használhatjuk-e a hangenergiát arra, hogy a zajt energiaformákká alakítsuk? Őrültségnek hangzik, de különböző típusú energiákat fedezünk fel — különösen a megújuló energiaforrások esetében—, és a hangenergia csak egy másik fajta.
szerte a világon nehéz megtalálni valahol, hogy a zaj nem része a tájnak. A forgalom zúgásától a hangszerek hangjáig az emberek sok zajt csapnak. Sokféle hang létezik, a hallhatótól a hallhatatlanig.
a hangforrások lehetnek kellemesek vagy kellemetlenek az emberi fül számára, a hangerőtől, a különböző hangmagasságoktól, a hang típusától, a hangforrástól és a hang intenzitásától függően. Függetlenül attól, hogy a hangenergia utazik, és a hangforrástól és az intenzitástól függően a hang néha szennyező anyagnak tekinthető.
tehát mi is pontosan a hangenergia? A hangenergia a hangot elektromossággá alakítja. Bár a hangenergia villamos energiává alakításának tudománya még mindig kialakulóban van, megtörtént. Például a Mikrofonok és a hangszórók példák arra, hogy a hang elektromos energiává válik.
valójában egy fiatal középiskolás diákok egy csoportja kitalálta, hogyan lehet elegendő villamos energiát előállítani hangenergiával egy villanykörte bekapcsolásához. Igaz, hogy ez messze van attól, hogy elegendő villamos energiát termeljen egy otthon vagy egy egész város áramellátásához. De ez egy kezdet, és a mögötte álló tudomány fejlődik. Tudjunk meg többet a hang érdekes világáról, beleértve a hangenergia példáit is.
Hogyan Halljuk A Hanghullámokat?
a hallás mechanikája bemutatja a hangenergia néhány mechanikáját.
amikor hangot hallunk, hanghullámokat tapasztalunk a hallójáratba, és mozgatjuk a dobhártyát, hasonlóan ahhoz, ahogy egy dobfej rezeg, amikor megütik. A különböző hangok különböző rezgéseket okoznak, amelyek befolyásolják a dobhártya mozgását.
a rezgések a dobhártyától a csontokon keresztül a cochlea (folyadékkal töltött szerv) felé haladnak, felszíni hullámokat okozva, amelyek megütik a szőrsejteket. A szőrsejtek cochleában való elhelyezkedésétől függően az agy a hallóidegen keresztül “hallja” a magas vagy alacsony hangokat. Ezután a hanghullámban lévő levegőmolekulák kezdeti rezgéseit olyan hangokká alakítja, amelyeket megértünk.
a fizikában a hang tanulmányozása akusztika néven ismert, és magában foglalja a hang összes konstrukcióját.
mi a hangenergia meghatározása?
egyszerűen fogalmazva, a hangenergia a valamin áthaladó rezgésekből származik. A szilárd anyagok, folyadékok és gázok mind energiahullámként továbbítják a hangot.
a hangenergia az az eredmény, amikor egy erő, akár hang, akár nyomás, egy tárgyat vagy anyagot rezegtet. Ez az energia hullámokban mozog az anyagon. Ezeket a hanghullámokat kinetikus mechanikai energiának nevezzük.
Miért Hívják A Hanghullámokat Mechanikus Hullámoknak?
a hanghullámokat néha mechanikus hullámoknak nevezik, mert a hanghullámok terjedéséhez fizikai közegre van szükség. Folyadékok, gázok vagy szilárd anyagok továbbítják a nyomásváltozásokat, mechanikai energiát hozva létre hullámokban.
mint minden hullámnak, a hanghullámoknak is vannak csúcsai és völgyei. A csúcsokat kompresszióknak nevezzük, míg a ritkítás a mélypontokra használt kifejezés.
a tömörítés és a ritkítás közötti oszcilláció gáz -, folyékony vagy szilárd közegen keresztül mozog, hogy energiát termeljen. A tömörítési / ritkítási ciklusok száma Egy adott időszakban meghatározza a hanghullám frekvenciáját.
a tudósok a hangenergia intenzitását és nyomását Pascal-és decibelben mérik. A hanghullámokat néha nyomáshullámoknak is nevezik, mert a hanghullám nyomása mozgatja azokat a részecskéket, amelyeken áthalad.
Hogyan Mérik A Hanghullámokat?
forrás
hullámhossz, időszak, amplitúdó és frekvencia a négy elsődleges részei egy hanghullám, függetlenül attól, hogy a hullám típusa és a közeg, amelyen keresztül a hang utazik.
