• 1
  • 2

Cs.Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, IX. A tojástartó doboz titkai

A hanghullámok terjedése azért fontos a számunkra, mert a mikrofonok és a hangsugárzók viselkedését is befolyásolják ezek a tulajdonságok. Nem is szólva arról, hogy emiatt nem mindegy, hol ülsz a nézőtéren, és mit hallasz abból, ami szól. Ha hallasz egyáltalán valamit.

Képzeld el, hogy van egy pontszerű hangforrásod! Hogy micsodád? Hát egy hangforrásod, ami pontszerű. Na, rögtön itt kell megállni. Először is, emlékezz vissza, mi is az a pont! Az alábbi rajzon egy pontot látsz.

Mit láttál? Semmit nem láttál. Hát persze, mert a pontnak semmilyen kiterjedése sincs. De akkor mi az, hogy „szerű”? A „szerű” az „ahhoz képest” megfogalmazása. Vagyis, hogy olyan kicsi. hogy eltörpül ahhoz képest, ami meg nagy. Nézzük például ezt a két kört:

11

Egyikről sem mondhatjuk, hogy pontszerű.

Aztán nézzük ezeket:

11

Noha a kisebb kör sem pont, a nagyobbhoz képest oly parányi, hogy pontnak tekinthető. Nem pont, hanem pontszerű.
Azt már kiszámoltuk a λ=c/f képlettel, hogy a nagyon mély, 20 Hz frekvenciájú hang hullámhossza szobahőmérsékleten 17 méter. Egy mélysugárzó hangszóró átmérője pedig kb. 0,4 méter. Ez azt jelenti, hogy a mély hangok esetében a hangszóró pontnak tekinthető. A pontszerű hangforrás által kibocsátott hang – ha semmilyen akadály nincs a közelében – gömbhullám. Felülről nézve ilyen:

2
Vagyis minden irányban ugyanúgy terjed. A gömbhullám erőssége, vagyis a hangnyomás amplitúdója a távolság kétszereződésével a felére csökken. Ha tehát 1 m-re vagy a hangszórótól, akkor tőle két méterre a feleakkora, négy méterre a negyede, 8 méterre a nyolcada lesz a hangnyomás.

Képzeletben most menj nagyon messzire a hangforrástól! Továbbá – az egyszerűség kedvéért – tegyük föl, hogy egy nagyon magas hangot kellene megfigyelned. Legyen ez pl. 20 kHz! Ennek a hullámhossza 1,7 cm. Minél távolabb vagy a hangforrástól, a hullám átmérője annál nagyobb: 3,4 cm, 6,8 cm, 13,6 cm, 27,2 cm, 54,4 cm, 108,8 cm, 217,6 cm, 335,2 cm, 670,4 cm, kb. 13 m, 26 m, 52 m, 104 m, 208 m, 816 m… és így tovább (ha el nem számoltam véletlenül). Végül akkora lesz, hogy nem is érzékelhető a gömbsége. A földünk majdnem gömb alakú, mégis úgy látjuk az Alföldön, mintha sík lenne. A hullámtanban is léteznek síkhullámok. Például síkhullám az a vízhullám, ami a tó közepéről indul, és mire a parthoz ér, ilyen lesz:

 3

A gömbhullámból tehát előbb-utóbb síkhullám válik:

4

A síkhullámok érdekessége, hogy a távolság növekedésével egyáltalán nem csökken az erősségük. Ez azt jelenti, hogy egy síkhullámmá vált hang sosem hallgatna el, ha… ha a levegő vagy más közeg nem csillapítaná. Szerencsére, csillapítja, ezért lehetséges a hangszigetelés.
Eddig arról volt szó, hogy önmagában hogyan terjed a hanghullám ott, ahol nincs semmiféle akadály. ilyenkor azt mondjuk, hogy a hang a szabad térben terjed. Szabad tér persze nincs, de mindent ahhoz viszonyítunk, mintha lenne. Na tessék, már megint! Mi az, hogy nincs szabad tér? Hiszen hányszor mondjuk, hogy kimegyünk a szabadba?

5


Kétségtelenül sokkal nagyobb a tér egy mezőn, mint a panelketrecben, de ha csak arra gondolsz, hogy a föld a hang szempontjából mekkora akadály, akkor már értheted, miért beszélünk más értelemben az akusztikában szabad térről. S hogy nincs ellentmondás, arra bizonyíték, hogy a „szabadtéri hangosítás” egyáltalán nem könnyű, éppen amiatt, mert ahol hangosítunk, egyáltalán nem szabad, a hang útjában akadályokkal van tele a tér.

A valóságban mindig van akadály. Például a hullám nekimegy a falnak. A költőtől tudjuk, hogy „nagyot koppan, aztán elhallgat”. Ha a falnak menéstől valóban elhallgatna, akkor az azt jelentené, hogy a fal teljesen elnyeli a hangot. Hogy azután mit csinál vele? Vagy hőrezgéssé alakul teljes egészében a hangrezgés, vagy egy részét – a szomszédok örömére – a fal átengedi magán. Minket most csak az érdekel, hogy a falnak – és minden rugalmas közegnek, így a levegőnek is - hangelnyelő hatása van.

Ám a fal nemcsak elnyeli a hangot, hanem vissza is veri azt. Mégpedig ugyanolyan szögben veri vissza, mint amilyenben a falba ütközött a hang.

6

Azt a mértéket, ami azt mutatja meg, hogy a falba verődő hangból mennyit nyelt el a fal és mennyit vert vissza, elnyelési foknak nevezzük, a görög α-val jelöljük, és így számítjuk ki:

keplet

A beeső hullám erősségét mindig 1-nek tekintjük.

Ha a visszavert hullám is ugyanakkora, mint a beeső, akkor annak az értéke is 1. Ha az 1-et elosztjuk 1-gyel, az eredmény is 1 lesz. Ha 1-ből kivonunk 1-et, akkor nullát kapunk. Logikus is, hogy az elnyelési fok ilyenkor nulla, hiszen a közeg semmit nem nyel el, mindent visszaver.

Ha nincs visszavert hullám, akkor annak nagysága nulla. 0-ban az 1 nullaszor van meg. 1-0=1, tehát α=1 lesz. Ez is érthető, hiszen a közeg mindent magába szívott, elnyelt.

α értéke mindig 0 és 1 között van, hiszen nincs olyan anyag, amelyik minden hangot teljesen visszaverne, és olyan sincs, amelyik minden hangot teljesen elnyelne. Az elnyelési fok ráadásul függ a frekvenciától is, nem létezik egyenletesen elnyelő anyag.

7

És vajon mit tud a tojástartó doboz?

Például kiválóan alkalmas arra, hogy tojásokat tarts benne. Ha ugyanis csak úgy, egymásra dobálod a tojcikat, azok össze fognak törni. Azután arra is jók, hogy a piacon kedveskedj az üres tojástartó dobozokkal az árusoknak. Én pl. olykor egy csomó tojástartó dobozért cserébe egy doboznyi tojást kaptam a rákosborzasztói piacon. (Hű, de régen volt az is…) Meg még arra is jó, hogy a lakásod faszául majdnem úgy nézzen ki, mint egy stúdió, ráadásul büdös is legyen benne.

8

Ezenkívül porfogónak is kiváló, teljesen fölösleges takarítani, úgysem lesz tisztább semmi.

Amire viszont teljességgel alkalmatlan, az a hangszigetelés, pontosabban a hanggátlás, mert az elnyelési fok jelentősen függ a tömegtől. A tojástartó doboz azonban pillekönnyű, űgy átmegy rajta a hang, mint a huzat. Tehát semmit nem nyel el, cserébe viszont nem is ver vissza. Szomorú ez nagyon, mert minden becsapott ismerősöd habzó szájjal fogja bizonygatni, hogy igenis, használ valamit. De hát azt is tudjuk, hogy a csajok szexuális élvezetére használatos Müller-cseppek is hatékonyak – attól függően, hogy ki a Müller. Ám ha visszaemlékszel arra, hogy „azt halljuk, amit látunk”, akkor elnézőbben fogod kezelni a haverok rajongását a tojástartó dobozokért.

Térjünk hát vissza a tudományhoz!

Amikor egy hangrezgés új közegbe hatol, a hullám terjedési sebessége és a terjedés iránya is megváltozik, hiszen ezek közegfüggő tulajdonságok. A hang megtörik.

9

De nemcsak törni tud, hanem elhajolni is. Ha pl. egy öt centi átmérőjű tárgy kerül a hang útjába, amelynek az átmérője 5 cm, akkor a 17 méteres, 20 Hz-es hullámnak nem akadály, szinte észre sem veszi. A 17 centis, 200 Hz frekvenciájú rezgésnek viszont már akadály, és mert kikerülni nem tudja, elhajol mellette. Az 1,7 centiméter hosszú, 20 kHz-es rezgés pedig nekiütközik.

És ha a hullám útjába egy rést helyezünk? Miért is tennénk? Ha közelebbről megnézel egy csomó mikrofont vagy hangsugárzót, sok-sok rést fedezhetsz föl rajtuk.

Megjelent: 1056 alkalommal