V dôsledku obratu v oblasti energetiky sú obnoviteľné energie v Bádensku-Württembersku čoraz dôležitejšie. Ústredným prvkom je využitie veternej energie. V roku 2011 vyrobili miestne veterné turbíny v tejto krajine asi jedno percento elektriny. Celkovo bolo v prevádzke 380 veterných turbín. Do roku 2020 by sa mala celková kapacita veterných turbín zvýšiť z 500 megawattov (stav 2012) na 3 500 megawattov. Asi desať percent všetkej elektriny budú musieť vyrábať veterné turbíny. Jedna typická veterná turbína s nominálnym výkonom 2 MW, ktorá sa nachádza na výhodnom mieste v Bádensku-Württembersku, by mohla teoreticky zásobovať elektrinou viac ako 1000 domácností.

Pri rozvoji veternej energie je potrebné brať do úvahy vplyv na ľudí a životné prostredie. Veterné turbíny vytvárajú hluk. Pri správnom plánovaní a dostatočnej vzdialenosti od bytovej výstavby nespôsobujú veterné turbíny žiadne akustické rušenie. Už vo vzdialenosti niekoľkých stoviek metrov hluk veternej turbíny takmer neprevyšuje prirodzený hluk vetra vo vegetácii. Spolu so zvukovými vlnami produkujú veterné turbíny v dôsledku prúdenia vzduchu okolo rotujúcich lopatiek aj nízkofrekvenčný hluk, takzvaný infrazvuk alebo extrémne nízky tón. Sluch v tomto rozsahu je mimoriadne necitlivý. Napriek tomu v rámci rozvoja veternej energie panujú obavy, že tieto infrazvukové vlny človeku škodia alebo môžu byť zdraviu nebezpečné. Táto brožúra má prispieť k diskusii o tomto probléme.

čo je zvuk?

Zvuk pozostáva, zjednodušene povedané, z kompresných vĺn. Keď sa tieto tlakové výkyvy šíria vzduchom, prenáša sa zvuk. Ľudské ucho je schopné zachytiť zvuk s frekvenciou 20 až 20 000 hertzov. Hertz je jednotka frekvencie, ktorá je určená počtom kmitov za sekundu. Nízke frekvencie zodpovedajú nízkym tónom, vysoké frekvencie zodpovedajú vysokým tónom. Frekvencie pod 20 Hz sa nazývajú infrazvuk. Hluk nad rozsahom zvuku, t.j. nad 20 000 Hz je známy ako ultrazvuk. Nízke frekvencie sa nazývajú zvuk, ktorého prevažná časť je v rozsahu pod 100 Hz. Periodické výkyvy tlaku vzduchu sa šíria rýchlosťou zvuku, asi 340 m/s. Nízkofrekvenčné kmity majú veľké a vysokofrekvenčné kmity krátku vlnovú dĺžku. Napríklad vlnová dĺžka 20 hertzového tónu je 17,5 m a pri frekvencii 20 000 Hz je to 1,75 cm.

Ako sa šíri infrazvuk?

Šírenie infrazvuku sa riadi rovnakými fyzikálnymi zákonmi ako všetky typy vĺn šíriacich sa vzduchom. Jediný zdroj zvuku, ako napríklad generátor veternej turbíny, vyžaruje vlny, ktoré sa sféricky šíria všetkými smermi. Pretože energia zvuku je distribuovaná všetkým veľká plocha, intenzita zvuku na meter štvorcový má inverzný geometrický vzťah: s narastajúcou vzdialenosťou sa zvuk stáva tichším (pozri obrázok).

Spolu s tým existuje účinok absorpcie vĺn vo vzduchu. Malá časť zvukovej energie sa počas šírenia premení na teplo, čím sa dosiahne dodatočné zníženie zvuku. Táto absorpcia závisí od frekvencie: zvuky s nižšou frekvenciou sú redukované menej, vyššie frekvencie viac. Pokles intenzity zvuku so vzdialenosťou výrazne prevyšuje jeho stratu v dôsledku absorpcie. Zvláštnosťou je, že cez steny a okná veľmi ľahko prechádzajú nízkofrekvenčné vibrácie, v dôsledku ktorých dochádza k nárazu vo vnútri budovy.

Kde sa nachádza infrazvuk?

Infrazvuk je u nás bežnou súčasťou životné prostredie. Je emitovaný obrovské číslo rôzne zdroje. Patria sem prírodné zdroje, ako je vietor, vodopád alebo morský príboj, ako aj technické, ako sú ohrievače a klimatizácie, pouličné a koľajové vozidlá, lietadlá alebo audiosystémy na diskotékach.

Hluk z veterných turbín.

Moderné veterné elektrárne produkujú hluk v celom frekvenčnom rozsahu v závislosti od sily vetra, vrátane nízkofrekvenčných tónov a infrazvuku. Je to spôsobené rozpadom turbulencií, najmä na koncoch lopatiek, ako aj na okrajoch, štrbinách a vzperách. Vzduchom fúkaná lopatka vytvára hluk podobný hluku krídel vetroňa.

Emisie hluku sa zvyšujú so zvyšujúcou sa rýchlosťou vetra, kým jednotka nedosiahne menovitý výkon. Potom zostáva konštantná. Špecifické infrazvukové žiarenie je porovnateľné so žiarením iných technických zariadení.

Štúdie ukázali, že infrazvukové žiarenie veternej turbíny je pod hranicou ľudského vnímania. Zelená čiara grafu ukazuje, že na vzdialenosť 250 metrov sú namerané hodnoty pod prahom vnímania.

Silný vietor, prechádzajúci cez prírodné prekážky, môže zároveň vytvárať infrazvuk väčšej intenzity. Pre porovnanie: vnútri administratívnej budovy je podľa meraní LUBW hladina infrazvuku pod zelenou čiarou. Rýchlosť vetra bola v oboch prípadoch presne 6 m/s. Mnohé každodenné zvuky obsahujú podstatne viac infrazvuku.

Vyššie uvedený graf ukazuje ako príklad hluk vo vnútri osobného auta. Pri rýchlosti 130 km/h je infrazvuk dokonca počuteľný. Pri otvorených bočných oknách je hluk cítiť ako nepríjemný. Jeho intenzita je 70 decibelov, t.j. 10 000 000 krát silnejší ako v blízkosti veternej turbíny pri silnom vetre.

Hodnotenie nízkofrekvenčného hluku.

V rozsahu nízkofrekvenčných vibrácií pod 100 Hz dochádza k plynulému prechodu sluchového vnímania od počutia sily zvuku a výšky tónu k pocitu. Tu sa mení kvalita a spôsob vnímania. Vnímanie výšky tónu sa s infrazvukom znižuje a úplne zmizne. Vo všeobecnosti to funguje takto: čím je frekvencia nižšia, tým musí byť intenzita zvuku silnejšia, aby bolo možné hluk vôbec počuť. Nízkofrekvenčné nárazy s vyššou intenzitou, ako napríklad hluk vo vnútri auta nad ním, sú často vnímané ako tlak na uši a vibrácie. Dlhodobé vystavenie vibráciám tejto frekvencie môže spôsobiť hluk, pocit tlaku alebo kývanie v hlave. Spolu so sluchom existujú aj iné zmyslové orgány, ktoré vnímajú nízke frekvencie. Citlivé kožné bunky takto vnímajú tlak a vibrácie. Infrazvuk môže tiež ovplyvniť dutiny v tele, ako sú pľúca, nosné dierky a stredné ucho. Infrazvuk veľmi vysokej intenzity má maskovaný efekt v strednom a dolnom rozsahu zvuku. To znamená: Pri veľmi silnom infrazvuku nie je ucho schopné súčasne vnímať tichý zvuk v tomto vysokofrekvenčnom rozsahu.

Vplyv na zdravie

Laboratórne štúdie expozície infrazvuku ukazujú, že vysoká intenzita nad prahom vnímania môže spôsobiť únavu, stratu koncentrácie a vyčerpanie. Najznámejšou reakciou organizmu je zvyšujúca sa únava po mnohých hodinách pôsobenia. Zmysel pre rovnováhu môže byť tiež narušený. Niektorí vedci pociťovali pocit neistoty a strachu, zatiaľ čo iní zaznamenali zníženie rýchlosti dýchania.

Ďalej, podobne ako pri zvukovom žiarení, pri veľmi vysokej intenzite, dočasnej strate sluchu, tento efekt poznajú návštevníci diskoték. Pri dlhodobom pôsobení infrazvuku sa môže vyvinúť dlhodobá strata sluchu. Hladina hluku v bezprostrednej blízkosti veternej turbíny má k takýmto vplyvom veľmi ďaleko. Vzhľadom na to, že prah počutia je jednoznačne prekročený, nepredpokladá sa podráždenie infrazvukom. Neexistuje žiadna vedecká dokumentácia o takýchto účinkoch, o ktorých sme hovorili.

Závery:

Ultrazvuk produkovaný veternými turbínami je rozhodne pod hranicou ľudskej citlivosti. Podľa súčasného stavu vedy sa nepredpokladajú škodlivé účinky ultrazvuku z veterných turbín.

V porovnaní s vozidlami ako auto alebo lietadlo je infrazvuk z veterných turbín zanedbateľný. Pri pozorovaní celkového rozsahu zvukových frekvencií vidíme, že hluk z veternej elektrárne je takmer úplne nepočuteľný aj niekoľko stoviek metrov ďaleko na pozadí vetra vo vegetácii.

Je potrebné venovať pozornosť kompatibilite veterných turbín a obytných budov. Bádensko-Württemberské predpisy o veternej energii predpisujú bezpečnú vzdialenosť 700 m medzi veternými turbínami a obytnými budovami pre miestne plánovanie a plánovanie priestoru. Výnimočne je možné pri starostlivom preštudovaní jednotlivých prípadov vzdialenosť buď zväčšiť alebo zmenšiť.

