Měření hlasitosti zvuku. Tematický celek: Zvuk. Úkol:

Název materiálu: Měření hlasitosti zvuku. Číslo materiálu: Robotické vnímání světa II. /25 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Milan Kux Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.26/02.0004; název projektu: Experimenty k rozvoji fyzikálního myšlení Příjemce: Gymnázium, Uničov, Gymnazijní 257; financováno z ESF a státního rozpočtu ČR

Název:

Měření hlasitosti zvuku.

Tematický celek:

Zvuk.

Úkol: 1. 2. 3. 4. 5.

Zopakuj si, co je to zvuk a ultrazvuk, jaké jsou jednotky hlasitosti zvuku. Jak funguje zvukový senzor. Navrhni robota pro měření hlasitosti zvuku. Změř hlasitost zvuku na chodbě školy během přestávky. Data vynes do grafu a analyzuj je pomocí tabulkového kalkulátoru.

Robotické vnímání světa II. /25

1


1. Zvuk a ultrazvuk Zvuk   

  

každé mechanické vlnění, které působí na lidské ucho a vyvolává v něm sluchový vjem frekvence 20 Hz až 20 kHz (dolní a horní mez slyšení) patří mezi akustická vlnění: o f < 16 Hz INFRAZVUK o 20 Hz - 20 kHz ZVUK o 20 kHz – 3.108 Hz ULTRAZVUK o >3.108 Hz HYPERZVUK Zdrojem zvuku je chvění pružných těles (hlasivky, struny hudebních nástrojů, vzduchové sloupce) šíří se jen pružným látkovým prostředím libovolného druhu jako podélné postupné (stojaté) vlnění (periodické změny tlaku, resp. hustoty vzduchu) v různých látkách se zvuk šíří různou rychlostí

Ultrazvuk  

např. netopýři se pomocí něj orientují v prostoru – vydávají ultrazvukový signál a zachycují jeho odraz od překážek na stejném principu pracuje i ultrazvukový senzor


2


2. Zvukový senzor   





základní charakteristiky byly zmíněny v materiálu rvs_I_1 může sloužit buď pro nahrávání zvuků (mikrofon), nebo pro měření intenzity zvuku zvuk může zaznamenávat ve dvou režimech: dBa (upravené decibely) – zachycuje jen zvuky, které vnímá lidské ucho dB (decibely, standartní decibely) – zachycuje navíc i zvuky, které lidské ucho neslyší hladiny intenzity zvuku jsou z fyzikálního hlediska komplikované, senzor uvádí poměrnou velikost intenzity, např. údaje uváděné výrobcem: 4-5% odpovídá tichému obývacímu pokoji 5-10% odpovídá vzdálenému hovoru 10-30% hodnota běžné konverzace v blízkosti senzoru nebo hudba běžné hlasitosti 30-100% tato hodnota odpovídá velmi nahlas puštěné hudbě, příp. když lidé křičí 100% zvukového senzoru odpovídá hodnota 90 dB


3


3. Robot pro měření hlasitosti a) Konstrukce robota je velmi jednoduchá – k NXT kostce připojíme dva zvukové senzory, zapojíme do portů 1 a 2

b) Programování robota 

Z palety Complete zvolíme Advanced, Start Datalog


4




Konfigurační panel bloku Start datalog nastavíme dle snímku – jeden zvukový senzor zaznamenává zvuky slyšitelné lidským uchem (dBa), druhý všechny zvuky, i mimo rozsah slyšení (dB)



Data zaznamenáváme po dobu 30 min, jednou za 12 sekund


5


4. Měření intenzity zvuku  

měříme intenzitu zvuku na školní chodbě, po dobu 30 min, 10 min před začátkem hlavní přestávky a pak v průběhu 20ti minutové hlavní přestávky získaná data mají po exportu do tabulkového kalkulátoru následující tvar:

  

první sloupec je čas v milisekundách od začátku měření druhý sloupec intenzita všech zvuků, i mimo lidský sluch třetí sloupec je intenzita zvuků slyšitelných lidským uchem


6




jednoduchou úpravou si pro větší přehlednost převedeme milisekundy na minuty:



tabulka má pak následující tvar:


7


5. Graf a jeho analýza

   

z grafu je patrné, že 10 min do začátku přestávky bylo na chodbě ticho – zvuky slyšitelné lidským uchem měly minimální intenzitu (červený graf) naopak akustické vlnění, které lidské ucho neslyší, se na školní chodbě vyskytovalo i před zvoněním během přestávky intenzita zvuku kolísala, jak kolem robota postupně procházeli skupiny studentů místy dosahovala intenzita velmi vysokých až maximálních hodnot, odpovídajících velmi nahlas puštěné hudbě, příp. když hlasitému křiku


8

Měření hlasitosti zvuku. Tematický celek: Zvuk. Úkol:

Recommend Documents