Kodėl garsas skirtinguose kambariuose skamba nevienodai?
Trumpas atsakymas: Kambarių garsas skiriasi dėl to, kaip garso bangos atsispindi, sugeriamos ir interferuoja jų viduje. Dydis, forma ir medžiagos (pvz., kilimas ar plytelės) turi įtakos garsų trukmei ir kurie tonai yra garsesni.
Ką tai reiškia?
Kai skleidžiate garsą, jis sklinda kaip bangos ore. Kai kurios bangos pasiekia tiesiai ausį. Kitos bangos atsitrenkia į sienas, grindis ir lubas ir atsimuša atgal.
Minkštos medžiagos, tokios kaip užuolaidos ar kilimas, sugeria garsą ir padaro jį tylesnį bei mažiau aidintį. Kieti, lygūs paviršiai, pavyzdžiui, plytelės ar betonas, atspindi garsą ir sukuria aidą arba ilgą „žiedą“, vadinamą reverberacija. Kambario forma gali sufokusuoti garsą vienoje vietoje arba jį išsklaidyti, kad viskas skambėtų tolygiai.
Didesniuose kambariuose garsas paprastai skamba ilgiau nei mažuose, nes garsui išnykti reikia daugiau laiko. Skirtingi dažniai (aukšti arba žemi natos) elgiasi skirtingai, todėl kai kuriuose kambariuose žemieji dažniai tampa garsesni arba silpnesni.
Kaip tai veikia moksliškai
Įvardyti dėsniai / principai: Akustika – ypač garso atspindys, sugertis, aidėjimas ir stovinčios bangos (Sabine formulė aprašo, kaip kambario dydis ir medžiagos veikia aidėjimo laiką).
Garsas yra slėgio banga, turinti bangos ilgį ir dažnį. Kai banga susiduria su paviršiumi, dalis jos energijos atsimuša atgal (atspindys), o dalis paverčiama šiluma arba vibracija medžiagos viduje (sugertis). Lygūs, kieti paviršiai atspindi daugiau ir sukuria stipresnį aidėjimą bei ilgesnį aidėjimo laiką.
Netaisyklingos formos arba minkštos medžiagos išsklaido arba sugeria garsą, sumažindamos aidėjimą. Kambario matmenys gali sukelti stovinčias bangas: kai kurie dažniai sustiprina save ir tam tikrus garsus tam tikrose vietose padaro garsesnius arba tylesnius.
Kaip mes tai žinome: mokslininkai matuoja garsą mikrofonais ir groja bandymo signalus (pvz., spragtelėjimus ar šlavimą), kad užfiksuotų aidėjimą ir aidėjimo laiką. Statytojai ir akustikai lygina šiuos matavimus su prognozuojamomis vertėmis iš formulių ir modelių ir koreguoja medžiagas bei formas, kad gautų norimą garsą.
Kur tai pastebėsi
- Vonios kambarys dažnai skamba ryškiai ir aidinančiai dėl kietų plytelių ir mažų, atspindinčių paviršių.
- Klasė su kilimu, užuolaidomis ir lubų plytelėmis skamba ramiau, nes minkštos medžiagos sugeria garsą.
- Bažnyčioje ar koncertų salėje gali būti ilgas aidas, dėl kurio muzika skamba sodriai, bet kalba gali būti neryški.
- Automobilio salone žemi dažniai gali būti stiprūs, nes mažos, uždaros erdvės sustiprina žemus dažnius.
- Tuščia sporto salė skamba labai aidinančiai; kai joje pilna žmonių ir įrangos, ji tampa tylesnė.
Eksperimentas
Palyginkite aidus dviejuose kambariuose
Sauga: Būkite atsargūs ir garsiai nerėkkite šalia kažkieno ausų.
Priemonės
- chronometras arba telefonas su laikmačiu
- mažas daiktas ploti arba ranka ploti
- užrašų knygelė
Žingsniai
- Eikite į nedidelį, kilimu išklotą kambarį ir atsistokite jo viduryje.
- Suplokite vieną kartą ir klausykitės. Paleiskite laikmatį nuo plojimo ir sustabdykite, kai garsas išnyksta.
- Užrašykite, kiek laiko truko garsas ir koks aiškus buvo aidas.
- Pakartokite plojimo testą dideliame, kietomis grindimis dengtame kambaryje (pvz., virtuvėje ar koridoriuje).
- Palyginkite laiką ir tai, kaip plojimai skambėjo kiekviename kambaryje. Ką tai rodo: Kietuose, dideliuose kambariuose garsas trunka ilgiau ir sukuria aiškesnį aidą nei mažuose, tyliuose kambariuose.
Naudingi terminai
- Aidėjimas: užsitęsęs garsas, kurį girdite, kai šaltinis nustoja veikti, atsirandantis dėl daugybės atspindžių.
- Absorbcija: procesas, kurio metu medžiagos sugeria garso energiją ir sumažina aidą.
- Atspindys: kai garsas atsispindi nuo paviršiaus, užuot per jį sklindęs.
- Stovinčioji banga: modelis, kai tam tikri tonai sustiprėja vienose vietose, o kitose susilpnėja dėl kambario dydžio.
Vaikai klausia
Kodėl vaizdo įrašuose mano balsas skamba kitaip?
Mikrofonai fiksuoja daugiau atspindėto garso ir tam tikrus dažnius kitaip nei mūsų ausys, todėl įrašuose galima pabrėžti kambario efektus.
Ar galiu pagerinti savo kambario garsą be didelių pakeitimų?
Taip – pridėkite minkštų daiktų, tokių kaip kilimai, užuolaidos ar knygų lentynos, kad sugertumėte ir išsklaidytumėte garsą.
Ar didesni kambariai visada skamba geriau muzikai?
Ne visada; didesniuose kambariuose muzika gali būti sodresnė, tačiau greitos natos ar kalba gali būti išblukintos, jei aidėjimas per ilgas.
Kodėl atrodo, kad bosinės natos sklinda iš visur?
Žemi dažniai turi ilgus bangos ilgius ir išsisklaido, todėl juos sunkiau rasti ir jie gali kauptis kambariuose.