Vďaka hudobným nástrojom môžeme extrahovať hudbu – jeden z najunikátnejších výtvorov človeka. Od trúbky cez klavír až po basgitaru boli použité na vytvorenie nespočetného množstva zložitých symfónií, rockových balád a populárnych piesní.
Tento zoznam však uvádza niektoré z najpodivnejších a najbizarnejších hudobných nástrojov, ktoré na planéte existujú. A mimochodom, niektoré z nich sú z kategórie "existuje to vôbec?"
Takže tu je - 25 skutočne zvláštnych hudobných nástrojov - vo zvuku, dizajne alebo, častejšie ako nie, v oboch.

25. Vegetable Orchestra (Vegetable Orchestra)

Vegetable Orchestra vo Viedni, ktorý pred takmer 20 rokmi založila skupina priateľov milujúcich inštrumentálnu hudbu, sa stal jednou z najzvláštnejších hudobných skupín na planéte.
Hudobníci si pred každým vystúpením vyrábajú svoje nástroje – výhradne zo zeleniny, ako je mrkva, baklažán, pór – aby predviedli úplne nevšedný výkon, ktorý diváci môžu len vidieť a počuť.

24. Hudobná skrinka (Music Box)

Stavebná technika je najčastejšie hlučná a otravná svojim revom, v silnom kontraste s malou hracou skrinkou. Ale bola vytvorená jedna masívna hudobná skrinka, ktorá kombinuje oboje.
Tento takmer jednofarebný vibračný zhutňovač bol prerobený tak, aby sa točil rovnako ako klasická hudobná skrinka. Vie zahrať jednu slávnu melódiu – „The Banner Spangled with Stars“ (hymna USA).

23. Mačací klavír

Dúfajme, že mačací klavír sa nikdy nestane skutočným vynálezom. Katzenklavier (známy aj ako mačací klavír alebo mačací organ), publikovaný v knihe o zvláštnych a bizarných hudobných nástrojoch, je hudobný nástroj, v ktorom mačky sedia v oktáve podľa ich tónu hlasu.
Ich chvosty sú ku klávesnici predĺžené klincami. Po stlačení kľúča klinec bolestivo tlačí na chvost jednej z mačiek, čo poskytuje zvuk požadovaného zvuku.

22. 12-hrdlá gitara

Bolo to celkom cool, keď Jimmy Page z Led Zeppelin hral na pódiu s dvojitým krkom. Zaujímalo by ma, aké by to bolo, keby hral na tejto 12-hrdlovej gitare?

21. Zeusafón

Predstavte si vytváranie hudby z elektrických oblúkov. Zeusophon to robí. Tento nezvyčajný hudobný nástroj, známy ako "Singing Tesla Coil", produkuje zvuk zmenou viditeľných zábleskov elektriny, čím vytvára futuristicky znejúci nástroj elektronickej kvality.

20. Yaybahar

Yaibahar je jedným z najpodivnejších hudobných nástrojov, ktoré pochádzajú z Blízkeho východu. Tento akustický nástroj má struny spojené s vinutými pružinami, ktoré sú vložené do stredu rámov bubnov. Keď sa hrá na struny, vibrácie sa ozývajú miestnosťou ako ozvena v jaskyni alebo vo vnútri kovovej gule a vytvárajú hypnotický zvuk.

19. Morský orgán

Na svete sú dva veľké morské orgány – jeden v Zadare (Chorvátsko) a druhý v San Franciscu (USA). Obidve fungujú podobným spôsobom – zo série rúr, ktoré pohlcujú a zosilňujú zvuk vĺn, vďaka čomu je hlavným interpretom more a jeho rozmary. Zvuky, ktoré vydáva morský orgán, sa porovnávajú so zvukom vody v ušiach a didgeridoo.

18. Kukla (kukla)

Kukla je jedným z najkrajších nástrojov na tomto zozname zvláštnych hudobných nástrojov. Koleso tohto nástroja postaveného podľa vzoru masívneho, okrúhleho, kamenného aztéckeho kalendára sa otáča v kruhu s natiahnutými strunami a vydáva zvuk podobný dokonale naladenej citare.

17. Janko Klávesnica

Yankova klávesnica vyzerá, že je dlhá, zle Šachovnica. Toto alternatívne rozloženie klávesov klavíra, ktoré navrhol Paul von Jankó, umožňuje klaviristom hrať skladby, ktoré nie je možné hrať na štandardnej klaviatúre.
Hoci na klaviatúre vyzerá dosť ťažko hrať, produkuje rovnaké množstvo zvukov ako štandardná klaviatúra a je jednoduchšie sa naučiť hrať, pretože zmena klávesu vyžaduje, aby hráč jednoducho pohol rukami hore alebo dole bez toho, aby musel meniť prsty.

16. Symfonický dom

Väčšina hudobných nástrojov je prenosná a Symphony House medzi ne jednoznačne nepatrí! V tomto prípade je hudobným nástrojom celý dom v Michigane s rozlohou 575 metrov štvorcových.
Od protiľahlých okien, ktoré prepúšťajú zvuky blízkych pobrežných vĺn či šum lesa, až po vietor preháňajúci sa dlhými strunami akejsi harfy, celým domom rezonuje zvuk.
Najväčším hudobným nástrojom v dome sú dva 12-metrové vodorovné trámy z dreva anegri s natiahnutými strunami. Keď zaznejú struny, celá miestnosť sa rozvibruje, čo dáva človeku pocit, že je vnútri obrovskej gitary alebo violončela.

15. Theremin

Theremin bol jedným z prvých elektronických nástrojov, patentovaný v roku 1928. Dve kovové antény určujú polohu rúk interpreta zmenou frekvencie a hlasitosti, ktoré sa premieňajú z elektrických signálov na zvuky.

14. Uncello

Viac ako model vesmíru navrhnutý Mikulášom Kopernikom v 16. storočí, uncello je kombináciou dreva, kolíkov, strún a úžasného vlastného rezonátora. Namiesto tradičného violončelového tela, ktoré zosilňuje zvuk, uncello používa okrúhle akvárium na vydávanie zvukov pri hre na struny sláčikom.

13. Hydrolofón (Hydraulofón)

Hydrolofón je hudobný nástroj novej doby, ktorý vytvoril Steve Mann a ktorý zdôrazňuje dôležitosť vody a slúži zrakovo postihnutým ako zmyslové prieskumné zariadenie.
V podstate ide o mohutný vodný organ, na ktorý sa hrá upchávaním malých otvorov prstami, z ktorých pomaly vyteká voda a hydraulicky vytvára tradičný organový zvuk.

12. Bikelofón

Baiclophone bol vyrobený v roku 1995 ako súčasť projektu na objavovanie nových zvukov. Pomocou rámu bicykla ako základu vytvára tento hudobný nástroj vrstvené zvuky pomocou systému nahrávania v slučke.
Vo svojom dizajne má basové struny, drevo, kovové zvončeky na telefón a iné. Zvuk, ktorý produkuje, sa nedá v skutočnosti s ničím porovnať, pretože produkuje širokú škálu zvukov od harmonických melódií až po intra sci-fi vysielania.

11. Zemská harfa

Pozemská harfa je do istej miery podobná Symphony House a je najdlhším sláčikovým nástrojom na svete. Harfa s natiahnutými strunami o dĺžke 300 metrov vydáva zvuky podobné violončelu. Hudobník v bavlnených rukaviciach potiahnutých husľovou kolofóniou hrá na struny rukami, čím vytvára počuteľnú kompresnú vlnu.

10. Veľký kvapľový organ

Príroda je plná zvukov lahodiacich našim ušiam. Spojením ľudskej vynaliezavosti a dizajnu s prirodzenou akustikou nainštaloval Leland W. Sprinkle v Luray Caverns, Virginia, USA, na mieru vyrobený litofón.
Organ vydáva zvuky rôznych tonalít pomocou stalaktitov starých desaťtisíc rokov, ktoré sa zmenili na rezonátory.

9 Had

Tento basový dychový nástroj s mosadzným náustkom a otvormi pre drevené dychové prsty bol takto pomenovaný kvôli svojmu neobvyklému dizajnu. Zakrivený tvar hada mu umožňuje produkovať jedinečný zvuk, ktorý pripomína kríženie medzi tubou a trúbkou.

8 Ľadový orgán

Švédsky ľadový hotel, postavený v zime výlučne z ľadu, je jedným z najznámejších butikových hotelov na svete. V roku 2004 prijal americký ľadový sochár Tim Linhart ponuku postaviť hudobný nástroj zodpovedajúci téme hotela.
Výsledkom bolo, že Linart vytvoril prvý ľadový organ na svete - nástroj s píšťalami úplne vyrezanými z ľadu. Žiaľ, vek tohto nezvyčajného hudobného nástroja bol krátkodobý – minulú zimu sa roztopil.

7. Eolus (Aeolus)

Aeolus, ktorý vyzerá ako nástroj podľa vzoru zlého účesu Tiny Turnerovej, je obrovský oblúk plný komínov, ktorý zachytáva akýkoľvek dych vetra a premieňa ho na zvuk, často v dosť strašidelných tónoch spojených s pristátím UFO.

6. Nellophone (Nellophone)

Ak predchádzajúci nezvyčajný hudobný nástroj pripomína vlasy Tiny Turnerovej, tak tento možno prirovnať k chápadlám medúzy. Ak chcete hrať na nellofóne postavenom výlučne zo zakrivených elektrónok, umelec stojí v strede a udiera do elektrónok špeciálnymi lopatkami, čím vytvára zvuk vzduchu, ktorý v nich rezonuje.

5. Sharpsichord (Sharpsichord)

Ako jeden z najzložitejších a najpodivnejších hudobných nástrojov na tomto zozname má 11 520 otvorov s kolíkmi a pripomína hraciu skrinku.
Keď sa solárny valec otáča, zdvihne sa páka, aby sa struny zabrnkali. Napájanie sa potom prenáša na prepojku, ktorá zvuk zosilňuje veľkým klaksónom.

4. Pyrofónový organ

Tento zoznam obsahuje veľa rôzne druhy konvertované orgány a tento je snáď najlepší zo všetkých. Na rozdiel od použitia stalaktitov alebo ľadu, pyro organ vytvára zvuky vytváraním minivýbuchov pri každom stlačení klávesov.
Úderom na propán-benzínový pyrofonický organ vyvoláva výfuk z potrubia, ako napríklad motor auta, čím vzniká zvuk.

3. Plot. Akýkoľvek plot.

Len málokto na svete si môže nárokovať titul „šermiarsky hudobník“. V skutočnosti to dokáže len jeden – Austrálčan Jon Rose (už to znie ako meno rockovej hviezdy), tvoriaci hudbu na plotoch.
Rose pomocou husľového sláčika vytvára rezonančné zvuky na pevne natiahnutých – od ostnatého drôtu až po pletivo – „akustických“ plotoch. Medzi jeho najprovokatívnejšie vystúpenia patrí hra na hraničnom plote medzi Mexikom a Spojenými štátmi a medzi Sýriou a Izraelom.

2. Syrové bubny

Tieto syrové bubny, ktoré sú spojením dvoch ľudských vášní – hudby a syra – sú skutočne pozoruhodnou a veľmi zvláštnou skupinou nástrojov.
Ich tvorcovia vzali tradičnú súpravu bicích a nahradili všetky bicie masívnymi okrúhlymi syrovými hlavami, pričom vedľa každého umiestnili mikrofón, aby produkovali jemnejšie zvuky.
Pre väčšinu z nás bude ich zvuk znieť skôr ako palicami, ktorými sa oháňa amatérsky bubeník sediaci v miestnej vietnamskej reštaurácii.

1. Toiletophonium (Loophonium)

Ako malý basový nástroj podobný tube, ktorý hrá vedúcu úlohu v dychových a vojenských kapelách, eufónium nie je až taký zvláštny nástroj.
To bolo dovtedy, kým Fritz Spiegl z Royal Liverpool Philharmonic Orchestra nevytvoril toaletné fónium: plne funkčnú kombináciu eufónia a nádherne maľovanej záchodovej misy.

Myšlienka spievajúcej vody prišla na myseľ stredovekých Japoncov pred stovkami rokov a svoj vrchol dosiahla v polovici 19. Takáto inštalácia sa nazýva „shuikinkutsu“, čo sa voľne prekladá ako „vodná harfa“:

Ako naznačuje video, shuikinkutsu je veľká, prázdna nádoba, zvyčajne zapustená do zeme na betónovom základe. Na vrchu nádoby je otvor, cez ktorý kvapká voda do vnútra. Do betónového základu sa vloží drenážna rúrka na odvádzanie prebytočnej vody a samotný základ je mierne vydutý, aby na ňom bola vždy plytká kaluž. Zvuk kvapiek sa odráža od stien nádoby a vytvára prirodzený dozvuk (pozri obrázok nižšie).

Shuikinkutsu v sekcii: dutá nádoba na betónovom základe konkávne na vrchu, drenážna trubica na drenáž prebytočnej vody, na báze a okolo zásypu kameňov (štrku).

Shuikinkutsu je tradične prvkom japonského krajinného dizajnu, zenových skaliek. V dávnych dobách boli usporiadané na brehoch potokov v blízkosti budhistických chrámov a domov na čajový obrad. Verilo sa, že po umytí rúk pred čajovým obradom a započutí magických zvukov z podzemia sa človek naladí na vznešenú náladu. Japonci stále veria, že najlepšie, najčistejšie znejúce shuikinkutsu by malo byť vyrobené z masívneho kameňa, hoci táto požiadavka dnes nie je splnená.
Do polovice 20. storočia sa umenie aranžovania shuikinkutsu takmer stratilo – pár shuikinkutsu zostalo v celom Japonsku, no v posledných rokoch zaznamenal záujem o ne mimoriadny vzostup. Dnes sa vyrábajú z cenovo dostupnejších materiálov – najčastejšie z keramických alebo kovových nádob vhodnej veľkosti. Zvláštnosťou zvuku suikinkutsu je, že okrem základného tónu kvapky vznikajú vo vnútri nádoby v dôsledku rezonancie stien aj ďalšie frekvencie (harmonické) nad aj pod základným tónom.
V našich miestnych podmienkach sa dá shuikinkutsu vytvárať rôznymi spôsobmi: nielen z keramickej alebo kovovej nádoby, ale napríklad aj vyskladať priamo do zeme z červených tehál pozdĺž spôsob výroby eskimáckych iglu alebo odliate z betónu t technológie na vytváranie zvonov- tieto možnosti zvuku budú najbližšie k celokamennému shuikinkutsu.
V lacnom prevedení si vystačíte s kusom oceľovej rúry veľkého priemeru (630 mm, 720 mm), z horného konca prekrytou vekom (hrubý plech) s otvorom na odtok vody. Neodporúčal by som používať plastové nádoby: plast pohlcuje niektoré zvukové frekvencie a v shuikinkutsu musíte dosiahnuť ich maximálny odraz od stien.
Nevyhnutné podmienky:
1. celý systém musí byť úplne skrytý pod zemou;
2. Podklad a výplň bočných dutín musí byť z kameňa (drvený kameň, štrk, okruhliaky) - vyplnenie dutín zeminou zneguje rezonančné vlastnosti nádrže.
Je logické predpokladať, že výška plavidla, alebo skôr jeho hĺbka, má pri inštalácii rozhodujúci význam: čím viac sa kvapka vody zrýchli počas letu, tým hlasnejší bude jej dopad na dno, tým zaujímavejší a bude zvuk plnší. Nemali by ste však dosiahnuť fanatizmus a postaviť raketové silo - výška nádrže (kúsok kovovej rúry) 1,5 - 2,5 veľkosti jej priemeru je dosť. Upozorňujeme, že čím širší je objem nádoby, tým nižší bude zvuk základného tónu shuikinkutsu.
Fyzik Yoshio Watanabe študoval vlastnosti dozvuku shuikinkutsu v laboratóriu, jeho štúdia „Analytická štúdia akustického mechanizmu „Suikinkutsu“ je voľne dostupná na internete. Pre najnáročnejších čitateľov Watanabe navrhuje podľa neho optimálne rozmery tradičného shuikinkutsu: keramická nádoba s 2 cm hrubou stenou zvonovitého alebo hruškovitého tvaru, výška voľného pádu 30 cm. do 40 cm, maximálny vnútorný priemer asi 35 cm, ale vedec plne pripúšťa akékoľvek ľubovoľné veľkosti a tvary.
Môžete experimentovať a získať zaujímavé efekty, ak urobíte shuikinkutsu ako rúrku v potrubí: vložte rúrku menšieho priemeru (630 mm) a o niečo menšej výšky do oceľovej rúrky s väčším priemerom (napríklad 820 mm), a vyrežte niekoľko otvorov do stien vnútornej rúry v rôznych výškach s priemerom asi 10-15 cm.Potom prázdna medzera medzi rúrkami vytvorí dodatočný dozvuk a ak budete mať šťastie, tak aj ozvenu.
Ľahká možnosť: vložte pár hrubých kovových dosiek širokých 10-15 centimetrov a nad polovicu vnútorného objemu nádoby vertikálne a mierne šikmo do betónovej základne počas nalievania - vďaka tomu sa plocha vnútorný povrch shuikinkutsu sa zväčší, dôjde k dodatočným odrazom zvuku a podľa toho sa trochu zvýši doba dozvuku.
Shuikinkutsu môžete modernizovať ešte radikálnejšie: ak zavesíte zvončeky alebo starostlivo vybrané kovové platne do spodnej časti nádrže pozdĺž osi pádu vody, potom môžete z dopadu kvapiek na ne získať harmonický zvuk. Majte však na pamäti, že v tomto prípade je myšlienka shuikinkutsu, ktorá spočíva v počúvaní prírodnej hudby vody, skreslená.
Teraz v Japonsku sa shuikinkutsu vykonáva nielen v zenových parkoch a súkromných pozemkoch, ale dokonca aj v mestách, kanceláriách a reštauráciách. Na tento účel je v blízkosti suikinkutsu nainštalovaná miniatúrna fontána, niekedy je vo vnútri plavidla umiestnený jeden alebo dva mikrofóny, potom je ich signál zosilnený a privádzaný do reproduktorov maskovaných v blízkosti. Výsledok znie asi takto:

Dobrý príklad, ktorý treba nasledovať.

Nadšenci Shuikinkutsu vydali CD s nahrávkami rôznych shuikikutsu vyrobených v rôznych častiach Japonska.
Myšlienka shuikinkutsu našla svoj rozvoj na druhej strane Tichého oceánu:

Srdcom tohto amerického „vlnového orgánu“ sú obyčajné plastové fajky veľkej dĺžky. Potrubie inštalované jednou hranou presne na úrovni vĺn rezonuje od pohybu vody a vďaka svojmu ohybu funguje aj ako zvukový filter. V tradícii shuikinkutsu je celá štruktúra skrytá. Inštalácia je už zahrnutá v turistických sprievodcoch.
Ďalšie britské zariadenie je tiež vyrobené z plastových rúr, ale nie je určené na generovanie zvuku, ale na zmenu existujúceho signálu.
Zariadenie sa nazýva „Organ Korti“ a pozostáva z niekoľkých radov dutých plastových rúrok upevnených vertikálne medzi dvoma platňami. Rad elektrónok pôsobí ako prirodzený zvukový filter, podobný tým, ktoré nájdeme v syntetizátoroch a gitarových „gadgetoch“: niektoré frekvencie plast pohltí, iné sa opakovane odrážajú a rezonujú. Výsledkom je, že zvuk prichádzajúci z okolitého priestoru sa náhodne transformuje:

Bolo by zaujímavé postaviť takéto zariadenie pred gitarový zosilňovač alebo akýkoľvek reproduktorový systém a počúvať, ako sa mení zvuk. Naozaj, „...všetko okolo je hudba. Alebo sa to môže stať pomocou mikrofónov “(americký skladateľ John Cage). ...uvažujem o vytvorení shuikinkutsu v mojej krajine toto leto. S lingamom.

18. február 2016

Svet domácej zábavy je dosť pestrý a môže zahŕňať: sledovanie filmu na dobrom systéme domáceho kina; zábavné a návykové hranie alebo počúvanie hudby. Spravidla si v tejto oblasti každý nájde to svoje, prípadne skombinuje všetko naraz. Ale bez ohľadu na to, aké ciele má človek pri organizovaní voľného času a do akého extrému ide, všetky tieto prepojenia pevne spája jedno jednoduché a zrozumiteľné slovo – „zvuk“. Naozaj, vo všetkých týchto prípadoch nás bude viesť zvuková stopa. Táto otázka však nie je taká jednoduchá a triviálna, najmä v prípadoch, keď existuje túžba dosiahnuť vysokokvalitný zvuk v miestnosti alebo v iných podmienkach. Na to nie je vždy potrebné kupovať drahé hi-fi alebo hi-end komponenty (aj keď to bude veľmi užitočné), ale postačia dobré znalosti fyzikálnej teórie, ktoré môžu eliminovať väčšinu problémov, ktoré nastanú pre každého ktorý si dal za cieľ získať kvalitný hlasový prejav.

Ďalej sa budeme zaoberať teóriou zvuku a akustiky z hľadiska fyziky. V tomto prípade sa ho pokúsim čo najviac sprístupniť pre pochopenie každého človeka, ktorý má možno ďaleko od poznania fyzikálnych zákonov či vzorcov, no napriek tomu vášnivo sníva o realizácii sna o vytvorení dokonalej akustiky. systému. Nedovolím si tvrdiť, že na dosiahnutie dobrých výsledkov v tejto oblasti doma (alebo napríklad v aute) je potrebné tieto teórie dôkladne poznať, avšak porozumením základom sa vyhnete mnohým hlúpym a absurdným chybám, ako aj umožní aby ste dosiahli maximálny zvukový efekt zo systému.akákoľvek úroveň.

Všeobecná zvuková teória a hudobná terminológia

Čo je zvuk? Toto je vnem, ktorý vníma sluchový orgán. "ucho"(fenomén sám o sebe existuje aj bez účasti „ucha“ v procese, ale je to ľahšie pochopiteľné), ku ktorému dochádza, keď je ušný bubienok vzrušený zvukovou vlnou. Ucho v tomto prípade funguje ako „prijímač“ zvukových vĺn rôznych frekvencií.
Zvuková vlna je v skutočnosti sekvenčný rad tesnení a riedenia média (najčastejšie vzduchu v normálnych podmienkach) s rôznou frekvenciou. Charakter zvukových vĺn je oscilačný, spôsobený a produkovaný vibráciou akýchkoľvek telies. Vznik a šírenie klasickej zvukovej vlny je možné v troch elastických prostrediach: plynnom, kvapalnom a pevnom. Keď sa v jednom z týchto typov priestoru vyskytne zvuková vlna, v samotnom médiu nevyhnutne nastanú určité zmeny, napríklad zmena hustoty alebo tlaku vzduchu, pohyb častíc vzdušných hmôt atď.

Pretože zvuková vlna má oscilačnú povahu, má takú charakteristiku, ako je frekvencia. Frekvencia merané v hertzoch (na počesť nemeckého fyzika Heinricha Rudolfa Hertza) a označuje počet vibrácií za časové obdobie rovnajúce sa jednej sekunde. Tie. napríklad frekvencia 20 Hz znamená cyklus 20 kmitov za jednu sekundu. Od frekvencie zvuku závisí aj subjektívne poňatie jeho výšky. Čím viac zvukových vibrácií za sekundu vznikne, tým „vyšší“ sa zvuk zdá. Zvuková vlna má aj ďalšiu dôležitú charakteristiku, ktorá má názov – vlnová dĺžka. Vlnová dĺžka Je zvykom brať do úvahy vzdialenosť, ktorú zvuk určitej frekvencie prekoná za čas rovnajúci sa jednej sekunde. Napríklad vlnová dĺžka najnižšieho zvuku v ľudskom počuteľnom rozsahu pri frekvencii 20 Hz je 16,5 metra a vlnová dĺžka najvyššieho zvuku pri frekvencii 20 000 Hz je 1,7 centimetra.

Ľudské ucho je konštruované tak, že je schopné vnímať vlny len v obmedzenom rozsahu, približne 20 Hz - 20 000 Hz (v závislosti od vlastností konkrétneho človeka, niekto počuje trochu viac, niekto menej) . To teda neznamená, že zvuky pod alebo nad týmito frekvenciami neexistujú, ľudské ucho ich jednoducho nevníma a presahuje počuteľný rozsah. Zvuk nad počuteľný rozsah je tzv ultrazvuk, nazýva sa zvuk pod počuteľným rozsahom infrazvuk. Niektoré zvieratá sú schopné vnímať ultra a infra zvuky, niektoré dokonca využívajú tento rozsah na orientáciu v priestore (netopiere, delfíny). Ak zvuk prechádza cez médium, ktoré neprichádza priamo do kontaktu s ľudským sluchovým orgánom, potom takýto zvuk nemusí byť počuť alebo môže byť neskôr značne oslabený.

V hudobnej terminológii zvuku existujú také dôležité označenia ako oktáva, tón a podtón zvuku. Oktáva znamená interval, v ktorom je pomer frekvencií medzi zvukmi 1 ku 2. Oktáva je zvyčajne veľmi dobre počuteľná, zatiaľ čo zvuky v tomto intervale môžu byť navzájom veľmi podobné. Oktávu možno nazvať aj zvukom, ktorý v rovnakom časovom období vydáva dvakrát toľko vibrácií ako iný zvuk. Napríklad frekvencia 800 Hz nie je nič iné ako vyššia oktáva 400 Hz a frekvencia 400 Hz je zase ďalšia oktáva zvuku s frekvenciou 200 Hz. Oktávu tvoria tóny a podtóny. Premenlivé kmity v harmonickej zvukovej vlne jednej frekvencie vníma ľudské ucho ako hudobný tón. Vysokofrekvenčné vibrácie možno interpretovať ako vysoké zvuky, nízkofrekvenčné vibrácie ako nízkofrekvenčné zvuky. Ľudské ucho je schopné zreteľne rozlíšiť zvuky s rozdielom jedného tónu (v rozsahu do 4000 Hz). Napriek tomu sa v hudbe používa extrémne malý počet tónov. To je vysvetlené z úvah o princípe harmonickej súzvuku, všetko je založené na princípe oktáv.

Uvažujme o teórii hudobných tónov na príklade struny napnutej určitým spôsobom. Takáto struna sa v závislosti od napínacej sily „naladí“ na jednu konkrétnu frekvenciu. Keď je táto struna vystavená niečomu s jednou špecifickou silou, čo spôsobí jej vibráciu, jeden konkrétny tón zvuku bude neustále pozorovaný, budeme počuť požadovanú frekvenciu ladenia. Tento zvuk sa nazýva základný tón. Pre hlavný tón v hudobnom poli je oficiálne akceptovaná frekvencia tónu "la" prvej oktávy rovná 440 Hz. Väčšina hudobných nástrojov však nikdy sama nereprodukuje čisté základné tóny, nevyhnutne ich sprevádzajú podtóny tzv podtóny. Tu je vhodné pripomenúť dôležitú definíciu hudobnej akustiky, pojem zvukový timbre. Timbre- to je vlastnosť hudobných zvukov, ktorá dáva hudobným nástrojom a hlasom ich jedinečnú rozpoznateľnú špecifickosť zvuku, a to aj pri porovnávaní zvukov rovnakej výšky a hlasitosti. Zafarbenie každého hudobného nástroja závisí od rozloženia zvukovej energie cez podtóny v momente, keď sa zvuk objaví.

Podtóny tvoria špecifickú farbu základného tónu, podľa ktorej vieme jednoducho identifikovať a rozoznať konkrétny nástroj, ako aj jasne odlíšiť jeho zvuk od iného nástroja. Existujú dva typy podtónov: harmonické a neharmonické. Harmonické podtóny sú podľa definície násobky základnej frekvencie. Naopak, ak podtóny nie sú násobky a výrazne sa odchyľujú od hodnôt, potom sa volajú neharmonický. V hudbe je prevádzka nenásobných alikvót prakticky vylúčená, preto sa pojem redukuje na pojem „alikvie“, teda harmonický. Pri niektorých nástrojoch, napríklad pri klavíri, sa hlavný tón ani nestihne sformovať, v krátkom čase sa zvuková energia podtónov zvýši a potom rovnako rýchlo nastáva pokles. Mnoho nástrojov vytvára takzvaný efekt „prechodového tónu“, keď je energia určitých podtónov maximálna v určitom časovom bode, zvyčajne na úplnom začiatku, ale potom sa náhle zmení a prejde k iným podtónom. Frekvenčný rozsah každého nástroja možno posudzovať samostatne a je zvyčajne obmedzený frekvenciami základných tónov, ktoré je tento konkrétny nástroj schopný reprodukovať.

V teórii zvuku existuje aj niečo ako HLUK. Hluk- ide o akýkoľvek zvuk, ktorý vzniká kombináciou zdrojov, ktoré sú navzájom nekonzistentné. Každý dobre pozná šum lístia stromov, kývaných vetrom atď.

Čo určuje hlasitosť zvuku? Je zrejmé, že takýto jav priamo závisí od množstva energie prenášanej zvukovou vlnou. Na určenie kvantitatívnych ukazovateľov hlasitosti existuje pojem - intenzita zvuku. Intenzita zvuku je definovaný ako tok energie prechádzajúci cez určitú oblasť priestoru (napríklad cm2) za jednotku času (napríklad za sekundu). Pri bežnom rozhovore je intenzita asi 9 alebo 10 W/cm2. Ľudské ucho je schopné vnímať zvuky s pomerne širokým rozsahom citlivosti, pričom vnímavosť frekvencií nie je v rámci zvukového spektra rovnomerná. Takže najlepšie vnímaný frekvenčný rozsah je 1000 Hz - 4000 Hz, ktorý najviac pokrýva ľudskú reč.

Keďže zvuky sa veľmi líšia v intenzite, je vhodnejšie si to predstaviť ako logaritmickú hodnotu a merať ju v decibeloch (podľa škótskeho vedca Alexandra Grahama Bella). Dolný prah citlivosti sluchu ľudského ucha je 0 dB, horný prah je 120 dB, nazýva sa aj „ prah bolesti". Horná hranica citlivosti tiež nie je ľudským uchom vnímaná rovnako, ale závisí od konkrétnej frekvencie. Nízkofrekvenčné zvuky musia mať oveľa väčšiu intenzitu ako vysoké, aby vyvolali prah bolesti. Napr. prah bolesti pri nízkej frekvencii 31,5 Hz nastáva pri hladine akustického výkonu 135 dB, keď pri frekvencii 2000 Hz sa pocit bolesti objavuje už pri 112 dB. Existuje aj koncept akustického tlaku, ktorý vlastne rozširuje obvyklé vysvetlenie šírenia zvukovej vlny vo vzduchu. Akustický tlak- ide o premenlivý pretlak, ktorý vzniká v elastickom médiu v dôsledku prechodu zvukovej vlny cez neho.

Vlnová povaha zvuku

Pre lepšie pochopenie systému generovania zvukových vĺn si predstavte klasický reproduktor umiestnený v trubici naplnenej vzduchom. Ak reproduktor urobí prudký pohyb vpred, potom sa vzduch v bezprostrednej blízkosti difúzora na chvíľu stlačí. Potom sa vzduch roztiahne, čím sa oblasť stlačeného vzduchu posunie pozdĺž potrubia.
Tento pohyb vlny bude následne zvukový, keď dosiahne sluchový orgán a "vzrušovať" ušný bubienok. Keď sa v plyne vyskytne zvuková vlna, vytvorí sa pretlak a hustota a častice sa pohybujú konštantnou rýchlosťou. Pokiaľ ide o zvukové vlny, je dôležité pamätať na skutočnosť, že látka sa nepohybuje spolu so zvukovou vlnou, ale dochádza len k dočasnému rozrušeniu vzdušných hmôt.

Ak si predstavíme piest zavesený vo voľnom priestore na pružine a vykonávajúci opakované pohyby "vpred a vzad", potom takéto kmity budeme nazývať harmonické alebo sínusové (ak vlnu znázorníme vo forme grafu, potom v tomto prípade dostaneme čistá sínusoida s opakovanými vzostupmi a pádmi). Ak si predstavíme reproduktor v potrubí (ako v príklade opísanom vyššie), ktorý vykonáva harmonické oscilácie, potom v momente, keď sa reproduktor pohybuje „vpred“, dosiahne sa už známy efekt kompresie vzduchu a keď sa reproduktor pohybuje „späť“ získa sa opačný efekt zriedenia. V tomto prípade sa bude potrubím šíriť vlna striedavého stláčania a riedenia. Zavolá sa vzdialenosť pozdĺž potrubia medzi susednými maximami alebo minimami (fázami). vlnová dĺžka. Ak častice kmitajú rovnobežne so smerom šírenia vlny, potom sa vlna nazýva pozdĺžne. Ak kmitajú kolmo na smer šírenia, potom sa vlna nazýva priečne. Zvukové vlny v plynoch a kvapalinách sú zvyčajne pozdĺžne, zatiaľ čo v pevných látkach sa môžu vyskytnúť vlny oboch typov. Priečne vlny v pevných látkach vznikajú v dôsledku odporu voči zmene tvaru. Hlavný rozdiel medzi týmito dvoma typmi vĺn je v tom, že priečne vlnenie má vlastnosť polarizácie (kmitanie prebieha v určitej rovine), zatiaľ čo pozdĺžne vlnenie nie.

Rýchlosť zvuku

Rýchlosť zvuku priamo závisí od vlastností média, v ktorom sa šíri. Je určená (závislá) dvoma vlastnosťami média: elasticitou a hustotou materiálu. Rýchlosť zvuku v pevných látkach priamo závisí od typu materiálu a jeho vlastností. Rýchlosť v plynnom prostredí závisí len od jedného typu deformácie média: kompresia-zriedkavosť. Zmena tlaku vo zvukovej vlne nastáva bez výmeny tepla s okolitými časticami a nazýva sa adiabatická.
Rýchlosť zvuku v plyne závisí najmä od teploty – s rastúcou teplotou sa zvyšuje a s klesajúcou klesá. Taktiež rýchlosť zvuku v plynnom prostredí závisí od veľkosti a hmotnosti samotných molekúl plynu – čím menšia je hmotnosť a veľkosť častíc, tým väčšia je „vodivosť“ vlny a tým väčšia je rýchlosť, resp.

V kvapalnom a pevnom prostredí je princíp šírenia a rýchlosť zvuku podobný, ako sa šíri vlna vo vzduchu: kompresiou-výbojom. Ale v týchto médiách je okrem rovnakej závislosti od teploty dosť dôležitá aj hustota média a jeho zloženie/štruktúra. Čím nižšia je hustota látky, tým vyššia je rýchlosť zvuku a naopak. Závislosť od zloženia média je komplikovanejšia a určuje sa v každom konkrétnom prípade s prihliadnutím na umiestnenie a interakciu molekúl/atómov.

Rýchlosť zvuku vo vzduchu pri t, °C 20: 343 m/s
Rýchlosť zvuku v destilovanej vode pri t, °C 20: 1481 m/s
Rýchlosť zvuku v oceli pri t, °C 20: 5000 m/s

Stojaté vlny a rušenie

Keď reproduktor vytvára zvukové vlny v obmedzenom priestore, nevyhnutne nastáva efekt odrazu vĺn od hraníc. V dôsledku toho najčastejšie interferenčný efekt- keď sú dve alebo viac zvukových vĺn navrstvené na seba. Špeciálnymi prípadmi javu interferencie sú vznik: 1) bicích vĺn alebo 2) stojatých vĺn. Tlkot vĺn- to je prípad, keď sa pridávajú vlny s blízkymi frekvenciami a amplitúdami. Vzorec výskytu úderov: keď sú na seba superponované dve vlny s podobnou frekvenciou. V určitom časovom bode s takýmto prekrytím sa vrcholy amplitúdy môžu zhodovať "vo fáze" a tiež sa môžu zhodovať recesie v "antifáze". Takto sa charakterizujú zvukové údery. Je dôležité si uvedomiť, že na rozdiel od stojatých vĺn sa fázové koincidencie vrcholov nevyskytujú neustále, ale v určitých časových intervaloch. Podľa ucha sa takýto vzor úderov celkom jasne líši a je počuť ako periodické zvyšovanie a znižovanie hlasitosti. Mechanizmus vzniku tohto efektu je mimoriadne jednoduchý: v momente koincidencie vrcholov sa objem zväčšuje, v momente koincidencie recesií sa objem zmenšuje.

stojaté vlny vznikajú v prípade superpozície dvoch vĺn rovnakej amplitúdy, fázy a frekvencie, keď sa takéto vlny „stretnú“ jedna sa pohybuje v smere dopredu a druhá v opačnom smere. V oblasti priestoru (kde sa vytvorila stojatá vlna) vzniká obraz superpozície dvoch frekvenčných amplitúd so striedajúcimi sa maximami (tzv. antinody) a minimami (tzv. uzly). Pri výskyte tohto javu je mimoriadne dôležitá frekvencia, fáza a koeficient útlmu vlny v mieste odrazu. Na rozdiel od postupujúcich vĺn nedochádza pri stojatej vlne k prenosu energie, pretože priame a spätné vlny, ktoré tvoria túto vlnu, prenášajú energiu do rovnaké sumy v smere dopredu aj v opačnom smere. Pre názorné pochopenie výskytu stojatého vlnenia si predstavme príklad z domácej akustiky. Povedzme, že máme podlahové reproduktory v nejakom obmedzenom priestore (miestnosti). Keď sme ich prinútili zahrať nejakú skladbu s množstvom basov, skúsme zmeniť umiestnenie poslucháča v miestnosti. Takže poslucháč, ktorý sa dostal do zóny minima (odčítania) stojatej vlny, pocíti efekt, že basy sa veľmi zmenšili, a ak poslucháč vstúpi do zóny maxima (pridania) frekvencií, potom naopak. sa dosiahne efekt výrazného zvýšenia basovej oblasti. V tomto prípade je účinok pozorovaný vo všetkých oktávach základnej frekvencie. Napríklad, ak je základná frekvencia 440 Hz, potom fenomén „sčítania“ alebo „odčítania“ bude pozorovaný aj pri frekvenciách 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz atď.

Rezonančný jav

Väčšina pevných látok má svoju vlastnú rezonančnú frekvenciu. Pochopenie tohto efektu je celkom jednoduché na príklade bežnej rúry, ktorá je otvorená len na jednom konci. Predstavme si situáciu, že z druhého konca potrubia je pripojený reproduktor, ktorý dokáže hrať nejakú jednu konštantnú frekvenciu, dá sa to aj neskôr zmeniť. Teraz má fajka svoju vlastnú rezonančnú frekvenciu, zjednodušene povedané, je to frekvencia, pri ktorej fajka „rezonuje“ alebo vydáva svoj vlastný zvuk. Ak sa frekvencia reproduktora (v dôsledku nastavenia) zhoduje s rezonančnou frekvenciou potrubia, dôjde k niekoľkonásobnému zvýšeniu hlasitosti. Je to preto, že reproduktor vybudí vibrácie vzduchového stĺpca v potrubí s výraznou amplitúdou, kým sa nenájde rovnaká „rezonančná frekvencia“ a nenastane sčítací efekt. Výsledný jav možno opísať nasledovne: fajka v tomto príklade „pomáha“ reproduktoru tým, že rezonuje na konkrétnej frekvencii, ich úsilie sa sčítava a „vylieva“ do počuteľného hlasitého efektu. Na príklade hudobných nástrojov je tento jav ľahko vysledovateľný, keďže dizajn väčšiny obsahuje prvky nazývané rezonátory. Nie je ťažké uhádnuť, čo slúži na zosilnenie určitej frekvencie alebo hudobného tónu. Napríklad: telo gitary s rezonátorom vo forme otvoru, prispôsobené hlasitosti; Konštrukcia potrubia na flaute (a všetkých potrubí vo všeobecnosti); Valcový tvar tela bubna, ktorý je sám o sebe rezonátorom určitej frekvencie.

Frekvenčné spektrum zvuku a frekvenčná odozva

Pretože v praxi prakticky neexistujú vlny rovnakej frekvencie, je potrebné rozložiť celé zvukové spektrum počuteľného rozsahu na podtóny alebo harmonické. Pre tieto účely existujú grafy, ktoré zobrazujú závislosť relatívnej energie zvukových vibrácií od frekvencie. Takýto graf sa nazýva graf zvukového frekvenčného spektra. Frekvenčné spektrum zvuku Existujú dva typy: diskrétne a spojité. Diskrétny graf spektra zobrazuje frekvencie jednotlivo, oddelené prázdnymi medzerami. V spojitom spektre sú všetky zvukové frekvencie prítomné naraz.
V prípade hudby alebo akustiky sa najčastejšie používa zaužívaný rozvrh. Charakteristiky medzi špičkou a frekvenciou(skrátene „AFC“). Tento graf ukazuje závislosť amplitúdy zvukových vibrácií od frekvencie v celom frekvenčnom spektre (20 Hz - 20 kHz). Pri pohľade na takýto graf je ľahké pochopiť napríklad silné resp slabé stránky konkrétny reproduktor alebo reproduktorový systém ako celok, najsilnejšie oblasti návratu energie, pokles a vzostup frekvencie, útlm, ako aj vysledovanie strmosti poklesu.

Šírenie zvukových vĺn, fáza a antifáza

Proces šírenia zvukových vĺn prebieha vo všetkých smeroch od zdroja. Najjednoduchší príklad aby sme pochopili tento jav: kamienok hodený do vody.
Od miesta, kde kameň dopadol, sa vlny začínajú rozchádzať na hladine vody do všetkých strán. Predstavme si však situáciu s použitím reproduktora v určitej hlasitosti, povedzme uzavretej skrinky, ktorá je napojená na zosilňovač a hrá nejaký hudobný signál. Je ľahké si všimnúť (najmä ak dáte silný nízkofrekvenčný signál, ako napríklad basový bubon), že reproduktor urobí rýchly pohyb „dopredu“ a potom rovnaký rýchly pohyb „späť“. Zostáva pochopiť, že keď sa reproduktor pohybuje dopredu, vydáva zvukovú vlnu, ktorú potom počujeme. Čo sa však stane, keď sa reproduktor posunie dozadu? Paradoxne sa ale deje to isté, reproduktor vydáva rovnaký zvuk, len sa šíri v našom príklade úplne v rámci objemu škatule, bez toho, aby ju prekračoval (škatuľka je zatvorená). Vo všeobecnosti možno vo vyššie uvedenom príklade pozorovať pomerne veľa zaujímavých fyzikálnych javov, z ktorých najvýznamnejší je koncept fázy.

Zvuková vlna, ktorú reproduktor vyžaruje v smere k poslucháčovi, je „vo fáze“. Spätná vlna, ktorá prechádza do objemu krabice, bude zodpovedajúcim spôsobom protifázová. Zostáva len pochopiť, čo tieto pojmy znamenajú? Signálna fáza- toto je hladina akustického tlaku v aktuálnom čase v určitom bode priestoru. Fáza sa dá najľahšie pochopiť na príklade prehrávania hudobného materiálu pomocou bežného stereo stojaceho páru domácich reproduktorov. Predstavme si, že v určitej miestnosti sú nainštalované dva takéto stojanové reproduktory a hrajú. Oba reproduktory v tomto prípade reprodukujú synchrónny signál premenlivého akustického tlaku, navyše akustický tlak jedného reproduktora sa pripočítava k akustickému tlaku druhého reproduktora. K podobnému efektu dochádza v dôsledku synchronizácie reprodukcie signálu ľavého a pravého reproduktora, inými slovami, vrcholy a poklesy vĺn vyžarovaných ľavým a pravým reproduktorom sa zhodujú.

Teraz si predstavme, že akustické tlaky sa stále menia rovnako (nezmenili sa), ale teraz sú oproti sebe. To sa môže stať, ak pripojíte jeden z dvoch reproduktorov v obrátenej polarite („+“ kábel zo zosilňovača do „-“ konektora systému reproduktorov a „-“ kábel zo zosilňovača do „+“ konektora reproduktora systém). V tomto prípade signál opačného smeru spôsobí tlakový rozdiel, ktorý možno znázorniť číslami takto: ľavý reproduktor vytvorí tlak „1 Pa“ a pravý reproduktor vytvorí tlak „mínus 1 Pa ". Výsledkom je, že celková hlasitosť zvuku v pozícii poslucháča sa bude rovnať nule. Tento jav sa nazýva antifáza. Ak príklad pre pochopenie zvážime podrobnejšie, ukáže sa, že dve dynamiky hrajúce „vo fáze“ vytvárajú rovnaké oblasti kompresie a zriedenia vzduchu, ktoré si v skutočnosti navzájom pomáhajú. V prípade idealizovanej protifázy bude oblasť zhutnenia vzdušného priestoru vytvorená jedným reproduktorom sprevádzaná oblasťou zúženia vzdušného priestoru, ktorú vytvorí druhý reproduktor. Vyzerá to približne ako jav vzájomného synchrónneho tlmenia vĺn. Pravda, v praxi hlasitosť neklesne na nulu a budeme počuť silne skreslený a utlmený zvuk.

Najdostupnejším spôsobom možno tento jav opísať takto: dva signály s rovnakými osciláciami (frekvenciou), ale posunuté v čase. Vzhľadom na to je vhodnejšie znázorniť tieto javy posunutia na príklade obyčajných okrúhlych hodín. Predstavme si, že na stene visí niekoľko rovnakých okrúhlych hodín. Keď sekundové ručičky týchto hodiniek bežia synchronizovane, 30 sekúnd na jedných a 30 sekúnd na druhých, potom je to príklad signálu, ktorý je vo fáze. Ak sekundové ručičky bežia s posunom, ale rýchlosť je stále rovnaká, napríklad na jedných hodinkách 30 sekúnd a na druhých 24 sekúnd, tak ide o klasický príklad fázového posunu (posun). Rovnakým spôsobom sa fáza meria v stupňoch vo virtuálnom kruhu. V tomto prípade, keď sú signály voči sebe posunuté o 180 stupňov (polovica periódy), získa sa klasická protifáza. V praxi často dochádza k malým fázovým posunom, ktoré je možné určiť aj v stupňoch a úspešne ich eliminovať.

Vlny sú ploché a sférické. Plochá vlnoplocha sa šíri len jedným smerom a v praxi sa s ňou stretávame len zriedka. Sférická vlnoplocha je jednoduchý typ vlny, ktorá vyžaruje z jedného bodu a šíri sa všetkými smermi. Zvukové vlny majú vlastnosť difrakcia, t.j. schopnosť vyhýbať sa prekážkam a objektom. Stupeň obalu závisí od pomeru dĺžky zvukovej vlny k rozmerom prekážky alebo otvoru. K difrakcii dochádza aj vtedy, keď je v ceste zvuku prekážka. V tomto prípade sú možné dva scenáre: 1) Ak sú rozmery prekážky oveľa väčšie ako vlnová dĺžka, potom sa zvuk odrazí alebo pohltí (v závislosti od stupňa absorpcie materiálu, hrúbky prekážky atď.). ) a za prekážkou sa vytvorí zóna „akustického tieňa“. 2) Ak sú rozmery prekážky porovnateľné s vlnovou dĺžkou alebo dokonca menšie ako ona, potom sa zvuk do určitej miery ohýba vo všetkých smeroch. Ak zvuková vlna pri pohybe v jednom médiu narazí na rozhranie s iným médiom (napr. vzdušné prostredie s pevným prostredím), potom môžu nastať tri scenáre: 1) vlna sa odrazí od rozhrania 2) vlna môže prejsť do iného prostredia bez zmeny smeru 3) vlna môže prejsť do iného prostredia so zmenou smeru na hranica, toto sa nazýva "lom vĺn".

