Demonstrációs fizika labor

5.48. Mérések Audacity számítógépes akusztikus mérőprogram segítségével

a) Az emberi hang, a hangvilla és síp hangjának elemzése szg.png

A kísérlet célja

Különböző hangok elemzése Audacity programmal. Nyílt és zárt síp hangja közötti különbség bemutatása.

Szükséges anyagok, eszközök

  • Számítógép (Audacity akusztikai mérőprogrammal)
  • Mikrofon
  • Ismert frekvenciájú hangvilla, gumi ütő
  • Nagy méretű demonstrációs síp

Leírás

A mikrofont helyezzük magunk elé és a különböző eszközökkel (hangszál, hangvilla, síp) keltett hangokat vegyük fel. Vizsgáljuk meg a hangnyomást az idő függvényében, valamint elemezzük a hangok spektrumát!


5.48a.png

Feladatok

  • Mondjunk bele a mikrofonba egy tetszőleges szöveget (fontos, hogy meg tudjuk ismételni!). Nagyítsunk rá a hangnyomás grafikonra és figyeljük meg a hangnyomás „periodikus” változását! Készítsük el a hang spektrumát, és határozzuk meg a hangunk legjellemzőbb frekvenciáját (alaphangját). Kérjük meg egyik társunkat, hogy mondja bele ugyanezt a szöveget a mikrofonba. A spektrum alapján döntsük el kinek mélyebb a hangja!
  • A gumi ütővel szólaltassuk meg a hangvillát. Vegyük fel a hangját, nagyítsunk rá a hangnyomás grafikonra és figyeljük meg a hangnyomás periodikus változását! Mi a különbség az emberi hanghoz képest? Figyeljük meg a hang spektrumát! Hasonlítsuk össze a mért és a hangvillára írt frekvenciát! Hogyan módosul a hangvilla hangja (spektruma), ha az asztalhoz csapva szólaltatjuk meg?
  • Fújjunk bele a sípba egyenletesen és rögzítsük a hangját! Figyeljük meg a hangnyomás periodikus változását! Hasonlítsuk össze az előző kettő grafikonnal! A spektrum alapján határozzuk meg a síp alaphangját! Fogjuk be a síp végét és szólaltassuk meg újra. Ebben az esetben is határozzuk meg a zárt síp alaphangját és vessük össze a nyitott síp alaphangjával!

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Mi határozza meg az ember hangszínét? Honnan látszik a spektrumán?
  • Magyarázza a nyitott és zárt síp hangja közötti különbségeket. Magyarázza a felharmonikusok létrejöttét!
  • Mit jelent a dB skála?

b) Hang állóhullámok, hangsebesség mérése szg.png

A kísérlet célja

Hangsebesség mérése hang állóhullámok keltésével.

Szükséges anyagok, eszközök

  • Számítógép (Audacity akusztikai mérőprogrammal)
  • Mikrofon
  • Hangfal
  • Mérőszalag

Leírás

Fordítsuk egyenes, sima fal felé hangfalunkat, és a programmal generáltassunk monokromatikus hangot (1000 Hz) (Generálás→Hang). A hangfal és a fal távolsága legyen 1,02 m. A generáltatással párhuzamosan indítsuk el a hangfelvételt is (ehhez egy új hangsávot kell nyitni: Sávok→új hozzáadása→audió sáv), és a faltól indulva mozgassuk egyenletes sebességgel a mikrofont, ahogyan a sematikus ábrán látszik.

 
5.48b.png 5.48c.png

Ekkor a hangnyomás-intenzitásban periodikus csökkenést emelkedést láthatunk (bal oldali ábra, alsó része).

Feladatok

  • Határozza meg két szomszédos minimumhely távolságát, és számolja ki az adatból a hangsebességet!

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Mi az állóhullámok kialakulásának feltétele! Magyarázzuk miért volt érdemes a hangszórót pont 1,02 méterre helyezni a faltól.

Módszertani kiegészítések

  • Az Audacity program használati útmutatója megtalálható a fizika tanítás a középiskolában I. jegyzet 702. oldalán. A kísérletek elkezdése előtt a mikrofont és a hangfalat csatlakoztassuk a számítógéphez. A hangfalat a zöld jack csatlakozóba (valamint a konnektorba), a mikrofont a rózsaszín jack csatlakozóba kell bedugni. „Sajnos” a mai laptopokon már csak egy integrált csatlakozó van. Ilyen esetekben a hang generálása egy mobiltelefonról is történhet. Ezt követően indítsuk el az Audacity programot. Ha a program megfelelően működik, akkor felismeri a két eszközt. A működését érdemes letesztelni: indítsunk el egy felvételt, beszéljünk bele a mikrofonba, majd állítsuk le és hallgassuk vissza. Ha jó minőségben visszahalljuk a saját beszédünket, akkor minden rendben működik.

5.48. Mérések Audacity számítógépes akusztikus mérőprogram segítségével

a) Az emberi hang, a hangvilla és síp hangjának elemzése szg.png

A kísérlet célja

Különböző hangok elemzése Audacity programmal. Nyílt és zárt síp hangja közötti különbség bemutatása.

Szükséges anyagok, eszközök

  • Számítógép (Audacity akusztikai mérőprogrammal)
  • Mikrofon
  • Ismert frekvenciájú hangvilla, gumi ütő
  • Nagy méretű demonstrációs síp

Leírás

A mikrofont helyezzük magunk elé és a különböző eszközökkel (hangszál, hangvilla, síp) keltett hangokat vegyük fel. Vizsgáljuk meg a hangnyomást az idő függvényében, valamint elemezzük a hangok spektrumát!


5.48a.png

Feladatok

  • Mondjunk bele a mikrofonba egy tetszőleges szöveget (fontos, hogy meg tudjuk ismételni!). Nagyítsunk rá a hangnyomás grafikonra és figyeljük meg a hangnyomás „periodikus” változását! Készítsük el a hang spektrumát, és határozzuk meg a hangunk legjellemzőbb frekvenciáját (alaphangját). Kérjük meg egyik társunkat, hogy mondja bele ugyanezt a szöveget a mikrofonba. A spektrum alapján döntsük el kinek mélyebb a hangja!
  • A gumi ütővel szólaltassuk meg a hangvillát. Vegyük fel a hangját, nagyítsunk rá a hangnyomás grafikonra és figyeljük meg a hangnyomás periodikus változását! Mi a különbség az emberi hanghoz képest? Figyeljük meg a hang spektrumát! Hasonlítsuk össze a mért és a hangvillára írt frekvenciát! Hogyan módosul a hangvilla hangja (spektruma), ha az asztalhoz csapva szólaltatjuk meg?
  • Fújjunk bele a sípba egyenletesen és rögzítsük a hangját! Figyeljük meg a hangnyomás periodikus változását! Hasonlítsuk össze az előző kettő grafikonnal! A spektrum alapján határozzuk meg a síp alaphangját! Fogjuk be a síp végét és szólaltassuk meg újra. Ebben az esetben is határozzuk meg a zárt síp alaphangját és vessük össze a nyitott síp alaphangjával!

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Mi határozza meg az ember hangszínét? Honnan látszik a spektrumán?
  • Magyarázza a nyitott és zárt síp hangja közötti különbségeket. Magyarázza a felharmonikusok létrejöttét!
  • Mit jelent a dB skála?

b) Hang állóhullámok, hangsebesség mérése szg.png

A kísérlet célja

Hangsebesség mérése hang állóhullámok keltésével.

Szükséges anyagok, eszközök

  • Számítógép (Audacity akusztikai mérőprogrammal)
  • Mikrofon
  • Hangfal
  • Mérőszalag

Leírás

Fordítsuk egyenes, sima fal felé hangfalunkat, és a programmal generáltassunk monokromatikus hangot (1000 Hz) (Generálás→Hang). A hangfal és a fal távolsága legyen 1,02 m. A generáltatással párhuzamosan indítsuk el a hangfelvételt is (ehhez egy új hangsávot kell nyitni: Sávok→új hozzáadása→audió sáv), és a faltól indulva mozgassuk egyenletes sebességgel a mikrofont, ahogyan a sematikus ábrán látszik.

 
5.48b.png 5.48c.png

Ekkor a hangnyomás-intenzitásban periodikus csökkenést emelkedést láthatunk (bal oldali ábra, alsó része).

Feladatok

  • Határozza meg két szomszédos minimumhely távolságát, és számolja ki az adatból a hangsebességet!

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

  • Mi az állóhullámok kialakulásának feltétele! Magyarázzuk miért volt érdemes a hangszórót pont 1,02 méterre helyezni a faltól.

Módszertani kiegészítések

  • Az Audacity program használati útmutatója megtalálható a fizika tanítás a középiskolában I. jegyzet 702. oldalán. A kísérletek elkezdése előtt a mikrofont és a hangfalat csatlakoztassuk a számítógéphez. A hangfalat a zöld jack csatlakozóba (valamint a konnektorba), a mikrofont a rózsaszín jack csatlakozóba kell bedugni. „Sajnos” a mai laptopokon már csak egy integrált csatlakozó van. Ilyen esetekben a hang generálása egy mobiltelefonról is történhet. Ezt követően indítsuk el az Audacity programot. Ha a program megfelelően működik, akkor felismeri a két eszközt. A működését érdemes letesztelni: indítsunk el egy felvételt, beszéljünk bele a mikrofonba, majd állítsuk le és hallgassuk vissza. Ha jó minőségben visszahalljuk a saját beszédünket, akkor minden rendben működik.