kan vi använda ljudenergi för att förvandla ljud till energiformer? Låter galet, men vi upptäcker olika typer av energi hela tiden — särskilt när det gäller förnybara energikällor — och ljudenergi är bara en annan typ.

runt om i världen är det svårt att hitta någonstans att buller inte är en del av landskapet. Från bruset av trafik till ljudet av musikinstrument gör människor mycket ljud. Det finns många olika typer av ljud som sträcker sig från det hörbara till det ohörbara.

ljudkällor kan vara trevliga eller obehagliga för det mänskliga örat, beroende på ljudstyrka, olika tonhöjder, ljudtyper, ljudkälla och ljudintensitet. Oavsett, ljudenergi reser och beroende på ljudkälla och intensitet kan ljud ibland betraktas som ett förorenande ämne.

så vad är ljudenergi, exakt? Ljudenergi förvandlar ljud till elektricitet. Även om vetenskapen om att förvandla ljudenergi till elektricitet fortfarande dyker upp, har det gjorts. Till exempel är Mikrofoner och högtalare exempel på att ljud blir elektrisk energi.

faktum är att en grupp unga gymnasieelever räknade ut hur man producerar tillräckligt med el med ljudenergi för att slå på en glödlampa. Visserligen är det långt ifrån att generera tillräckligt med el för att driva ett hem eller en hel stad. Men det är en början och vetenskapen bakom den utvecklas. Låt oss lära oss mer om den spännande världen av ljud, inklusive exempel på ljudenergi.

Hur Hör Vi Ljudvågor?

hörselmekaniken visar en del av ljudenergins mekanik.

när vi hör ett ljud upplever vi ljudvågor som kantar in i hörselgången och flyttar trumhinnan, ungefär som ett trumhuvud vibrerar när det slås. Olika ljud gör olika vibrationer som påverkar hur trumhinnan rör sig.

vibrationerna rör sig från trumhinnan via hörselbenen till cochlea (ett vätskefylldt organ), vilket orsakar ytvågor som träffar hårceller. Beroende på placeringen av hårcellerna i snäckan, hjärnan ”hör” hög – eller lågfrekventa ljud via hörselnerven. Det översätter sedan de initiala vibrationerna av luftmolekylerna i ljudvågen till ljud vi förstår.

i fysik är studiet av ljud känt som akustik och inkluderar alla ljudkonstruktioner.

Vad är definitionen av ljudenergi?

enkelt uttryckt kommer ljudenergi från vibrationer som rör sig genom något. Fasta ämnen, vätskor och gaser överför alla ljud som energivågor.

ljudenergi är resultatet när en kraft, antingen ljud eller tryck, får ett föremål eller ämne att vibrera. Den energin rör sig genom ämnet i vågor. Dessa ljudvågor kallas kinetisk mekanisk energi.

Varför Kallas Ljudvågor Mekaniska Vågor?

ljudvågor kallas ibland mekaniska vågor eftersom ljudvågor kräver ett fysiskt medium för att sprida sig. Vätskor, gaser eller fasta material överför tryckvariationerna och skapar mekanisk energi i vågor.

liksom alla vågor har ljudvågor toppar och dalar. Topparna kallas kompressioner, medan sällsynthet är termen som används för nedgångarna.

oscillationerna mellan kompression och sällsynthet rör sig genom gasformiga, flytande eller fasta medier för att producera energi. Antalet kompressions – / sällsynthetscykler under en given period bestämmer frekvensen för en ljudvåg.

forskare mäter ljudenergins intensitet och tryck i Pascals och Decibel. Ljudvågor kallas också ibland tryckvågor eftersom ljudvågans tryck rör partiklarna genom vilka det passerar.

Hur Mäts Ljudvågor?

källa

våglängd, period, amplitud och frekvens är de fyra primära delarna av en ljudvåg, oavsett vågtyp och medium genom vilket ljudet färdas.

