Дослідження звуку. Явище биття

блоки живлення (2 шт.)

динаміки (2 шт.)

мультиметр

сенсор звуку

● комп’ютер або лептоп● локальна Wi-Fi мережа● камертон

Сенсор звуку з набору Амперія може вимірювати як інтенсивність звуку, так і будувати його спектр, у діапазоні частот від 0 до 8000 Гц. За замовчуванням, мультиметр відображатиме інтенсивність звуку. Натиснувши кнопку налаштування мультиметра, можна перемикнутися на показ частоти головних гармонік звуку і назад. Однак, за допомогою web-інтерфейсу мультиметра можна побачити спектрограму звуку у реальному часі – це набагато інформативніше! Для доступу до цього інтерфейсу вам знадобиться Wi-Fi мережа та комп’ютер або інший пристрій із браузером. Web-інтерфейс для цього сенсора ділить екран на дві частини: у верхній частині відображається інтенсивність звуку, залежно від часу, а у нижньому полі показується поточна спектрограма.Web-інтерфейс мультиметра із сенсором звуку:

● Звук з природних джерел, зазвичай, містить різні частоти. Побачити це можна за допомогою спектрограми, яка зображає інтенсивність звуку в послідовних інтервалах частот стовпчиками відповідної висоти. Образно кажучи, це “ноти” з яких складається звук. ● Явище биття – це інтерференція двох звукових хвиль з близькими частотами. Вони не будуть сприйматись як два звуки різних частот, однак амплітуда коливань, які виникають при цьому – гучність звуку, періодично коливається з часом, з частотою, рівною різниці інтерференційних коливань.

1. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.2. Приєднаємо сенсор до мультиметра та вмикаємо його. Приєднаємо до web-інтерфейсу цього мультиметра комп’ютер через локальну Wi-Fi мережу. Звертаємо увагу на рівень фонового шуму у кімнаті, а також на його спектр.3. Приєднаємо до блока живлення динамік. Вмикаємо блок живлення та встановлюємо на ньому змінний струм з вихідною напругою 0,5 В та частотою 500 Гц. Підносимо до динаміка сенсор. Звертаємо увагу на результати вимірів сенсора, який показує, що динамік випромінює серію звуків з різними частотами, але домінує звук з частотою 500 Гц.4. Поступово змінюємо на джерелі живлення частоту від 200 до 6000 Гц, за потреби, збільшуючи напругу до 2,5–3,0 В, для того, щоб збільшити силу звуку. Аналізуємо отриманий звук за допомогою сенсора.5. Беремо камертон, вдаряємо по ньому та підносимо сенсор до резонатора камертона, аналізуємо спектр отриманого звуку. 6. Також, за допомогою сенсора варто проаналізувати звуки, створені різними пристроями, музичними інструментами тощо.7. Приєднуємо другий динамік до другого блоку живлення. Вмикаємо блок живлення та переводимо його у режим змінного струму. Для дослідження биття встановимо на першому блоці живлення частоту струму 1000 Гц, а на другому – 990 Гц, на обох джерелах живлення встановимо вихідну напругу у межах від 0,2 до 0,5 В. Тепер буде чутно, що гучність звуку з певною періодичністю коливається – збільшується/зменшується. При цьому, на спектрограмі ми будемо бачити два піки, що будуть відповідати обраним частотам.8. Останній крок також можна повторити змінюючи частоту струму на другому блоці живлення від 950 до 1050 Гц і порівнювати отримані результати. Варто зробити висновок при яких різницях частот починає проявлятись ефект биття, а при яких – зникає.

Під час виконання досліду ми, за допомогою сенсора звуку, дослідили спектр звуку, що його випромінює динамік за різної частоти змінного струму, а також дослідили явище биття, яке спостерігається коли два джерела випромінюють звук з близькою частотою з різницею у 10–20 Гц.