wtorek, 14 czerwca 2016

Niektóre właściwości dźwięku

Przy +15°C i normalnym ciśnieniu atmosferycznym 760mmHg prędkość rozprzestrzeniania się fal dźwiękowych wynosi 340m/s.

Wzór na długość fali:
długość fali[m] = 340[m/s]/częstotliwość[Hz]

Przykładowo, dźwięk o częstotliwości 170Hz to fala długości 2 metrów, 15Hz to 21m, 16kHz to 2cm.

Najniższy ton głosu męskiego to 80Hz (423cm), najwyższy 500Hz (68cm), alikwoty sięgają 8kHz (4,2cm). W przypadku głosu kobiecego najniższy to to 170Hz (200cm), najwyższy 1200Hz (28cm), alikwoty sięgają 10kHz (3,4cm).

W średnich szerokościach geograficznych prędkość dźwięku może się zmieniać o ok 15%.
Przy innych temperaturach w suchym powietrzu i przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym:
-182°C, 181,5m/s (długość fali 18,1cm dla 1000Hz)
-45°C, 305,6m/s (30,6cm dla 1000Hz)
-20°C, 318 m/s (31,8cm dla 1000Hz)
0°C, 331 m/s (33,1cm dla 1000Hz)
+15°C, 340m/s (34cm dla 1000Hz)
+20°C, 342,5m/s dla 34,3cm dla 1000Hz)
+100°C, 387,3m/s (38,7cm dla 1000Hz)

Dla innych substancji:
Woda, 1540m/s (długość fali 154cm dla 1000Hz), około 15 razy szybciej niż w powietrzu (dla porównania, fale radiowe 9 razy wolniej rozchodzą się w wodzie niż w próżni i ich długość skraca się, anteny zanurzone w cieczy mają mniejsze wymiary)
Stal, 5200m/s (520cm dla 1000Hz)
Szkło, 5300m/s (530cm dla 1000Hz)
Drewno (wzdłuż włókien), 5000m/s (500cm dla 1000Hz)
Ołów, 1230m/s (123cm dla 1000Hz)
Guma, 50m/s (5cm)

Ludzkie ucho największą czułość wykazuje dla częstotliwości 2300Hz. Wtedy próg słyszalności wynosi 10-10µW/cm² (10 do potęgi -10), czyli zmiana ciśnienia 2*10-4 bara, co odpowiada przesunięciu cząsteczek powietrza 0,1Å, to mniej niż średnica atomu.

Granica słyszalności to około 12....16kHz, np. człowiek usłyszy komara z odległości do 2 metrów, więc moc pisku komara wynosi 5*10-7 erga (czyli 5*10-11 wata), moc pisku z odległości 2 metrów na powierzchni 1cm² wynosi 25*10-16W, komar wprawił w ruch drgający 44kg powietrza.
Nietoperz wydaje ultradźwięki o częstotliwości około 50kHz (10 do 30 impulsów trwających krócej niż 1ms, czyli wykrywa przeszkody w odległości już około 17cm), a odbiera do 70kHz.

Każda samogłoska składa się z co najmniej dwóch charakterystycznych tonów (w jamie ustnej tworzą się dwie rezonujące przestrzenie między językiem i policzkami).

Natomiast spółgłoski składają się również z wielu wysokich częstotliwości dźwiękowych (5...6kHz), a w niższych częstotliwościach są podobne. Telefony nie przenoszą dźwięków poniżej 250Hz i powyżej 3kHz, dlatego trudno odróżnić "S" od "F", "CZ" i "SZ".

Skład dźwięku dla poszczególnych spółgłosek:
B,  91...2900Hz
CZ, 500...4800Hz
D, 90...3700Hz
F, 550...6400Hz
G, 90...3400Hz
H, 2000...4000Hz
K, 1250...3900Hz
L, 228...1932Hz
M, 271...2579Hz
N, 203...2169Hz
P, 950...3600Hz
R, 20...4846Hz
S, 500...8000Hz
SZ, 450...4600Hz
T, 900...4000Hz
W, 100...3400Hz
Z, 90...7000Hz
Ż, 450...4600Hz

Człowiek nie rozróżnia dźwięków przesuniętych względem siebie o 1/15...1/16 sekundy. W pomieszczeniach występuje pogłos - dźwięk odbija się od ścian, dlatego głośniej słychać radioodbiornik, a jednocześnie dźwięki odbite nie są oddalone od siebie w czasie na tyle, by to było dostrzegalne. Echo powstałoby przy odległościach między ścianami co najmniej 25 metrów.

Najmniejsza długotrwałość tonu, przy której jest jeszcze rozróżnialny (krótszy zmienia się w stuk lub szum) jest odmienna dla różnych częstotliwości:
50Hz, 4 okresy (80ms)
200Hz, 7 okresów (35ms),
1000Hz, 16 okresów (16ms)
2300Hz, 34,5 okresy (15ms)
10000Hz, 300 okresów (30ms)

W przypadku radioodbiorników i innego sprzętu grającego im szersze pasmo odtwarzania, tym lepiej, ale dla naturalności brzmienia wymaga korelacji między dolnym i górnym przenoszonym pasmem.
Iloczyn najwyższej i najniższej częstotliwości pasma powinien wynosić około 400'000.
Fmin*Fmax=400000
Przykładowo: 80....5000Hz, 100...4000Hz itp.

(źródło: L. W. Kubarkin, J. A. Lewitin "Zajmująca radiotechnika", Nasza Księgarnia Warszawa 1965)

sobota, 11 czerwca 2016

Badania nad telepatią (?)

Entomolog J. H. Fabre pod koniec XIX wieku badał pewien rzadki gatunek ćmy.
Okazało się, że samiec potrafi wyczuć samiczkę nawet pod wiatr z odległości ponad 8 kilometrów (45 minut lotu) i przylecieć do niej niemal w linii prostej. Po obcięciu czułek samca nie mógł już odnaleźć samiczki.
Nie udało się ustalić natury tych sygnałów, odległość była zbyt duża by chodziło o dźwięki, a kierunek wiatru wykluczał zapachy.

W dniach 25 listopada...10 grudnia 1959 roku odbył się udany eksperyment przekazywania drogą telepatyczną rysunków na odległość do 2000 kilometrów, do człowieka znajdującego się w zanurzonym okręcie podwodnym "Nautilus". Skuteczność wyniosła ok. 70%.
Badania zostały przeprowadzone przez Oddział Nauk Biologicznych Ośrodka Badań Amerykańskich Sił Lotniczych.

(źródło: L. W. Kubarkin, J. A. Lewitin "Zajmująca radiotechnika", Nasza Księgarnia Warszawa 1965)