6 svar
51 visningar
soltima 330
Postad: 28 feb 19:40

Stående vågor - frekvens och ljudstyrka

Hej!

Stående vågor kan ju bildas vid speciella frekvenser. Om frekvensen höjs bildas fler bukar och på grund av den högre frekvensen ges en högre ton. Jag undrar hur/om ljudstyrkan påverkas av detta, dvs. amplituden på vågorna. För att göra det lite mer konkret kanske det går att förklara med hjälp av en stäng som vibrerar och/eller en öppen pipa?

Jag hoppas att min fråga går att förstå.

Tack på förhand!

soltima 330
Postad: 28 feb 19:47

AI sa detta:

En öppen pipa kan generera stående vågor när ljudvågor reflekteras tillbaka och interfererar med varandra. Frekvensen hos dessa stående vågor beror på längden på pipan och på vågens våglängd.

När du höjer frekvensen (och därmed tonhöjden) i en öppen pipa, ökar antalet bukar och dalar i vågen. Detta innebär att fler hela vågor passar in i pipan. Det är som att öka antalet svängningar per sekund.

När fler hela vågor passar in i pipan betyder det att ljudvågorna reflekteras fler gånger mellan de två ändarna av pipan. Varje reflektion ökar amplituden hos stående vågor, eftersom vågorna adderas när de överlappar varandra. Med andra ord, ju fler reflektioner som sker, desto större blir den totala amplituden av de stående vågorna i pipan.

Så, när du höjer frekvensen och därmed ökar tonhöjden i en öppen pipa, ökar också ljudstyrkan, eftersom amplituden hos de stående vågorna ökar med antalet bukar och reflektioner som sker. Detta fenomen är dock inte linjärt, eftersom ljudstyrkan även påverkas av andra faktorer såsom energiförlust på grund av friktion och värme. Men i ett idealiserat scenario där dessa faktorer förbises, kan man säga att en högre frekvens resulterar i en högre ljudstyrka på grund av ökad amplitud hos de stående vågorna.

Kan det stämma kanske? :)

soltima 330
Postad: 28 feb 19:52

Och detta (AI):

När det gäller stående vågor i en sträng eller i en öppen pipa, är det vanligt att amplituden minskar när fler bukar bildas. Detta beror på hur energin fördelas i systemet.

När du ökar frekvensen och därigenom bildar fler bukar, tenderar energin att bli mer koncentrerad i dessa bukar. Samtidigt kan det finnas fler noder (punkter med minimal rörelse) mellan bukarna där energin är mycket låg. Detta resulterar i att de punkter där materialet rör sig mest, vilket är i bukarna, har mindre amplitud jämfört med när färre bukar finns.

Det är dock viktigt att notera att om du tittar på ljud som genereras av en öppen pipa, skulle en högre frekvens ofta resultera i en högre ljudstyrka. Detta beror på att den totala energin i ljudvågen ökar med ökad frekvens, vilket ger upphov till en starkare upplevd ton. Så, det kan finnas en skillnad i hur amplituden uppfattas beroende på systemet och vilka parametrar du mäter. Men generellt sett tenderar större antal bukar att minska amplituden vid fixerade ändar.

Trullespappa 87
Postad: 28 feb 20:25

Hej,

Tror jag förstår vad du menar. Eftersom jag själv spelar gitarr så kan vi ta det som ett exempel. Jag slår an ett A (440Hz). Ljudstyrkan påverkas inte av frekvensen. Däremot så färdas olika frekvenser olika fort. Jag kan fortfarande spela ett A jätte lågt eller högt. Utan att ändra ton. Det som ändras är ljudetsintensitet dvs amplituden i ljudvågorna.

ThomasN 1792
Postad: 29 feb 14:32

Jag tror inte heller att amplituden ändras med frekvensen. Jag experimenterade lite med det här:

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a-string/latest/wave-on-a-string_en.html

Det ser ut som amplituden i bukarna mest beror på amplituden som håller igång det hela. Om nu denna simuleringen är sanningsenlig.

@Trullespappa,

Däremot så färdas olika frekvenser olika fort.

Det håller jag inte riktigt med om. Utbredningshastigheten för vågor är ju för det mesta (kanske alltid) konstant i ett visst medium. T.ex ljudhastigheten i luft, ljudhastigheten i vatten, radiovågor i vacuum etc.

Trullespappa 87
Postad: 29 feb 16:35 Redigerad: 29 feb 16:36

Aa just e.  Ljudingenjörerna säger så här: Because higher frequency sound waves travel faster, the audible higher frequencies of a sound hit our ears before the rest of the sound (provided there's enough amplitude or volume there). Skulle nog ha tilllagt att olika frekvenser (toner) når örat olika fort.

Det håller jag också med om att de är konstanta.

soltima 330
Postad: 29 feb 16:51

Tack för era svar!

Jag är dock inte med på vad fler bukar innebär för ljudstyrkan. När vi hade fler bukar i en öppen pipa innebar det att frekvensen hade höjts, och ljudstyrkan ökade också. Stående vågor ger ju generellt en starkare ljudstyrka, för de samverkar med varandra, men påverkar även ANTALET bukar? 

Svara Avbryt
Close