על שמיעה, סאונד, ומה שמסביבם - פרק ג: מה זה סאונד, ומה זה אקוסטיקה, ברמה הבסיסית ביותר?

כשאנחנו אומרים סאונד, אז בדרך כלל אנחנו מתכוונים לקול (צליל המתפשט באוויר). אבל סאונד, וסליחה על השימוש במושג האנגלי, הוא הרבה יותר מזה.

בפיזיקה, סאונד הוא רטט המתפשט כגל אקוסטי, דרך תווך כמו גז, נוזל או מוצק. בפיזיולוגיה ובפסיכולוגיה של האדם, צליל הוא הקליטה של ​​גלים כאלה ותפיסתם על ידי המוח, אבל את זה כבר הסברנו.

רק אוסיף ואגיד, שבטווח הדינמי הנשמע (בערך בין כ-20 הרץ ל-20 קילו-הרץ) נמצאים גלי קול עם אורכי גל של 17 מטר בתדרים הנמוכים, ועד ​​1.7 סנטימטרים בתדרים הגבוהים. אז כן, למי שלא הבין, זה אומר שבשביל לחסום תדרים מסויימים, צריך חומר מוצק בעובי גדול יותר מאורך הגל שאותו מנסים לחסום… או במילים אחרות, חבילות קש עוזרות כמו כוסות רוח למת

אז רק בשביל לסגור פה את הפינה, רק נוסיף שגלי קול מעל 20 קילו-הרץ ידועים כאולטרסאונד ואינם נשמעים לרוב בני הבני אדם, וגלי קול מתחת ל-20 הרץ ידועים בתור אינפרסאונד, והם נשמעים ע”י מספר בעלי חיים.

אז אם זה סאונד ברמה הפיזיקלית, מה זה אֲקוּסְטִיקָה?

אקוסטיקה היא המדע הבין-תחומי העוסק בחקר גלים מכניים בגזים, נוזלים ומוצקים כולל רטט, קול, אולטרסאונד ואינפראסאונד. מדען העוסק בתחום האקוסטיקה הוא אקוסטיקאי, בעוד שמי שעובד בתחום ההנדסה האקוסטית עשוי להיקרא מהנדס אקוסטיקה. מהנדס סאונד לעומת זאת - או “סאונדמן” כפי שאנחנו רגילים להגיד - עוסק בהקלטה, מניפולציה, מיקס ושעתוק של סאונד.

יישומי אקוסטיקה נמצאים כמעט בכל ההיבטים של החברה המודרנית, תת-תחומיות כוללות אירואקוסטיקה, עיבוד אותות אודיו, אקוסטיקה אדריכלית, ביואקוסטיקה, אלקטרו-אקוסטיקה, רעש סביבתי, אקוסטיקה מוזיקלית, בקרת רעש, פסיכואקוסטיקה, דיבור, אולטרסאונד, אקוסטיקה תת-מימית ורטט.

ההַגדָרָה של סאונד (צליל) היא:

א. תנודה בלחץ, מתח, תזוזה של חלקיקים, מהירות חלקיקים וכו', המתפשטת בתווך בעל כוחות פנימיים (למשל, אלסטיים או צמיגים), או סופרפוזיציה של תנודה מתפשטת כזו.

ב. תחושה שעוררה התנודה המתוארת ב-א.

במילים אחרות: ניתן לראות סאונד כתנועת גל באוויר או באמצעי אלסטי אחר - במקרה זה, סאונד הוא גירוי, וניתן לראות בסאונד גם עירור של מנגנון השמיעה, האוזן, שגורם לתפיסת הקול - במקרה זה, סאונד הוא תחושה.

סאונד יכול להתפשט דרך תווך כמו אוויר, מים ומוצקים כגלים אורכיים וגם כגל רוחבי במוצקים. גלי הקול נוצרים מכל דבר שגורם לרטיטות: "מקור הקול", זה יכול להיות גיר על לוח בכיתה, או דיאפרגמה רוטטת של רמקול. מקור הקול יוצר רעידות במדיום שמסביב. כשהמקור ממשיך להרעיד את המדיום, הרעידות מתפשטות הרחק מהמקור במהירות הקול, וכך נוצרים גלי הקול. במרחק קבוע מהמקור, הלחץ, המהירות והתזוזה של המדיום משתנים בזמן. זאת אומרת: ברגע מסוים של זמן, הלחץ, המהירות והתזוזה משתנים במרחב.

שימו לב שחלקיקי המדיום אינם נעים עם גל הקול. זה ברור באופן אינטואיטיבי עבור מוצק, אבל הדבר נכון גם לגבי נוזלים וגזים (כלומר, תנודות החלקיקים בגז או הנוזל מעבירים את הרעידות, בעוד שהמיקום הממוצע של החלקיקים לאורך זמן אינו משתנה).

במהלך ההתפשטות, גלים יכולים להיות מוחזרים, נשברים או מוחלשים על ידי המדיום. התנהגות התפשטות גלי הקול מושפעת בדרך כלל משלושה דברים:

1. הקשר המורכב בין הצפיפות והלחץ של המדיום. קשר זה, המושפע מטמפרטורה, קובע את מהירות הקול בתוך המדיום.

2. תנועה של המדיום עצמו. אם המדיום נע, תנועה זו עשויה להגביר או להקטין את המהירות המוחלטת של גל הקול בהתאם לכיוון התנועה. לדוגמה, מהירות ההתפשטות של קול הנע דרך הרוח תגדל במהירות הרוח אם הקול והרוח נעים באותו כיוון. אם הקול והרוח נעים בכיוונים מנוגדים, מהירות גל הקול תפחת במהירות הרוח.

3. הצמיגות של המדיום. צמיגות קובעת את הקצב שבו הקול מוחלש. עבור מדיומים רבים, כגון אוויר או מים, החלשה עקב צמיגות היא זניחה.

4. 
   

חשוב להזכיר שהרעידות המכניות שניתן לפרש כ”סאונד” יכולות לעבור דרך כל צורות החומר: גזים, נוזלים, מוצקים ופלזמות, אבל הם לא יכולים לעבור דרך ואקום. כשסאונד מועבר דרך גזים, פלזמה ונוזלים, הוא עובר כגלים אורכיים, הנקראים גם גלי דחיסה. דרך מוצקים, לעומת זאת, סאונד יכול להיות מועבר גם כגלים רוחביים. גלי קול אורכיים הם גלים של סטיות לחץ מתחלפות מלחץ שיווי המשקל, הגורמים לאזורים מקומיים של דחיסה ותת דחיסה, בעוד שגלים רוחביים (במוצקים) הם גלים של מתח גזירה המתחלפים בזווית ישרה לכיוון ההתפשטות.

האנרגיה הנישאת על ידי גל קול הופכת הלוך ושוב (במחזוריות) בין האנרגיה הפוטנציאלית של הדחיסה הנוספת (במקרה של גלים אורכיים) או מתח התזוזה הצידית (במקרה של גלים רוחביים) של החומר, לבין האנרגיה הקינטית של מהירות התזוזה של חלקיקי המדיום.

למרות שישנן מורכבויות רבות הקשורות להעברת סאונד, בנקודת הקליטה (כלומר האוזניים), ניתן לחלק את הקול בקלות לשני אלמנטים פשוטים: לחץ וזמן. אלמנטים בסיסיים אלה מהווים את הבסיס לכל גלי הקול. ניתן להשתמש בהם כדי לתאר, במונחים מוחלטים, כל צליל שאנו שומעים.

אני לא יודע אם האמירה האחרונה הזיזה למישהו… אבל כמו שנראה בהמשך הסדרה, האמירה הזאת היא הבסיס: בכל האמור לענייני “סאונד טוב”.

זה הכל להיום. בפעם הבאה נכנס לאמירה האחרונה יותר לעומק, ונתחיל להבין סאונד, ואיך הוא מתקשר למוזיקה שאנחנו שומעים, בצורה מלאה יותר.

הטבע הקינטי של סאונד