• våglängd: Föreställ dig en våg som reser längs en horisontell axel; i så fall mäts våglängden som det horisontella avståndet mellan två på varandra följande och ekvivalenta punkter på vågen. Således är en enda våglängd i grundläggande termer en cykel mellan de två lika punkterna.
• Period: en våglängdsperiod är den tid det tar en enda våglängd att passera en viss punkt. I allmänhet indikerar en mer förlängd period en lägre tonhöjd.
• Amplitud: vi mäter ljudamplitud (styrka eller ljudtrycksnivå) med ljudvågens höjd. Det är relaterat till ljudets relativa volym. När vågens amplitud är signifikant — från ett högt ljud-är Vågen hög. Det omvända är också sant; mjukare ljud producerar vågor med en mindre amplitud. Lägre volym motsvarar lägre decibel (dB) nivåer; en decibel mäter ljudintensitet. Noll decibel motsvarar de tystaste ljud som ett mänskligt öra kan höra. Decibel ökar med en faktor sex. En normal talande röst är 60 dB.
• frekvens: Hertz (Hz) mäter en ljudvågs frekvens. Hertz mäter en ljudvågs cykler per sekund som passerar en börvärde på den horisontella axeln. (Kom ihåg att varje process har en kompression och en sällsynthet.) Frekvensljudvågorna mäts i hertz. Därför anger Hertz (Hz) antalet cykler per sekund som passerar en viss plats. Om exempelvis membranet vibrerar vid 900 Hz, genererar membranet 900 kompressioner (ökat tryck) och 900 sällsynta effekter (minskat tryck). Pitch är en funktion av hur hjärnan tolkar ljudfrekvens. En högre tonhöjd är resultatet av högre frekvens; lägre frekvens översätts som lägre tonhöjd.

är Ljudenergipotential eller kinetisk energi?

när energi kan fungera men inte aktivt applicerar kraft kallas det potentiell energi.

i fysik mäts arbetet med den överförda energin. När något flyttas över ett avstånd av en yttre kraft är det arbete.

en Slinky spiralfjäder är ett exempel på potentiell energi. Fram till våren släpps fungerar det inte. Arbetet sker när våren rör sig (släpps) och blir kinetisk energi. Kinetisk energi är rörelsens energi.

ljudenergi kan vara både: antingen kinetisk energi eller potentiell energi.

ett exempel kan vara ett musikinstrument. När instrumentet spelas genererar det ljudvågor och producerar kinetisk energi. Men när samma musikinstrument är i vila finns bara potentialen för energi där.

delar ljudvågor egenskaper och beteenden?

förutom en vågs primära beståndsdelar — frekvens, amplitud, våglängd och frekvens — kategoriserar forskare vågor baserat på tre särskiljande egenskaper: longitudinell, tvärgående och ytrörelse.

att använda rörelsen av ett mediums partiklar i förhållande till färdriktningen är en standardmetod för att skilja typen av våg.

för att förstå tvärgående vågor talar vi om Slinky igen. Tänk på en Slinkys rörelse när din hand växlar upp och ner. Energin hos denna” aktiverade ” Slinky rör sig vertikalt längs färdriktningen och förskjuter spolarna (som i detta fall representerar vågpartiklar) upp och ner.

typer av tvärgående vågor inkluderar:

• vibrationer i en gitarrsträng
• sportfans som står upp och sitter i en synkronistisk våg runt en idrottsstadion
• elektromagnetiska vågor, såsom ljus-och radiovågor

å andra sidan flyttar längsgående vågor vågens energi höger eller vänster längs vågens horisontella axel. Så vår Slinky, när den sträcker sig horisontellt och pulseras horisontellt som ett dragspel, kommer att pulsera horisontellt längs sin vänster-höger färdriktning parallellt med vågens axel.

ljudvågor är längsgående vågor, liksom ultraljudsvågor och seismiska P-vågor.

huvudkaraktäristiken för en ytvåg är partiklarnas cirkulära rörelse. Endast partiklarna på mediets yta rör sig cirkulärt; rörelsen minskar när partiklarna rör sig bort från ytan.

