Hangtan

Mi a hang? A címben feltett kérdésre több válasz is lehetséges, egyszerűen mondhatjuk azt is, hogy „hang az, amit hallunk” – ezzel nem is járunk messze az igazságtól, de azért fogalmazzuk meg szakszerűen: A hang rugalmas és rezgőképes közegben terjedő olyan hullám, ami hallószervünkben hangérzetet kelt.

A hang frekvenciája Az ember által hallható hang frekvenciatartománya: 20 Hz és 16 kHz közé esik. Az ennél kisebb frekvenciájú hangot nevezzük infrahangnak, míg a nagyobb frekvenciák esetén ultrahangról beszélünk. Egyes állatok az embernél jóval tágabb frekvenciatartományban képesek a hanghullámok érzékelésére.

A hang keletkezése, terjedése Hang, akkor keletkezik, ha a hangforrás mechanikai rezgésbe jön, és ez a rezgés a hangtérben tovaterjed. A hang levegőben és folyadékokban longitudinális hullámként terjed. Ez azt jelenti, hogy a közeg részecskéi a hullám terjedési irányával párhuzamosan térnek ki. A hang terjedése során a közegben ismétlődő sűrűsödések és ritkulások keletkeznek.

Gondolkodtató kérdések Milyen tulajdonságú anyag alkalmas hangszigetelésre? Válasz: Olyan anyagot kell keresni, amelyben nem terjed, hanem elnyelődik a hang. Ilyenek a rugalmatlan anyagok, mint például fűrészpor, vastag szövetek. Nagyon jó hangszigetelő a vákuum, mert légüres térben nem terjed a hang.

A hang jellemzői A hangérzet alapján megkülönböztethetünk ún. zörejeket, dörejeket és zenei hangokat. A zenei hangok keletkezésének hátterében periodikus rezgések állnak, amelyek egy alaphang és felharmonikusainak keverékeként állíthatók elő. A dörejek és zörejek szabálytalan hangok.

A hang jellemzői Tiszta zenei hang: a hangforrás rezgése szinuszos, csak egyfajta frekvenciájú hangból áll. Zenei hang: az alaphangok mellett felhangok is megszólalnak. A felhang frekvenciája az alaphang frekvenciájának egész számú többszöröse. A zenei hang nem feltétlenül szinuszos, de mindenképpen periodikus. Zörej: szabálytalan nem szinuszos és nem periodikus rezgésű hanghullám.

A hangsebesség A hang terjedési sebessége függ a közeg rugalmasságától és sűrűségétől. Ezért a hangsebesség különböző közegekben eltérő: A hangsebesség értéke levegőben 0°C hőmérsékleten és 100 kPa nyomáson: c0 = 331,5 m/s, A hangsebesség értéke a levegő hőmérsékletétől is függ.

Gondolkodtató kérdések Milyen hullámhossz tartományba esnek a hallható hangok? Válasz: Az ember által hallható hang frekvenciatartománya: 20 Hz és 20 kHz közé esik. A hang terjedési sebessége 340 m/s. Az ember által hallható hang hullámhossza a 17 m és 21 mm hullámhossztartományba esik.

A hang visszaverődése A hang csak rugalmas közegben terjed, kevésbé rugalmas anyagokban elnyelődik, és az új közeg határfelületéről visszaverődik. A visszaverődés és elnyelődés jelensége miatt borítják a hangversenytermek falát speciális burkolattal. A visszavert hang késve érkezik a fülünkhöz, 0,1 s-nál nagyobb késleltetés esetén visszhangot érzékelünk. A visszhang kialakulásához tehát legalább 34 m utat kell megtennie a hangnak. A hangvisszaverődés teszi lehetővé a hangok irányítását, gondoljunk csak a szócsőre, vagy az orvosok sztetoszkópjára, vagy akár a fülünkhöz tett tenyerünkre.

Gondolkodtató kérdések Az emberi fül két hangot csak akkor érzékel különállónak, ha köztük legalább 0,1 s idő telt el. Hallhatunk-e visszhangot, ha a visszaverő felület közel, pl. 8-10 m-re van hozzánk? Válasz: A hang terjedési sebessége 340 m/s. 0,1 s alatt a hang 34 m utat tesz meg oda-vissza. Nem alakul ki visszhang mert ahhoz legalább 17 m távolság kell.

A hangerősség A hang fizikai inger által kiváltott fiziológiai inger, ezért kétféle hangerősségről beszélhetünk: fizikairól, és fiziológiairól. A fizikai hangerősség, a hanghullám által egységnyi felületen át, időegység alatt szállított energia. Jele: I, mértékegysége: W/m2. A hangerősséget decibelben is mérjük. A hallásküszöb 0 dB, a fájdalomküszöb 130 dB. Mivel a hangforrástól távolodó hanghullámok egyre nagyobb térrészre oszlanak, a hangerősség a távolsággal csökken.

A hangmagasság A hang magasságát az egy másodperc alatti rezgések száma, a frekvencia határozza meg. A zenében használatos hangok frekvenciája közelítőleg 32 Hz - 6000 Hz, az emberi hangé 80 – 1300 Hz között van. A hangmagasság helyett általában két hang frekvenciájának a hányadosát használjuk, ezt hangköznek nevezzük. Meghatározott hangközökkel egymást követő hangok sora a hangskála.

A hangszín Attól függ, hogy az alaphangok mellett milyen más felhangok szólalnak meg, és milyen intenzitással. Egy hang felharmonikusa az alapfrekvencia egész számú többszörösét jelenti. A hangszín a hangforrás természetén kívül a hangkeltés módjától is függ. A hangszerek doboza, illetve beszédnél a fej csak bizonyos felhangokat erősít fel, ezért egyediek a hangszínek.

Gondolkodtató kérdések Kérdés: Mi rezeg az alábbi hangszerekben. ha megszólaltatjuk azokat? gitár furulya dob Válasz: A gitár húros hangszer, itt a húr rezeg, és az hozza rezgésbe a levegőt. A furulya fúvós hangszer, itt közvetlenül a levegő rezeg. A dob ütős hangszer, a kifeszített bőr rezeg, és ez hozza rezgésbe a levegőt.

Doppler-effektus Animáció A hullámok frekvenciájának megváltozása az észlelés helyén a hullámforrás és az észlelő egymáshoz képest végzett mozgása miatt. Amikor a vonat közeledik, másodpercenként több hanghullám jut a fülünkbe, ezért halljuk magasabbnak a hangot. Amikor távolodik, másodpercenként kevesebb hullám érkezik, így a hang mélyebbnek tűnik. Ez a jelenség figyelhető meg a közeledő és távolodó mentőautó esetében is. Animáció

Hangrobbanás Ha a repülőgép sebessége túllépi a hangsebességet, akkor a hangforrással megegyező sebességgel haladó hangok összetorlódnak, ez tulajdonképpen energiatorlódás, amit hangrobbanásként észlelünk. A lökéshullám mentén ugrásszerűen változik a nyomás, a hőmérséklet, és egyéb jellemzők.

Alkalmazások Visszhangszonda: (szonár) Víz alatti hajók, tárgyak, halrajok és domborzati viszonyok felderítésére, az óceánok mélységének meghatározására szolgáló eljárás. A készülék hangimpulzusokat bocsát ki a víz alatt, és azoknak a visszaverődését érzékeli. Az eljárás alapja az, hogy megmérik azt az időt, amíg a hang elér a céltárgyig és a visszhang visszatér az érzékelőig. Ha a hang vízben való terjedési sebessége ismert, így kiszámítható a céltárgy távolsága.

elmet! Köszönöm a figy Vége