Voimmeko käyttää äänienergiaa muuttaaksemme melun energiamuodoiksi? Kuulostaa hullulta, mutta löydämme jatkuvasti erilaisia energiamuotoja — erityisesti uusiutuvien energiamuotojen osalta — ja äänienergia on vain toisenlaista.

maailmalla on vaikea löytää jostain, että melu ei kuuluisi maisemaan. Ihmiset pitävät paljon ääntä liikenteen pauhusta soittimien ääneen. On olemassa monia erilaisia ääniä aina kuuluvasta kuulumattomaan.

äänilähteet voivat olla ihmiskorvalle miellyttäviä tai epämiellyttäviä riippuen äänekkyydestä, erilaisista äänenkorkeuksista, äänityypeistä, äänilähteistä ja äänen voimakkuudesta. Siitä huolimatta äänienergia kulkee ja äänilähteestä ja voimakkuudesta riippuen ääntä voidaan joskus pitää saastuttajana.

Mitä siis äänienergia tarkalleen on? Äänienergia muuttaa äänen sähköksi. Vaikka tiede äänienergian muuttamisesta sähköksi on vielä kehittymässä, se on tehty. Esimerkiksi mikrofonit ja kaiuttimet ovat esimerkkejä äänen muuttumisesta sähköenergiaksi.

joukko nuoria lukiolaisia keksi, miten tuottaa äänienergialla niin paljon sähköä, että sytyttää lampun. Se on kieltämättä kaukana siitä, että se tuottaisi tarpeeksi sähköä kodin tai koko kaupungin sähköksi. Mutta se on alku ja tiede sen takana kehittyy. Let ’ s learn more about the interesting world of sound, including sound energy examples.

Miten Kuulemme Ääniaaltoja?

kuulomekaniikka osoittaa osan äänienergian mekaniikasta.

kun kuulemme äänen, koemme ääniaaltojen kulkeutuvan korvakäytävään ja liikuttavan tärykalvoa, aivan kuten rummun Pää värähtelee lyötäessä. Erilaiset äänet tekevät erilaisia värähtelyjä, jotka vaikuttavat siihen, miten tärykalvo liikkuu.

värähtely kulkee tärykalvosta kuuloluukudosten kautta sisäkorvaan (nestetäytteiseen elimeen) aiheuttaen pinta-aaltoja, jotka iskevät karvasoluihin. Riippuen simpukan karvasolujen sijainnista aivot ”kuulevat” korkeita tai matalia ääniä kuulohermon kautta. Sitten se kääntää ääniaallon ilmamolekyylien alkuvärähdykset ääniksi, joita ymmärrämme.

fysiikassa äänen tutkimusta kutsutaan akustiikaksi ja se sisältää kaikki äänen konstruktiot.

mikä on äänienergian määritelmä?

yksinkertaistettuna äänienergia tulee värähtelyistä, jotka liikkuvat jonkin läpi. Kiinteät aineet, nesteet ja kaasut lähettävät kaikki ääntä energia-aaltoina.

Äänienergia on tulos, kun jokin voima, joko ääni tai paine, saa kappaleen tai aineen värähtelemään. Energia liikkuu aineen läpi aaltoina. Näitä ääniaaltoja kutsutaan kineettiseksi mekaaniseksi energiaksi.

Miksi Ääniaaltoja Kutsutaan Mekaanisiksi Aalloiksi?

ääniaaltoja kutsutaan joskus mekaanisiksi aalloiksi, koska ääniaaltojen eteneminen vaatii fyysisen väliaineen. Nesteet, kaasut tai kiinteät aineet siirtävät painevaihteluita, jolloin aaltoihin syntyy mekaanista energiaa.

kaikkien aaltojen tapaan ääniaalloilla on huippuja ja laaksoja. Huippuja kutsutaan painaumiksi, kun taas rarefaction on termi, jota käytetään matalista.

puristuksen ja harvinaistumisen väliset värähtelyt liikkuvat kaasumaisten, nestemäisten tai kiinteiden väliaineiden kautta tuottaakseen energiaa. Kompressio – / harvinaistumissyklien määrä tiettynä ajanjaksona määrittää ääniaallon taajuuden.

tutkijat mittaavat äänienergian voimakkuutta ja painetta Pascaleina ja desibeleinä. Ääniaaltoja kutsutaan joskus myös paineaalloiksi, koska ääniaallon paine liikuttaa hiukkasia, joiden läpi se kulkee.

Miten Ääniaaltoja Mitataan?

lähde

Aallonpituus, jakso, amplitudi ja taajuus ovat ääniaallon neljä pääosaa riippumatta aaltotyypistä ja väliaineesta, jonka läpi ääni kulkee.

• Aallonpituus: kuvitelkaa vaaka-akselia pitkin kulkeva Aalto; tällöin aallonpituus mitataan aallon kahden peräkkäisen ja ekvivalentin pisteen vaakaetäisyytenä. Näin ollen yksi aallonpituus on perustermein yksi sykli kahden yhtäsuuren pisteen välillä.
• periodi: aallonpituusjakso on aika, joka kuluu yhdeltä aallonpituudelta tietyn pisteen ohittamiseen. Yleensä pidempiaikainen tarkoittaa matalampaa sävelkorkeutta.
• Amplitudi: mittaamme äänen amplitudia (voimakkuutta tai äänenpaineen tasoa) ääniaallon korkeuden mukaan. Se liittyy äänen suhteelliseen voimakkuuteen. Kun aallon amplitudi on merkittävä-kuten kovasta äänestä-aalto on korkea. Myös päinvastainen on totta; pehmeämmät äänet tuottavat aaltoja, joilla on pienempi Amplitudi. Pienempi äänenvoimakkuus vastaa pienempää desibelitasoa (dB); desibeli mittaa äänen voimakkuutta. Nolla desibeliä vastaa hiljaisimpia ääniä, joita ihmiskorva voi kuulla. Desibelit nousevat kuusinkertaisiksi. Normaali puheääni on 60 dB.
• taajuus: Hertsi (Hz) mittaa ääniaallon taajuutta. Hertsi mittaa ääniaallon syklejä sekunnissa, jotka läpäisevät asetuspisteen vaaka-akselilla. (Muista, jokainen prosessi on yksi puristus ja yksi harvinainen Faction.) Taajuuden ääniaallot mitataan hertseinä. Siksi Hertsi (Hz) ilmaisee tietyn paikan läpäisevien syklien määrän sekunnissa. Jos esimerkiksi puhuessasi pallea värähtelee 900 Hz: n taajuudella, pallea tuottaa 900 painallusta (lisääntynyt paine) ja 900 raefaktiota (alentunut paine). Sävelkorkeus on toiminto, jolla aivot tulkitsevat äänen taajuutta. Korkeampi sävelkorkeus on seurausta korkeammasta taajuudesta; alempi taajuus tarkoittaa matalampaa sävelkorkeutta.

onko Äänienergiapotentiaali vai kineettinen energia?

kun energia voi tehdä työtä, mutta ei aktiivisesti käytä voimaa, sitä kutsutaan potentiaalienergiaksi.

fysiikassa työtä mitataan siirretyllä energialla. Kun ulkoinen voima liikuttaa jotain matkan päähän, se on työtä.

Pihtiputaan kiemurainen jousi on esimerkki potentiaalienergiasta. Ennen kevään vapautumista se ei tee töitä. Teos syntyy, kun jousi liikkuu (vapautuu) muuttuen liike-energiaksi. Liike-energia on liike-energiaa.

Äänienergia voi olla molempia: joko kineettistä energiaa tai potentiaalienergiaa.

esimerkkinä voisi olla jokin soitin. Kun soitinta soitetaan, se synnyttää ääniaaltoja tuottaen liike-energiaa. Mutta kun sama soitin on levossa, vain energiapotentiaali on olemassa.

onko ääniaalloilla yhteisiä ominaisuuksia ja käyttäytymistä?

aallon pääkomponenttien — taajuuden, amplitudin, aallonpituuden ja taajuuden — lisäksi tutkijat luokittelevat aaltoja kolmen erottavan ominaisuuden perusteella: pitkittäis -, poikittais-ja pintaliikkeet.

väliaineen hiukkasten liikkeen käyttäminen kulkusuuntaan nähden on standardimenetelmä aallon lajin erottamiseksi.

poikittaisten aaltojen ymmärtämiseksi puhutaan taas Slinkystä. Harkitse Slinkyn liikettä, kun kätesi vuorottelee ylös ja alas. Tämän ”aktivoidun” Slinkyn energia liikkuu pystysuunnassa kulkusuuntaa pitkin, syrjäyttäen kelat (jotka tässä tapauksessa edustavat aaltohiukkasia) ylös ja alas.

Poikittaisaaltotyyppejä ovat:

• kitaran kielen värähtely
• urheilufanit seisovat ja istuvat synkronisessa aallossa urheilustadionin ympärillä
• sähkömagneettiset aallot, kuten valo-ja radioaallot

toisaalta pitkittäiset aallot liikuttavat aallon energiaa oikealle tai vasemmalle aallon vaaka-akselia pitkin. Joten meidän Slinky, kun venytetty vaakasuoraan ja pulssi vaakasuoraan kuin haitari, pulssi vaakasuoraan pitkin sen vasen-oikea kulkusuunta samansuuntainen aallon akseli.