- hullámhossz: Képzeljen el egy vízszintes tengely mentén haladó hullámot; ebben az esetben a hullámhosszt a hullám két egymást követő és ekvivalens pontja közötti vízszintes távolságként mérik. Így alapvetően egyetlen hullámhossz egy ciklus a két egyenlő pont között.
- időszak: a hullámhossz-periódus az az idő, amely egyetlen hullámhosszra telik egy bizonyos pont áthaladásához. Általában egy hosszabb időszak alacsonyabb hangmagasságot jelez.
- amplitúdó: a hang amplitúdóját (erősségét vagy a hangnyomás szintjét) a hanghullám magasságával mérjük. A hang relatív hangerejéhez kapcsolódik. Amikor a hullám amplitúdója jelentős-mint egy hangos hangtól—, a hullám magas. A fordított is igaz; a lágyabb hangok kisebb amplitúdójú hullámokat eredményeznek. Az alacsonyabb hangerő alacsonyabb decibel (dB) szintnek felel meg; egy decibel méri a hang intenzitását. A nulla decibel megegyezik a legcsendesebb hangokkal, amelyeket az emberi fül hall. A decibel hatszorosára nő. A normál beszédhang 60 dB.
- frekvencia: a Hertz (Hz) egy hanghullám frekvenciáját méri. A Hertz egy hanghullám másodpercenkénti ciklusait méri, amelyek áthaladnak a vízszintes tengelyen egy beállított ponton. (Ne feledje, hogy minden folyamatnak van egy tömörítése és egy ritkítása.) A frekvencia hanghullámokat Hertzben mérik. Ezért a Hertz (Hz) jelzi az adott helyen áthaladó másodpercenkénti ciklusok számát. Például, ha beszéd közben a membrán 900 Hz-en rezeg, akkor a membrán 900 kompressziót (megnövekedett nyomást) és 900 ritka műveletet (csökkent nyomást) generál. A hangmagasság annak a függvénye, hogy az agy hogyan értelmezi a hangfrekvenciát. A magasabb hangmagasság a magasabb frekvencia eredménye; az alacsonyabb frekvencia alacsonyabb hangmagasságot jelent.
a hangenergia-potenciál vagy a kinetikus energia?
amikor az energia képes dolgozni, de nem aktívan alkalmaz erőt, ezt potenciális energiának nevezzük.
a fizikában a munkát az átadott energiával mérik. Ha valamit egy külső erő elmozdít a távolból, az munka.
a Slinky tekercselt rugója a potenciális energia példája. Amíg a rugó nem szabadul fel, nem működik. A munka akkor következik be, amikor a rugó mozog (felszabadul), kinetikus energiává válik. A kinetikus energia a mozgás energiája.
a hangenergia egyaránt lehet: mozgási energia vagy potenciális energia.
példa lehet egy hangszer. A hangszer lejátszásakor hanghullámokat generál, kinetikus energiát termel. De amikor ugyanaz a hangszer nyugalomban van, csak az energiapotenciál van ott.
a hanghullámok jellemzői és viselkedése osztoznak?
a hullám elsődleges alkotóelemei — frekvencia, amplitúdó, hullámhossz és frekvencia-mellett a tudósok három megkülönböztető jellemző alapján kategorizálják a hullámokat: hosszanti, keresztirányú és felületi mozgás.
a közeg részecskéinek mozgása a menetirányhoz viszonyítva szabványos módszer a hullám típusának megkülönböztetésére.
a keresztirányú hullámok megértéséhez újra beszélünk a Slinky-ről. Fontolja meg a Slinky mozgását, amikor a kezed fel-le váltakozik. Ennek az “aktivált” Slinkynek az energiája függőlegesen mozog a menetirány mentén, elmozdítva a tekercseket (amelyek ebben az esetben hullámrészecskéket képviselnek) fel-le.
a keresztirányú hullámok típusai a következők:
- rezgések egy gitárhúrban
- sportrajongók állva és ülve egy szinkronhullámban egy Sportstadion körül
- elektromágneses hullámok, például fény-és rádióhullámok
másrészt a hosszanti hullámok a hullám energiáját jobbra vagy balra mozgatják a hullám vízszintes tengelye mentén. Tehát a Slinky, amikor vízszintesen kinyújtva vízszintesen pulzál, mint egy harmonika, vízszintesen pulzál a bal-jobb menetirány mentén, párhuzamosan a hullám tengelyével.
a hanghullámok hosszanti hullámok, csakúgy, mint az ultrahanghullámok és a szeizmikus P-hullámok.
