Microsoft Word - bioakustyka.doc

. 7.

BIOAKUSTYKA

Cele ćwiczenia:
A .pomiar wielkości fizycznych, za pomocą których można opisać falę dźwiękową
b. zbadanie związku między badanymi wielkościami fizycznymi a cechami dźwięków rozpoznawanymi
przez zmysł słuchu
c. zbadanie zdolności ucha ludzkiego do odbioru dźwięków o różnych częstotliwościach.

Wprowadzenie

Przed ćwiczeniem należy powtórzyć podstawowe wiadomości dotyczące ruchu falowego, fal
mechanicznych, budowy ucha, działania oscyloskopu.

Podstawowe pojęcia akustyki

Akustyka jest nauką o powstawaniu dźwięków i ich rozchodzeniu się w ośrodkach materialnych.
W szerokim sensie tego słowa dźwiękiem nazywamy każdą falę sprężystą, oddziałującą na organy
słuchu.  Fale  dźwiękowe  są  podłużnymi  falami  mechanicznymi-  Materialne  cząstki  ośrodka,  w
którym rozchodzi się fala, drgają wzdłuż prostej pokrywającej się z kierunkiem rozchodzenia się
fali (prosta ta nosi nazwę promienia fali),
Falami  dźwiękowymi  nazywamy  fale  o  takich  częstotliwościach,  które  działają  na  ludzkie  ucho
wywołując  wrażenie  słyszenia.  Podłużne  fale  mechaniczne  o  częstotliwościach  niższych  od
częstotliwości  słyszalnych  nazywane  są  falami  infradź-więkowyrni,  a  fale  o  częstotliwościach
wyższych niż słyszalne — falami ultradźwiękowymi.

Głośność, wysokość, barwa dźwięku

Długość fali (A), prędkość (v) i częstotliwość drgań (*v) związane są zależnością:

v = Axv

Ucho ludzkie reaguje na fale periodyczne o częstotliwości 20 do 20 000 drgań na sekundę (tzw.
zakres  słyszalności).  W  powietrzu  atmosferycznym  fale  dźwiękowe  rozchodzą  się  z  prędkością
około 330 m/s. Ucho ludzkie jest więc zdolne do rejestracji fal o długościach od około 1.65 cm do
16.5 m. Fale słyszalne generowane przez instrumenty muzyczne powstają w wyniku drgań strun
(np. strun skrzypcowych, strun głosowych), drgań słupów powietrza (organy, klarnet) oraz drgań
różnych płyt i membran (ksylofon, głośnik, bęben). Wszystkie te elementy drgające na przemian
zagęszczają  i  rozrzedzają  otaczające  je  powietrze,  które  przenosi  te  zaburzenia  na  duże
odległości od źródła w postaci fali. Fale te, po dotarciu do ucha, wywołują wrażenie dźwięku. Na
podstawie  subiektywnych  wrażeń  słuchowych  przypisujemy  dźwiękom  trzy  cechy:  głośność,
wysokość  i  barwę.  Za  każdym  z  tych  pojęć  kryją  się  określone  cechy  fizyczne  fali  dźwiękowej.
Obiektywną  miarą  głośności  dźwięku  jest  natężenie  fali  dźwiękowej.  Obiektywną  miarą
wysokości dźwięku jest częstotliwość fali (im większa częstotliwość tym wyższy dźwięk). Barwę
dźwięku  odzwierciedla  częstotliwościowe  widma  fali  (por.  podrozdział  „Widmo  dźwięku"  oraz
Rysunek l i 2). Bardzo niewiele dźwięków jest prostymi falami harmonicznymi. Dźwięki tego typu
nazywamy  tonami (por. Rysunek 1). Tonem jest np. dźwięk wydawany przez kamerton. Dźwięki
mowy  oraz  dźwięki  wydawane  przez  instrumenty  muzyczne  są  to  fale  periodyczne  złożone.
Każdą  złożoną  falę  periodyczną  można  rozłożyć  (przy  pomocy  analizy  Fouriera)  na  składowe,
będące  prostymi  falami  periodycznymi  (tonami).  Tak  więc  widmo  fali  periodycznie  złożonej
składać się będzie z wielu tonów (Rysunek 1).

