ARKIAcoustics

מאמרים בנושא סאונד ואקוסטיקה

תדירות הקול

נתן - יועץ סאונד ואקוסטיקה

מושג התדירות חשוב מאוד.
אנחנו נתקלים בו הרבה לא רק במובן של קול/סאונד.
HZ הוא סימן ההיכר שלו,
על שם הפיזיקאי הרץ, וזהו תקן למדידה של גל  מחזורי  בשניה.

 זוכרים את הלחץ שהוגדר כגל קול?
וגרם למן רעידה/רטט מסוים בחומר ע"י תזוזה של חלקיקים/מולקולות .

אם אנו מודדים את הנקודה הנמוכה ביותר בעוצמה של הגל עד לנקודה הגבוהה ביותר בעוצמה, וכן להיפך, כלומר נקודת ההתחלה והסיום של הגל,
כל האירוע/מופע זה בשניה נקרא תדר אחד(1הרץ).

עד לכאן הבנו איך נוצר קול אבל הוא לא בר שימוש במובן התקשורתי כרגע, למה?

הסברנו שהוא קיים, ואפשר לשמוע אותו ע"י התנודות בחומר וכן הלאה… אבל לבסוף הגענו לתוצאה של פולס אחד בודד במשך שניה , מה אנחנו עושים עם זה איך מתקשרים ע"י זה עם הסביבה?

 כמות התדירות היא מה שהופך את כל העולם סביבינו לתקשורתי יותר.
 אמרנו שהשקעת האנרגיה/לחץ תורגמה ע"י פגיעה והתפשטות בחומר מסויים במשך זמן של שניה לתדר ואירוע אחד בודד, אבל מה יקרה אם המהירות תשתנה ויספיקו לעבור שני גלים בשניה?
לזה נקרא שני אירועים בשניה כלומר : בשפה המקצועית התדירות היא:
2הרץ בשניה כלומר חצי שניה לכל אירוע וכן הלאה…(hz)
הסכום של מספר הפעמים שגל המחזורי עובר בחומר בשניה זהו מספר התדר.

כיום הוחלט לסמן מעל 1000 יחידות בקילו וכן הלאה מגה,ג'יגה וטרה.
(K)הוא סימן ההיכר של קילו.
במושגים שלנו אנו נשארים עד קילו הרץ וזה מספיק כי האוזן האנושית מוגבלת ויכולה לשמוע טווח של 20-20000 הרץ לאדם צעיר ובריא.
 הסימן המקצועי והרשמי -Khz20-20

*נ.ב אצל שאר בעלי החיים זה שונה. לכן כל המאמר כאן מתייחס לאוזן האנושית בלבד. בעלי חיים במאמר אחר:)

תנסו לחשוב ולתאר לכם כל תדר בנפרד, בואו ניקח דוגמא את 1קילוהרץ שזה למעשה 1000 הרץ
= תדירות של אלף אירועים/תנודות/רעידות בשניה, לעומת 1הרץ  פעם אחת בשניה.

מה קורה באמת לאוזן האדם שהיא מקבלת אינפורמציה של שני תדרים בכמות אירועים שונה בשניה, האוזן מפרשת את כמות האירועים/רעידות בשניה כמשוואה לגובה, כלומר ככל שהתדירות תעלה האוזן תבין שהקול/צליל גבוה יותר.

*שימו לב "גבוה יותר לא אומר בהכרח חזק יותר".
כלומר הושקעה אותה אנרגיה/לחץ כדי ליצור את גל הקול אבל הכמות המחזורית של הגל שהספיקה להגיע לאוזן היא רבה או מועטה וזה מתפרש כגבוה או נמוך בצליל שאנו שומעים.
לסיכום: תדר גבוה יותר מתפרש/מתורגם באוזן כחזק יותר.

אם נשקיע יותר עוצמת אנרגיה מול אורך הזמן נגרום לגל יותר כוח לקיים יותר אירועים כלומר התדירות תעלה.
ניקח לדוגמא את אותו מקור אנרגיה באותו לחץ יוצא שפוגע בשני חומרים זהים, כביכול התוצאה תהיה זהה, אבל אם  נרחיק את החומרים בטווח שונה מול מקור האנרגיה, מה שיגרם כאן זה הפרש לחץ שונה בין שני החומרים, החומר הרחוק יותר יקבל פחות עוצמה וכך לגל יהיה פחות כוח ללכת ולחזור מספר פעמים.
התוצאה תהיה שבחומר הרחוק יהיו פחות אירועים בשניה לעומת החומר הקרוב.
מה יתפרש/יתורגם אצלנו באוזן? תדירות שונה! החומר הקרוב ישמע בתדירות יותר גבוהה לעומת החומר הרחוק, למרות שהושקעה אותה יציאת אנרגיה ממקור אחד רק המרחק השתנה.

דוגמא נוספת היא סוג החומר, ישנם חומרים שונים שלכל אחד יש את הפרמטרים שלו, כל אחד מגיב אחרת ומאפשר אחרת לגל לנוע בתוכו, כלומר מספר הפעמים/תדירות, מה שיוצא שבפגיעת אנרגיה/לחץ בכל חומר מתפרשת אחרת בתוצאת התדירות.

אחת הדוגמאות היא הכאה באותה עוצמה על חומרים שונים באותו גודל, הצליל ישמע שונה כי כל חומר מגיב ומתנגד אחרת.

עוד דוגמא לאפקט המרחק הוא רכב שחולף על פניכם לפני שהוא מגיע אליכם הוא נשמע נמוך בתדירות כלומר טון נמוך, כשהוא בסמוך אליכם הוא נשמע בטון גבוה יותר וכשחולף חוזר לנמוך.
עוצמת מקור הלחץ לא השתנתה, מה שהשתנה זה המרחק הפיזי שגורם לאוזן לקלוט תדירות יותר נמוכה ולפרש את זה כמרחק, (לזה קוראים אפקט דופלר).
זהו התרגום של האוזן האנושית.

סך כל התדרים שמשודרים לאוזננו בכמות שונה ובעוצמה שונה גורמת לחוויה החושית שלנו הפסיכו-אקוסטית, השינוי בתדרים וההרמוניה שלהם גורם לנו אפשרות לתקשר עם הסביבה בדרך הקולית ולאפיין את סוגי הצלילים ואפילו גם להנות מהם.

לסיכום : אמרנו שיש לנו לחץ אוויר (במקרה שלנו) שמושקע כדי ליצור את גלי הקול שמתפרש כעוצמה/משרעת, בשפה המקצועית זה נקרא אמפליטודה. חישוב עוצמת הגל מהחלק הנמוך ולגבוה ביותר שלו ולהיפך.
Amplitude 

חישוב העוצמה הוא לא יחס ישיר כיוון שגורמים נוספים משפיעים על התוצאה.
ועיניין ההשוואתיות נכנס כגורם סיכומי.
כדי שלא נסתבך עם כמות המספרים בלחץ (פסקל) לכן מדידת לחץ הקול נמדדת בדציבלים בצורה הלוגריטמית, כלומר 10 של בל.
היא נקראת דציבל עשירית הבל על שם המדען בל. decibel – (dB) = dB spl

ישנה התדירות שהיא למעשה כמות הפעמים בשניה שגל קול עובר בחומר,
התדירות היא הגורם לרמת הגובה של הצליל.
הצליל הוא למעשה מן מניפה שמורכבת מכמה תדרים בעוצמות שונות.
וישנו פרמטר נוסף – משך הזמן בו הקול מושמע.

עוד פרמטר שמתווסף הוא הגוון.
הגוון הוא התדרים הנוספים שמצטרפים/מתלווים לכל גל קול/תדר שהוא המוביל שנקרא תדר היסוד. התדרים שמתווספים הם גבוהים יותר לכן נקראים התדרים העיליים.
הם גורמים למן הרמונית צלילים מה שגורם לאוזן האנושית לזהות את גל הקול ולאפיין אותו.

לדוגמא אם ניקח שתי נשים והן ישמיעו את אותו טון באותה עוצמה, נצליח לזהות בשמיעה בין קול של אחת והשניה, למה? הרי זה אותו קול באותה עוצמה, הסיבה היא כי ישנם הצלילים/התדרים הנוספים שיוצרים את הגוון והאופי של גל הקול ובכך קל לנו לזהות את מקורות הקול.

כל הסיבות הנ"ל גורמות לנו בני האדם לתקשר, להבחין, לדבר, לשמוע ולתרגם נכון, ברגע שמשהו אחד מן השרשרת הנ"ל משתבש אם זה בדיבור שזה מקור הלחץ האנרגיה או בשמיעה שזה המקלט האנושי או בגורם המקשר שזה החומר, נקטעת התקשורת.

לחזרה לדף מאמרים ראשי >לחץ כאן<