KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT! 2010. április 7. KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT! Önök Dr. Wersényi György: Akusztitkok – Érdekességek a hang világából előadását hallhatják!

Akusztitkok Érdekességek a hang világából Mi a hang, milyen jellemzői vannak? Hangterjedés különböző közegekben, hangsebesség Irányhallás Doppler-hatás Hangillúziók Wersényi György: Akusztitkok 2010. április 7.

A hang A hang olyan hullámrezgés, amely esetén a közvetítő közeg részecskéinek rezgésállapota terjed különböző közegekben eltérő sebességű longitudinális az emberi fül és hallórendszer számára érzékelhető, ha frekvenciája kb. 20 Hz – 20 kHz között van. Wersényi György: Akusztitkok 2010. április 7.

Rugó-tömeg modell: Golyók száma = sűrűség Rugók rugalmassági modulusa = „keménység” A hang lassabb sűrűbb és gyorsabb keményebb anyagban (erősebb rugók, erősebb belső kötések) A rezgésállapot terjed, nem a részecskék! Mechanikai sűrűség ≠ akusztikai sűrűség

A frekvencia A másodpercenkénti rezgések száma 1/s, Hz alacsony frekvencia: mély hang magas frekvencia: magas hang f= c/λ = 1/T A hullámhossz méterben, a periódusidő s-ban adja meg az adott frekvenciájú hang „hosszát” Más közegben más λ tartozik ugyanahhoz a frekvenciához! Levegőben 17 m – 1,7 cm Periodikus jel: adott szakasza T idő múlva ismétlődik

Összetett rezgések, hangok. A spektrum. Tiszta hang = szinuszos = egyfrekvenciás rezgés. A természetben a hangok összetett rezgések, akár zene, akár beszéd, akár zaj. Létezik olyan matematikai ill. műszeres mérési eljárás, amely az összetett hangokat szinuszos alkotóelemeire bontja fel. Ez a spektrum. 6

A fény terjed vákuumban, a hang nem! Hangterjedés az Űrben? A fény terjed vákuumban, a hang nem! 7

A fülkagyló szerepe az irányhallásban Irányfüggő érzékenység: „antennarendszer” (tölcsér!) Feladat: hangerősség (távolság?), frekvencia és irány megállapítása. 8

Doppler-hatás Példa: 150 méter távolságból indulva, elmegy 50 m/s-al az 1 kHz-es hang 25 méterre előttünk Az észlelt frekvencia f , a kibocsátott f0 akkor: ahol v a hangsebesség a közegben vr a megfigyelő relatív sebessége a közeghez képest; pozitív, ha a megfigyelő a forrás felé mozog. vs a forrás relatív sebessége a közeghez képest; pozitív, ha a forrás távolodik a megfigyelőtől. 10

A frekvencia csökken, ha bármelyik távolodik a másiktól A frekvencia csökken, ha bármelyik távolodik a másiktól. Fenti képlet akkor pontos, ha felénk közelít a forrás, ha szöget zár be, már módosul a hang. Bonyolult lehet a helyzet, ha a sebesség túl nagy (a hangsebességhez képest). Lásd: hangsebesség átlépése. Vigyázat: a hang intenzitása nő közeledéskor ill. csökken távolodáskor, és ez is lehet félrehallás oka. Mozoghat a forrás, a megfigyelő és a közeg is (szél?). Az állandó frekvenciájú forrásnak a HULLÁMHOSSZA változik. Mintha hógolyót dobáló ember felé mennénk, akkor több golyót kapunk (hiszen a távolság a golyók között csökken), ha elfutunk előle, kevesebbet. Alkalmazások: trafipax, szirénázó autók, vöröseltolódás a csillagászatban (fény esetén).