Widmo dźwięku

Widmo dźwięku pokazuje intensywność poszczególnych składowych dźwięku w zależności od ich
częstotliwości. Wśród tonów składających się na dany dźwięk, ton o najniższej częstotliwości ma
na  ogół  dużą  amplitudę;  nosi  on  nazwę  tonu  podstawowego.  Obok  tonu  podstawowego  w
widmie  praktycznie  każdego  dźwięku  występują  tony  harmoniczne.  Częstotliwość  tonów
harmonicznych  jest  całkowitą  wielokrotnością  częstotliwości  tonu  podstawowego  (Rysunek  3  i
4).  Dźwięki  o  tej  samej  wysokości,  ale  o  różnej  barwie,  wykazują  różne  wartości  amplitud
poszczególnych  składowych  oraz  przesunięcie  fazowe  tonu  podstawowego  i  tonów
harmonicznych. Rysunek 2 ilustruje widmo dźwięku i odpowiadający mu kształt fali dla skrzypiec i
fortepianu.
Widmo  fal  dźwiękowych  zależy  od  częstotliwości  drgań  własnych  źródła  fali  (por.  podrozdział
„Rezonans") oraz od sposobu wzbudzenia drgań źródła. Rozważmy fale, które mogą powstawać
w słupie powietrza zamkniętym obustronnie. Na powierzchni, od której zachodzi odbicie, fazy fali
padającej  i  fali  odbitej  są na  ogół  różne.  Szczególnie  prosty  związek  między  fazami  obu  fal  ma
miejsce  wtedy,  gdy  promienie  fali  padającej  i  odbitej  są  równoległe,  a  więc  gdy  fala  pada
prostopadle na powierzchnię graniczną (Rysunek 4). Jeżeli ośrodek, od którego fala odbija się jest
bardziej sztywny niż ośrodek, w którym fala rozchodzi się, to przy odbiciu następuje zmiana fazy
fali  o  tt  radianów  (ośrodek  uważamy  za  tym  sztywniejszy,  im  trudniej  jest  wzbudzić  w  nim
drgania). Interferencja dwóch fal płaskich o tych samych długościach, jednakowych amplitudach i
tym samym kierunku drgań cząstek, ale rozchodzących się w przeciwnych kierunkach, prowadzi
do powstania fali stojącej. W słupach powietrza w rurze, strunach i prętach metalowych odbicia
fali  zachodzą  na  obu  końcach.  W  takich  ograniczonych  ze  wszystkich  stron  obszarach  mogą
powstawać tylko fale stojące o pewnych określonych długościach. Na obu końcach naciągniętej
struny  muszą  znajdować  się  węzły  fali  stojącej.  Na  długości

struny musi się więc mieścić

całkowita liczba połówek fali (Rysunek 3 i 4

Rys. 1. Kształt fali dla tonu
(A), dźwięku złożonego ?
dwóch tonów (B), dźwięku
o większej liczbie
składowych (C) i szumu (D)
oraz odpowiadające im
widma częstotliwości.

p = ciśnienie akustyczne

Rys, 2. Kształt fal i widmo
dźwięku dwóch
instrumentów strunowych:
skrzypiec (A) i fortepianu
(B). W obydwu
przypadkach
częstość podstawowa
wynosi 440 Hz (dźwięk a1,
tzw. a razkreślne). Na obu
wykresach przedstawiono
tylko cztery okresy fali.
Widmo dźwięku
przedstawia amplitudy
różnych składowych
harmonicznych fali. Zwróć
uwagę na obecność
głośnych wyższych
harmonicznych
(szczególnie piątej) w
widmie dźwięku skrzypiec.

Taki sam warunek musi być spełniony dla sztywnego pręta o swobodnych końcach, z tym ze na
obu  końcach  pręta  pojawia  się  strzałka  fali  stojącej.  W  słupie  powietrza  zamkniętym  na  obu
końcach sytuacja jest identyczna jak w strunie; w słupie otwartym na obu końcach identyczna jak
w przypadku pręta o swobodnych końcach. Dla pręta umocowanego na jednym końcu, oraz dla
słupa  powietrza  w  rurze  zamkniętej  z  jednej  strony,  na  jednym  końcu  pojawia  się  węzeł,  a  na
drugim strzałka. Na całą długość może więc przypadać 1/4, 3/4, 5/4 itd. długości fali (Rysunek 4).
W  słupie  powietrza  o  długości  1-  zamkniętym  obustronnie,  mogą  powstawać  fale  stojące  o
długościach określonych wzorem:

gdzie n oznacza dowolną liczbę naturalną.
W  widmie  dźwięku  wysyłanego  przez  taki  słup  powietrza  pobudzony  do  drgań  mogą  więc  w
zasadzie  wystąpić  wszystkie  wyższe  fale  harmoniczne.  W  słupie  powietrza  otwartym  z  jednej
strony, długości fal stojących określa wzór:

W  widmie  dźwięku  wysyłanego  przez  taki  słup  powietrza  mogą  wystąpić  tylko
nieparzyste  wielokrotności  częstotliwości  podstawowej.  Dźwięki  wysyłane  przez  taki
słup  mają  zatem  inną  barwę  niż  dźwięki  wysyłane  przez  słup  obustronnie  zamknięty.
O dźwiękach z dużą zawartością tonów harmonicznych mówimy, że mają bogatą barw

Rys. 3. Struna może drgać z różnymi częstościami:

a) częstość podstawowa,
b) wyższa częstość
harmoniczna,
c) jednoczesne drgania z
podstawową i wyższą
częstością. (Wg Blackham.
Physics of the Piano).

Rys. 4.
A.

Przykłady fal powstających w pręcie o umocowanych końcach.

B. Przykłady fal powstających w pręcie o jednym swobodnym końcu.
(Wg D. Hailiday i R. Resnick, Fizyka),

Generowanie formantów u człowieka, widma głosek

Dźwięki mowy leżą w zakresie od 200 Hz do 4000 Hz. Ten sam dźwięk może jednak mieć różną
wysokość w zależności od tego, czy człowiek mówi basem, tenorem czy sopranem. Odchylenie
od średniej częstotliwości podstawowej oraz zawartość wyższych tonów harmonicznych
pozwalają nam odróżnić glosy różnych osób. Różna barwa głosu wynika głównie z różnic w
budowie anatomicznej strun głosowych — źródła dźwięku, oraz gardła, jam nosowych i zatok -
rezonatorów dźwięku. Jednak pomimo występowania takich różnic, głoska „o" wypowiedziana

przez różne osoby jest odbierana jako „o". Jakie są więc charakterystyczne cechy tego dźwięku,
pozwalające rozpoznawać dźwięki mowy?
Rysunek  5  przedstawia  powstawanie  formantów  u  człowieka.  Krtań  i  tor  głosowy  człowieka
możemy  traktować  jako  rurę  zawierającą  drgający  słup  powietrza.  Drganie  strun  głosowych
powoduje  powstawanie  fal  dźwiękowych  w  szerokim  zakresie  częstotliwości.  Określony  układ
języka i warg prowadzi do powstawania przewężeń w torze głosowym i wymusza powstawanie
węzłów  fali  stojącej  w  tych  miejscach  (oznaczonych  na  rysunku  5  strzałkami).  Dzięki  temu
niektóre z generowanych częstotliwości są wzmacniane, a inne osłabiane. W widmie danej głoski
(por. Rysunek 6) obserwujemy, że dźwięki o pewnych częstotliwościach mają wyższe intensyw-
ności,  niż  sąsiadujące  z  nimi.  Te  właśnie  częstotliwości  o  intensywności  większej  niż  sąsiednie
nazywamy formantami. Tak więc np. formant pierwszy (Fl) leży w zakresie od 200 do 750 Hz, F2
od  680  do  2400  Hz,  a  F3  od  2400  do  2900  Hz.  Każda  głoska  mowy  charakteryzuje  się  innym
udziałem poszczególnych  formantów.  Szczególnie  istotny dla brzmienia głoski  jest F2, gdyż  dla
każdej samogłoski jest on inny. Widmo dźwięku, np. odpowiadające samogłosce ,,e", jest raniej
więcej takie samo w mowie różnych osób.

Rezonans

Fale stojące powstające w strunach, prętach, słupach powietrza i innych ograniczonych obszarach
przestrzeni,  nazywamy  zwykle  drganiami  własnymi.  Każde  ciało  materialne  o  skończonych
rozmiarach  charakteryzuje  się  ściśle  określonymi  częstotliwościami  drgań  własnych,
Częstotliwości te zależą od prędkości fali w ośrodku, materiału z którego zbudowane jest dane
ciało  oraz  od  kształtu  i  warunków  panujących  na  powierzchni  ograniczającej  to  ciało.  W
zależności od sposobu pobudzania, ciało może wykonywać drgania z różnymi częstotliwościami
własnymi. Źródłem energii potrzebnej do pobudzenia ciała do drgań może być padająca na ciało
fala akustyczna.
Jeżeli  częstotliwość  padającej fali harmonicznej  jest  równa częstotliwości  drgań własnych  ciała,
nawet  fala  o  niewielkiej  amplitudzie  wzbudza  w  nim  silne  drgania.  Mówimy  wówczas,  że  ciało
drgające znajduje się w rezonansie z innym ciałem drgającym, które stanowi źródło fali padającej.
Rezonansowi fal dźwiękowych towarzyszy zjawisko wzmocnienia dźwięku.
Rezonans jest zjawiskiem bardziej ogólnym, występującym w różnych układach pochłaniających
energię w jakimś procesie periodycznym- Kiedy częstotliwości tego procesu są bliskie lub równe
częstotliwościom własnym układu, obserwujemy
gwałtowny  wzrost  absorpcji  energii  przez  układ.  Zjawisko  to  obserwuje  się  np.  przy  absorpcji
energii  drgań  mechanicznych  o  częstotliwości  dopasowanej  do  częstotliwości  drgań  własnych
układu  (rezonans  akustyczny);  przy  absorpcji  energii  promieniowania  elektromagnetycznego
(radiowego,  mikrofalowego)  o  częstotliwości  dopasowanej  do  częstotliwości  precesji  spinów
zawartych w układzie w polu magnetycznym; przy absorpcji promieniowania podczerwonego o
częstotliwości dopasowanej do częstotliwości drgań wiązań chemicznych cząsteczek układu; czy
też  przy absorpcji  energii  promieniowania  świetlnego  o  częstotliwości dopasowanej  do  różnicy
energetyczne_między_poziomami_przejść_elektronowych

Rys.  5,  Powstawanie  formantów  u  człowieka,  Częstotliwości  poszczególnych  formantów
wynikają Z powstawania fali stojącej w torze głosowym u człowieka. Maksymalne ciśnienie
powietrza {strzałka fali) występuje w pobliżu strun głosowych, a minimalne {węzeł fali) przy
ustach.  Modulacja  przekroju  toru  głosowego,  np.  za  pomocą  języka,  będzie  generować
dodatkowe  miejsca  o  minimalnej  amplitudzie  fali,  oznaczone  na  rysunku  strzałkami.  (Wg
Sunderberg, The Acoustics of the Singing Voice).

Rys. 6. Powstawanie formantów u
człowieka. Częstotliwości
poszczególnych formantów wy-
nikają z powstawania fali stojącej w
torze głosowym u człowieka.
Maksymalne ciśnienie powietrza
(strzałka fali) występuje w pobliżu
strun głosowych, a minimalne
(węzeł fali) przy ustach. Modulacja
przekroju toru głosowego, np. za
pomocą języka, będzie generować
dodatkowe miejsca o minimalnej
amplitudzie fali. oznaczone na
rysunku strzałkami. (Wg
Sunderberg. The Acoustics of tnę
Singing Voice).

Rezonansem  nazywamy  maksymalizację  pochłaniania  energii,  wynikającą  z  dopasowania
częstotliwości procesu dostarczającego energię i częstotliwości własnej układu.
Rezonans wykorzystuje się przy ustalaniu prędkości dźwięku w powietrzu metodą Quincke'go. W
doświadczeniu tym słup powietrza o regulowanej wysokości jest pobudzany do drgań za pomocą
kamertonu.  Dla  tych  wysokości  słupa  powietrza,  dla  których  rezonans  nie  zachodzi,  fala
dźwiękowa unosi jedynie nieznaczną część energii drgań kamertonu, reszta zaś zużywana jest na
pokonywanie  oporu,  jaki  powietrze  stawia  ruchom  widełek  kamertonu.  Kiedy  wysokość  słupa
powietrza,  a  tym  samym  częstotliwość  jego  drgań,  zbliża  się  do  częstotliwości  kamertonu,  sy-
tuacja się zmienia: słup powietrza drga w takt drgań kamertonu, tłumienie jest zredukowane do
minimum i fala dźwiękowa unosi znacznie większą część energii kamertonu.
Zjawisko  wzmocnienia  dźwięku  przy  rezonansie  jest  wykorzystywane  w  strunowych
instrumentach  muzycznych.  Skomplikowany  kształt  pudeł  rezonansowych  gitary  czy  skrzypiec

powoduje, że zbiór częstotliwości własnych pudła jest bardzo bogaty. Praktycznie przy każdej
częstotliwości drgań struny powietrze w pudle jest pobudzane do rezonansu przez struny.
Rysunek 7 ilustruje własności wibracyjne wierzchu i dna pudła rezonansowego skrzypiec.

Rozchodzenie się fal dźwiękowych

Rozmiary źródeł dźwięku są na ogól małe w porównaniu z długością fali i z odległościami, jakie
dzielą źródło od słuchaczy. W związku z tym większość źródeł można uważać w przybliżeniu za
źródła  punktowe.  Dźwięk  rozchodzący  się  z  takiego  źródła  ma  postać  fali  kulistej  (dopóki  nie
napotka przeszkody). Natężenie fali kulistej maleje w miarę oddalania się od źródła. Jeżeli dźwięk
nie rozchodzi się w przestrzeni praktycznie nieograniczonej, lecz np. w długim tunelu, fala nie ma
kształtu  kulistego  i  zanik  amplitudy  jest  o  wiele  powolniejszy.  Dopóki  nie  znano  telefonów,
zjawisko to wykorzystywano stosując tzw. prowadnice dźwięku. Na przykład na okrętach były to
rury  łączące  mostek  kapitański  z  maszynownią.  Innym  przykładem  tego  samego  zjawiska  jest
rozchodzenie  się  wzdłuż  szyn kolejowych  dźwięku nadjeżdżającego  pociągu.  Przykładając  ucho
do  szyny  słyszymy  pociąg  z  odległości  znacznie  większej  niż  zasięg  wysyłanej  przezeń  fali
dźwiękowej, rozchodzącej się w powietrzu. Amplituda fali jednowymiarowej rozchodzącej się w
szynie  maleje  bowiem  znacznie  wolniej  niż  amplituda  trójwymiarowej  fali  kulistej  w  powietrzu.
Podobnie wyjaśniamy fakt, że głos daleko niesie się po powierzchni spokojnego jeziora amplituda
powierzchniowej fali kolistej maleje wolniej niż amplituda fali kulistej.
Znaczną rolę w rozprzestrzenianiu się fal dźwiękowych odgrywa zjawisko ugięcia, ze względu na
stosunkowo dużą  długość tych fal.  Dzięki  zjawisku  ugięcia  człowiek  stojący  za wysokim  murem
może słyszeć dźwięki wysyłane przez źródło położone z drugiej strony muru.

