HELILAINED Füüsika osa, mis seletab helinähtusi, nimetatakse akustikaks. Helid on need, mida meie kõrv kuuleb. Helilained on mehaanilised pikilained (levisiht ühtib võnkumiste sihiga keskkonna hõrendused ja tihendused). Heliallikad on võnkuvad kehad. Kehade võnkumine põhjustab keskkonnas hõrendusi ja tihendusi, mis liiguvad kindla kiirusega sõltuvalt keskkonna omadustest. Mida tihedam keskkond, seda suurem on heli kiirus (parem/kergem vastastikmõju osakestega). Heli kiirus sõltub ka keskkonna temperatuurist. Heli levimiskiirus erinevates keskkondades Keskkond Levimiskiirus m/s Keskkond Levimiskiirus m/s
HELI MILLEST ME RÄÄGIME? Mis on heli? Kuidas heli tekib? Heliallikad Heli kiirus Kuuldav heli, infraheli ja ultraheli Heli peegeldumine ja kaja Müra Kasutatud kirjandus MIS ON HELI? Heliks nimetatakse keskkonnas levivat võnkumist Heli iseloomustatakse helikõrguse (ühik 1 Hz) ja helivaljuse (ühik 1 B) abil Mida suurem on võnkesagedus, seda kõrgem on heli Mida suurem on võnkeamplituud, seda valjem on heli KUIDAS HELI TEKIB? Heli tekitavad võnkuvad kehad:
jne. Nii nagu on maailmas lõpmatult palju erinevaid helisid, on ka nende tekitamiseks mitmeid erinevaid mehhanisme. Akustika on füüsika osa, kus uuritakse helinähtusi. Heli nähtuseks on heli tekkimine ja heli levimine. 5 Heli Võnkuvad kehad tekitavad heli ja neid nimetatakse heliallikateks. Helisev pillikeel, orelivile, saag puu lõikamisel, töötav auto mootor jne. on heliallikad ehk võnkuvad kehad. Võnkuvad kehad panevad õhu liikuma. Õhu kaudu kandub võnkuine meie kõrva ja kõrvas olev truikile hakkab samuti võnkuma. Trummikile võnkumine kordab keha võnkumist. Trummikile võnkumisi tajumegi helina. Heliks nimetatakse keskkonnas levivat võnkumist. Heli levimine ja peegeldumine Kui kujutada ette end kalal ning visata vette kork, siis korgist levivad veepinnal lained. Laineks nimetatakse võnkumise levimist keskkonnas. Heli levib ühtlases keskkonnas
Laineks nim võnkumise levimist keskkonnas. Laineharja kõrgus lainepõhjast on võrdne kahekordse laine amplituudiga. Lainepikkus on kahe kõrvutise laineharja vaheline kaugus. Ühik: m, tähis: lambada λ . Laine levimiskiirus: v=s/t või v= π /t. Laine kiiruseks nim laine mingit punkti, nt laineharja levimise kiirust. Ristlaines võnguvad keskkonna osakesed laine levimise suunaga risti. Pikilaines võnguvad keskkonna osakesed laine levimise suuna sihiliselt. Heli tekitavad heliallikad e võnkuvad kehad. Heli on keskkonnas leviv võnkumine, mida organismid tajuvad. Õhus levib heli pikilainena. Stetoskoobid on arstidel kaelas. Ühtlases keskkonnas levib heli sirgjooneliselt. Heli kiirus õhus on u 330 m/s. Helihargi sagedus on 440Hz ehk 1 oktavi la. Heli tugevus sõltub võnkeamplituudist, mida suurem amplituud, seda kõvem heli. Me kuuleme helisid 16-20 000Hz. Nendest alumised helid on infrahelid, kõrgemad ultrahelid, nende piires kuuldavad helid
näiteks 400 Hz korral saab aru kas on 401 või 400 Hz) Heli tämber · Kuidas me aru saame, et mängivad erinevad pillid või laulavad erinevad lauljad? Heli värvingu ehk tämbri järgi. Lisaks põhitoonile , mis määrab ära heli kõrguse ja on kõige tugevam, helisevad heliallika veel teiste sagedustega ( muusikaline heli). Heli spekter on analoogiline optilise spektriga. 27 9.2. Heliallikad · Kõikides pillides tekitatakse heli kas keele või õhusamba võnkuma panemisega. Kahest otsast kinnitatud pillikeel või ühest otsast lahtine õhusammas tekitavad võnkeid, mille sagedus avaldub järgmiselt = n v/2l , kus n = 1, 2 , 3 ...; v on heli kiirus keeles või õhus ja l on keele või õhusamba pikkus. Tekib seisulaine, mis tekibkahe ühe sageduse ja amplituudiga vastasuundades leviva laine liitumisel
samaks. See tähendab, et ajaühikus hajuva energia hulk jääb muutumatuks. Kuid kauguse suurenemine vastuvõtja ja hajutajate vahel tingib vastukaja intensiivsuse vähenemise pöördvõrdeliselt hajutajate kauguse ruuduga. Vastukaja sumbumise graafik Tegelikkuses toimub järgnev. Vastukaja vastuvõtja lähedal on tingitud paljudelt objektidelt peegeldunud heli interferentsiga. Ajavahemikku heli saatemomendi ja vastukaja sumbumise vahel nimetatakse vastukaja ajaks. Heliallikad ja vastuvõtjad Helienergiat on võimalik saada muundades mingisugust teist energiat. Hüdroakustikas heli saamise ülesanne lahendatakse eriliste seadmete – muundurite – abil. Muundurid võivad olla elektrimehaanilised, elektromagnetilised jne. Hüdroakustilised muundurid jaotatakse kiirguriteks ja – vastuvõtjateks. Igaühes neist elektrienergia muundamine helienergiaks ja vastupidi toimub muunduri võnkesüsteemi mehaanilise energia kaudu