kan vi bruge lydenergi til at omdanne støj til energiformer? Lyder vanvittigt, men vi opdager forskellige typer energi hele tiden — især når det kommer til vedvarende energi — og lydenergi er bare en anden slags.

rundt om i verden er det svært at finde et sted, hvor støj ikke er en del af landskabet. Fra brøl af trafik til lyden af musikinstrumenter gør mennesker meget støj. Der er mange forskellige typer lyd lige fra det hørbare til det uhørlige.

lydkilder kan være behagelige eller ubehagelige for det menneskelige øre, afhængigt af lydstyrke, forskellige tonehøjder, lydtyper, lydkilde og lydintensitet. Uanset om lydenergi bevæger sig, og afhængigt af lydkilden og intensiteten kan lyd undertiden betragtes som et forurenende stof.

så hvad er lydenergi, præcis? Lydenergi forvandler lyd til elektricitet. Selvom videnskaben om at omdanne lydenergi til elektricitet stadig er ved at opstå, er det blevet gjort. For eksempel er Mikrofoner og højttalere eksempler på, at lyd bliver elektrisk energi.

faktisk fandt en gruppe unge gymnasieelever ud af, hvordan man producerer nok elektricitet med lydenergi til at tænde en pære. Det er ganske vist langt fra at generere nok elektricitet til at drive et hjem eller en hel by. Men det er en begyndelse, og videnskaben bag den udvikler sig. Lad os lære mere om den spændende verden af lyd, herunder eksempler på lydenergi.

Hvordan Hører Vi Lydbølger?

høremekanikken demonstrerer nogle af lydenergiens mekanik.

når vi hører en lyd, oplever vi lydbølger, der trækker ind i øregangen og bevæger trommehinden, ligesom et trommehoved vibrerer, når det rammes. Forskellige lyde giver forskellige vibrationer, der påvirker, hvordan trommehinden bevæger sig.

vibrationerne bevæger sig fra trommehinden via knogler til cochlea (et væskefyldt organ), hvilket forårsager overfladebølger, der rammer hårceller. Afhængig af placeringen af hårcellerne i cochlea “hører” hjernen høje eller lave lyde via den auditive nerve. Det oversætter derefter de indledende vibrationer af luftmolekylerne i lydbølgen til lyde, vi forstår.

i fysik er studiet af lyd kendt som akustik og inkluderer alle lydkonstruktioner.

Hvad er definitionen af lydenergi?

enkelt sagt kommer lydenergi fra vibrationer, der bevæger sig gennem noget. Faste stoffer, væsker og gasser transmitterer alle lyd som energibølger.

lydenergi er resultatet, når en kraft, enten lyd eller tryk, får et objekt eller stof til at vibrere. Denne energi bevæger sig gennem stoffet i bølger. Disse lydbølger kaldes kinetisk mekanisk energi.

Hvorfor Kaldes Lydbølger Mekaniske Bølger?

lydbølger kaldes undertiden mekaniske bølger, fordi lydbølger kræver et fysisk medium for at udbrede sig. Væsker, gasser eller faste materialer overfører trykvariationerne og skaber mekanisk energi i bølger.

som alle bølger har lydbølger toppe og dale. Toppene kaldes kompressioner, mens sjældenhed er det udtryk, der bruges til nedture.

svingningerne mellem kompression og sjældenhed bevæger sig gennem gasformige, flydende eller faste medier for at producere energi. Antallet af kompression / rarefaction cyklusser i en given periode bestemmer frekvensen af en lydbølge.

forskere måler lydenergiens intensitet og tryk i pascaler og decibel. Lydbølger kaldes også undertiden trykbølger, fordi lydbølgens tryk bevæger de partikler, gennem hvilke den passerer.

Hvordan Måles Lydbølger?

kilde

bølgelængde, periode, amplitude og frekvens er de fire primære dele af en lydbølge, uanset bølgetype og det medium, gennem hvilket lyden bevæger sig.

• bølgelængde: Forestil dig en bølge, der bevæger sig langs en vandret akse; i så fald måles bølgelængden som den vandrette afstand mellem to på hinanden følgende og ækvivalente punkter på bølgen. Således er en enkelt bølgelængde i grundlæggende termer en cyklus mellem de to lige punkter.
• periode: en bølgelængdeperiode er den tid, det tager en enkelt bølgelængde at passere et bestemt punkt. Generelt indikerer en længere periode en lavere tonehøjde.
• Amplitude: vi måler lydamplitude (styrke eller niveau af lydtryk) ved lydbølgens højde. Det er relateret til lydens relative lydstyrke. Når bølgens amplitude er signifikant-som fra en høj lyd-er bølgen høj. Det modsatte er også sandt; blødere lyde producerer bølger med en mindre amplitude. Lavere lydstyrke svarer til lavere decibel (dB) niveauer; en decibel måler lydintensitet. Nul decibel svarer til de støjsvage lyde et menneskeligt øre kan høre. Decibel stiger med en faktor på seks. En normal talende stemme er 60 dB.
• frekvens: Herts (HS) måler en lydbølges frekvens. Sekund, der passerer et sætpunkt på den vandrette akse. (Husk, hver proces har en kompression og en rarefaction.) Frekvensen lydbølger måles i Herts. Sekund, der passerer en given placering. For eksempel, hvis din membran vibrerer ved 900 HS, mens du taler, genererer din membran 900 kompressioner (øget tryk) og 900 rarefactions (nedsat tryk). Tonehøjde er en funktion af, hvordan hjernen fortolker lydfrekvens. En højere tonehøjde er resultatet af højere frekvens; lavere frekvens oversættes som lavere tonehøjde.

er Lydenergipotentiale eller kinetisk energi?

når energi kan arbejde, men ikke aktivt anvender kraft, kaldes det potentiel energi.

i fysik måles arbejdet med den overførte energi. Når noget flyttes over en afstand af en ekstern kraft, er det arbejde.

den oprullede fjeder af en Slinky er et eksempel på potentiel energi. Indtil foråret er frigivet, gør det ikke arbejde. Arbejdet opstår, når foråret bevæger sig (frigives) og bliver kinetisk energi. Kinetisk energi er bevægelsesenergien.

lydenergi kan være både: enten kinetisk energi eller potentiel energi.

et eksempel kan være et musikinstrument. Når instrumentet afspilles, genererer det lydbølger, der producerer kinetisk energi. Men når det samme musikinstrument er i ro, er kun potentialet for energi der.

deler lydbølger egenskaber og adfærd?

ud over en bølges primære bestanddele — frekvens, amplitude, bølgelængde og frekvens — kategoriserer forskere bølger baseret på tre kendetegn: langsgående, tværgående og overflade bevægelse.

brug af bevægelsen af et mediums partikler i forhold til kørselsretningen er en standardmetode til at skelne den slags bølge.

for at forstå tværgående bølger, vil vi tale om Slinky igen. Overvej en Slinkys bevægelse, når din hånd skifter op og ned. Energien i denne” aktiverede ” Slinky bevæger sig lodret langs kørselsretningen og forskyder spolerne (som i dette tilfælde repræsenterer bølgepartikler) op og ned.

typer af tværgående bølger omfatter:

• vibrationer i en guitarstreng
• sportsfans, der står op og sidder ned i en synkronistisk bølge omkring et sportsstadion
• elektromagnetiske bølger, såsom lys og radiobølger

på den anden side bevæger langsgående bølger bølgens energi til højre eller venstre langs bølgens vandrette akse. Så vores Slinky, når den strækkes vandret ud og pulseres vandret som et accordeon, vil pulsere vandret langs sin venstre-højre kørselsretning parallelt med bølgens akse.

lydbølger er langsgående bølger, ligesom ultralydbølger og seismiske P-bølger.

det vigtigste kendetegn ved en overfladebølge er dens partiklers cirkulære bevægelse. Kun partiklerne på mediets overflade bevæger sig cirkulært; bevægelsen falder, når partiklerne bevæger sig væk fra overfladen.

