ÄÄNI

Ääni aaltoliikkeenä Pitkittäistä mekaanista aaltoliikettä. Etenee väliaineessa paineen vaihteluna. Amplitudi=paine-ero. Äänellä on kaikki aaltoliikkeen yleiset ominaisuudet. Se heijastuu, taittuu, taipuu, interferoi ja kuljettaa energiaa

Äänen nopeus Äänen nopeus: kiinteä > neste > kaasu. Äänen nopeus kaasussa: Esim. Ääniaaltorintama tulee veden ja ilman rajapintaan. Millä ehdolla tapahtuu kokonaisheijastuminen, kun ilman lämpötila on a) 0°C b) 40°C. Veden lämpötila on 20°C. MAOL s.91: Esim. ilma: -20°C = 253,15 K 319 m/s 0°C = 273,15 K 331,4 m/s 20°C = 293,15 K 343 m/s

Huojunta Appletti huojunnasta Huojuntataajuus: f = |f1-f2| Huojunta kuullaan kahden lähes samantaajuisen äänen yhteisvaikutuksena. Appletti huojunnasta Huojuntataajuus: f = |f1-f2|

Seisovat ääniaallot Syntyy etenevän ja heijastuvan aallon interferoidessa, kun taajuus on sopiva (ns. ominaistaajuus). Aalto ei etene, vaan syntyy solmuja ja kupuja. Jousen tai värähtelijän kiinnitettyyn päähän muodostuu solmu, avoimeen päähän kupu. Solmujen (vastaavasti kupujen) väli on . Seisova aalto ei kuljeta energiaa. Appletti seisovasta aallosta

Seisovat aallot jännitetyssä kielessä L = Kielen pituus: Taajuudet f1 : f2 : f3 : f4 ovat resonanssitaajuuksia. Taajuus f1 on perustaajuus ja taajuudet f2 , f3 , f4 … fn ovat ylätaajuuksia.

Resonanssitaajuudet toisesta päästä avoimessa putkessa Resonanssitaajuuksien yleinen lauseke on: fn = (2n-1)f1

Resonanssitaajuuet avoimessa putkessa Resonanssitaajuuksien yleinen lauseke on: fn = nf1

Esimerkkejä Kummastakin päästä avoimen urkupillin pituus on 0,8m. Laske pillin synnyttämän äänen perustaajuus ja kaksi ensimmäistä ylätaajuutta, kun äänen nopeus ilmassa on 340 m/s. Äänen nopeutta mitattiin molemmista päistä avoimen putken avulla. Kaiutin sijoitettiin lähelle putken suuta. Äänen voimistuminen havaittiin taajuuksilla 150Hz ja 295Hz. Määritä äänen nopeus, kun putken pituus oli 1,10m. (yo s2004)

Intensiteetti Intensiteetti määritellään äänilähteen tehona pinta-alaa kohti:

Intensiteettien suhde ja intensiteettitaso Kuultavan äänen voimakkuus ei ole suoraan verrannollinen äänen intesiteettiiin  Intensiteettitaso. Ihminen ei pysty erottamaan intensiteettitason muutosta, jos muutos on pienempi kuin 3dB.

Äänekkyystaso eli foni (fon) Kuullun äänen voimakkuus riippuu intensiteettitason lisäksi äänen taajuudesta.

Esimerkkejä Äänen taajuus on 1000 Hz. Kuinka suuri äänen intensiteetin ja intensiteettitason pitäisi olla, jotta kipukynnys ei ylittyisi? Äänen taajuus muuttuu tasaisesti 100 herzistä 1000 herziin. Miten äänen intensiteetti ja intensiteettitaso muuttuvat, kun havaitsija ei kuule muutoksia äänen voimakkuudessa? Etäisyys pistemäisestä äänilähteestä kasvaa kolminkertaiseksi. A) Miten äänen intensiteetti muuuttu? B) Miten äänen intensiteettitaso muuttuu, kun äänen intensiteetti oli alussa 18∙10-4W/m2?

Äänen spektri Infraäänet: Taajuus alle 20 Hz, maanjäristykset, tulivuorenpurkaukset, veden pinta-aallot. Ultraäänet: Lyhyt aallonpituus, suuri Intensiteetti  paljon sovelluksia. Lääketiede, desinfiointi, kaikuluotaus, rakennevikojen etsintä.

Dopplerin ilmiö Kun äänilähde liikkuu havaitsijaa kohden, havaitsijan aistiman äänen taajuus on suurempi kuin lähteen lähettämä taajuus. Vastaavasti havaitsijasta poispäin etenevän äänen taajuus on pienempi kuin lähteen lähettämän äänen taajuus. Selitys Dopplerin ilmiölle