Tavakeeles on “biit” muusikapala peamine impulss - see osa, mille järgi te tantsite -, kuid milles füüsika, see termin kirjeldab väga sarnast nähtust, millel on huvitavam põhjus kui mööda trummeldavat trummarit selle juurde.
Löögisageduse (ja löögisageduse) nähtus füüsikas tuleneb helilainete häiretest erineva sagedusega helilainete vastastikune mõju ja see viib sarnase pulseeriva efektini a toon. Lisaks sellele, et see on huvitav füüsiline efekt, mis aitab teil mõista hävitavat ja konstruktiivset lainete sekkumine, löögid on palju rakendusi, sealhulgas muusikariistade ja mõnede meditsiiniliste seadmete jaoks seadmeid.
Beati fenomen
Kui segunevad kaks erineva sagedusega helilainet, on tulemuseks löögina tuntud heli tugevuse varieerumine. Esitades helilaineid siinuslainetena, kaaluge järgmisi väljendeid:
y_1 = \ sin (2π × 250 \ tekst {Hz} × t) \\ y_2 = \ sin (2π × 255 \ tekst {Hz} × t) \\ y_ {1 + 2} = \ sin (2π × 250 \ tekst {Hz} × t) + \ sin (2π × 255 \ tekst {Hz} × t)
Esimene võrrand (y1) tähistab 250 Hz häälestushargi võnkeid (kus 1 Hz = üks võnkumine sekundis), kusjuures
tiga tähistab aega ja teine (y2) näitab 255-Hz võnkumise väärtust teise häälestuskahvli tulemusena.Kolmas (y1+2) näitab kahte esimest siinuslainet, mis on liidetud, tähistades uut (keerukamat) võnkumist, mis ühendab kahe esimese mõju. Kui graafite need kolm võnkumist koos, märkate seday1+2 on amplituud, mis varieerub vahemikus 0 kuni 2 korda suurem kui indiviidi amplituudy1 jay2 lained.
Erinevate sagedustega lainete kombinatsiooni nimetatakse asuperpositsioonkahest alglainest ja erinev amplituud tuleneb ümberlülitamisestkonstruktiivne sekkuminejahävitav sekkuminekahe laine vahel.
Kõiki amplituudi piike nimetatakse arütmja toimub väärtusteltkus mõlemad lained jõuavad haripunkti, mis on konstruktiivse interferentsi määratlus. Vastupidine - kus üks laine on tipus ja teine laine on küna - on destruktiivse häire määratlus; sõna otseses mõttes lained tühistavad üksteist (erineval määral) ja vähendavad kombineeritud amplituudi.
Muidugi, kui räägime helilainetest, näitab amplituud teile heli tugevust ja see muster tekitab järkjärgulise nihke valju ja vaikuse vahel. Thelöögi sageduson nende tippude arv valjus sekundis.
Peksmise sagedus
Nüüd, kui saate aru, mis on löögisagedus, kogunevad paljud küsimused konstruktiivse ja hävitava sekkumise olemuse kohta. Kuidas muutub löögisagedus, kui sagedused on üksteisele lähemal ja kui nad on üksteisest kaugemal?
Löögisagedus on määratletud kui kahe alglaine sageduse erinevus. See tähendab, et mida lähemal on kaks sagedust, seda väiksem on löögisagedus (see tähendab vähem lööki sekundis), mis muudab need inimese kõrva järgi hõlpsamaks eristamiseks. Ja vastupidi, mida kaugemal on kaks siinuslainet sageduses, seda kiirem on löögisagedus ja seda raskem on eristada kuni punktini, kus väga kiirete löögisageduste põhjustatud amplituudmodulatsiooni ei saa tegelikult eristada inimese kõrv.
Peksusageduse tuletamine
Löögisageduse matemaatilise valemi võib tuletada kahe algse siinuslaine superpositsiooni avaldisest:
y_ {1 + 2} = \ sin (2π f_1 t) + \ sin (2π f_2 t)
Kus konkreetsed sagedused on lihtsalt asendatudf1 jaf2 et anda üldvalem. Tuletamise lõpuleviimiseks vajaliku mõistatuse peamine osa on trigonomeetriline identiteet:
\ sin (x) + \ sin (y) = 2 \ sin \ bigg (\ frac {x + y} {2} \ bigg) \ cos \ bigg (\ frac {x-y} {2} \ bigg)
Kasutades seda koosx = 2π f1 t jay = 2π f2 t, annab:
\ begin {joondatud} y_ {1 + 2} & = \ sin (2π f_1 t) + \ sin (2π f_2 t) \\ & = 2 \ sin \ bigg (2πt \ frac {f_1 + f_2} {2} \ bigg) \ cos \ bigg (2πt \ frac {f_1-f_2} {2} \ bigg) \ end {joondatud}
Võrrand näitab, miks löögisageduse nähtus tekib. ThepattTermin näitab, et kombineeritud laine on osaliselt siinuslaine, mille sagedus on näidatud kahe alglaine keskmise sagedusena. Thecostermin on lööksageduse määratluse põhiosa, sest see sõltub sageduse erinevusest kahe alglaine vahel ja läheneb 1-le, kui nad üksteisele lähemale jõuavad (st kui cos argument läheb 0). Nii et põhiosa kirjutatakse sageli iseseisvalt järgmiselt:
f_ {võita} = | f_1- f_2 |
Sirgete sulgudega, mis tähendab, et võtateabsoluutväärtus(s.t miinusmärkide ignoreerimine juhul, kuif2 > f1) löögisageduse määramiseks. See on mõttekas, kuna konstruktiivse sekkumise suurus (st algsete siinuslainete "kattumine") ei sõltu sellest, kumb jõuab esimesena tippu.
Beati rakendused - puuduv fundamentaalne efekt ja mitmehäälsus
Multifoonika ja puuduv põhiefekt on mõlemad näited sellest, kuidas löögisagedused viivadsubjektiivsed toonidja nende mõju kuulajale. Kui löögisagedus on inimese kõrva keskmises sagedusalas, võtate selle üles nagu „kolmas toon” ja mõnikord nimetatakse seda sel põhjusel ka erinevustooniks. Flöödimängijad kasutavad seda efekti "kahest flöödist koosneva trio" loomiseks, kus kaks mängijat ja nende subjektiivsed toonid annavad heli, nagu mängiks tegelikult kolm inimest.
Muusikariistad üldiselt ei tooda ühe sagedusega "puhast tooni"; neid on alatiülemtoonidtoodetud, mis on põhisageduse täisarvukordsed. Näiteks on A-noodil 220 Hz sagedus, kuid 440 Hz, 660 Hz, 880 Hz ja nii edasi tekitatakse ka noodil pillil mängides.
Nende tekitatud subjektiivne toon on võrdne algse 220 Hz-ga, seega tugevdab see põhisagedust ja tugevdab kuulaja helitaju tajumist. Kuid isegi siis, kui põhisagedust ei toodeta (nt halva audioseadme või sageduse filtreerimise efektide tõttu), olete teikkanende löögisageduste tõttu kuulke põhisageduse kõrgust, mida nimetatakse puuduvaks põhiefektiks.
Ka puhkpilli mängivad muusikud saavad kasutada subjektiivseid sagedusi sarnaselt “kahe flöödi kolmikule”, summutades noodi huulikusse, mängides samal ajal teist nooti. Nende kahe vaheline löögisagedus (st sageduse erinevus) loob kolmanda noodi. Selle efekti nimi on mitmefooniline.
Beati rakendused: Doppleri impulsi tuvastamine
Ultraheliimpulssandur kasutab löögisagedusi Doppleri nihkest tulenevate väikeste muutuste tuvastamiseks, kui helilained peegelduvad liikuvast objektist. Seda tüüpi sondi kasutatakse sageli verevooluks; ultraheli helilained põrkavad verelt tagasi, kuid nihutatakse sammuga verevoolu kiirusest sõltuva summa võrra.
Algse ja peegeldunud helikõrguse erinevus tekitab löögisagedusi ja neid analüüsides saab tuvastada verevoolu kiiruse muutusi (nt ummistuse tõttu). Kui signaali võimendatakse ja mängitakse kõrvaklappide kaudu, on kuulda ka löögisageduste pulssi.
