JUR-AGAN TEKNIK: sound

Artikel ini adalah tentang gelombang akustik terdengar. Untuk kegunaan lain, lihat Suara (disambiguasi) .

Dalam Drum suara yang dihasilkan ketika membran bergetar

Suara adalah gelombang mekanik yang merupakan osilasi dari tekanan ditularkan melalui padat , cair , atau gas , terdiri dari frekuensi dalam kisaran pendengaran dan dari tingkat yang cukup kuat untuk didengarkan, atau sensasi dirangsang pada organ pendengaran oleh getaran tersebut . ^{[ 1 ]}

Isi

[ sembunyikan ]

Propagasi suara

Suara adalah urutan gelombang tekanan yang merambat melalui media kompresibel seperti udara atau air. (Suara dapat merambat melalui benda padat juga, tetapi ada tambahan mode propagasi).Selama propagasi, gelombang dapat dipantulkan , dibiaskan , atau dilemahkan oleh media. ^{[ 2 ]}

Perilaku propagasi suara umumnya dipengaruhi oleh tiga hal:

Hubungan antara kepadatan dan tekanan. Hubungan ini, dipengaruhi oleh suhu, menentukan kecepatan suara di dalam medium.
Propagasi ini juga dipengaruhi oleh gerakan dari media itu sendiri. Sebagai contoh, suara bergerak melalui angin. Independen gerakan suara melalui medium, jika medium bergerak, suara diangkut lebih lanjut.
Viskositas medium juga mempengaruhi gerakan gelombang suara. Ini menentukan tingkat di mana suara dilemahkan. Untuk media, seperti udara atau air, redaman karena kekentalan diabaikan.

Bila suara bergerak melalui media yang tidak memiliki sifat fisik yang konstan, mungkin dibiaskan (baik didispersikan atau fokus). ^{[ 2 ]}

Persepsi suara

Manusia telinga

Persepsi suara pada organisme apapun adalah terbatas pada rentang frekuensi tertentu. Bagi manusia, pendengaran biasanya terbatas pada frekuensi antara sekitar 20Hz dan 20.000 Hz (20 kHz ) ^{[ 3 ]} , meskipun batas-batas ini tidak pasti. Batas atas umumnya menurun dengan usia. Lain spesies memiliki kisaran yang berbeda pendengaran. Misalnya, anjing dapat merasakan getaran yang lebih tinggi dari 20 kHz, tetapi tuli terhadap apa pun di bawah 40 Hz. Sebagai sinyal yang dirasakan oleh salah satu utama indera , suara digunakan oleh banyak spesies untuk mendeteksi bahaya , navigasi , pemangsaan , dan komunikasi . Bumi 's atmosfer , air , dan hampir semua fenomena fisik , seperti kebakaran , hujan , angin , surfing , atau gempa bumi , menghasilkan (dan ditandai oleh) suara yang unik. Banyak spesies, sepertikatak , burung , laut dan darat mamalia , juga telah mengembangkan khusus organ untuk menghasilkan suara. Pada beberapa spesies, ini menghasilkan lagu dan pidato. Selain itu, manusia telah mengembangkan budaya dan teknologi (seperti musik , telepon dan radio ) yang memungkinkan mereka untuk menghasilkan, merekam, mengirim, dan suara siaran. Penelitian ilmiah tentang persepsi suara manusia dikenal sebagai psychoacoustics .

Fisika bunyi

Getaran mekanik yang dapat diartikan sebagai suara yang mampu melakukan perjalanan melalui semua bentuk materi : gas , cairan , padatan , dan plasma . Hal yang mendukung suara disebut media . Suara tidak dapat melakukan perjalanan melalui vakum .

Longitudinal dan transversal gelombang

Gelombang sinusoidal dari berbagai frekuensi, gelombang memiliki frekuensi yang lebih tinggi bawah dari yang di atas. Sumbu horizontal mewakili waktu.

Suara ditularkan melalui gas, plasma, dan cairan sebagai gelombang longitudinal , juga disebut kompresi gelombang.Melalui padatan, bagaimanapun, dapat ditularkan baik sebagai gelombang longitudinal dan gelombang transversal . Gelombang suara longitudinal adalah gelombang bolak tekanan penyimpangan dari kesetimbangan tekanan, menyebabkan daerah lokal kompresi dan penghalusan , sedangkangelombang transversal (dalam padatan) adalah gelombang bolak-balik tegangan geser pada sudut kanan ke arah propagasi.

Materi di media secara berkala digantikan oleh gelombang suara, dan dengan demikian berosilasi. Energi yang dibawa oleh gelombang suara mengkonversi bolak-balik antara potensi energi ekstra kompresi (dalam kasus gelombang longitudinal) atau perpindahan lateral yang regangan (dalam kasus gelombang transversal) dari materi dan energi kinetik dari osilasi medium .

Gelombang suara sifat dan karakteristik

Suara gelombang sering disederhanakan untuk uraian dalam hal sinusoidal gelombang pesawat , yang dicirikan oleh sifat-sifat generik:

Kadang-kadang kecepatan dan arah digabungkan sebagai kecepatan vektor ; bilangan gelombang dan arah digabungkan sebagai vektor gelombang .

Gelombang transversal , juga dikenal sebagai geser gelombang, memiliki properti, tambahan polarisasi , dan bukan merupakan karakteristik dari gelombang suara.

Kecepatan suara

Angkatan Laut AS F/A-18 memecahkan hambatan suara. Halo putih dibentuk oleh tetesan air terkondensasi diperkirakan akibat penurunan tekanan udara di sekitar pesawat (lihat Prandtl-Glauert Singularity ). ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Artikel utama: Kecepatan suara

Kecepatan suara tergantung pada medium gelombang melewati, dan merupakan properti fundamental dari materi. Secara umum, kecepatan suara adalah sebanding dengan akar kuadrat dari rasio dari modulus elastis (kekakuan) dari menengah sampai yang kepadatan . Mereka sifat fisik dan kecepatan mengubah suara dengan kondisi ambien. Sebagai contoh, kecepatan suara dalam gas tergantung pada temperatur . Pada 20 ° C (68 ° F ) udara dipermukaan laut , kecepatan suara sekitar 343 m / s (1.230 km / jam; 767 mph) dengan menggunakan rumus "v = (331 + 0,6 T) m / s" . Di air tawar, juga pada 20 ° C, kecepatan suara adalah sekitar 1.482 m / s (5.335 km / jam; 3.315 mph). Dalam baja , kecepatan suara adalah sekitar 5.960 m / s (21.460 km / jam; 13.330 mph). ^{[ 6 ]} Kecepatan suara juga sedikit sensitif (orde kedua anharmonic efek) dengan amplitudo suara, yang berarti bahwa ada efek propagasi nonlinier, seperti produksi dan nada harmonik campuran tidak hadir dalam suara asli (lihat array yang parametrik ).

Akustik

Artikel utama: Akustik

Akustik adalah ilmu interdisipliner yang berhubungan dengan studi dari semua gelombang mekanik dalam gas, cairan, dan padatan termasuk getaran, USG suara, dan infrasonik. Seorang ilmuwan yang bekerja di bidang akustik adalah acoustician sementara seseorang yang bekerja di bidang teknologi akustik dapat disebut seorang insinyur akustik atau audio. Aplikasi akustik dapat dilihat di hampir semua aspek masyarakat modern dengan paling jelas adalah audio dan industri kebisingan kontrol.

Kebisingan

Artikel utama: Kebisingan

Kebisingan adalah istilah yang sering digunakan untuk merujuk pada suatu suara yang tidak diinginkan. Dalam ilmu dan teknik, kebisingan merupakan komponen yang tidak diinginkan yang mengaburkan sinyal inginkan.

Tingkat tekanan suara

Artikel utama: tekanan suara

Suara pengukuran
Tekanan suara p , SPL
Kecepatan partikel v , SVL
Partikel perpindahan ξ
Intensitas suara saya , SIL
Kekuatan suara P _ac
Tingkat kekuatan suara SWL
Energi suara
Energi suara kepadatan E
Suara fluks energi q
Impedansi akustik Z
Kecepatan suara c
Audio frekuensi AF v d e

Tekanan suara adalah perbedaan, dalam medium tertentu, antara tekanan lokal rata-rata dan tekanan dalam gelombang suara. Sebuah persegi perbedaan ini (yaitu, kuadrat dari deviasi dari tekanan ekuilibrium) biasanya rata-rata dari waktu ke waktu dan / atau ruang, dan akar kuadrat dari rata-rata ini memberikan root mean square(RMS) nilai. Sebagai contoh, 1 Pa RMS tekanan suara (94 dBSPL) di udara atmosfer menyiratkan bahwa tekanan aktual dalam gelombang suara berosilasi antara (1 atm $- \ Sqrt {2}$ Pa) dan (1 atm $+ \ Sqrt {2}$ Pa), yang antara 101326,4 101323,6 dan Pa Seperti kecil ( variasi relatif terhadap atmosfer) pada tekanan udara pada frekuensi audiodianggap sebagai memekakkan telinga suara, dan dapat menyebabkan kerusakan pendengaran, sesuai dengan tabel di bawah ini.

Sebagai telinga manusia dapat mendeteksi suara dengan berbagai amplitudo, tekanan suara sering diukur sebagai tingkat pada logaritmik desibel skala. Para tingkat tekanan suara (SPL) atau L _p didefinisikan sebagai

$L_ \ mathrm {p} = 10 \, \ {10} log_ \ left (\ frac {{p} ^ 2} {{p_ \ mathrm {ref}} ^ 2} \ right) = 20 \, \ log_ {10 } \ left (\ frac {p} {p_ \ mathrm {ref}} \ right) \ mbox {dB} \,$

dimana p adalah akar-mean-square tekanan suara dan

p ref

adalah tekanan suara referensi. Umumnya digunakan tekanan suara referensi, yang didefinisikan dalam standar ANSI S1.1-1994, yang 20 μPa di udara dan 1 μPa dalam air. Tanpa tekanan referensi tertentu suara, nilai dinyatakan dalam desibel tidak dapat mewakili tingkat tekanan suara.

Karena manusia telinga tidak memiliki datar respon spektral , tekanan suara sering frekuensi tertimbang sehingga tingkat diukur pertandingan tingkat dirasakan lebih dekat. Para Komisi Elektroteknik Internasional (IEC) telah mendefinisikan beberapa skema pembobotan. Sebuah bobot- upaya untuk mencocokkan respon telinga manusia untuk kebisingan dan tingkat suara berbobot A-tekanan yang berlabel dBA. C-pembobotan digunakan untuk mengukur tingkat puncak.

Peralatan untuk berurusan dengan suara

Peralatan untuk menghasilkan atau menggunakan suara termasuk alat musik , alat bantu dengar , sonar sistem dan reproduksi suara peralatan dan penyiaran. Banyak menggunakan transduser elektro-akustik seperti mikrofon dan pengeras suara .