Pomer pretlaku zvukovej vlny k oscilačnej objemová rýchlosť nazývaný vlnový odpor. rozprávanie jednoducho povedané, vlnový odpor média možno nazvať schopnosťou pohlcovať zvukové vlny alebo im „odolávať“. Koeficienty odrazu a priepustnosti priamo závisia od pomeru vlnových impedancií dvoch médií. Odolnosť voči vlnám v plynnom médiu je oveľa nižšia ako vo vode alebo pevných látkach. Ak teda zvuková vlna vo vzduchu dopadá na pevný predmet alebo na hladinu hlbokej vody, potom sa zvuk buď odráža od hladiny, alebo vo veľkej miere pohltí. Závisí to od hrúbky povrchu (vodného alebo pevného), na ktorý dopadá požadovaná zvuková vlna. Pri malej hrúbke pevného alebo kvapalného média zvukové vlny takmer úplne "prechádzajú" a naopak, pri veľkej hrúbke média sa vlny častejšie odrážajú. V prípade odrazu zvukových vĺn tento proces prebieha podľa známeho fyzikálneho zákona: "Uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu." V tomto prípade, keď vlna z média s nižšou hustotou narazí na hranicu s médiom s vyššou hustotou, nastáva jav lom. Spočíva v ohýbaní (lámaní) zvukovej vlny po „stretnutí“ s prekážkou a je nevyhnutne sprevádzané zmenou rýchlosti. Lom závisí aj od teploty prostredia, v ktorom dochádza k odrazu.

V procese šírenia zvukových vĺn v priestore ich intenzita nevyhnutne klesá, môžeme povedať útlm vĺn a zoslabnutie zvuku. V praxi je celkom jednoduché stretnúť sa s takýmto efektom: napríklad ak dvaja ľudia stoja na poli v určitej vzdialenosti (meter alebo bližšie) a začnú sa spolu rozprávať. Ak následne zväčšíte vzdialenosť medzi ľuďmi (ak sa začnú od seba vzďaľovať), rovnaká úroveň hlasitosti konverzácie bude čoraz menej počuteľná. Podobný príklad jasne demonštruje fenomén znižovania intenzity zvukových vĺn. Prečo sa to deje? Dôvodom sú rôzne procesy prenosu tepla, molekulárnej interakcie a vnútorného trenia zvukových vĺn. Najčastejšie v praxi dochádza k premene zvukovej energie na tepelnú energiu. Takéto procesy nevyhnutne vznikajú v ktoromkoľvek z 3 médií šírenia zvuku a možno ich charakterizovať ako absorpcia zvukových vĺn.

Intenzita a stupeň absorpcie zvukových vĺn závisí od mnohých faktorov, ako je tlak a teplota média. Absorpcia tiež závisí od konkrétnej frekvencie zvuku. Keď sa zvuková vlna šíri v kvapalinách alebo plynoch, dochádza k efektu trenia medzi rôzne časticečo sa nazýva viskozita. V dôsledku tohto trenia na molekulárnej úrovni dochádza k procesu transformácie vlny zo zvuku na tepelné. Inými slovami, čím vyššia je tepelná vodivosť média, tým nižší je stupeň absorpcie vĺn. Absorpcia zvuku v plynných médiách závisí aj od tlaku (atmosférický tlak sa mení s rastúcou nadmorskou výškou vzhľadom na hladinu mora). Čo sa týka závislosti stupňa pohltivosti od frekvencie zvuku, potom pri zohľadnení vyššie uvedených závislostí viskozity a tepelnej vodivosti je pohltivosť zvuku tým vyššia, čím vyššia je jeho frekvencia. Napríklad pri normálnej teplote a tlaku vo vzduchu je absorpcia vlny s frekvenciou 5000 Hz 3 dB / km a absorpcia vlny s frekvenciou 50 000 Hz bude už 300 dB / m.

V tuhých médiách sú všetky vyššie uvedené závislosti (tepelná vodivosť a viskozita) zachované, no k tomu sa pridáva ešte niekoľko podmienok. Sú spojené s molekulárnou štruktúrou pevných materiálov, ktoré môžu byť rôzne, s vlastnými nehomogenitami. V závislosti od tejto vnútornej pevnej molekulárnej štruktúry môže byť absorpcia zvukových vĺn v tomto prípade rôzna a závisí od typu konkrétneho materiálu. Keď zvuk prechádza cez pevný, vlna prechádza radom transformácií a skreslení, čo najčastejšie vedie k rozptylu a absorpcii zvukovej energie. Na molekulárnej úrovni môže nastať efekt dislokácií, keď zvuková vlna spôsobí posunutie atómových rovín, ktoré sa následne vrátia do pôvodnej polohy. Alebo pohyb dislokácií vedie ku kolízii s dislokáciami na ne kolmými alebo defektmi v kryštálovej štruktúre, čo spôsobuje ich spomalenie a v dôsledku toho určitú absorpciu zvukovej vlny. Zvuková vlna však môže rezonovať aj s týmito defektmi, čo povedie k skresleniu pôvodnej vlny. Energia zvukovej vlny v momente interakcie s prvkami molekulárnej štruktúry materiálu sa rozptýli v dôsledku procesov vnútorného trenia.

Pokúsim sa analyzovať črty ľudského sluchového vnímania a niektoré jemnosti a črty šírenia zvuku.

Keď premýšľame o technológiách budúcnosti, často prehliadame oblasť, v ktorej dochádza k neuveriteľnému pokroku: akustiku. Zvuk sa ukazuje ako jeden zo základných stavebných kameňov budúcnosti. Veda ho používa na neuveriteľné veci a môžete sa staviť, že v budúcnosti budeme počuť a ​​vidieť oveľa viac.

Tím vedcov z Pennsylvánskej univerzity s podporou Bena a Jerryho vytvoril chladničku, ktorá ochladzuje jedlo pomocou zvuku. Je založená na princípe, že zvukové vlny stláčajú a rozširujú vzduch okolo seba, čím ho ohrievajú a ochladzujú, resp. Zvukové vlny spravidla nemenia teplotu o viac ako 1/10 000 stupňa, ale ak je plyn pod tlakom 10 atmosfér, účinky budú oveľa silnejšie. Takzvaná termoakustická chladnička stláča plyn v chladiacej komore a exploduje ho 173 decibelmi zvuku, pričom vzniká teplo. Vo vnútri komory séria kovových dosiek v dráhe zvukových vĺn absorbuje teplo a vracia ho do systému výmeny tepla. Teplo sa odstráni a obsah chladničky sa ochladí.

Tento systém bol vyvinutý ako ekologickejšia alternatíva k moderným chladničkám. Na rozdiel od tradičných modelov, ktoré používajú chemické chladivá na úkor atmosféry, termoakustická chladnička funguje skvele s inertnými plynmi, ako je hélium. Keďže hélium jednoducho opustí atmosféru, ak sa do nej náhle dostane, nová technológia bude ekologickejšia ako ktorákoľvek iná na trhu. Ako táto technológia napreduje, jej dizajnéri dúfajú, že termoakustické modely nakoniec prekonajú tradičné chladničky v každom ohľade.

ultrazvukové zváranie

Ultrazvukové vlny sa na zváranie plastov používajú už od 60. rokov minulého storočia. Táto metóda je založená na stláčaní dvoch termoplastických materiálov na vrchu špeciálneho prípravku. Cez zvon sa potom aplikujú ultrazvukové vlny, ktoré spôsobujú vibrácie v molekulách, čo následne vedie k treniu, ktoré vytvára teplo. Nakoniec sú tieto dva kusy zvarené dohromady rovnomerne a pevne.

Ako mnohé technológie, aj táto bola objavená náhodou. Robert Soloff pracoval na technológii ultrazvukového tesnenia, keď náhodou sondoval dávkovač pásky na stole. Výsledkom bolo, že dve časti dávkovača boli spájkované dohromady a Soloff si uvedomil, že zvukové vlny môžu ísť okolo rohov a strán tvrdého plastu a dosiahnuť vnútorné časti. Po objave Soloff a jeho kolegovia vyvinuli a patentovali metódu ultrazvukového zvárania.

Odvtedy ultrazvukové zváranie našiel široké uplatnenie v mnohých odvetviach. Od plienok po automobily je tento spôsob pri spájaní plastov všadeprítomný. AT nedávne časy dokonca aj experimentovanie s ultrazvukovým švovým zváraním na špecializovaných odevoch. Spoločnosti ako Patagonia a Northface už používajú na svojom oblečení zvárané švy, ale len rovné a je to veľmi drahé. V súčasnosti je najjednoduchšou a najuniverzálnejšou metódou stále ručné šitie.

Krádež informácií o kreditnej karte

Vedci našli spôsob, ako preniesť dáta z počítača do počítača iba pomocou zvuku. Žiaľ, táto metóda sa osvedčila aj pri prenose vírusov.

Bezpečnostný špecialista Dragos Ruiu dostal nápad po tom, čo si na svojom MacBooku Air všimol niečo zvláštne: po inštalácii OS X jeho počítač spontánne spustil niečo iné. Bol to veľmi silný vírus, ktorý dokázal mazať dáta a robiť zmeny podľa vlastnej vôle. Aj po odinštalovaní, preinštalovaní a prekonfigurovaní celého systému problém pretrvával. Najpravdepodobnejším vysvetlením nesmrteľnosti vírusu bolo, že žil v systéme BIOS a zostal tam napriek akýmkoľvek operáciám. Ďalšou, menej pravdepodobnou teóriou bolo, že vírus využíval vysokofrekvenčné prenosy medzi reproduktormi a mikrofónom na manipuláciu s údajmi.

Táto zvláštna teória sa zdala nepravdepodobná, ale bola dokázaná aspoň z hľadiska možnosti, keď Nemecký inštitút našiel spôsob, ako tento efekt reprodukovať. Na základe softvéru vyvinutého pre podvodnú komunikáciu vedci vyvinuli prototyp malvéru, ktorý prenášal údaje medzi prenosnými počítačmi, ktoré neboli pripojené k webu, pomocou svojich reproduktorov. V testoch mohli notebooky komunikovať až na vzdialenosť 20 metrov. Dosah by sa dal rozšíriť prepojením infikovaných zariadení do siete podobne ako Wi-Fi opakovače.

Dobrou správou je, že tento akustický prenos je extrémne pomalý a dosahuje rýchlosť 20 bitov za sekundu. Aj keď to nestačí na prenos veľkých dátových paketov, stačí na prenos informácií, ako sú stlačenia klávesov, heslá, čísla kreditných kariet a šifrovacie kľúče. Keďže moderné vírusy to všetko dokážu rýchlejšie a lepšie, je nepravdepodobné, že by sa nový reproduktorový systém stal v blízkej budúcnosti populárnym.

Akustické skalpely

Lekári už používajú zvukové vlny na lekárske postupy, ako je ultrazvuk a ničenie obličkových kameňov, ale vedci z University of Michigan vytvorili akustický skalpel, ktorý dokáže presne vyrezať aj jednu bunku. Moderné ultrazvukové technológie umožňujú vytvoriť lúč s ohniskom niekoľkých milimetrov, no nový prístroj má presnosť už 75 x 400 mikrometrov.

Všeobecná technológia je známa už od konca 19. storočia, no nový skalpel bol možný vďaka použitiu šošovky obalenej uhlíkovými nanorúrkami a materiálu nazývaného polydimetylsiloxán, ktorý premieňa svetlo na zvukové vlny. vysoký tlak. Pri správnom zaostrení vytvárajú zvukové vlny rázové vlny a mikrobubliny, ktoré vyvíjajú tlak na mikroskopickej úrovni. Technológia bola testovaná izoláciou jedinej bunky rakoviny vaječníkov a vyvŕtaním 150-mikrometrového otvoru do umelého obličkového kameňa. Autori technológie veria, že ju možno konečne použiť na dodávanie liekov alebo odstraňovanie malých rakovinových nádorov či plakov. Môže sa dokonca použiť na vykonávanie bezbolestných operácií, pretože takýto ultrazvukový lúč môže zabrániť nervovým bunkám.

Nabíjanie telefónu pomocou hlasu

S pomocou nanotechnológie sa vedci snažia získavať energiu z rôznych zdrojov. Jednou z takýchto výziev je vytvoriť zariadenie, ktoré nebude potrebné nabíjať. Nokia si dokonca patentovala zariadenie, ktoré pohlcuje pohybovú energiu.

Keďže zvuk je len stláčanie a rozpínanie plynov vo vzduchu, a teda pohyb, môže byť životaschopným zdrojom energie. Vedci experimentujú so schopnosťou nabíjať telefón, keď ho používate – napríklad počas telefonovania. V roku 2011 vedci v Soule vzali nanorody oxidu zinočnatého vložené medzi dve elektródy, aby extrahovali elektrinu zo zvukových vĺn. Táto technológia by mohla generovať 50 milivoltov len z dopravného hluku. To nestačí na nabitie väčšiny elektrických zariadení, ale minulý rok sa londýnski inžinieri rozhodli vytvoriť zariadenie, ktoré generuje 5 voltov – a to už stačí na dobitie telefónu.

Aj keď nabíjanie telefónov zvukmi môže byť dobrou správou pre chatujúcich, mohlo by to mať veľký vplyv na rozvojový svet. Rovnakú technológiu, ktorá umožnila termoakustickú chladničku, možno použiť na premenu zvuku na elektrinu. Score-Stove je varič a chladnička, ktorá získava energiu z varenia paliva z biomasy na výrobu malého množstva elektriny, rádovo 150 wattov. To nie je veľa, ale dosť na to, aby zabezpečilo 1,3 miliardy ľudí na Zemi, ktorí nemajú prístup k elektrine s energiou.

Premeňte ľudské telo na mikrofón

Vedci z Disney vyrobili zariadenie, ktoré premení ľudské telo na mikrofón. Pomenovaný „ishin-den-shin“ podľa japonského výrazu, ktorý znamená komunikáciu prostredníctvom nevysloveného vzťahu, umožňuje niekomu doručiť zaznamenanú správu jednoduchým dotykom ucha inej osoby.

Toto zariadenie obsahuje mikrofón pripojený k počítaču. Keď niekto hovorí do mikrofónu, počítač uloží reč na opakovanie, ktorá sa potom premení na sotva počuteľný signál. Tento signál prechádza po drôte z mikrofónu do tela toho, kto ho drží, a vytvára modulované elektrostatické pole, ktoré spôsobuje drobné vibrácie, ak sa osoba niečoho dotkne. Ak sa osoba dotkne ucha niekoho iného, ​​môžete počuť vibrácie. Môžu sa dokonca prenášať z človeka na človeka, ak je skupina ľudí vo fyzickom kontakte.

Niekedy veda vytvorí niečo, o čom by aj James Bond mohol len snívať. Vedci z MIT a Adobe vyvinuli algoritmus, ktorý dokáže čítať pasívne zvuky z neživých objektov vo videu. Ich algoritmus analyzuje jemné vibrácie, ktoré zvukové vlny vytvárajú na povrchoch, a robí ich počuteľnými. V jednom experimente bolo možné prečítať zrozumiteľnú reč z vrecka zemiakových lupienkov ležiaceho vo vzdialenosti 4,5 metra za zvukotesným sklom.

Za úspech najlepšie výsledky algoritmus vyžaduje, aby počet snímok za sekundu videa bol vyšší ako frekvencia zvukového signálu, čo si vyžaduje vysokorýchlostnú kameru. Ale v najhoršom prípade si môžete vziať obvyklé digitálny fotoaparát určiť napríklad počet ľudí v miestnosti a ich pohlavie – možno aj ich osobnosti. Nová technológia má zjavné uplatnenie vo forenznej oblasti, presadzovaní práva a špionážnych vojnách. Pomocou tejto technológie môžete zistiť, čo sa deje za oknom, a to jednoduchým vytiahnutím digitálneho fotoaparátu.

akustické maskovanie

Vedci vyrobili zariadenie, ktoré dokáže skryť predmety pred zvukom. Vyzerá ako zvláštna pyramída s otvormi, no jej tvar odráža dráhu zvuku, ako keby sa odrážal od rovnej plochy. Ak umiestnite toto akustické maskovanie na predmet na rovnom povrchu, bude odolný voči zvuku bez ohľadu na to, z akého uhla smerujete zvuk.

Aj keď tento plášť nemusí zabrániť odpočúvaniu, môže byť užitočný na miestach, kde je potrebné ukryť predmet pred akustickými vlnami, napríklad v koncertnej sále. Na druhej strane si túto maskovaciu pyramídu už prezrela aj armáda, ktorá má potenciál ukryť predmety napríklad pred sonarom. Keďže zvuk sa pod vodou šíri takmer rovnako dobre ako vzduchom, akustické maskovanie môže spôsobiť, že ponorky budú neviditeľné.

vlečný nosník

Vedci sa dlhé roky pokúšali priviesť k životu technológie zo Star Treku, vrátane vlečného lúča, pomocou ktorého môžete zachytiť a prilákať určité veci. Zatiaľ čo veľa výskumov sa zameralo na optický lúč, ktorá využíva teplo na pohyb predmetov, je táto technológia obmedzená na veľkosť predmetov niekoľkých milimetrov. Ultrazvukové vlečné lúče však dokázali, že sú schopné premiestňovať veľké predmety – široké až 1 centimeter. Môže byť stále malý, ale nový lúč má miliardu krát väčšiu silu ako tie staré.

Zameraním dvoch ultrazvukový lúč na cieli môže byť objekt zatlačený smerom k zdroju lúča, čím sa vlny rozptýlia v opačnom smere (predmet sa bude zdať, že sa na vlnách odráža). Hoci vedci nedokázali vytvoriť najlepší výhľad vlny pre svoju techniku, pokračujú v práci. V budúcnosti by sa táto technológia mohla použiť priamo na manipuláciu s predmetmi a tekutinami v ľudskom tele. Pre medicínu to môže byť nevyhnutné. Žiaľ, zvuk sa vo vesmírnom vákuu nešíri, takže je nepravdepodobné, že by sa táto technológia dala použiť na riadenie kozmických lodí.

Hmatové hologramy

Veda tiež pracuje na ďalšom výtvore Star Treku, simulátore. Hoci v technológii hologramov nie je nič nové, v súčasnosti máme prístup k nie tak dômyselným prejavom, aké predvádzajú sci-fi filmy. Pravda, najdôležitejšou vlastnosťou, ktorá oddeľuje fantastické hologramy od skutočných, sú hmatové vnemy. Zostali, aby som bol presný. Inžinieri z University of Bristol vyvinuli technológiu známu ako UltraHaptics, ktorá je schopná prenášať hmatové vnemy.

Táto technológia bola pôvodne navrhnutá tak, aby aplikovala silu na vašu pokožku, aby sa uľahčilo ovládanie určitých zariadení gestami. Mechanik so špinavými rukami môže napríklad listovať v príručke majiteľa. Technológia mala dodať dotykovým displejom pocit fyzickej stránky.

Keďže táto technológia využíva zvuk na vytváranie vibrácií, ktoré reprodukujú pocit dotyku, úroveň citlivosti sa dá zmeniť. 4 Hz vibrácie sú ako silné dažďové kvapky, zatiaľ čo 125 Hz vibrácie sú ako dotyk peny. Jedinou nevýhodou je, že tieto frekvencie môžu počuť psy, ale dizajnéri tvrdia, že je to opraviteľné.

Teraz dokončujú svoje zariadenie na výrobu virtuálnych foriem, ako sú gule a pyramídy. Pravda, nie sú to celkom virtuálne formy. Základom ich práce sú senzory, ktoré sledujú vašu ruku a podľa toho vytvárajú zvukové vlny. V súčasnosti týmto objektom chýbajú detaily a určitá presnosť, no dizajnéri tvrdia, že jedného dňa bude technológia kompatibilná s viditeľným hologramom a ľudský mozog ich bude schopný poskladať do jedného obrázka.

Zdroj: listverse.com