Vad är exempel på ljudenergi?

källa

ljudenergi uppstår när ett objekt vibrerar. Buller, oavsett om det är inom det mänskliga hörselområdet eller inte, är ljudenergi. Sonar, ultraljud (större än 20 kilohertz) musik, tal och miljöbuller är alla former av ljudenergi.

oavsett om det kommer från ett livlöst objekt eller ett kännande varelse, kommer ljud från överallt. Vissa är trevliga för vår hörsel, andra inte. Tänk på dessa exempel på ljudenergi och hur de får dig att känna dig:

• den höga, känsliga pirra eller djupa, levande toner av en vind klockspel
• motorn rumble, skrikande däck, blaring radioapparater, och gnisslande bromsar av trafik
• spädbarn gråter, babblar, skriker, och fnittrande
• hundar skällande, morrande, eller ylande
• telefoner ringande, surrande, eller klingande
• regn smattra, tjutande vindar och åska
• katter spinner, Jama, och repor
• människor och djur andas, snarkning, nysningar, eller väsande andning
• stekning, sprakande, kokning, hugga, och näven i en upptagen kitchen
• vågor kraschar och dra
• motorer som körs, revving, dunkande, och rytande
• den mjuka, högt, brassy, slät, djup, vass, vild, och distinkta ljud av musik
• den låga, stadig vitt brus av luftkonditionering

även när det är till synes tyst, det finns alltid ljud.

Hur Producerar Ljudenergi Elektricitet?

ljudvibrationer kan bli elektrisk energi genom principen om elektromagnetisk induktion. Elektromagnetisk induktion genererar elektrisk ström med hjälp av ett magnetfält.

när ett magnetfält och en ledare, såsom en trådspole, rör sig i förhållande till varandra, inträffar elektromagnetisk induktion. Så länge ledaren befinner sig i en sluten krets, strömmar strömmen varhelst ledaren korsar magnetkraftens linjer.

Vad är piezoelektricitet och hur relaterar det till ljudenergi?

piezoelektricitet använder unika kristaller för att omvandla mekanisk energi — i detta fall ljudvågsenergi-till elektrisk energi.

under kompression fungerar kristallerna som ledare. När kristaller komprimeras förändras deras struktur och kristallen förvärvar en nettoladdning. Denna laddning kan omvandlas till en elektrisk ström.

andra material, såsom ben, speciell keramik och emalj, är också piezoelektriska ledare. Dessa material har gemensamt förmågan att producera en intern elektrisk laddning på grund av applicerad mekanisk stress.

använda mycket högfrekventa ljudvågor — frekvenser 100 miljoner gånger högre än människor kan höra-piezoelektriska material blir elektriska signaler som avger ljusvågor i terahertz-frekvensområdet.

piezoelektricitet förenar det piezoelektriska materialets elektriska och mekaniska tillstånd. Under kompression har det använda materialet ett strömflöde som ändrar dess polarisering för att bli en elektrisk laddning, känd som ett nätdipolmoment.

Vad är framtiden för elektrisk energi som genereras av ljudenergi?

som vi vet fyller ljud ständigt vår akustiska miljö. Liksom all energi har ljudenergi potential att generera el. Precis som solen ger obegränsad solenergi och vinden ger vindenergi, är ljudenergi förnybar eftersom kännande varelser och okänsliga föremål ständigt producerar ljud.

medan ljudvågor och energiproduktionsprinciper länge har förstått, är tekniken för att omvandla ljudenergi till el i sin linda.

men som forskare och tekniker undersöker och förbättrar tekniken som är involverad i ljudgenererad el, kan ljudenergi producera masselektricitet en dag.

om det låter som en rördröm, kom ihåg att sol-och vindkraft en gång var bortom vårt grepp också.

kommer till dig av justenergy.com

alla bilder är licensierade från Adobe Stock.
utvalda bilder: