kunnen we geluidsenergie gebruiken om geluid om te zetten in vormen van energie? Klinkt gek, maar we ontdekken voortdurend verschillende soorten energie — vooral als het gaat om hernieuwbare energie — en gezonde energie is gewoon een ander soort.
overal ter wereld is het moeilijk om ergens te vinden dat lawaai geen deel uitmaakt van het landschap. Van het gebrul van het verkeer tot het geluid van muziekinstrumenten, mensen maken veel lawaai. Er zijn veel verschillende soorten geluid, variërend van het hoorbare tot het onhoorbare.
geluidsbronnen kunnen aangenaam of onaangenaam zijn voor het menselijk oor, afhankelijk van de luidheid, verschillende toonhoogtes, soorten geluid, geluidsbron en geluidsintensiteit. Hoe dan ook, geluidsenergie reist en afhankelijk van de geluidsbron en de intensiteit, geluid kan soms worden beschouwd als een verontreinigende stof.
Wat is geluidsenergie precies? Geluidsenergie verandert geluid in elektriciteit. Hoewel de wetenschap van het omzetten van geluidsenergie in elektriciteit nog steeds in opkomst is, is het gedaan. Microfoons en luidsprekers zijn bijvoorbeeld voorbeelden van geluid dat elektrische energie wordt.
in feite is een groep jonge middelbare scholieren erachter gekomen hoe ze met geluid genoeg elektriciteit kunnen produceren om een gloeilamp aan te doen. Toegegeven, dat is nog lang niet genoeg elektriciteit om een huis of een hele stad van stroom te voorzien. Maar het is een begin en de wetenschap erachter ontwikkelt zich. Laten we meer te weten komen over de intrigerende wereld van geluid, inclusief voorbeelden van geluidsenergie.
Hoe Horen We Geluidsgolven?
de mechanica van het gehoor toont enkele van de mechanica van geluidsenergie aan.
wanneer we een geluid horen, ervaren we geluidsgolven die in de gehoorgang stromen en het trommelvlies bewegen, zoals een drumkop trilt wanneer hij wordt geslagen. Verschillende geluiden maken verschillende vibraties die van invloed zijn op hoe het trommelvlies beweegt.
de trillingen reizen van het trommelvlies via ossicles naar het slakkenhuis (een met vloeistof gevuld orgaan), waardoor oppervlaktegolven ontstaan die haarcellen raken. Afhankelijk van de locatie van de haarcellen in het slakkenhuis “hoort” de hersenen hoge of lage geluiden via de gehoorzenuw. Het vertaalt dan de eerste trillingen van de luchtmoleculen in de geluidsgolf in geluiden die we begrijpen.
in de natuurkunde is de studie van geluid bekend als akoestiek en omvat alle bouwwerken van geluid.
Wat is de definitie van geluidsenergie?
in eenvoudige termen komt geluidsenergie voort uit trillingen die door iets bewegen. Vaste stoffen, vloeistoffen en gassen zenden geluid uit als energiegolven.
geluidsenergie is het resultaat wanneer een kracht, hetzij geluid, hetzij druk, een voorwerp of stof doet trillen. Die energie beweegt door de stof in golven. Die geluidsgolven worden kinetische mechanische energie genoemd.
Waarom Worden Geluidsgolven Mechanische Golven Genoemd?
geluidsgolven worden soms mechanische golven genoemd omdat geluidsgolven een fysiek medium nodig hebben om zich voort te planten. Vloeistoffen, gassen of vaste materialen dragen de drukvariaties over, waardoor mechanische energie in golven ontstaat.
zoals alle golven hebben geluidsgolven pieken en dalen. De pieken worden genoemd compressies, terwijl rarefaction de term is die voor de dieptepunten wordt gebruikt.
de oscillaties tussen compressie en zeldzaamheid bewegen zich door gasvormige, vloeibare of vaste media om energie te produceren. Het aantal compressiecycli in een bepaalde periode bepaalt de frequentie van een geluidsgolf.
wetenschappers meten de intensiteit en druk van geluidsenergie in Pascal en Decibel. Geluidsgolven worden ook wel drukgolven genoemd omdat de druk van de geluidsgolf de deeltjes beweegt waardoor het passeert.
Hoe Worden Geluidsgolven Gemeten?
bron
golflengte, periode, amplitude en frequentie zijn de vier primaire delen van een geluidsgolf, ongeacht het golftype en het medium waarmee het geluid reist.
