אקוסטיקה – סיכום תמציתי של חלק מהנושאים שנלמדו

החוג למוסיקה רב-תחומית, המרצה: אבי בר-איתן, קורס סמסטריאלי, 2011, האקדמיה למוסיקה ולמחול בירושלים

סיכם: אורי אלוני, Aloni.Uri@gmail.com

 

מושגים הקשורים לתנועה מחזורית

תנועה מחזורית: תנועה שחוזרת על עצמה ללא שינוי

נקודת שיווי המשקל של גוף: נקודת המרכז והמקום בו יימצא גוף שיכול לבצע תנועה מחזורית במידה ולא הופעל עליו שום כח

Peak: נקודות המקסימום של תנועה מחזורית

משרעת התנודה: גודל התנודה = המרווח שבין נקודת שיווי המשקל לבין הPeak

מחזור תנודה / תנודה שלמה: מחזור אחד ("סבב" אחד) של תנועה מחזורית

מהירות: הקצב בו נע הגוף. ככל שמתקרבים לנקודת שיווי המשקל – המהירות גדלה

תאוצה: השינוי במהירות הגוף הנע. ככל שמתרחקים מנקודת שיווי המשקל – התאוצה גדלה

 

תנועה הרמונית פשוטה = תנועה סינוסואידלית: תנועה מחזורית שנוכל לייצג בצורת מעגל. הקוטר יהיה נקודת שיווי המשקל, והמשרעת תהיה חצי היקף של המעגל – ההיקף שמחבר בין 2 נקודות המגע בין הקוטר לבין ההיקף.

פאזה: המיקום של הגוף בתנודה. מודדים פאזות בעזרת מעלות. תנודה שלמה אחת שווה 360 מעלות.

אורך גל = λ: תנודה שלמה אחת. המרחק בין 2 נקודות סמוכות הנמצאות באותה הפאזה (ובאותה הכיווניות). מסומן באמצעות האות היוונית למדה.

תדירות = f: מספר התנודות (המחזורים של התנועה) ביחידת זמן. התדירות מושפעת כמעט ורק מתכונות הגוף והמערכת – לא מגודל המשרעת ולא מאופן ההוצאה של הגוף מנקודת שיווי המשקל.

תדירות עצמית: התדירות הקבועה של כל גוף

הרץ = Hz: שיטה למדידת תדירות. 1Hz = תנודה אחת בשניה. היינריך הרץ היה פיסיקאי יהודי, וחי בין השנים 1857-1894.

 

התפשטות ההפרעות

התפשטות התנודות / ההפרעות: גוף שהוא משיווי משקל, יוציא משיווי משקל כל גוף שקשור אליו.

גלי אורך: נוצרים כאשר כיוון ההתפשטות של ההפרעה זהה לכיוון התנודות של החלקיקים. לדוגמה: פורטים על מיתר וחלקיק אוויר מניע חלקיק אוויר אחר הסמוך לו מכיוון אחד ושניהם זזים לאותו הכיוון.

גלי רוחב: נוצרים כאשר כיוון ההתפשטות של ההפרעה ניצב לכיוון התנודות של החלקיקים. לדוגמה: זורקים אבן למים וחלקיק מים מניע חלקיק מים אחר הסמוך לו מהצד, כאשר ההפרעה גורמת לחלקיקים לעלות ולרדת.

מהירות ההתפשטות: מהירות ההתפשטות של הפרעה תלויה אך ורק בתכונות המדיום (אויר, מים, גאז) בו היא מתפשטת, ולא בתכונות התנודה (משרעת, תדירות וכו').

מהירות התפשטות באוויר = מהירות הקול: מהירות התפשטות הפרעה באוויר (בעל נתונים מסויימים) בטמפ' של 0 מעלות היא 331.3 מטר לשניה. שינוי הרכב האוויר ישנה את מהירות התפשטות ההפרעה. התחממות של כל מעלה נוספת, תוסיף כחצי מטר להספק ההתפשטות.

מהירות האור: 300,000 ק"מ לשניה

 

הקשר בין מהירות ההתפשטות, התדירות ואורך הגל

אורך גל = λ,      תדירות = f,       מרחק ההתפשטות = v

λ  x  f  =  V       כלומר, מרחק התפשטות ההפרעה בזמן נתון הוא אורך הגל (תנודה אחת) כפול מס' התנודות (=התדירות). בקיצור: אורך הגל כפול מס' התנודות = מרחק ההתפשטות.

 

התאבכות גלים

התאבכות גלים: פגישה של גלי קול השונים זה מזה

חוק חיבור המשרעות: משרעות שכיוונן זהה מתחברות זו לזו. משרעות שכיוונן מנוגד מתחסרות זו מזו.

גל שנוצר מהתאבכות גלים: כדי לשרטט גל חדש הנוצר מהתאבכות 2 גלים, יש לסמן בכל נקודה את סכום המשרעות של 2 הגלים המקוריים

פעמות: כאשר מתאבכים גלים בעלי תדירויות קרובות ואורכי גל קרובים, יוצרו פעמות. לפעמים הגלים יחזקו ולפעמים יבטלו זה את זה. מס' הפעמות לשניה הוא ההפרש בין התדירויות (לדוגמה: אם התדירויות הן 200Hz ו-204Hz, יהיו 4 פעמות לשניה).

איפנון: כאשר מתאבכים גלים בעלי תדירויות ואורכי גל שונים מאוד. התוצאה תראה כאילו גלי הקול שתדירותם נמוכה יחסית "נישאים" על גבי גלי הקול שתדירותם גבוהה יחסית.

גל מסובך: כל הגלים, גם המסובכים ביותר, ניתנים לתיאור ע"י חיבור של גלים פשוטים.

חוק פוריה: כל צורת גל מחזורי ניתן לפרק לסכום של גלים "פשוטים" (גלי סינוס). תדירויותיהם יהיו כפולות של תדירות הגל עם התדירות הנמוכה ביותר.