RyS. 7. Własności wibracyjne dolnej płyty pudła
rezonansowego skrzypiec. Płyty umieszczona nad
głośnikiem

nadającym

dźwięk

określonej

częstotliwości. Opiłki aluminium rozsypane na
powierzchni

drewna

układają

się

wzór

charakterystyczny  dla  każdego  badanego  dźwięku
(pokazano  tutaj  mody  2  i  5).  Płyty  z  lewej  strony
charakteryzują  się  dobrym  dostrojeniem  w  obu
modach,  płyta  centralna  u  góry  ma  obszar  węzłowy
modu  2  zbyt  szeroki,  co  odpowiada  nieprawidłowy
obszar węzłowy modu 5. Zdarza się to. kiedy płyta jest
za gruba w centralnej części, od wcięć aż do góry. (Wg
Hutchins. The Acoustics of Violin Plates).

Powstawanie wrażeń słuchowych

Fala  dźwiękowa  padająca na  błonę  bębenkową  ucha  pobudza ją  do  drgań.  Drgania te,  poprzez
układ  niewielkich  kostek  (młoteczek,  kowadełko  i  strzemiączko)  przekazywane  są  do  organu
Cortiego. Organ ten znajduje się w niewielkiej puszce kostnej (ślimaku), wypełnionej perylimfą i
zamkniętej elastyczną błonką,  połączoną k  układem  kostnym. Na  błonie  podstawowej  znajdują
się  właściwe  komórki  narządu  słuchu.  Ogólnie  ucho  zewnętrzne  działa  jako  modulator  t  filtr
częstotliwości dla fal dźwiękowych. Ucho środkowe pełni rolę wzmacniacza, przekazując drgania
z powietrza do ośrodka ciekłego (perylimfy), znajdującego się w uchu wewnętrznym. W tej

ostatniej części ucha ma miejsce analiza częstotliwościowa dźwięku i przekazywanie informacji do
układu nerwowego.
Górna granica częstotliwości fal rejestrowanych przez niektóre gatunki zwierząt jest wyższa niż u
człowieka (por. podrozdział ..Głośność, wysokość..."), np. szympans odbiera wrażenia słuchowe
o częstotliwości 33 000 Hz, kot i pies do 40 000 Hz, nietoperz do 150 000 Hz, zaś delfin do 241)000
Hz, Istnieją też granice natężenia fal dźwiękowych, powodujących wrażenie słuchowe. Minimalne
natężenie fali dźwiękowej, którą jest w stanie zarejestrować ucho ludzkie, nosi nazwę progu lub
granicy słyszalności.  Maksymalne natężenie,  powyżej którego  fala  dźwiękowa nie wywołuje  już
wrażenia  słuchowego  lecz  staje  się  przyczyną  bólu  ucha,  nosi  nazwę  granicy  bólu.  Wielkości
natężeń  fali,  odpowiadające  granicy  słyszalności  i  granicy  bólu,  są  różne  dla  fal  o  różnych
częstotliwościach.  Wykres  zależności  obu  granic  od  częstotliwości  fal  nosi  nazwę  audiogramu.
Typowy audiogram dla człowieka o prawidłowym słuchu jest przedstawiony na Rysunku 8

Rys. 8. Granice słyszalności dźwięku dla
człowieka

Ucho nie jest czułe na niewielkie zmiany natężenia dźwięku. Wahania natężenia w granicach 10%
nie są zauważalne, dlatego dla scharakteryzowania głośności dźwięku nie używa się natężenia fali

I, Za nadmiar głośności przyjmuje się natomiast wielkość

, zwaną poziomem natężenia dźwięku

i zdefiniowaną wzorem:

gdzie I

= lO

-12

W/m

co odpowiada granicy słyszalności dźwięku o częstotliwości 1000 Hz.

Jednostką tak zdefiniowanej wielkości jest bel (l B), l bel odpowiada dźwiękowi o natężeniu
dziesięciokrotnie większym niż próg słyszalności. W praktyce poziom natężenia dźwięku wyraża
się w decybelach (l dB = 0.1 B), zatem:

Ze względu na niejednakową czułość ucha na fale o różnej częstotliwości, dźwięki o tym samym
poziomie natężenia, ale różnych częstotliwościach nie wydają się jednakowo głośne.

Wykonanie ćwiczenia

Aparatura
Mikrofon, wzmacniacz, oscyloskop, kamerton, generator częstotliwości, słuchawki.

1. Badanie wysokości i barwy dźwięku
Połącz mikrofon ze wzmacniaczem i oscyloskopem i obserwuj zależność amplitudy
fal dźwiękowych od czasu. Zmierz parametry fali dźwiękowej:

Wysyłanej przez kamertony

Odpowiadającej dźwiękom „u" oraz „a" wypowiadanym przez różne

osoby.

Najniższego i najwyższego dźwięku, jaki potrafisz wydać

Wyjaśnij, czym różnią się badane fale dźwiękowe

. Oblicz zakres częstotliwości właściwy dla twojego głosu
2.  Badanie progu słyszalności
Zbadaj  próg  słyszalności  ucha  ludzkiego  dla  dźwięków  w  zakresie  40-16  006  Hz.
Połącz odpowiednio generator częstotliwości ze słuchawkami.
Zanotuj  natężenia  słyszalnych  dźwięków  w  zakresie  badanych  częstotliwości.
Przedstaw wyniki na odpowiednim wykresie logarytmicznym.
3.  Porównanie kształtu przebiegu fali dźwiękowej
Połącz generator z oscyloskopem i obserwuj kształt fali dźwiękowej przy przebiegu
trójkątnym i kwadratowym. Uzasadnij różnice w brzmieniu tych dźwięków.

Opracowanie wyników

1. Opisz zwięźle

wykonane doświadczenia i wyjaśnij otrzymane wyniki.

BIOFIZYKA — ĆWICZENIA! SEMINARIA

2. Oblicz ile razy większe musi być natężenie fali dźwięku o częstotliwości.,60 Hz ad fali o
częstotliwości 2 000 Hz, aby wywołać wrażenie słuchowe o tej samej głośności.
Przykładowe pytania do dyskusji:



Czym różni się dźwięk o przebiegu periodycznym od szumu ?



Czy dwa dźwięki o tym samym poziomie natężenia, ale o różnych częstotliwościach są
tak samo głośne ?



Zwierzęta w większym stopniu niż człowiek wykorzystują zmysł słuchu, można także
stwierdzić, że słyszą lepiej niż człowiek. Jakich cech fal dźwiękowych
dotyczy to stwierdzenie?



Przykładowe zadania:



Częstość podstawowa otwartej piszczałki organowej wynosi 250 Hz i jest taka
sama, jak częstość drugiej harmonicznej innej piszczałki organowej, zamkniętej. Oblicz
długości obu piszczałek.



Hipopotam kąpiący się w rzece słyszy dźwięk wydany przez innego hipopotama
dwukrotnie - najpierw pod wodą, a po 2 s w powietrzu. Jaka odległość
dzieli hipopotamy?



Głośny krzyk ma 90 dB. Ile razy natężenie tego dźwięku jest większe od natężenia fali
odniesienia 1000 Hz?