- golflengte: stel je een golf voor die langs een horizontale as beweegt; in dat geval wordt de golflengte gemeten als de horizontale afstand tussen twee opeenvolgende en gelijkwaardige punten op de Golf. Zo is een enkele golflengte één cyclus tussen de twee gelijke punten.
- periode: een golflengteperiode is de tijd die een enkele golflengte nodig heeft om een bepaald punt te passeren. Over het algemeen duidt een langere periode op een lagere toonhoogte.
- Amplitude: we meten de amplitude van het geluid (sterkte of niveau van de geluidsdruk) aan de hand van de hoogte van de geluidsgolf. Het is gerelateerd aan het relatieve volume van het geluid. Wanneer de amplitude van de Golf significant is — vanaf een luid geluid — is de Golf hoog. Het omgekeerde is ook waar; zachtere geluiden produceren golven met een kleinere amplitude. Lager volume komt overeen met lagere decibel (dB) niveaus; een decibel meet de geluidsintensiteit. Nul decibel staat gelijk aan de stilste geluiden die een menselijk oor kan horen. Decibels stijgen met een factor zes. Een normale spreekstem is 60 dB.
- frequentie: Hertz (Hz) meet de frequentie van een geluidsgolf. Hertz meet de cycli van een geluidsgolf per seconde die een instelpunt op de horizontale as passeren. (Vergeet niet, elk proces heeft een compressie en een zeldzaamheid.) De frequentie geluidsgolven worden gemeten in hertz. Daarom geeft Hertz (Hz) het aantal cycli per seconde aan dat een bepaalde locatie passeert. Als uw membraan bijvoorbeeld tijdens het spreken trilt bij 900 Hz, genereert uw membraan 900 compressies (verhoogde druk) en 900 refreacties (verlaagde druk). Toonhoogte is een functie van hoe de hersenen geluidsfrequentie interpreteren. Een hogere toonhoogte is het resultaat van een hogere frequentie; een lagere frequentie vertaalt zich als een lagere toonhoogte.
Is het potentieel voor geluidsenergie of kinetische energie?
wanneer energie kan werken, maar geen actieve kracht uitoefent, wordt het potentiële energie genoemd.
in de fysica wordt het werk gemeten aan de hand van de overgedragen energie. Als iets over een afstand wordt bewogen door een externe kracht, is dat werk.
de spiraalveer van een Slinky is een voorbeeld van potentiële energie. Tot de veer vrijkomt, werkt hij niet. Het werk gebeurt wanneer de veer beweegt (wordt vrijgegeven), wordt kinetische energie. Kinetische energie is de energie van beweging.
geluidsenergie kan zowel kinetische energie als potentiële energie zijn.
een voorbeeld kan dat van een muziekinstrument zijn. Wanneer het instrument wordt bespeeld, genereert het geluidsgolven, die kinetische energie produceren. Maar als datzelfde muziekinstrument in rust is, is er alleen het potentieel voor energie.
hebben geluidsgolven dezelfde kenmerken en gedrag?
naast de primaire bestanddelen van een golf — frequentie, amplitude, golflengte en frequentie — categoriseren wetenschappers golven op basis van drie onderscheidende kenmerken: longitudinale, transversale en oppervlaktebeweging.
het gebruik van de beweging van de deeltjes van een medium ten opzichte van de rijrichting is een standaardmethode om het soort golf te onderscheiden.
om transversale golven te begrijpen, zullen we het nog eens over de Slinky hebben. Overweeg een Slinky ‘ s beweging als je hand afwisselt op en neer. De energie van deze” geactiveerde ” Slinky beweegt verticaal langs de rijrichting en verplaatst de spoelen (die in dit geval golfdeeltjes voorstellen) op en neer.
soorten transversale golven zijn::
- trillingen in een gitaarsnaar
- sportfans die in een Synchronistische Golf staan en zitten rond een sportstadion
- elektromagnetische golven, zoals licht-en radiogolven
aan de andere kant bewegen longitudinale golven de energie van de golf naar rechts of naar links langs de horizontale as van de Golf. Dus onze Slinky, wanneer horizontaal uitgerekt en horizontaal gepulst als een accordeon, zal horizontaal pulseren langs zijn links-rechts rijrichting evenwijdig aan de as van de Golf.Geluidsgolven zijn longitudinale golven, ultrageluidsgolven en seismische P-golven.
het belangrijkste kenmerk van een Oppervlaktegolf is de cirkelbeweging van de deeltjes. Alleen de deeltjes op het oppervlak van het medium bewegen circulair; de beweging neemt af naarmate de deeltjes van het oppervlak weg bewegen.
Wat zijn voorbeelden van geluidsenergie?
bron
geluidsenergie treedt op wanneer een object trilt. Geluid, al dan niet binnen het menselijke gehoorbereik, is geluidsenergie. Sonar, ultrasone (meer dan 20 kilohertz) muziek, spraak en omgevingslawaai zijn allemaal vormen van geluidsenergie.
van een levenloos object of een bewust wezen, geluiden komen overal vandaan. Sommige zijn aangenaam voor ons gehoor, andere niet. Overweeg deze voorbeelden van geluidsenergie en hoe ze je laten voelen:
- De hoge, fijne tinteling of de diepe, levendige kleuren van de wind gong
- De motor rumble, gierende banden, schetterende radio ‘s, en piepen van de remmen van verkeer
- Baby’ s huilen, brabbelen, gillend en giechelend
- Honden blaffen, grommen, of huilend
- Telefoons rinkelen, zoemen, of rinkelende
- Regen babbel, huilende wind, en de donder
- Katten spinnen, miauwen en krabben
- Mens en dier ademhaling, snurken, niezen, of een piepende ademhaling
- De bakken, krakende, kook -, snij -, en gebons van een drukke keuken
- golven die breken en terugtrekken
- motoren die draaien, toeren, bonzen en brullen
- de zachte, luide, brassige, gladde, diepe, reedy, ruwe en verschillende geluiden van muziek
- de lage, constante witte ruis van airconditioning
zelfs wanneer het schijnbaar rustig is, is er altijd geluid.
Hoe Produceert Geluidsenergie Elektriciteit?Geluidstrillingen kunnen elektrische energie worden door het principe van elektromagnetische inductie. Elektromagnetische inductie genereert elektrische stroom met behulp van een magnetisch veld.
wanneer een magnetisch veld en een geleider, zoals een draadspoel, onderling met elkaar bewegen, vindt elektromagnetische inductie plaats. Zolang de geleider zich in een gesloten circuit bevindt, stroomt de stroom overal waar de geleider de lijnen van de magnetische kracht overschrijdt.
Wat Is piëzo-elektriciteit en hoe verhoudt deze zich tot geluidsenergie?
piëzo-elektriciteit gebruikt unieke kristallen om mechanische energie — in dit geval geluidsgolfenergie — om te zetten in elektrische energie.
bij compressie fungeren de kristallen als geleiders. Wanneer kristallen worden gecomprimeerd, verandert hun structuur en het kristal krijgt een netto lading. Die lading kan worden omgezet in een elektrische stroom.
andere materialen, zoals been, speciaal Keramiek en Email, zijn ook piëzo-elektrische geleiders. Deze materialen hebben gemeen de mogelijkheid om een interne elektrische lading te produceren als gevolg van toegepaste mechanische spanning.
door gebruik te maken van zeer hoogfrequente geluidsgolven — frequenties die 100 miljoen keer hoger zijn dan mensen kunnen horen — worden piëzo-elektrische materialen elektrische signalen die lichtgolven afgeven in het terahertz-frequentiebereik.
piëzo-elektriciteit verenigt de elektrische en mechanische toestand van het piëzo-elektrisch materiaal. Onder compressie heeft het gebruikte materiaal een stroomstroom die zijn polarisatie verandert om een elektrische lading te worden, bekend als een netto dipoolmoment.
Wat Is de toekomst van de elektrische energie die door geluidsenergie wordt opgewekt?
zoals we weten, vullen geluiden voortdurend onze akoestische omgeving. Net als alle andere energie, heeft gezonde energie het potentieel om elektriciteit op te wekken. Net zoals de zon ongelimiteerde zonne-energie levert en de wind windenergie, is geluidsenergie hernieuwbaar omdat bewuste wezens en zintuiglijke objecten constant geluid produceren.Hoewel geluidsgolven en beginselen voor energieproductie al lang bekend zijn, staat de technologie om geluidsenergie om te zetten in elektriciteit nog in de kinderschoenen.
wanneer wetenschappers en technici de technologieën voor geluid opgewekte elektriciteit onderzoeken en verbeteren, kan geluidsenergie op een dag massa-elektriciteit produceren.
als dat klinkt als een droom, bedenk dan dat zonne-en windenergie ooit ook buiten ons bereik waren.
aangeboden door justenergy.com
alle afbeeldingen met een licentie van Adobe Stock.
aanbevolen afbeelding: