putem folosi energia sunetului pentru a transforma zgomotul în forme de energie? Sună nebunesc, dar descoperim diferite tipuri de energie tot timpul — mai ales când vine vorba de energii regenerabile — și energia sonoră este doar un alt fel.

în întreaga lume, este greu să găsești undeva că zgomotul nu face parte din peisaj. De la zgomotul traficului până la sunetul instrumentelor muzicale, oamenii fac mult zgomot. Există multe tipuri diferite de sunet, de la audibil la inaudibil.

sursele de sunet pot fi plăcute sau neplăcute pentru urechea umană, în funcție de intensitate, tonuri diferite, tipuri de sunet, sursă de sunet și intensitate sonoră. Indiferent, energia sunetului se deplasează și, în funcție de sursa de sunet și de intensitate, sunetul poate fi uneori considerat un poluant.

deci, ce este energia sunetului, mai exact? Energia sunetului transformă sunetul în electricitate. Deși știința transformării energiei sonore în electricitate este încă în curs de dezvoltare, s-a făcut. De exemplu, microfoanele și difuzoarele sunt exemple de sunet care devine energie electrică.

de fapt, un grup de tineri elevi de liceu și-au dat seama cum să producă suficientă energie electrică cu energie sonoră pentru a aprinde un bec. Desigur, este un drum lung de la generarea suficientă energie electrică pentru a alimenta o casă sau un întreg oraș. Dar este un început și știința din spatele ei se dezvoltă. Să învățăm mai multe despre lumea intrigantă a sunetului, inclusiv exemple de energie sonoră.

Cum Auzim Undele Sonore?

mecanica auzului demonstrează o parte din mecanica energiei sonore.

când auzim un sunet, experimentăm unde sonore care se strecoară în canalul urechii și mișcă timpanul, la fel cum un cap de tambur vibrează atunci când este lovit. Sunetele diferite produc vibrații diferite care afectează modul în care se mișcă timpanul.

vibrațiile se deplasează de la timpan prin osicule la cohlee (un organ umplut cu lichid), provocând unde de suprafață care lovesc celulele părului. În funcție de localizarea celulelor de păr din cohlee, creierul „aude” sunete înalte sau joase prin intermediul nervului auditiv. Apoi traduce vibrațiile inițiale ale moleculelor de aer din undele sonore în sunete pe care le înțelegem.

în fizică, studiul sunetului este cunoscut sub numele de acustică și include toate construcțiile sunetului.

care este definiția energiei sonore?

în termeni simpli, energia sunetului provine din vibrațiile care se mișcă prin ceva. Solidele, lichidele și gazele transmit sunetul ca unde de energie.

energia sunetului este rezultatul atunci când o forță, fie sunet, fie presiune, face ca un obiect sau o substanță să vibreze. Această energie se mișcă prin substanță în valuri. Aceste unde sonore se numesc energie mecanică cinetică.

De Ce Sunt Undele Sonore Numite Unde Mecanice?

undele sonore sunt uneori numite unde mecanice, deoarece undele sonore necesită un mediu fizic pentru a se propaga. Lichidele, gazele sau materialele solide transferă variațiile de presiune, creând energie mecanică în valuri.

ca toate valurile, undele sonore au vârfuri și văi. Vârfurile se numesc compresii, în timp ce rarefacție este termenul folosit pentru minime.

oscilațiile dintre compresie și rarefacție se deplasează prin medii gazoase, lichide sau solide pentru a produce energie. Numărul de cicluri de compresie / rărire într-o anumită perioadă determină frecvența unei unde sonore.

oamenii de știință măsoară intensitatea și presiunea energiei sonore în Pascali și decibeli. Undele sonore sunt, de asemenea, uneori numite unde de presiune, deoarece presiunea undei sonore mișcă particulele prin care trece.

Cum Se Măsoară Undele Sonore?

sursa

lungimea de undă, perioada, amplitudinea și frecvența sunt cele patru părți primare ale unei unde sonore, indiferent de tipul de undă și de mediul prin care se deplasează sunetul.

• lungime de undă: Imaginați-vă o undă care călătorește de-a lungul unei axe orizontale; în acest caz, lungimea de undă este măsurată ca distanța orizontală dintre două puncte succesive și echivalente de pe undă. Astfel, în termeni de bază, o singură lungime de undă este un ciclu între cele două puncte egale.
• perioadă: o perioadă de lungime de undă este timpul necesar unei singure lungimi de undă pentru a trece un anumit punct. În general, o perioadă mai extinsă indică un pas mai mic.
• amplitudine: măsurăm amplitudinea sunetului (puterea sau nivelul presiunii sonore) la înălțimea undei sonore. Este legat de volumul relativ al sunetului. Când amplitudinea undei este semnificativă — ca de la un sunet puternic-valul este ridicat. Reversul este, de asemenea, adevărat; sunetele mai moi produc valuri cu o amplitudine mai mică. Volumul mai mic echivalează cu niveluri mai mici de decibeli( dB); un decibel măsoară intensitatea sunetului. Zero decibeli echivalează cu cele mai silențioase sunete pe care le poate auzi o ureche umană. Decibelii cresc cu un factor de șase. O voce normală de vorbire este de 60 dB.
• frecvență: Hertz (Hz) măsoară frecvența unei unde sonore. Hertz măsoară ciclurile unei unde sonore pe secundă care trec un punct stabilit pe axa orizontală. (Amintiți-vă, fiecare proces are o compresie și o rărire.) Undele sonore de frecvență sunt măsurate în hertz. Prin urmare, Hertz (Hz) indică numărul de cicluri pe secundă care trec printr-o anumită locație. De exemplu, dacă, în timp ce vorbiți, diafragma vibrează la 900 Hz, diafragma dvs. generează 900 de compresii (presiune crescută) și 900 de rarefacții (presiune scăzută). Pitch este o funcție a modului în care creierul interpretează frecvența sunetului. Un pas mai mare este rezultatul unei frecvențe mai mari; frecvența mai mică se traduce ca un pas mai mic.

este energia sonoră potențială sau energia cinetică?

când energia poate funcționa, dar nu aplică în mod activ forța, se numește energie potențială.

în fizică, munca este măsurată prin energia transferată. Când ceva este mutat pe o distanță de o forță externă, asta este munca.

izvorul spiralat al unui Slinky este un exemplu de energie potențială. Până când primăvara este eliberată, nu funcționează. Lucrarea are loc atunci când arcul se mișcă (este eliberat), devenind energie cinetică. Energia cinetică este energia mișcării.

energia sonoră poate fi atât: fie energie cinetică, fie energie potențială.

un exemplu ar putea fi cel al unui instrument muzical. Când instrumentul este redat, acesta generează unde sonore, producând energie cinetică. Dar când același instrument muzical este în repaus, există doar potențialul de energie.

undele sonore împărtășesc caracteristici și comportamente?

în plus față de constituenții primari ai unei unde-frecvența, amplitudinea, lungimea de undă și frecvența-oamenii de știință clasifică undele pe baza a trei caracteristici distinctive: mișcarea longitudinală, transversală și de suprafață.

utilizarea mișcării particulelor unui mediu în raport cu direcția de deplasare este o metodă standard pentru a distinge tipul de undă.

pentru a înțelege undele transversale, vom vorbi din nou despre Slinky. Luați în considerare mișcarea unui Slinky pe măsură ce mâna dvs. alternează în sus și în jos. Energia acestui Slinky „activat” se mișcă vertical de-a lungul direcției de deplasare, deplasând bobinele (care, în acest caz, reprezintă particule de undă) în sus și în jos.

tipurile de unde transversale includ:

• vibrații într-o coardă de chitară
• fanii sportului care se ridică și se așează într-o undă sincronică în jurul unui stadion sportiv
• unde electromagnetice, cum ar fi undele luminoase și radio

pe de altă parte, undele longitudinale deplasează energia undei la dreapta sau la stânga de-a lungul axei orizontale a undei. Deci, Slinky-ul nostru, atunci când este întins orizontal și pulsat orizontal ca un acordeon, va pulsa orizontal de-a lungul direcției sale de deplasare stânga-dreapta paralel cu axa undei.

undele sonore sunt unde longitudinale, la fel ca undele ultrasonice și undele P seismice.

caracteristica principală a unei unde de suprafață este mișcarea circulară a particulelor sale. Numai particulele de pe suprafața mediului se mișcă circular; mișcarea scade pe măsură ce particulele se îndepărtează de suprafață.

