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.