Energi suara: karakteristik, tipe, kegunaan, keunggulan, contoh

Energi suara atau akustik adalah yang diangkut oleh gelombang suara ketika mereka merambat dalam medium, yang bisa berupa gas seperti udara, cairan atau padat. Manusia dan banyak hewan menggunakan energi akustik untuk berinteraksi dengan lingkungan.

Untuk ini mereka memiliki organ khusus, misalnya pita suara, yang mampu menghasilkan getaran. Getaran ini diangkut di udara untuk mencapai badan khusus lainnya yang bertanggung jawab untuk interpretasi mereka.

Tanda negatif menunjukkan peningkatan energi potensial, karena perambatan gelombang tidak bekerja pada elemen volume dV ketika dikompresi, berkat tekanan akustik yang positif.

Massa elemen fluida dalam hal kepadatan awal ρ _o dan volume awal V _o adalah:

m _o = ρ _o V _o

Dan saat adonan dipelihara (prinsip konservasi adonan):

ρV = ρ _o V _o = konstan

Karenanya total energi tetap seperti ini:

Menghitung energi potensial

Integral dapat diselesaikan dengan bantuan prinsip konservasi massa

m _o = m _f

Turunan dari konstanta adalah 0, jadi (ρ V) ' = 0. Oleh karena itu:

dV = (-V / ρ) dρ

Isaac Newton menetapkan bahwa:

(dp / dρ) = c2

Dimana c mewakili kecepatan suara dalam fluida yang dimaksud. Dengan mengganti hal di atas dalam integral, energi potensial media diperoleh:

Jika A _p dan A _v adalah amplitudo masing-masing gelombang tekanan dan kecepatan, energi rata-rata ε dari gelombang suara adalah:

Suara dapat dicirikan oleh kuantitas yang disebut intensitas .

Intensitas suara didefinisikan sebagai energi yang mengalir dalam sedetik melalui satuan permukaan yang tegak lurus dengan arah perambatan suara.

Karena energi per unit waktu adalah kekuatan P, intensitas suara saya dapat dinyatakan sebagai:

Setiap jenis gelombang suara memiliki frekuensi karakteristik dan membawa energi tertentu. Semua ini menentukan perilaku akustiknya. Karena suara sangat penting bagi kehidupan manusia, jenis-jenis suara diklasifikasikan menjadi tiga kelompok besar, sesuai dengan rentang frekuensi yang dapat didengar manusia:

- Infrasound, yang frekuensinya kurang dari 20 Hz.

- Spektrum suara, dengan frekuensi mulai dari 20 Hz hingga 20.000 Hz.

- Ultrasonografi, dengan frekuensi lebih besar dari 20.000 Hz.

Nada suara, yaitu apakah itu tinggi, rendah atau sedang, tergantung pada frekuensinya. Frekuensi terendah diinterpretasikan sebagai suara rendah, sekitar antara 20 dan 400 Hz.

Frekuensi antara 400 dan 1600 Hz dianggap sebagai nada sedang, sedangkan frekuensi tinggi berkisar dari 1600 hingga 20.000 Hz. Suara bernada tinggi adalah cahaya dan penetrasi, sedangkan suara rendah dianggap lebih dalam dan bergemuruh.

Suara yang didengar setiap hari adalah superimposisi suara yang kompleks dengan berbagai frekuensi di sekitarnya.

Suara memiliki kualitas lain selain dari frekuensi, yang dapat berfungsi sebagai kriteria untuk klasifikasinya. Contohnya adalah timbre, durasi dan intensitas.

Pertanyaan yang bagus adalah dari mana energi suara berasal dari kasus ini, intensitas yang dideteksi telinga manusia.

Jawabannya ada pada energi potensial gravitasi. Hanya karena pin jatuh dari ketinggian tertentu, yang mana ia memiliki energi potensial, karena jatuh itu mengubah energi ini menjadi energi kinetik.

Dan begitu menyentuh tanah, energi ditransfer ke molekul udara yang mengelilingi tempat jatuh, yang menimbulkan suara.

Energi potensial gravitasi U adalah:

U = mgh

Di mana m adalah massa pin, g adalah percepatan gravitasi dan h adalah ketinggian dari mana ia jatuh. Mengganti nilai-nilai numerik ini, tetapi tidak sebelum membuat konversi yang sesuai dalam Sistem Internasional unit, kami memiliki:

U = 0, 1 x 10-3 x 9, 8 x 1 J = 0, 00098 J

Pernyataan itu mengatakan bahwa dari energi ini, hanya 0, 05% ditransformasikan untuk menimbulkan denyut nadi yang nyaring, yaitu gemerincing pin ketika menyentuh lantai. Oleh karena itu energi bunyinya adalah:

E _sound = 4, 9 x 10-7 J

Dari persamaan intensitas, jari-jari R dihapus dan nilai-nilai energi dari suara E dan waktu denyut nadi disubstitusi: 0, 1 detik sesuai dengan pernyataan.