care sunt exemplele de energie sonoră?

sursă

energia sonoră apare atunci când un obiect vibrează. Zgomotul, indiferent dacă este în raza de auz umană sau nu, este energie sonoră. Sonar, cu ultrasunete (mai mare de 20 kilohertz) muzica, vorbirea și zgomotul ambiental sunt toate forme de energie sonoră.

fie dintr-un obiect neînsuflețit, fie dintr-o ființă simțitoare, sunetele provin de pretutindeni. Unele sunt plăcute auzului nostru, altele nu. Luați în considerare aceste exemple de energie sonoră și cum vă fac să vă simțiți:

• furnicătura înaltă, delicată sau tonurile profunde și vibrante ale unui sunet de vânt
• zgomotul motorului, anvelopele scârțâitoare, aparatele de radio și frânele scârțâitoare ale traficului
• bebelușii plângând, murmurând, țipând și chicotind
• câinii lătrând, mârâind sau urlând
• telefoanele sună, zumzet, sau jingling
• răpăit de ploaie, vânturi urlând, și tunete
• pisici toarce, meowing, și zgarieturi
• oameni și animale respirație, sforăit, strănut, sau respirație șuierătoare
• prăjire, trosnituri, fierbere, tocare, și trage de un ocupat bucătărie
• valuri crashing și retragerea
• motoare de funcționare, turatii, uriaș, și hohotitor
• moale, tare, aramă, netedă, profundă, trestii, răgușit, și sunete distincte de muzică
• zgomot alb scăzut, constant de aer condiționat

chiar și atunci când este aparent liniștită, există întotdeauna o sunet.

Cum Produce Energia Sonoră Electricitate?

vibrațiile sonore pot deveni energie electrică prin principiul inducției electromagnetice. Inducția electromagnetică generează curent electric folosind un câmp magnetic.

când un câmp magnetic și un conductor, cum ar fi o bobină de sârmă, se mișcă în relație unul cu celălalt, apare inducția electromagnetică. Atâta timp cât conductorul se află într-un circuit închis, curentul curge oriunde conductorul traversează liniile forței magnetice.

ce este Piezoelectricitatea și cum se raportează la energia sonoră?

Piezoelectricitatea folosește cristale unice pentru a converti energia mecanică — în acest caz, energia undelor sonore — în energie electrică.

sub compresie, cristalele acționează ca conductori. Când cristalele sunt comprimate, structura lor se schimbă și cristalul capătă o sarcină netă. Această sarcină poate fi transformată într-un curent electric.

alte materiale, cum ar fi oasele, ceramica specială și smalțul, sunt, de asemenea, conductori piezoelectrici. Aceste materiale au în comun capacitatea de a produce o sarcină electrică internă datorită stresului mecanic aplicat.

folosind unde sonore de înaltă frecvență — frecvențe de 100 de milioane de ori mai mari decât pot auzi oamenii — materialele piezoelectrice devin semnale electrice care emit unde luminoase în gama de frecvențe terahertz.

Piezoelectricitatea unește stările electrice și mecanice ale materialului piezoelectric. Sub compresie, Materialul utilizat are un flux de curent care își schimbă polarizarea pentru a deveni o sarcină electrică, cunoscută sub numele de moment dipol net.

care este viitorul energiei electrice generate de energia sonoră?

după cum știm, sunetele umple constant mediul nostru acustic. La fel ca toată energia, energia sonoră are potențialul de a genera electricitate. La fel cum soarele oferă energie solară nelimitată și briza oferă energie eoliană, energia sonoră este regenerabilă, deoarece ființele simțitoare și obiectele insentiente produc în mod constant sunet.

în timp ce undele sonore și principiile producției de energie au fost înțelese de mult timp, tehnologia de conversie a energiei sonore în electricitate este la început.

cu toate acestea, pe măsură ce oamenii de știință și tehnicienii investighează și îmbunătățesc tehnologiile implicate în electricitatea generată de sunet, energia sonoră poate produce electricitate în masă într-o zi.

dacă sună ca un vis de țeavă, amintiți-vă că energia solară și eoliană au fost odată dincolo de înțelegerea noastră.

adus la tine de justenergy.com

toate imaginile licențiate de Adobe Stock.
imagine recomandate: