ต่ำ

ปรากฏการณ์ ดอปเปลอร์ ดอปเปลอร์(Christian doppler: 1803-1853)นักคณิตศาสตร์ชาวออสเตรียที่อธิบายปรากฏการณ์หนึ่งของเสียงไว้ว่า เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงและผู้สังเกตมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กัน ความถี่เสียงที่ไปปรากฎกับผู้สังเกตจะเปลี่ยนไปจากความถี่ที่แท้จริงของแหล่งกำเนิดเสียง

อัตราเร็วปรากฏ O เข้าหา O ออกห่าง ความยาวคลี่นปรากฏ S เข้าหา S ออกห่าง u O vs l+vs/f l- vs/f vo O เข้าหา O ออกห่าง ความยาวคลี่นปรากฏ S เข้าหา S ออกห่าง O เข้าหา เช่น S เข้าหา

วัดการทำงานของหัวใจโดยใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ fob fs fob' fs' วัดการทำงานของหัวใจโดยใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ fob fs S vs vo O q fs fo v วัดอัตราเร็วเม็ดเลือด (ดูการตีบตันของหลอดเลือด)

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (สัมพัทธภาพ) Vso=อัตราเร็วสัมพัทธ = ‘+’ เคลื่อนเข้าหา

อุลตราซาวด์ -Echolocation สแกน 1 มิติ สแกน 2 มิติ กระดูกสันหลัง คลื่นสะท้อน ตัวส่ง-รับ เวลา ความเข้ม สัญญาณ ภาพจากการสะแกน

ความแรง สัญญาณ เวลา (ms) 57.5 60.1 58.8 92.1 65.4 เลนซ์ตา จอตา ตัวส่ง 57.5 ความแรง สัญญาณ 60.1 58.8 65.4 92.1 เวลา (ms) เลนซ์ตา จอตา ตัวส่ง ตัวรับ กระจกตา