Levegőben 0 Celsius esetén 332 m/s A hang sebessége Levegőben 0 Celsius esetén 332 m/s +1 fokos hőmérséklet-emelkedés hatására 0,6 m/s-al nő A hangsebesség átléphető (Mach-szám) (a fénysebesség nem) 12

A hangsebesség átlépése Normál esetben a nyomás folytonosan változik, nincs éles váltás. A hangsebesség átlépésekor kialakul egy lökéshullám, melynek mentén ugrásszerűen változik a nyomás és a hőmérséklet, akár 7-12-szeres nyomásviszony is lehet a lökéshullám két oldala között. A különleges technikával készült felvétel láthatóvá teszi a repülőtől lemaradó lökéshullámot (a vízgőz gyors kicsapódása a lökéshullám-kúpon). A gép hallhatatlanul közeledik, mert megelőzi a saját hangját. Csak nagy magasságokban (kis légnyomáson) nem veszélyes, elenyészik a lökéshullám, mire földet ér. Netlink Youtube 13

Hangsebesség más közegben Példák: Víz: kb. 1400 m/s Acél: 5000 m/s Hélium: 927 m/s A He tömege nyolcszor kisebb a levegőnél, és mivel könnyebb, felfelé száll. A lufiból beszippantott héliumban a hang háromszor gyorsabban terjed. Nagyobb sebességgel jut át a nyomáshullám a könnyebb részecskék között. A hangszalagok rezgésének frekvenciája is nagyobb lesz: a kiadott hang ezért magasabb. 14

Hangillúziók „Auditory illusion”: olyat hallunk, ami nincs ott, ill. lehetetlen dolgot hallunk. Az optikai illúziók analógiájára működik. Sokszor paradoxonok, nincs rájuk magyarázat. 15

Sheperd-skála (paradoxon): Hangillúziók Sheperd-skála (paradoxon): A végtelenségig emelkedőnek vagy csökkenőnek tűnő hang vagy hangpárok, de valójában az utolsó megegyezik az elsővel. Ugyanaz a hang, négy oktáv távolságra, azonos időben lejátszva, eltérő hangerősséggel egymásba átfolyatva. Java demo 16

Két hangskálát játszunk le: az egyik emelkedik, a másik csökkenő, és ez a fülek között felváltva történik. Pl: a jobb fül először hallja az első hangot az egyik skáláról, aztán a második hangot a másikról. Többféleképpen lehet ezt hallani, a többség „csoportosítja” a hangokat, nem a két skálát hallja külön, hanem ehelyett „melódiát gyárt”. Jobb kezesek magas hangú melódiát a jobb fülben, az alacsonyabb hangmagasságút a bal fülben hallják (fejhallgatón keresztül hatékony).

Tritone-paradoxon Fél-oktáv, azaz három egészhang távolsága : van aki a hangpárt emelkedőnek, van aki csökkenőnek hallja. Régen gonosznak tartották ezt a hangtávolságot és nem használták zenében.

Fantom szavak: Lejátszáskor az emberek szavakat vélnek felfedezni, pedig csak zaj Az agyunk akarja azt hinni, hogy értelmes beszéd. Van, aki azt hallja, ami éppen foglalkoztatja (pld. diétázó emberek ételek nevét).

Audio-vizuális illúzió McGurk-effektus: mást hallunk csukott szemmel és ha nézzük a szájat. 98% „da-da”-t hall, de a d-hang csak audio-vizuális illúzió. Valóságban „ba-ba”-t hallunk, de a szájat figyelve „ga-ga”-t látunk.

Találkozzunk következő előadásunkon Szigeti Cecília Ökológiai lábnyom számítás gyakorlata 2010. május 5. KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

KÖSZÖNJÜK MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! TÁMOP-4.2.3-08/1-2008-0011 KÖSZÖNJÜK MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! A rendezvény a „SZiENCE4YOU – Tudás- és tudomány disszemináció a Széchenyi István Egyetemen” című projekt keretében valósult meg. A program szervezői, támogatói:

VIZUALIZÁCIÓ A HONLAPRÓL??? http://sulifizika.elte.hu/html/sub_hangrobbanas.html http://www.youtube.com/watch?v=N-G8xtCTj_w http://www.youtube.com/watch?v=QX04ySm4TTk&feature=related http://www.netalive.org/tinkering/shepard-effect/