Hvad er eksempler på lydenergi?

kilde

lydenergi opstår, når et objekt vibrerer. Støj, hvad enten det er inden for det menneskelige høreområde eller ej, er lydenergi. Sonar, ultralyd (større end 20 kilohertts) musik, tale og miljøstøj er alle former for lydenergi.

uanset om det kommer fra et livløst objekt eller et levende væsen, kommer lyde fra overalt. Nogle er behagelige for vores hørelse, andre er ikke. Overvej disse eksempler på lydenergi, og hvordan de får dig til at føle dig:

• den høje, delikate tingle eller de dybe, livlige toner fra en vindklokke
• motoren rumler, skrigende dæk, blaring radioer og knirkende bremser af trafik
• babyer græder, babler, skriger og fniser
• hunde gøer, knurrer eller hyler
• telefoner ringer, summende, eller jingling
• regn Patter, hylende vind og torden
• katte spinder, mjavende, og skrabe
• mennesker og dyr vejrtrækning, snorken, nysen, eller hvæsende vejrtrækning
• stegning, knitrende, kogende, hakning, og banging af en travl køkken
• bølger styrter ned og trækker sig tilbage
• motorer kører, revving, dunkende og brølende
• den bløde, høje, brassy, glatte, dybe, reedy, raucous og distinkte lyde af musik
• den lave, stabile hvide støj fra klimaanlæg

selv når det tilsyneladende er stille, er der altid lyd.

Hvordan Producerer Lydenergi Elektricitet?

lydvibrationer kan blive elektrisk energi gennem princippet om elektromagnetisk induktion. Elektromagnetisk induktion genererer elektrisk strøm ved hjælp af et magnetfelt.

når et magnetfelt og en leder, såsom en trådspole, bevæger sig i forhold til hinanden, forekommer elektromagnetisk induktion. Så længe lederen er i et lukket kredsløb, strømmer strømmen, hvor lederen krydser linjerne i den magnetiske kraft.

Hvad er elektricitet, og hvordan forholder det sig til lydenergi?

Piesoelektricitet bruger unikke krystaller til at omdanne mekanisk energi — i dette tilfælde lydbølgeenergi — til elektrisk energi.

under kompression fungerer krystallerne som ledere. Når krystaller komprimeres, ændres deres struktur, og krystallen får en netladning. Denne ladning kan konverteres til en elektrisk strøm.

andre materialer, såsom knogle, speciel keramik og emalje, er også elektroelektriske ledere. Disse materialer har til fælles evnen til at producere en intern elektrisk ladning på grund af anvendt mekanisk belastning.

brug af meget højfrekvente lydbølger-frekvenser 100 millioner gange højere end folk kan høre-piesoelektriske materialer bliver elektriske signaler, der afgiver lysbølger i terahertsens frekvensområde.

Piesoelektricitet forener de elektriske og mekaniske tilstande af det piesoelektriske materiale. Under kompression har det anvendte materiale en strømstrøm, der ændrer dens polarisering til at blive en elektrisk ladning, kendt som et nettodipolmoment.

Hvad er fremtiden for elektrisk energi genereret af lydenergi?

som vi ved, fylder lyde konstant vores akustiske miljø. Som al energi har lydenergi potentialet til at generere elektricitet. Ligesom solen giver ubegrænset solenergi, og vinden giver vindenergi, er lydenergi vedvarende, fordi sansende væsener og ufølsomme genstande konstant producerer lyd.

mens lydbølger og energiproduktionsprincipper længe er blevet forstået, er teknologien til at konvertere lydenergi til elektricitet i sin barndom.

men som forskere og teknikere undersøge og forbedre de teknologier, der er involveret i lyd-genereret elektricitet, lyd energi kan producere masse elektricitet en dag.

hvis det lyder som en rørdrøm, husk sol-og vindkraft var engang uden for vores rækkevidde også.

bragt til dig af justenergy.com

alle billeder licenseret fra Adobe Stock.
Udvalgt billede: