วันอาทิตย์ที่ 28 กันยายน พ.ศ. 2557

คลื่นกระแทก (Shock wave)

       ปรากฏการณ์ ที่หน้าคลื่นเคลื่อนที่มาเสริมกันในลักษณะที่เป็นหน้าคลื่นวงกลมซ้อนเรียง กันไป โดยที่มีแนวหน้าคลื่นที่มาเสริมกันมีลักษณะเป็นรูปกรวยอันเนื่องมาจากแหล่ง กำเนิดคลื่นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วของคลื่นในตัวกลาง( Vs>V ) เช่น คลื่นกระแทกของคลื่นที่ผิวน้ำขณะที่เรือกำลังวิ่ง หรือคลื่นเสียงก็เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินบินเร็วกว่าอัตราเร็วของเสียงในอากาศ





เลขมัค

ตัวเลขที่บอกให้เราทราบว่า อัตราเร็วของแหล่งกำเนิดคลื่น  มีค่าเป็นกี่เท่าของอัตราเร็วของคลื่นในตัวกลาง



สูตรการคำนวณเมื่อเกิดคลื่นกระแทก


ปรากฎการณ์ดอปเปลอร์ (Doppler effect)

          เป็นปรากฎการณ์ที่ผู้ฟังได้ยินเสียงที่มีความถี่เปลี่ยนไปจากความที่จริงของต้นกำเนิดเสียง ทั้งนี้เนื่องจากผู้ฟังหรือ แหล่งกำเนิดเคลื่อนที่สัมพันธ์ต่อกััน


เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงให้เสียงออกมา เสียงก็จะกระจายออกไปทุกทิศทางด้วยความยาวคลื่นที่เท่า
กัน ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงหยุดนิ่ง เราจะพบว่าเสียงที่ผู้ฟังได้ยินจะมีความยาวคลื่นเดียวกับที่แหล่ง
กำเนิดเสียงให้ออกมา

      
ถ้าาผู้ฟังหรือแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ ความยาวคลื่นที่ออกไปด้านหน้าของแหล่งกำเนิดเสียงจะสั้นลงส่วนความยาวคลื่นด้านหลังของแหล่งกำเนิดเสียงซึ่งเคลื่อนที่ผ่านไป จะมีความยาวคลื่นยาวมาขึ้น


การคำนวนหาความถี่ที่ผู้ฟังได้ยิน



การหาความยาวคลื่นด้านหน้าและด้านหลังแหล่งกำเนิดเสียง

1.ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงอยู่นิ่ง  ความยาวคลื่นทุกด้านเท่ากัน


2.ความยาวคลื่นที่ปรากฏด้านหน้าแหล่งกำเนิดเสียงที่กำลังเคลื่อนที่







คุณภาพเสียง

    เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงต่างกัน ลักษณะของคลื่นเสียงแต่ละอย่างก็มีลักษณะเฉพาะตัวที่แตกต่างกันด้วย ซึ่งเราเรียกว่า คุณภาพเสียง คลื่นเสียงหนึ่งๆ จะมีความถี่ f,2f,3f,…,nf ออกมาพร้อมกัน ซึ่งแต่ละความถี่จะมีความเข้มเสียงต่างกัน คลื่นที่ได้จากการรวมคลื่นเสียงแต่ละความถี่เข้าด้วยกัน จะทำให้เสียงมีลักษณะเฉพาะตัว เช่น


ระดับเสียง
   
     การที่เราได้ยินเสียงทุ้ม เสียงแหลมนั้น ขึ้นอยู่กับความถี่ของเสียงนั้น ถ้าความถี่สูงเสียงจะสูง ถ้าความถี่ต่ำเสียงก็จะต่ำ เสียงทุ้มหรือต่ำ เรียกว่า "ระดับเสียง" โดยฆุของคนเราสามรถได้ยินเสียงที่มีความถี่ตั้งแต่ 20 ถึง 2000 Hz


ในการแบ่งโน้ตทางวิทยาศาสตร์ แบ่งได้ตามตาราง


จากตารางพบว่า ความถี่ของ c’ เป็นสองเท่าของ c ในลักษระนี้เราเรียกมันว่า “เสียงคู่แปด (octave)” โดยมีสูตรหาสียงคู่แปดคือ
                                                                   (n คือจำนวนขีด)


นอกจากโน้ตทางวิทยาศาสตร์แล้ว ยังมีการแบ่งระดับเสียงทางดนตรีด้วย ดังตาราง



วันศุกร์ที่ 11 กรกฎาคม พ.ศ. 2557

คลื่นเสียง

     การเกิดเสียงนั้น เกิดขึ้นได้ด้วยวิธีต่างๆมากมาย ไม่ว่าจะเป็น การตีสิ่งของ  การเล่นดนตรี การกระทบกัน หรือการเปล่งเสียงออกจากลำคอ   หากลองสังเกตดีๆเราจะพบว่าการเกิดเสียงมีวิธีที่แตกต่างกันอีกมากมาย แหล่งกำเนิด( สิ่งของ,วัสดุ,ฯลฯ ) ต่างชนิดต่างประเภทกัน ก็จะให้เสียงต่างกัน อย่างเช่นเราใช้ไม้ตีเหล็ก และใช้ไม้อันเดียวกันตีแก้ว เสียงที่ได้จากเหล็กและจากแก้วก็แตกต่างกัน




       ไม่ว่าเสียงจะเกิดขึ้นด้วยสาเหตุใดก็แล้วตาม แต่แท้จริงแล้วสิ่งสำคัญ คือ
-  เสียงจะต้องเกิดจากการสั่น ของแหล่งกำเนิด เสมอ***
- พลังงานกลที่ได้จากการสั่น จะเปลี่ยนเป็นพลังงานเสียง
- ความรุนแรงของการสั่น มีผลต่อความดังของเสียง

        พลังงานเสียงที่แผ่ออกจากแหล่งกำเนิด จะเคลื่อนที่มายังหูของผู้ฟังได้นั้น ต้องอาศัยตัวกลาง เพราะคลื่นเสียงเป็นคลื่นกลชนิดหนึ่งโดยแนวการสั่นของตัวกลางจะขนานกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียง หรือเรียกว่า คลื่นตามยาว

คลื่นเสียง เป็นคลื่นกลชนิดหนึ่ง" 
เป็นคลื่นตามยาว และต้องอาศัยตัวกลาง ในการเคลื่อนที่ 



ความเข้มเสียง (Intensity)

          ความเข้มเสียง (Intensity) เป็นตัวกำหนดค่าความดังของเสียง มีค่าขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของคลื่น ซึ่งมีค่าเท่ากับ พลังงานของเสียงที่ตกตั้งฉากกับพื้นที่หนึ่งตารางหน่วยในเวลาหนึ่งวินาที



จาก    I = E/AT = P/A = P/4 πR2

          I   =  ความเข้มเสียง (วัตต์/ตารางเมตร) 
          E =  พลังงานเสียง (จูล)
          A =  พื้นที่รองรับ (ตารางเมตร)
          t =  เวลา (วินาที)
          P =  กำลังเสียงที่ส่งออกมาจากแหล่งกำเนิด (วัตต์)
          R =  รัศมีของทรงกลม (เมตร)
          
 
           จากสมการจะเห็นได้ว่า  I α P/R2 หรือ I α P และ I α 1/R2
โดยที่ ความเข้มต่ำสุดที่มนุษย์สามารถได้ยิน มีค่า
10-12 วัตต์/ตารางเมตร และ ความเข้มสูงสุดที่มนุษย์สามารถทนได้ มีค่า 1 วัตต์/ตารางเมตร      


ระดับความเข้มเสียง 
                  
              คือ ปริมาณที่ใช้บอกความดังของเสียง โดยเทียบความเข้มเสียงที่ต้องการวัดกับความเข้มเสียงที่ค่อยที่สุดที่คนปกติได้ยิน

ฉะนั้น จะได้ว่า 

**เสียงดังสุดที่คนทนฟังได้ มีระดับความเข้ม 120 dB
    เสียงค่อยสุดที่คนรับฟังได้ มีระดับความเข้ม 0 dB


คลื่นบีตส์ (Beats)

        เป็นปรากฏการณ์แทรกสอดของคลื่นเสียงสองขบวนที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อย ทำให้เกิดกลุ่มคลื่นที่เสริมกันและหักล้างกันเป็นช่วงๆ โดยส่วนคลื่นที่เสริมกันจะมีเสียงดัง ส่วนคลื่นที่หักล้างกันจะมีเสียงเบา และกลุ่มคลื่นที่เสริมกันและหักล้างกันจะเคลื่อนที่ไปเรื่อยๆ ทำให้ผู้ที่รับฟังที่อยู่นิ่งๆได้ยินเสียงดังสลับค่อย




     ความถี่ของคลื่นลัพธ์ที่ได้ยิน

ความถี่บีสต์ (fBeat  



              จำนวนครั้งที่ได้ยินเสียงดังหรือเบาใน 1 วินาที (ครั้ง/วินาที)
     
 
              
ผลต่างของความถี่ทั้งสอง    ( fBeat = |f1-f2| )