ääniaallot ovat pitkittäisiä aaltoja, samoin ultraääniaallot ja seismiset P-aallot.

pinta-aallon tärkein ominaisuus on sen hiukkasten kiertoliike. Vain väliaineen pinnalla olevat hiukkaset liikkuvat ympyrämäisesti; liike vähenee hiukkasten siirtyessä pois pinnasta.

mitkä ovat esimerkkejä Äänienergiasta?

lähde

Äänienergia syntyy, kun kappale värähtelee. Melu on äänienergiaa, olipa se ihmisen kuuloalueella tai ei. Kaikuluotain, ultraäänimusiikki (yli 20 kilohertsiä), puhe ja ympäristömelu ovat äänienergian kaikkia muotoja.

olipa kyse elottomasta esineestä tai aistivasta olennosta, ääniä tulee kaikkialta. Jotkut ovat miellyttäviä kuulollemme, jotkut eivät. Mieti näitä järkeviä energiaesimerkkejä ja sitä, miltä niistä tuntuu:

• tuulikellon korkea, herkkä kihelmöinti tai syvät, värisevät äänet
• liikenteen Moottorin ryminä, kirkuvat renkaat, pauhaavat radiot ja kitisevät jarrut
• vauvat itkevät, höpöttävät, kirkuvat ja kikattavat
• koirat haukkuvat, murisevat tai ulvovat
• puhelimet soivat, surinaa tai jinglingiä
• sateen pauketta, ulvovaa tuulta ja ukkosta
• kissat kehräävät, meaukkuvat ja raapivat
• ihmiset ja eläimet hengittävät, kuorsaavat, aivastavat tai vinkuvat
• kiireisen paistamista, rätinää, kiehumista, pilkkomista ja pauketta keittiö
• aallot rysähtelevät ja vetäytyvät
• moottorit käyvät, vellovat, tömähtelevät ja jyrisevät
• pehmeät, äänekkäät, röyhkeät, sileät, syvät, rempseät, riehakkaat ja erilliset musiikin äänet
• ilmastoinnin matala, tasainen valkoinen kohina

vaikka on näennäisesti hiljaista, on aina ääni.

Miten Äänienergia Tuottaa Sähköä?

Äänivärähtelystä voi tulla sähköenergiaa sähkömagneettisen induktion periaatteen avulla. Sähkömagneettinen induktio tuottaa sähkövirtaa magneettikentän avulla.

kun magneettikenttä ja johdin, kuten johdinkela, liikkuvat suhteessa toisiinsa, syntyy Sähkömagneettinen induktio. Niin kauan kuin johdin on suljetussa kierrossa, virta kulkee kaikkialla, missä johdin ylittää magneettisen voiman linjat.

mitä Pietsosähkö on ja miten se liittyy Äänienergiaan?

Pietsosähkö käyttää ainutlaatuisia kiteitä mekaanisen energian — tässä tapauksessa ääniaaltoenergian — muuntamiseen sähköenergiaksi.

puristuksessa kiteet toimivat johtimina. Kun kiteet puristuvat, niiden rakenne muuttuu ja kide saa nettovarauksen. Varaus voidaan muuttaa sähkövirraksi.

myös muut materiaalit, kuten luu, erikoiskeramiikka ja emali, ovat pietsosähköisiä johtimia. Näillä materiaaleilla on yhteistä kyky tuottaa sisäinen sähkövaraus, joka johtuu käytetystä mekaanisesta rasituksesta.

käyttämällä erittäin korkeataajuisia ääniaaltoja-taajuuksia, jotka ovat 100 miljoonaa kertaa korkeammat kuin ihmiset voivat kuulla-pietsosähköisistä materiaaleista tulee sähkösignaaleja, jotka lähettävät valoaaltoja terahertsin taajuusalueella.

Pietsosähköisyys yhdistää pietsosähköisen materiaalin sähköiset ja mekaaniset tilat. Puristuksessa käytetyllä materiaalilla on virtavirta, joka muuttaa polarisaationsa sähkövaraukseksi, joka tunnetaan nettodipolimomenttina.

mikä on Äänienergialla tuotetun sähköenergian tulevaisuus?

kuten tiedämme, äänet täyttävät jatkuvasti akustisen ympäristömme. Kuten kaikki energia, äänienergia on mahdollista tuottaa sähköä. Aivan kuten aurinko tarjoaa rajattoman aurinkoenergian ja tuuli tarjoaa tuulienergiaa, äänienergia on uusiutuvaa, koska aistivat olennot ja tunteettomat esineet tuottavat jatkuvasti ääntä.

vaikka ääniaallot ja energiantuotannon periaatteet on jo pitkään ymmärretty, tekniikka äänienergian muuntamiseksi sähköksi on lapsenkengissään.

tutkijoiden ja teknikoiden tutkiessa ja parantaessa äänen tuottaman sähkön teknologioita äänienergia saattaa kuitenkin jonain päivänä tuottaa massasähköä.

jos tuo kuulostaa toiveunelta, niin muista, että aurinko-ja tuulivoima olivat aikoinaan meidänkin ulottumattomissa.

toi justenergy.com

Kaikki kuvat lisensoitu Adobe Stockilta.
Featured image: