Mszaki fizika alapjai Hangtan Dr Giczi Ferenc Szchenyi

Műszaki fizika alapjai Hangtan Dr. Giczi Ferenc Széchenyi István Egyetem, Fizika és Kémia Tanszék Győr, Egyetem tér 1. 1

A hang fogalma Fizikai Az észlelő tudatától független Élettani A hang érzet Lélektani A hang élmény Forrás IH bálnák, halak Rugalmas közeg hallható hang 20 -20. 000 Hz érzékszerv UH kutyák, denevérek 2

A hang fogalma 3

A hangérzetek, szubjektív jellegű hangbenyomások Zenei hangok Zörejek Dörej vagy hanglökés 4

A zenei hangok hangmagassága A hangmagasság objektív mértékéül a frekvencia szolgál. A magasabb hangnak nagyobb rezgési frekvencia felel meg. tisztahangok 5

A zenei hangok viszonylagos magassága arányú hangköz az Hangköz oktáv Az egymástól oktávnyi távolságra lévő hangok között nagyfokú hasonlóságot érzékelünk. Hallástartomány 20 – 20. 000 Hz 10 oktáv Zenei tartomány 30 – 5. 000 Hz 7 oktáv Beszéd 100 – 200 Hz 1 oktáv 6

A zenei hangok hangereje Hangerősség = Hangintenzitás 7

A zenei hangok hangszínezete A zenei hangok színképe valamilyen frekvenciájú alaphangból és a 2 , 3 , … harmonikus felhangokból áll. A hangszínezetet az alaphanghoz csatlakozó felhangok frekvenciája és viszonylagos erőssége, azaz a hang rezgési spektruma szabja meg. 8

Hangszerek, hangforrások Ha a rugalmas test valamely helyén az egyensúlyi állapotot megzavarjuk, az erről a helyről kiinduló és a test határáról visszaverődő hullámok interferenciájából állóhullámok alakulnak ki. Sajátrezgések SAJÁTFREKVENCIÁK A hangforrások jó hangsugárzók kell, hogy legyenek. (Másodlagos hangforrások) 9

A húr rezgései Alaphang: Felhangok: 10

A húr rezgései A rezgő húrnál az alaphanggal egyidejűleg a felhangok is fellépnek. A rezgő húr igen rossz hangsugárzó. Vonós, pengetős és ütős hangszerek Hogyan szólaltatható meg az eredeti hang oktávja? 11

12

A pálcák rezgései Hosszanti (nyújtási), torziós és hajlítási rezgések A hangvilla igen rossz hangsugárzó. 13

Membránok és lemezek rezgései 14

15

Levegőoszlopok rezgései Mindkét végén zárt gázoszlop sajátfrekvenciái 16

Sípok Nyitott síp Zárt sípok alaphangja egy oktávval mélyebb. 18

Sípok Nyitott síp Zárt sípok alaphangja egy oktávval mélyebb. 19

Sípok Nyitott síp Zárt sípok alaphangja egy oktávval mélyebb. 20

Sípok Nyitott síp Zárt sípok alaphangja egy oktávval mélyebb. 21

A hang terjedése Pontszerű forrás Gömbhullámok Homogén közeg Határfelületeken visszaverődés, törés, elhajlás A hallható hang hullámhossza 17 m és 1, 7 cm közé esik. 22

A hang visszaverődése A visszhangot akkor halljuk az eredetitől különválasztva, ha közöttük legalább 0, 1 s telik el. (min. 17 m távolság) Utózengés Visszhangos mélységmérés Szócső és hallócső 23

A hang törése Vízfelületen teljes visszaverődés is megfigyelhető 24

A hang elhajlása A hang behatol a geometriai árnyék terébe. A néhány cm-es hanghullámokkal jól előállíthatók és vizsgálhatók a réseknél és rácsoknál fellépő elhajlásjelenségek. 25

A Doppler-hatás A hullámforrás nyugszik, a megfigyelő mozog Az F forráshoz közeledő M megfigyelő az időegység alatt nem az F által kibocsátott számú rezgést fogja fel, hanem ezenkívül annyit, amennyi az MM’=v szakaszon van. 26

A Doppler-hatás A hullámforrás mozog, a megfigyelő nyugszik Az F forrás közeledik a megfigyelőhöz, akkor az azonos fázisban rezgő pontok távolsága (a hullámhossz) lecsökken. 27

A hangtér jellemzői Hangintenzitás hallásküszöb fájdalomküszöb Hangintenzitás-szint 28

A szubjektív hangerősség (hangosság) Ha egy tetszőleges frekvenciájú vagy összetételű hallható hang a hallás alapján megítélve éppolyan hangos, mint egy I intenzitású 1000 Hz-es tisztahang, akkor a kérdéses hang phon hangossága: 29

A szubjektív hangerősség (hangosság) Hallásküszöb Suttogás Normális beszélgetés Nagyvárosi utca zaja Repülőmotor (3 m-ről) 0 phon 20 phon 50 phon 70 phon 120 phon 30