a felszíni hullám fő jellemzője a részecskék körkörös mozgása. Csak a közeg felületén lévő részecskék mozognak körkörösen; a mozgás csökken, amikor a részecskék eltávolodnak a felszíntől.
milyen példák vannak a Hangenergiára?
forrás
hangenergia akkor fordul elő, amikor egy tárgy rezeg. A zaj, akár az emberi hallási tartományon belül van, akár nem, hangenergia. A szonár, az ultrahangos (nagyobb, mint 20 kilohertz) zene, a beszéd és a környezeti zaj a hangenergia minden formája.
akár élettelen tárgyból, akár érző lényből származik, a hangok mindenhonnan származnak. Néhányan kellemesek a hallásunkra, mások nem. Fontolja meg ezeket a hangenergia példákat, és hogyan érzi magát:
- a magas, finom bizsergés vagy a mély, vibráló hangok a szél harangjáték
- a motor dübörög, csikorgó gumik, harsogó rádiók, és nyikorgó fékek a forgalom
- csecsemők sírás, gügyögés, sikoltozás, és vihogás
- kutyák ugatnak, morgó, vagy üvöltve
- telefonok csengő zümmögő vagy csilingelő
- eső pattog, Üvöltő szelek és mennydörgés
- macskák dorombol, nyávog, és vakarja
- az emberek és állatok légzés, horkolás, tüsszentés, vagy zihálás
- a sütés, recsegő, forró, aprító, és dörömböl egy forgalmas konyha
- hullámok összeomlik és visszavonása
- motorok futás, fordulatszám, dübörgő, és üvöltő
- a puha, hangos, rézsű, sima, mély, Nádas, érdes, és különböző hangok a zene
- az alacsony, egyenletes fehér zaj a légkondicionáló
még ha látszólag csendes, mindig van hang, amely a.
Hogyan Termel Villamos Energiát A Hangenergia?
a hangrezgések az elektromágneses indukció elvén keresztül elektromos energiává válhatnak. Az elektromágneses indukció mágneses mező segítségével elektromos áramot generál.
amikor egy mágneses mező és egy vezető, például egy huzaltekercs egymáshoz képest mozog, elektromágneses indukció lép fel. Mindaddig, amíg a vezető zárt áramkörben van, az áram mindenhol áramlik, ahol a vezető keresztezi a mágneses erő vonalait.
mi a piezoelektromosság és hogyan kapcsolódik a Hangenergiához?
a piezoelektromosság egyedi kristályokat használ a mechanikai energia — ebben az esetben a hanghullám — energia-elektromos energiává történő átalakítására.
tömörítés alatt a kristályok vezetőként működnek. Amikor a kristályok összenyomódnak, szerkezetük megváltozik, és a kristály nettó töltést kap. Ez a töltés elektromos árammá alakítható.
egyéb anyagok, például csont, speciális kerámia és zománc, szintén piezoelektromos vezetők. Ezeknek az anyagoknak közös az a képességük, hogy az alkalmazott mechanikai igénybevétel miatt belső elektromos töltést hozzanak létre.
nagyon magas frekvenciájú hanghullámok felhasználásával — 100 milliószor nagyobb frekvenciák, mint amit az emberek hallanak-a piezoelektromos anyagok elektromos jelekké válnak, amelyek a terahertz frekvenciatartományban fényhullámokat bocsátanak ki.
a piezoelektromos anyag egyesíti a piezoelektromos anyag elektromos és mechanikai állapotát. Kompresszió alatt a felhasznált anyag áramlása megváltoztatja polarizációját, hogy elektromos töltéssé váljon, amelyet nettó dipólusmomentumnak neveznek.
mi a hangenergia által termelt elektromos energia jövője?
mint tudjuk, a hangok folyamatosan kitöltik akusztikus környezetünket. Mint minden energia, a hangenergia is képes villamos energiát termelni. Csakúgy, mint a nap korlátlan napenergiát biztosít, a szél pedig szélenergiát, a hangenergia megújuló, mivel az érző lények és az érzéketlen tárgyak egyaránt folyamatosan hangot termelnek.
míg a hanghullámok és az energiatermelés alapelveit már régóta ismerik, a hangenergia villamos energiává történő átalakításának technológiája még gyerekcipőben jár.
mivel azonban a tudósok és technikusok vizsgálják és fejlesztik a hanggal előállított villamos energia technológiáit, a hangenergia egy nap tömeges villamos energiát termelhet.
ha ez úgy hangzik, mint egy vágyálom, ne feledje, hogy a nap-és szélenergia egykor túl volt a felfogásunkon.
hozta neked justenergy.com
az Adobe Stock által licencelt összes kép.
Kiemelt kép: