ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Звук в автомобиле

 Именно здесь автовладелец может реализовать свои личные амбиции не вступая в противоречие с ПДД, запрещающими переделку ключевых узлов автомобиля.

Для начала, немного теории. Звук, который мы слышим, есть волна. Любая звуковая волна подобна тем волнам, которые мы можем наблюдать на поверхности воды. Для визуального отображения мы можем с этими волнами и поэкспериментировать.

Представим себе зеркальную поверхность пруда в безветренную погоду. Если в такой пруд бросить камень — от места падения начнут расходиться красивые ровные круги. Это чистая волна, в звуке так же распространяется звуковая волна от одной ноты. Теперь бросим одновременно два камня. Опять пошли красивые круги, но вот, круги от соседних камней встретились. Картина уже не такая красивая. Если бросить горсть камней, никаких кругов мы не увидим, только рябь на поверхности воды. В аналогии со звуком это неконтролируемый шум. Т.е. вопреки распространенному мнению, чем больше источников звука, тем этот звук хуже.

Однако, природа наделила нас двумя ушами для того, чтобы мозг мог улавливать не только сам звук, но и направление по которому звук распространяется. Поэтому при записи концертов, для определения местонахождения инструментов и исполнителей начали использовать два микрофона при записи и две колонки при воспроизведении. Так появился стереозвук. С концертом все понятно: сцена впереди, Вы сидите лицом к сцене, инструменты играют то слева, то справа, но всегда спереди. Именно такие записи мы обычно слушаем дома и в машине.

С появлением компьютерной трехмерной графики, интерактивных игр и DVD, появилась необходимость позиционировать звук не только слева- справа но и спереди -сзади. Тогда появились системы объемного звучания 4.1, 5.1, 6.1, 7.1. Здесь число до точки означает количество широкополосных динамиков, воспроизводящих диапазон от 50 до 20000 Гц, а 1 показывает на обязательное присутствие в системе НЧ динамика, сабвуфера, воспроизводящего частоты от 10 до 50Гц. Это объясняется технологической невозможностью обычного динамика воспроизвести столь низкие частоты при подведении той же мощности.

Поэтому усилитель на сабвуфер делается всегда в 3-4 раза мощней, чем на остальные динамики. Поскольку столь низкие частоты не позиционируются в пространстве, мы воспринимаем их как вибрацию поверхности, достаточно иметь в системе один низкочастотный динамик, при этом практически не важно, где он располагается, что позволяет разместить его в удобном месте, а габариты остальных динамиков, вследствие их меньшей мощности снизить до разумных размеров.

Нужно отметить, что получившая наибольшее распространение система 5.1 позволяет очень реалистично воспроизвести звук, при наличии качественной аппаратуры и передать атмосферу, скажем, девственного леса, с охотящимися хищниками, стаями птиц, взлетающих при малейшей опасности, тучами насекомых, несущих медленную мучительную смерть, и т.д. В результате прослушивания такой записи мы полностью погружаемся в атмосферу компьютерной игры или видеофильма, получаем массу адреналина, кучу ощущений, словом все то, чего так не хватает урбанизированному человеку.

НО! Спрашивается, нужно ли в машине, в напряженном городском потоке, вдруг услышать из за спины рык саблезубого тигра или крик павиана? Думаю за рулем адреналина хватает и так. К тому же, среагировав на виртуального обезьяна сзади, мы можем пропустить реальную старушку, переходящую автостраду спереди.

 

Поэтому, несмотря на стремительное проникновение DVD в наши автомобили, давайте оставим виртуальные забавы местам стоянки, а на ходу сконцентрируем зрение и слух спереди. Хороший концертный звук нам в этом не помешает, а при правильном подборе темпа и стиля даже поможет.

Складывается схема построения идеального звука в машине. Чтобы наиболее четко передать атмосферу зала, мы должны на кончиках передних крыльев разместить две мощные широкополосные колонки с диффузорами большого диаметра и подать на них стереозвук. Это ИДЕАЛ. Он как известно недостижим. 9 Дальше рассмотрим компромиссы и что мы при этом теряем. Итак:

 

Компромисс1.

Технически практически невозможно создать один динамик, одинаково хорошо воспроизводящий во всем звуковом диапазоне. Это хорошо видно на примере дорогой домашней акустики, где в наличии всегда 2 а то и 3 динамика разного размера на одной акустической системе(АС). Дома, где расстояние слушателя до АС на порядок больше, чем расстояние между разными динамиками, мы практически не замечаем потери в качестве. Правда инженеры, проектирующие АС стараются для этого изо всех сил.

Самое сложное технически здесь создать правильный стык частот, т.е. при достижении заданной частоты один динамик должен перестать воспроизводить звук, а другой начать. При возникновении ситуации, когда два динамика воспроизводят одинаковую частоту, создаваемые ими волны складываются, громкость в этом диапазоне увеличивается и в результате имеем «горб» — преобладание какой то полосы частот над остальными. Обычно это случается в области средних частот и на слух воспринимается как режущая, раздражающая музыка.

 

Компромисс 2

Чем больше диаметр диффузора динамика, тем более низкую частоту он может воспроизвести. Это приводит к росту габаритов высококачественных колонок. В домашней акустике это допустимо, хотя с появлением систем пространственного звучания и роста числа АС до 5 и даже 7, размещение их тоже стало проблематичным, что повлекло создание сверхнизкочастотного динамика — сабвуфера. В автомобиле жизненное пространство и так ограничено, зачастую даже для маленьких динамиков место находится с большим трудом.

На практике для воспроизведения всего диапазона частот необходимы сабвуфер диаметром 35-40 см(частота 10-50Гц), мидбас, диаметром 15-17см( 50-350Гц), среднечастотник 10-13см(350-8000Гц) и пищалка 2см (5000-20000Гц). Все это хозяйство неплохо поместится в Вашей комнате, но в машине, пожалуй, придется занять место пассажира 9.

Т.е. слушать музыку мы сможем, но вот использовать машину по прямому назначению — врядли. Однако технологии не стоят на месте, динамики становятся все совершеннее и, в результате, смирившись с парой незначительных звуковых горбиков мы сводим схему к 5ти динамикам: один саб — 30см (10-60Гц), два НЧ-16см (60-5000Гц) и два ВЧ-2см(5000-20000Гц). Это хозяйство уже вполне реально разместить в большинстве современных автомобилей и только в наиболее маленьких или спортивных приходится опускаться еще ниже, за счет большей потери качества (НЧ -13см и вч 1.5см.)

 

Компромисс 3.

Ограниченное пространство автомобиля. Действительно, в машине иногда самому тесно, а тут еще динамики лепить нужно. Исторически первое место, которое пожертвовали автомобилисты в угоду звука — была полка за задним сиденьем. Место действительно почти бесполезное, положишь вещи — закроешь обзор, а плоские динамики вроде и не мешают вовсе.

Кроме того, решалась и еще одна проблема, если объем воздуха, находящийся за динамиком не велик, при сжатии этого воздуха диффузором возникает дополнительное сопротивление, что мешает динамику отыгрывать самые низкие частоты, на которых потребление мощности максимальное. А при размещении в полке, динамик играет на объем багажника, что составляет от 100 до 500л.

Отсюда распространенное мнение, что динамики в задней полке наиболее басовитые.

Именно задние полки породили столь модный доселе размер динамиков 6*9?, т.к полки автомобилей 60х не вмещали эквивалентный по площади диффузора динамик, диаметром 20см, позволяющий воспроизводить частоту от 40Гц. При всей простоте такого размещения, мы уже знаем, что звук должен идти спереди, а при попытке разместить еще два динамика поменьше впереди автомобиля — получаем сильные искажения в виде постороннего шума(вспомним опыты на воде).

Поэтому необходимо стремиться поместить по возможности побольше динамик впереди (16см достижимо почти в любой машине), а сзади оставить только самые низкие частоты.

 

Компромисс 4.

Невозможность установить динамики достаточно далеко от слушателя. Как правило, длина салона ограничена лобовым стеклом, которое находится на расстоянии вытянутой руки. Отчасти сегодня это компенсируется звукорежиссерами при записи дисков — большинство дисков пишутся в студии с учетом близости систем. Еще одна неприятная особенность автомобиля — неодинаковая близость правого и левого динамиков.

В результате звуковая сцена как бы сплющивается с одного бока.

К сожалению, полностью этот дефект не устраним, отчасти его можно компенсировать размещением динамиков подальше от слушателя. Самыми дальними точками в машине являются кик панели и углы стоек лобового стекла, кроме того, высокие частоты неплохо отражаются стеклом автомобиля, так что для пищалок возможно увеличить расстояние направив их на лобовое стекло. Тогда общее расстояние будет сложено из расстояния от пищалки до стекла и расстояния от стекла до слушателя.

 

Компромисс 5.

Звуковое давление (громкость) измеряется в децибелах (дБ). Динамический диапазон качественной записи на компакт диске 98 дБ, это означает, что самый громкий сигнал давит на ваши уши в 98 раз громче, чем самый тихий. Это в тишине. Но при движении уровень шума в салоне свободно достигает 88-92дБ. На практике это означает, что то, что дома Вы комфортно слышите как музыку в салоне движущегося автомобиля утонет в шуме и будет неслышно вообще.

Чтобы комфортно слышать музыку, необходимо чтобы самые тихие звуки перекрывали шум дороги. Но тогда самые громкие превысят болевой порог (где то 145дБ). Приходится мириться с сужением диапазона на ходу, потерей некоторой детальности (кстати то же происходит при сжатии МП3). Но воспроизведение музыки с такой громкостью требует намного большей мощности, чем в домашней акустике. Надеюсь я ответил на часто задаваемый вопрос «почему в машине плохо играют мои домашние колонки мощностью аж 10 Вт?». Для комфортного прослушивания музыки в машине едящей со скоростью 100 км/ч необходима мощность на передние динамики 65-90Вт и на саб 250-400Вт.

 

Компромисс 6.

Напряжение бортовой сети. С необходимой мощностью мы определились. Но закон Ома никто не отменял. Мощность отдаваемую динамику считают по формуле P=U*U/R, где Р — мощность, U — напряжение сети минус потери в усилителе, R — сопротивление динамика. Напряжение сети автомобиля 12В (14 с заведенным двигателем), сопротивление динамика -4 Ома.

Следовательно, максимум, что мы можем получить, это 14*14/4=49Вт. Это без потерь в усилителе. На практике, учитывая габариты головного устройства и существующую базу выходных транзисторов мы не можем получить больше 22Вт на канал.

Цифры указанные на большинстве современных головных устройств 50Вт *4 показывают недостижимую пиковую мощность и имеют мало общего с действительностью. Если покопаться в документации солидных брендов, то где то в середине предпоследней страницы мы увидим скромную надпись «continued power (RMS) — 18W» — продолжительная мощность 18Вт (цифра может колебаться от 16 до 22Вт). Исходя из компромисса 5 это бесконечно мало.

Поэтому все дешевые автомобильные магнитолы сделаны так, что максимальная мощность достигается на регуляторе громкости повернутом на 2/3 или ? от максимума.

При попытке накрутить больше, усилитель начинает искажать звук, появляется больше гармоник на средних частотах, что ухом воспринимается как дальнейшее увеличение громкости ( существует оптический обман зрения, а это такой звуковой обман слуха). Этот режим не имеет ничего общего с качественным звуком и очень опасен для динамиков, т.к. может вывести из строя качественный динамик в течении 5ти минут. Люди далекие от звука всегда просят «поставить более мощные динамики, а то мой магнитофон их перегружает». А нужно ставить как раз более мощный магнитофон.

Очень трудно найти автомобильные динамики меньше 30Вт и автомобильный магнитофон больше 22Вт. Дорогие, качественные головные устройства по этой причине вообще не имеют усилителей, или имеют отключаемые, которые можно в крайнем случае использовать для усиления ВЧ. Чтобы решить нашу проблему, придумали внешние усилители мощности для автомобильных систем. Они имеют довольно солидные габариты, внутри них расположены преобразователи напряжения с +12 В до +/- 40 В и мощность на выходе получается вполне соответствующая нашим требованиям. Плата за это — солидный потребляемый ток до 60А. Не каждый автомобильный генератор способен это выдержать.

 

Компромисс 7.

Автомобиль сделан из листового металла, листовой металл неплохо передает вибрации. Как Вы думаете, откуда берется энергия на вибрацию металла? Она отбирается у динамика, запитанного и без того слабым усилителем. Часто слышишь «поставил дорогие динамики, в магазине басили, а в машине нет, значит меня обманули». Никто никого не обманывал, просто в магазине динамик стоял в деревянном шкафу, и вся энергия шла на звук, а в машине динамик прикучен к листу металла и процентов 70 энергии уходит на вибрацию этого листа. Выход — создать в машине для динамика деревянный шкаф, и баса будет больше чем в магазине, все таки объем салона поменьше.

 

Вот между этими компромиссами и приходится строить звуковую систему автомобиля, добавляя еще фактор цены. Итак, возможные схемы построения звука:

 

2 динамика в заднюю полку + штатный магнитофон. Самый дешевый вариант. Если усилить полку 10мм фанерой, можно получить довольно приличный тональный баланс при динамиках 6*9″ или 20см. Недостатки — звук идет сзади, что неправильно, кроме того, задние пассажиры, у которых пищалки будут непосредственно возле ушей скорей всего попросят о пощаде не успев сесть в машину, и, если Вы везете кого то на заднем сиденьи, Вам скорей всего придется наслаждаться звуком мотора, а не музыкой.

2динамика спереди + штатный магнитофон. Схема предпочтительнее первой, звучит приятней, хотя по цене скорей всего чуть дороже, позволяет в будущем безболезненно нарастить систему до схемы 4 или 5.

2 динамика в заднюю полку + 2динамика спереди + штатный магнитофон. Система, по которой, к сожалению, строится большинство штатных автомобильных систем. Комфортно звучать может только на очень малой громкости, когда каждый пассажир слышит только один динамик. При попытке повысить громкость получаем кашу, которую музыкой назвать трудно. Зато, при покупке Вы гордо заплатили за «8 штатных динамиков» ( 4 НЧ динамика и 4 пищалки, вообще то у нормальных людей это 4 акустические системы, но у менеджера по втюхиванию автомобилей это 8 динамиков)

2 динамика в заднюю полку, обрезанные по НЧ до 80Гц+ 2динамика спереди + штатный магнитофон. Наиболее благоприятно играющая бюджетная схема. Ничего сверхъестественного, но уже приятно звучит, при грамотной установке понравится большинству.

2 динамика спереди + активный сабвуфер в багажнике + штатный магнитофон. Отлично звучащая система. На большой скорости громкости немного не хватает, но при езде по городу и на природе — просто супер.

2 динамика спереди + сабвуфер в багажнике + усилитель + штатный магнитофон. Правильно построенная система. Главное не переборщить с мощностью, может не хватить генератора. Но если ставил специалист — Вам повезло.

 

При всех схемах возможны варианты. Учтите, что с учетом вышеперечисленных компромиссов, 70% качества звука в машине зависит от установки и только 30% от самих динамиков.

Дальше уже идут технологические хитрости установки. Практически всегда, штатные места под динамики необходимо укреплять кольцами из фанеры для борьбы с вибрацией. Для больших динамиков в задней полке колец недостаточно, необходимо изготовление новой тяжелой полки. При установке динамиков в дверь ОБЯЗАТЕЛЬНО необходимо заменить клеенку, проложенную между дверью и картой на менее звенящий водостойкий материал. Перечислить все нюансы невозможно, все нужно уточнять на конкретной машине.

Материал с сайта: http://olenevod.kiev.ua

Шумоизоляция

Качественно сделанная шумоизоляция дает автовладельцу:

  • Тишину в салоне машины, отсутствие звуков непонятного происхождения.
  • Более качественное звучание и насыщенный звук даже штатной аудиосистемы.
  • Возможность спокойно разговаривать и слышать собеседника во время движения.
  • Объективную информацию о состоянии кузовных деталей.
  • Более быстрый прогрев двигателя, салона автомобиля и медленное их остывание .
  • Более плавное закрытие дверей.
  • Улучшение управляемости благодаря снижению центра тяжести.

Для того, чтобы шумоизоляция автомобиля дала ощутимый эффект, необходимо проклеить следующие части автомобиля:

Двери ( как правило, металл на дверях имеет ровную плоскую поверхность и на заводе шумоизоляционной обработке дверей уделяется недостаточное внимание. Поэтому именно через двери чаще всего проходят внешние шумы )

Эффект от шумоизоляции дверей: двери закрываются более плавно, музыка из колонок в дверях звучит намного качественный, чище и объемнее. Значительно улучшается акустика автомобиля, пропадают скрипы дверных обшивок, шум от встречных автомобилей становится на порядок меньше.

Крыша (за счет большой плоскости через крышу очень хорошо передаются все внешние шумы, особенно это ощущается на скорости)

Эффект от шумоизоляции крыши: значительно улучшается звучание музыки в салоне автомобиля за счет увеличения общей жесткости кузова, устраняются все шумы и «барабаны» во время дождя, сохраняется основная часть тепла в салоне в зимнее время, уменьшается гул в салоне при езде по плохому дорожному покрытию.

Пол (основным источником шума от колес, трансмиссии, двигателя и подвески является именно пол автомобиля. Особое внимание при шумоизоляции пола уделяется аркам. Желательно тщательно проклеить эти элементы автомобиля, так как арки передают достаточно сильные вибрации на ровные участки автомобиля)

Эффект от шумоизоляции пола: значительно уменьшается шум от работы двигателя, коробки передач и колес, сокращается теплообмен с окружающей средой, увеличивается общая комфортабельность автомобиля.

Багажник и крышка багажника (багажный отсек служит резонатором звуков, издаваемых днищем, глушителем и другими деталями движущегося автомобиля)

Эффект от шумоизоляции багажника и крышки багажника: уменьшается шум задних колес, сокращается теплообмен с окружающей средой, улучшается звучания музыки, даже если установлены обычные штатные динамики в аккустической полке, увеличивается общая комфортабельность автомобиля.

Капот ( площадь капота любого автомобиля достаточно большая, поэтому вибрация, исходящая от двигателя, с легкостью проникает в салон , вызывая неприятный шум и гул)
Эффект от шумоизоляции капота: уменьшается шум от работы двигателя, сохраняется лакокрасочное покрытие благодаря тому что капот не будет постоянно подвергаться перегреванию (особенно в зимний период) от двигателя.

Для максимального эффекта от шумоизоляции необходимо задемпфировать:

Пластиковые обшивки дверей, обшивку багажника или 5-й двери, все обшивки багажного отсека (если они изготовлены из пластика), центральную консоль, боковые пластиковые стойки. А так же произвести антискрипную обработку этих элементов салона автомобиля.

В чем заключается эффект Доплера?

Эффект Доплера или доплеровский сдвиг возникает при движении наблюдателя относительно источника излучения (или наоборот) и заключается в изменении длины волны или частоты сигнала. Это явление, обнаруженное австрийским физиком Кристианом Доплером в 1803 году, может проявляться по-разному. Классическим примером данного эффекта является слышимое изменение высоты звука от проезжающей мимо машины скорой помощи. Программное обеспечение COMSOL Multiphysics® позволяет эффективно моделировать эффект Доплера в акустических системах и приложениях.

Первоначальная версия статьи была написана Александрой Фоули (Alexandra Foley) и опубликована 15 июля 2013 года. По сравнению с оригиналом данная заметка была значительно переработана, в неё были добавлены новые материалы и анимации на основе обновлённой версии демонстрационной модели, созданной в нашем пакете.

Суть эффекта Доплера

Мы часто сталкиваемся с эффектом Доплера, улавливая изменение высоты тона звука вследствие движения источника звука относительно неподвижного наблюдателя или, наоборот, при движении приемника относительно неподвижного излучателя. Когда источник звука неподвижен, звук, который мы слышим (будучи также в неподвижном состоянии), имеет ту же высоту (частоту), что и звук, непосредственно излучаемый источником.


Звуковые волны, распространяющиеся от неподвижного источника звука в однородном потоке флюида. Данная постановка аналогична случаю, когда источник движется с постоянной скоростью.

При движении источника, звук, который мы слышим, изменяется. Вернёмся к примеру с машиной скорой помощи. Когда она проезжает мимо, сирена звучит иначе, чем если бы мы стояли непосредственно рядом с ней все время. Высота звука, создаваемого сиреной машины скорой помощи, изменяется, когда она приближается, проезжает прямо мимо нас и уезжает.

В процессе приближения машины каждая последующая звуковая волна излучается с более близкого расстояния, чем предыдущая. Из-за этого изменения положения для каждой последующей волны уменьшается время, за которое она доходит до нас. Следовательно, уменьшается расстояние между гребнями волны (длина волны), а значит частота волны увеличивается и звук воспринимается, как более высокий.

Это работает и в противоположном направлении. Когда источник звука удаляется, волны идут до нас всё дольше и дольше. Длина волны увеличивается, воспринимаемая частота уменьшается, высота звука понижается. Аналогичный эффект будет наблюдаться, если мы сами будет проезжать мимо припаркованной машины скорой помощи. В этом случае наблюдатель, то есть мы, движется к источнику. Каждая последующая звуковая волна всё быстрей доходит до нас по мере приближения.

Визуализация ещё одного примера эффекта Доплера

Другим наглядным примером эффекта Доплера является распространение волн на поверхности водоема. К примеру, жук лежит на поверхности лужи. Когда жук неподвижен, он все равно двигает конечностями, чтобы оставаться на плаву. Эти возмущения флюида распространяются по направлению от жука на поверхности воды в виде сферических волн.

Если жук начинает плыть, то это влияет на поток воды вокруг него. Пики волн следуют ближе друг к другу, когда жук приближается к нам и, наоборот, дальше, когда он уплывает. На анимации выше концептуально показано распространение волн на воде со скоростью, которая намного медленнее, чем скорость звука. Из-за маленькой скорости эффект Доплера в данном случае можно увидеть невооружённым глазом.

Численное моделирование эффекта Доплера

С использованием программного обеспечения COMSOL Multiphysics® и уникальных возможностей модуля расширения Акустика можно смоделировать эффект Доплера и рассчитать изменение частоты для источника, движущегося с заданной скоростью. Предположим, что воздух вокруг источника звука (в данном случае – это скорая помощь) движется со скоростью V = 50 м/с в отрицательном направлении по оси z. Также будем считать, что наблюдатель стоит на расстоянии 1 метра от скорой помощи, когда она проезжает мимо. На изображении ниже показан график зависимости звукового давления от расстояния для двух противоположных случаев, когда машина приближается и отдаляется от наблюдателя.


На этом графике по оси x представлено расстояние от машины скорой помощи до наблюдателя. Сплошной линией обозначен график звукового давления, которое воспринимает наблюдатель при приближении машины, а пунктирной линией — давление при удалении машины.

Представленный график позволяет увидеть, как амплитуда волны (или давление) быстрее уменьшается при удалении машины скорой помощи от наблюдателя по сравнению с тем, когда она приближается. Изменение амплитуды волны подтверждает наш эмпирический опыт: сирена становится тише по мере удаления от нас машины скорой помощи. Скорость, с которой уровень звука уменьшается при удалении скорой помощи, намного выше, чем скорость, с которой звук становится выше при приближении машины (как показано на графике выше).

Давайте теперь взглянем на этот эффект в немного другом представлении. Мы можем визуализировать уровень звукового давления вокруг источника звука. Помните, что источник движется в положительном направлении по оси z.


Распределение уровня звукового давления вокруг источника звука градиентом цвета и контурными линиями. Отчетливо видно, что самый внешний контур проходит через внутреннюю часть области моделирования к внешнему слою с идеально согласованными слоями (PML), область которые не показан на графике. Указанный факт также подтверждает тот факт, что звук ниже источника больше, чем над ним.

Другие примеры эффекта Доплера

Эффект Доплера проявляется (и используется) в самых различных приложениях. Одним из распространённых примеров является доплеровский радар, волновой пучок которого направляется на движущийся объект. Зная время, в течении которого волновой пакет доходит до цели, отражается и возвращается обратно к передатчику, можно рассчитать скорость цели. Доплеровский радар используется полицейскими для обнаружения машин, которые движутся быстрее, чем установленное скоростное ограничение.

Эффект Доплера также используется в астрономии для определения направления и скорости, с которой звёзды, планеты и галактики движутся относительно Земли. Измеряя изменение «цвета» электромагнитных волн, астроном может определить радиальную скорость небесного тела. В данном случае обычно оперируют терминами redshift или blueshift, т.е. красное или синее смещение. Если вы заметите «красную» звезду, это значит, что она довольно далеко от Земли. Кроме того, это явный индикатор того, что Вселенная расширяется!

Эффект Доплера также используется в метеорологических прогнозах, гидролокаторах, медицинской интроскопии, измерении кровотока и спутниковой связи.

Дальнейшие шаги

Нажмите на кнопку ниже, чтобы самостоятельно попробовать смоделировать эффект Доплера. При наличии учетной записи COMSOL Access и действующей лицензии на программное обеспечение вы сможете загрузить MPH-файл учебной модели, описанной в данной заметке.

Дополнительные материалы

зачем это нужно / Хабр

В Евросоюзе

приняли

закон, в соответствии с которым автомобили с электродвигателями оснастят системами звукового оповещения пешеходов. Динамики будут автоматически включаться при низкой скорости движения машины, чтобы предупреждать окружающих о её приближении. Рассказываем, какие ещё страны ввели подобные законы и почему это важно.


Фото Bernard Spragg. NZ / PD

Зачем понадобился закон

Электромобили перемещаются в пространстве почти бесшумно: эти машины питаются от аккумуляторов, в их силовых установках меньше движущихся частей, нет и газораспределительного механизма с выхлопом.

Когда электромобиль несётся с большой скоростью, его приближение можно услышать из-за шума ветра и шуршания шин. Но если он движется медленно, например во время парковки, его услышит даже не каждый находящийся в десятке метров от него.

Согласно исследованию благотворительной ассоциации для помощи незрячим Guide Dogs, для пешехода риск быть сбитым электромобилем или гибридным автомобилем на 40% выше вероятности попасть под машину с двигателем внутреннего сгорания.

Эти выкладки подтверждает и

эксперимент

Калифорнийского университета в Риверсайде. Ученые установили, что при скорости транспортного средства на уровне 8 км/ч дистанция между пешеходом и «гибридом», начиная с которой первый мог верно определить, откуда машина движется, оказалась на 74% короче, чем в случае с автомобилем, оснащённым ДВС. Попросту говоря, чтобы среагировать, у человека больше времени в запасе, когда в дорожной ситуации участвует обычное авто.

Что принял Евросоюз

Еврокомиссия приняла закон, который требует от производителей электромобилей и «гибридов» повышать уровень шума, исходящего от этих машин на малых скоростях.


Согласно новым нормативам, при движении медленнее 20 км/ч автомобиль должен автоматически включать систему звукового оповещения пешеходов. Она будет обязательна для всех автомобилей с электрическим двигателем, и водители не смогут её отключить.

Закон вступит в силу 1 июля 2019 года. К тому времени все новые модели автомобилей должны будут снабдить системами оповещения. Остальной автопарк модернизируют постепенно: в документе не указаны сроки обновления «старых» электромобилей, но оно

запланировано

.

Где ещё приняли подобные законы

Аналогичные правила для производителей автомобилей

разработали

в США. Акт рассматривали в Конгрессе с 2010 года, но подписали только в начале 2018-го.

Дополнительные звуки электромобили в Штатах будут издавать на скорости менее 30 км/ч. Согласно закону, к сентябрю 2019 года автопроизводители должны установить системы оповещения на половину своих новых машин с электрическими двигателями. Ожидается, что на все электромобили в стране системы поставят к 2020 году.

К тому моменту, по оценке министерства транспорта США, новые требования к электрическим автомобилям будут предотвращать порядка 2400 аварий в год. Предполагается также, что эти меры сэкономят $250–320 млн благодаря уменьшению совокупного ущерба от ДТП.

В Японии закон, предписывающий монтировать в электромобилях и гибридных авто устройства акустического оповещения пешеходов, действует с 2010 года. Приспособления издают звук, подобный шуму двигателя внутреннего сгорания, — они включаются автоматически, когда скорость оказывается ниже 20 км/ч.

Что будет дальше

В США и Европе упомянутые законопроекты не поддержали активисты, которые выступают против шумового загрязнения окружающей среды. По словам основателя некоммерческой организации Noise Pollution Clearinghouse Леса Бломберга (Les Blomberg), проблема «незаметности» электромобилей заключается не в том, что электрические двигатели слишком тихие, а в повышенном уровене уличного шума.

Как полагает Бломберг, следует законодательно ограничить громкость самых шумных транспортных средств: мотоциклов, автобусов и грузовиков. Стоит отметить, что в Евросоюзе уже приняли подобную директиву. План по снижению громкости двигателей рассчитан на 2016–2024 годы, а результатом его выполнения должно стать уменьшение уровня шума от транспорта приблизительно на 25%.

Другие активисты сомневаются в том, что законы, регулирующие минимальный уровень шума от автомобилей без ДВС, принимаются достаточно взвешенно, потому что те подменяют понятия и приводят к переносу ответственности.

На передний план выходит не обязанность водителя не допускать аварий, а необходимость для пешехода следить, чтобы его не задавили.

Однако ассоциации незрячих людей не высказывали таких претензий к описанным законам. С точки зрения их представителей, человеку с нарушением зрения часто трудно понять, откуда приближается электромобиль, и система аудиооповещения поможет ему сориентироваться при переходе дороги. До вступления требований в силу автопроизводителям предстоит решить важную задачу — определить, какой именно звук будет издавать используемое ими устройство для предупреждения пешеходов.


Фото Yasunobu HIRAOKA / CC BY-ND

Компания так и норовят перещеголять друг друга в попытках сделать звучание своих автомобилей уникальным. Например, Nissan представил собственный вариант «аудиосопровождения» для электромобиля, которое больше напоминает звук загрузки компьютера, чем рёв двигателя. От «мелодии» Nissan значительно отличаются «гул» Toyota Prius и «мистическая музыка» Chevrolet Volt, которую сравнивают со звуками из видеоигр.

В европейских странах политики работают над единым стандартом звука автомобилей без ДВС. Например, в Великобритании электромобили будут звучать как нечто среднее между белым шумом и тональным шумом (с преобладанием определённой частоты). А вот министерство транспорта США планирует разрешить использовать в электромобилях разные варианты звукового оповещения, из которых водители смогут выберут сигнал по своему вкусу.

Впрочем, как пишет Futurism, различия в «звучании» машин разных производителей и разных моделей грозят запутать пешеходов, которые привычны к шуму двигателя внутреннего сгорания. Особенно тяжело придётся незрячим: в отсутствие единых стандартов им потребуется запоминать большое количество звуков электромобилей. Так что, возможно, новые нормы в их нынешнем виде могут скорее навредить людям, которым должны помочь.



Больше о звуке и аудиотехнике в нашем Telegram-канале:

Как «звучат» графики и диаграммы
Музыка для продуктивной работы
Как вы используете старую аудиотехнику?
Звуколекториум Аудиомании



С 22 по 25 ноября в «Аудиомании» проходит Черная пятница.

В акции участвует несколько сотен товаров со скидками до 70%. На распродаже представлена самая разная аудиоаппаратура: от наушников и портативных гаджетов до Hi-Fi-аудиосистем. Это отличная возможность прикупить подарок близким на новогодние праздники или взять с хорошей скидкой то, что вы давно присматривали.


Конспект игрового занятия с детьми второго года жизни «Автомобили» (проводится совместно с мамами)

Цели:

Продолжать знакомить детей с понятиями «круг», «большой — маленький», «мало — много».
Познакомить детей с стихотворением А. Барто «Грузовик».
Совершенствовать умения ориентироваться в пространстве: верх, низ.
Формировать умение выполнять словесную инструкцию, сопровождающуюся образцом.
Развивать память, слуховое восприятие, чувство ритма, равновесия, общую и мелкую моторику.
Воспитывать доброжелательное отношение к другим детям.

Оборудование:
игрушки: автомобили разных размеров, кот, матрёшки, мягкие игрушки
вырезанные из бумаги (плотных обоев) изогнутые полоски — «дорога»
скамейки, два длинных шнура, мелкий строительный материал, орехи
кружки красного и зелёного цветов – сигналы светофора
картинки с изображением легковых и грузовых автомобилей, зайца, кубиков
аудиозаписи: звуки движущегося автомобиля, песня «Весёлые путешественники» на слова С. Михалкова.

Ход занятия:
Приветствие «Здравствуй»
Воспитатель произносит приветствие, сопровождая его соответствующими жестами. Дети повторяют жесты.
Здравствуйте ладошки – хлоп, хлоп, хлоп
Здравствуйте ножки – топ, топ, топ.
Здравствуйте щечки – плюх, плюх, плюх
Здравствуйте губки – чмок, чмок, чмок
Здравствуйте зубки – ам, ам, ам.
Здравствуй носик – бип, бип, бип.
Здравствуйте ребята – здравствуйте!

Дидактическое упражнение «Чей звук?»
Воспитатель: Послушайте внимательно, чей это звук? (Звучит запись шума движущегося транспорта). Чей это голос? Это автомашина!

Инсценировка стихотворения А. Барто
Послушайте стихотворение о том, как кот решил покататься на автомашине.

Нет, напрасно мы решили
Прокатить кота в машине:
Кот кататься не привык —
Опрокинул грузовик.

Дидактическая игра «Матрёшки едут в машине»
Посмотрите, это же матрешки. Матрёшки-путешественницы. Они хотят прокатиться в автомашине. Вот у нас две машины. Большая и маленькая машина (показ). В маленькую машину сколько матрёшек поместится? Мало. А вот в большую машину сколько матрёшек поместится? Много матрёшек.

Упражнение на развитие вестибулярного аппарата «Ехали за орехами»
Мы на машине ехали в лес за орехами.
(Ребёнок сидит на коленях у мамы.)

По ровненькой дорожке.
По кочкам, по кочкам,
Рысью.
(Колени мамы ритмично приподнимаются в нарастающем темпе.)

Шагом.
(Темп снижается.)
В ямку — бух. Раздавили десять мух.
(Колени разводятся в стороны, руки мамы придерживают ребёнка.)

Игра «Собери орехи»
Воспитатель: Посмотрите, посмотрите, сколько орехов попадало с дерева на дорогу. Давайте соберём их и сложим в дупло, пусть белочка порадуется.
(Дети собирают орехи и складывают их в пластиковую бутылку с боковым отверстием имитирующем дупло.)

Дидактическая игра «Где спряталась машинка?»
Перед ребёнком выставляются матрёшка, кубик и машинка, которые затем накрываются платочками.
Воспитатель: Найди, где спряталась машинка? Подними платочек и найди машинку.

Дидактическое упражнение «Найди машинку на картинке»
Воспитатель: Вот сколько картинок разных. Возьмите и покажите картинку, на которой нарисована машинка. Где тут машинка?

Рисование «Дорога для машин»
Воспитатель: Возьмите в руку карандаш и нарисуйте дорожку для своей машины.

Музыкально-ритмическое упражнение «Мы едем, едем, едем»
Дети слушают музыку и отбивают ритм погремушками.
Воспитатель: Погремите вверху. Постучите погремушками по полу. Постучите погремушками по коленкам. Руки с погремушками в стороны. Спрячьте погремушки за спинку.

Строительно-конструктивная игра «Гараж для машины»
Воспитатель: Когда наступает ночь, мы с вами дома ложимся спать в кроватки. А настоящие автомашины едут спать в специальный дом для машин, который называется гараж. Сейчас и мы с вами построим гараж для нашей машины. Возьмите кубики. Поставьте их вот так (показывает). А сверху обязательно накройте крышей. Теперь у наших машинок есть свои гаражи.

Массаж «Вот какие колёса»
Воспитатель: Чтобы машина могла ехать, ей нужны колёса. Посмотрите, где у вашей машины колеса? Покрутите колёса руками. А теперь пусть машина едет по вашей ладошке. Вот так. Проехала по ручке, поехала по ножке.
Колёса машины крутятся-вертятся,
Крутятся-вертятся, город проехали весь.

Аппликация «Колёса»
Воспитатель: Посмотрите на картинку. Наш грузовик сломался, он не может даже сдвинуться с места. Чего нет у грузовика? Колёс!

Давайте починим наш автомобиль — сделаем ему настоящие колеса. Колеса у машины круглые. Посмотрите, дети, это круг. (Показ). Приложите эти круги к самому низу машины. Вот какие колеса у машины! Теперь наш грузовик сможет ехать и перевозить разные грузы.

Упражнение на равновесие «Машины едут по мосту»
Воспитатель: А сейчас мы сами будем ездить, как настоящие автомашины. Вставайте, мы отправляемся в путь! Сначала нужно проехать по дороге (между двумя шнурами), а затем по мосту (по скамейке). Остановимся, когда светофор покажет нам красный сигнал (воспитатель показывает красный кружок) и снова поедем, когда загорится зелёный (показывает зелёный кружок).

Лепка «Грузовик везет яблоки»
Воспитатель: Возьмите пластилиновый шарик и приложите к кузову машины. Придавите пластилин сверху ладошкой. Нагрузите в машину побольше яблок. Какого цвета яблоки везет машина? Красные и жёлтые.

Игра «Прокати игрушку»
Воспитатель: Вы можете выбрать себе любую мягкую игрушку и прокатить её в грузовике.
Дети катают машинки за веревочку под музыку.

Воспитатель: Ребята, вы все молодцы!

Л.Н. Назарова, воспитатель МБОУ Детский сад «Сказка», г. Семикаракорск, Ростовская область

Другие статьи по теме: Перекличка идей

 

Почему дети не могут объективно оценить опасность на дороге

Ежегодно тысячи детей погибают под колесами автомобилей. Помимо простой детской невнимательности, причиной трагедии часто является то, что дети хуже ориентируются в звуках и медленнее реагируют на них. Проще говоря, ребенок просто не слышит приближающейся машины! Прекрасного знания правил дорожного движения и сигналов светофора еще не достаточно для того, чтобы уберечь ребенка от беды. Ученые выяснили, что существует ряд чисто физиологических причин, по которым дети младше 10 лет гораздо больше подвержены опасности на дороге, чем взрослые.  

Поле зрения ребенка составляет примерно одну треть от того, что способен охватить взглядом взрослый. То есть вероятность того, что ребенок не заметит машину в три раза выше, чем у взрослого. При этом водителю, сложнее заметить ребенка. Похожая ситуация и с реакцией на звуки.

По данным исследования, проведенного учеными из Университета штата Айдахо и опубликованного в январе этого года, дети в возрасте от 6 до 9 лет реагируют на звук приближающегося автомобиля гораздо медленнее взрослых. Говоря проще, дети его не слышат. Им требуется в 2-3 раза больше времени для того, чтобы различить звук движущегося автомобиля и среагировать на него.

Ученые провели специальные тесты. Детям 6-9 лет через давали прослушать аудиозапись со звуком приближающегося автомобиля. При этом ребята должны были нажимать сигнальные кнопки: когда они впервые услышали звук автомобиля, когда они смогли определить с какой стороны приближается машина (слева или справа) и когда судя по звуку машина находилась прямо рядом с ними. Для сравнения такой же тест провели среди взрослых. В обоих случаях, участники проходили тест по трем разным записям: на первой машина двигалась со скоростью 10км /час, на второй – 20 км/час, на третьей – 40 км/час.

Результаты исследования наглядно показали, что точность и скорость реакции на звук автомобиля увеличивается с возрастом. Взрослые различают звук транспорта движущегося со скоростью 40 км/час приблизительно за 150 метров, в то время, как дети 6-7 лет способны услышать и среагировать на тот же самый звук, когда машина находится на расстоянии 100 метров. Дети 8-9 лет различают такой звук со 120 метров. Существуют исследования, которые показывают, что способность различать звуки совершенствуется с возрастом и у детей она ниже, чем у взрослых.

Но самая большая разница была замечена в определении того, с какой стороны движется автомобиль. Более 98% взрослых участников теста по звуку машины правильно определили приближается машина слева или справа. При этом среди детей только 65-70% не сделали ошибки. Это значит, что 30-35% детей в возрасте от 6 до 9 лет, не могут верно определить с какой стороны к ним приближается автомобиль. Причем трудность эта возникала у детей вне зависимости от скорости движения машины.

Что все это означает на практике? Дело даже не в том, что дети слышат хуже, чем взрослые. Гораздо важнее то, что дети хуже ориентируются в звуках и медленнее реагируют на них. Именно поэтому они больше подвержены всякого рода опасностям. Нужно учесть, что приведенное выше исследование проводилось в лабораторных условиях. Прибавьте к этому суету, отвлекающие моменты и множество дополнительных шумов, которые сопровождают вашего ребенка на улице каждый день. В реальных условиях, в особенности в большом городе,  детям еще сложнее вовремя и правильно сориентироваться в звуках.

Это означает, что переходя дорогу, ребенок младше 10 лет может неправильно оценить расстояние, на котором находится приближающаяся машина, не понять с какой стороны она движется или просто не услышать ее вовсе. Получается, что для безопасного перехода дороги недостаточно одной аккуратности и знаний правил дорожного движения. Да и зеленый сигнал светофора далеко не всегда означает полную безопасность. Разве мало в наших городах машин летящих на красный свет? Чтобы уберечь себя от этой опасности очень важно ее вовремя увидеть и услышать. А этого как раз ребенок и не в состоянии сделать, в силу просто своего возраста и физиологических причин. Именно поэтому детям младше 10 лет лучше не переходить дорогу самостоятельно.

И еще один важный момент. Как правило, мы учим детей быть внимательными к движущемуся транспорту и забываем о том, что опасность может также исходить и от стоящей машины. Во дворах дети нередко играют рядом со стоящими машинами. Ребенок может спрятаться за автомобилем или встать вплотную к нему, спереди или сзади. Проблема в том, что в таком положении водитель ребенка никогда не заметит! Был проведен интересный опыт. Пятнадцать детей в возрасте от 7 до 9 лет попросили присесть впереди и позади стоящей машины. А затем проверили скольких из них водитель со своего места сможет увидеть в зеркала, в лобовое, заднее и боковые стекла. Так вот, не видно было ни одного! Ребенок 5-6 лет может просто стоять позади машины и его не заметят, в особенности, если машина высокая. Водитель не подозревает о том, что рядом с машиной находится ребенок и начинает движение. Результат – серьезное увечье или даже смерть. И таких случаев сотни. Очень важно помнить об этой опасности и объяснить ребенку, что ни стоять, ни тем более прятаться за стоящей машиной ни в коем случае нельзя.

Есть и психологические причины, по которым дети чаще взрослых попадают под машину. Они более импульсивны и торопливы. Дети уверены, что если они видят машину, то и водитель обязательно видит их. Хотя, это далеко не всегда так. Ведь ребенок не понимает, что машина не может остановится мгновенно. Правильно определить расстояние и скорость движения приближающегося автомобиля ему гораздо сложнее, чем взрослому. Психологическая способность выявить опасность и отреагировать на нее у детей в разы меньше, чем у взрослых. Другими словами, ребенок не понимает опасностей, не в состоянии их оценить и правильно среагировать на них.

Несколько правил безопасности, которые нужно всегда помнить и детям и взрослым:


 — ребенку младше 10 лет следует переходить дорогу в сопровождении взрослого

 — всегда останавливайтесь прежде, чем перейти дорогу и внимательно смотрите направо и налево

 — никогда не переходите дорогу между припаркованными машинами

 — даже если дорога пуста и горит зеленый сигнал светофора, будьте внимательны, машина может появится внезапно

 — если вы вынуждены идти по проезжей части, всегда идите лицом по направлению движения

   — в сумерках и темное время суток риски значительно увеличиваются и следует быть еще более внимательным

Поделиться

Подготовка к олимпиаде. Эффект Доплера

Эффект Доплера

Вы могли заметить, что высота звука сирены пожарной машины, движущейся с большой скоростью, резко падает после того, как эта машина пронесется мимо вас. Возможно, вы замечали также изменение высоты сигнала автомобиля, проезжающего на большой скорости мимо вас. Высота звука двигателя гоночного автомобиля тоже изменяется, когда он проезжает мимо наблюдателя. Если источник звука приближается к наблюдателю, высота звука возрастает по сравнению с тем, когда источник звука покоился. Если же источник звука удаляется от наблюдателя, то высота звука понижается. Это явление называется эффектом Доплера и имеет место для всех типов волн. Рассмотрим теперь причины его возникновения и вычислим изменение частоты звуковых волн, обусловленное этим эффектом.

Рис. 1

Рассмотрим для конкретности пожарный автомобиль, сирена которого, когда автомобиль стоит на месте, испускает звук определенной частоты во всех направлениях, как показано на рис. 1. Пусть теперь пожарный автомобиль начал двигаться, а сирена продолжает испускать звуковые волны на той же частоте. Однако во время движения звуковые волны, испускаемые сиреной вперед, будут располагаться ближе друг к другу, чем в случае, когда автомобиль не двигался, что и показано на рис. 2.

Рис. 2

Это происходит потому, что в процессе своего движения пожарный автомобиль «догоняет» испущенные ранее волны. Таким образом, наблюдатель у дороги заметит большее число волновых гребней, проходящих мимо него в единицу времени, и, следовательно, для него частота звука будет выше. С другой стороны, волны, распространяющиеся позади автомобиля, будут дальше отстоять друг от друга, поскольку автомобиль как бы «отрывается» от них. Следовательно, за единицу времени мимо наблюдателя, находящегося позади автомобиля, пройдет меньшее количество волновых гребней, и высота звука будет ниже. Чтобы вычислить изменение частоты, воспользуемся рис. 3 и 4. Будем считать, что в нашей системе отсчета воздух (или другая среда) покоится. На рис. 3 источник звука (например, сирена) находится в покое.

Показаны два последовательных гребня волны, причем один из них только что испущен источником звука. Расстояние между этими гребнями равно длине волны λ. Если частота колебаний источника звука равна f то время, прошедшее между испусканиями волновых гребней, равно Т = 1/f. На рис. 4 источник звука движется со скоростью vист. За время Т (оно только что было определено) первый гребень волны пройдет расстояние d = vT, где v — скорость звуковой волны в воздухе (которая, конечно, будет одна и та же независимо от того, движется источник или нет). За это же время источник звука переместится на расстояние dист. = vист.Т. Тогда расстояние между последовательными гребнями волны, равное новой длине волны λ/, запишется в виде

λ/ = d – dист. = (v – vист.)T = (v – vист.)/f,

поскольку Т= 1/f.

Частота f/ волны дается выражением f/ = v/λ/ = vf/(v – vист.), или

Источник звука приближается к покоящемуся наблюдателю. Поскольку знаменатель дроби меньше единицы, мы имеем f/ > f. Например, если источник создает звук на частоте 400 Гц, когда он находится в покое, то, когда источник начинает двигаться в направлении к наблюдателю, стоящему на месте, со скоростью 30 м/с, последний услышит звук на частоте (при температуре 0 °С) 440 Гц. Новая длина волны для источника, удаляющегося от наблюдателя со скоростью vист, будет равна λ/ = d + dист. При этом частота f/ дается выражением

Источник звука удаляется от покоящегося наблюдателя. Эффект Доплера возникает также в том случае, когда источник звука покоится (относительно среды, в которой распространяются звуковые волны), а наблюдатель движется. Если наблюдатель приближается к источнику звука, то он слышит звук большей высоты, нежели испускаемый источником. Если же наблюдатель удаляется от источника, то звук кажется ему ниже. Количественно изменение частоты здесь мало отличается от случая, когда движется источник, а наблюдатель покоится. В этом случае расстояние между гребнями волны (длина волны λ) не изменяется, а изменяется скорость движения гребней относительно наблюдателя. Если наблюдатель приближается к источнику звука, то скорость волн относительно наблюдателя будет равна

v/ = v + vнабл,

где v — скорость распространения звука в воздухе (мы предполагаем, что воздух покоится), а vнабл — скорость наблюдателя. Следовательно, новая частота будет равна f/ = v//λ = (v + vнабл)/λ, или, поскольку λ = v/f,

Наблюдатель приближается к покоящемуся источнику звука. В случае же, когда наблюдатель удаляется от источника звука, относительная скорость будет равна v/ = v — vнабл, и мы имеем

Наблюдатель удаляется от покоящегося источника звука. Если звуковая волна отражается от движущегося препятствия, то частота отраженной волны из-за эффекта Доплера будет отличаться от частоты падающей волны. Рассмотрим это на следующем примере. Пример. Звуковая волна с частотой 5000 Гц испускается в направлении к телу, которое приближается к источнику звука со скоростью 3,30 м/с. Чему равна частота отраженной волны? Решение. В этом случае эффект Доплеpa проявляется два раза. Во-первых, тело, к которому направлена звуковая волна, ведет себя как движущийся наблюдатель и «peгистрирует» звуковую волну на частоте

Во-вторых, тело затем действует как вторичный источник звука (отраженного), который движется, так что частота отраженной звуковой волны будет равна

Таким образом, доплеровский сдвиг частоты равен 100 Гц. Если падающую и отраженную звуковые волны наложить одна на другую, то возникнет суперпозиция, а это приведет к биениям. Частота биений равна разности частот двух волн, и в рассмотренном выше примере она равнялась бы 100 Гц. Такое проявление эффекта Доплера широко используется в различных медицинских приборах, использующих, как правило, ультразвуковые волны в мегагерцевом диапазоне частот. Например, отраженные от красных кровяных телец ультразвуковые волны можно использовать для определения скорости кровотока. Аналогичным образом этот метод можно применять для обнаружения движения грудной клетки зародыша, а также для дистанционного контроля за сердцебиениями. Следует заметить, что эффект Доплера лежит также в основе метода обнаружения с помощью радара автомобилей, которые превышают предписываемую скорость движения, но в этом случае используются электромагнитные (радио) волны, а не звуковые. Точность соотношений (1 — 2) и (3 — 4) снижается, если vист или vнабл приближаются к скорости звука. Это связано с тем, что смещение частиц среды уже не будет пропорционально возвращающей силе, т.е. возникнут отклонения от закона Гука, так что большинство наших теоретических рассуждений потеряет силу.

Решите следующие задачи.

Задача 1. Выведите общую формулу для изменения частоты звука f/ за счет эффекта Доплера в случае, когда как источник, так и наблюдатель движутся.

Задача 4. Звук заводского гудка имеет частоту 650 Гц. Если дует северный ветер со скоростью 12,0 м/с, то звук какой частоты будет слышать покоящийся наблюдатель, находящийся а) к северу, б) к югу, в) к востоку и г) к западу от гудка? Звук какой частоты будет слышать велосипедист, приближающийся со скоростью 15 м/с к гудку д) с севера или е) с запада? Температура воздуха равна 20 °С.

Эффект Доплера — Чудеса физики — UW – Madison

Вы когда-нибудь стояли на обочине дороги, когда проезжала машина с гудком? Если да, то вы, вероятно, заметили, что высота звука была выше, когда машина приближалась, чем после того, как она проехала. Это называется эффектом Доплера.

Что вам понадобится:
  • Магнитофон
  • Кто-то с машиной
Попробуйте это:
  1. Выезжайте за город с кем-нибудь, кто умеет водить машину.Возьмите с собой магнитофон на батарейках. Если у вас есть рации, возьмите их с собой.
  2. Найдите длинную прямую дорогу, где нет домов или других машин. Найдите место, где вы можете спокойно сесть или стоять на обочине дороги с магнитофоном.
  3. Пусть водитель проезжает мимо вас три раза: один раз в 20, один раз в 30 и один раз со скоростью 40 миль в час. Каждый раз попросите водителя дать сигнал в течение нескольких секунд, пока проезжающий автомобиль. Ваша задача — запускать и останавливать магнитофон в нужное время для записи звуков.Вы также можете записать на пленку своим голосом, что происходит. Также сделайте запись того, как звучит звуковой сигнал, когда машина не движется. Попросите водителя проехать мимо, не сообщая вам скорости. Можете ли вы оценить скорость по высоте звука?
Что происходит?

Эффект Доплера возникает для всех видов волн. Это случается, когда движется либо источник волн, либо их приемник. На рисунке видно, что звуковые волны сжимаются по мере того, как машина движется к вам, создавая звук более высокого тона.Когда автомобиль уезжает, звуковые волны распространяются, и вы слышите более низкий звук. Скорость звука составляет всего 769 миль в час, поэтому машина, разгоняющаяся до 50 миль в час, будет иметь большое значение! Могли бы вы наблюдать эффект Доплера водных волн, находясь в движущейся лодке?

Полиция использует радар для измерения скорости автомобилей. Радар работает на эффекте Доплера, за исключением того, что он использует радиоволны вместо звуковых волн. Откуда берутся радиоволны?

Почему моя машина издает такой шум? Руководство по необычным звукам автомобиля

Щелчок

Если вы заводите автомобиль, и он продолжает издавать щелкающий звук после того, как вы дадите ему немного постоять, это может быть признаком низкого давления масла, для чего потребуется профессионал. внимание раньше, чем позже.

Шипение

Если из-под капота на холостом ходу доносится шипящий звук, возможно, двигатель перегревается, что может быть серьезной проблемой.

Однако это также может означать, что у вас где-то есть утечка вакуума, которую легко исправить, как только вам удастся ее найти.

Шлепки

Если вы слышите хлопок, темп которого увеличивается по мере увеличения скорости, возможно, одна из ваших шин уже на последнем издыхании.

Езда на спущенной или поврежденной шине может привести к длительному повреждению колес, поэтому, если начнется шлепок, прекратите движение.

Шлифовка

Если рычаг переключения передач скрипит, когда вы переключаете передачи, это может означать, что ваше сцепление изношено или рычаг переключения передач требует регулировки.

Шлифовка также может означать более серьезную проблему в трансмиссии.

Чириканье

Если вы слышите чирикающий звук, исходящий от колеса, который меняется при ускорении, это не значит, что под кузовом застрял волнистый попугайчик.

Чириканье обычно означает, что ступичный подшипник или ось начинают выходить из строя, так что позаботьтесь об этом, прежде чем это заставит ваши колеса заблокироваться или расшататься.

Визг

Высокий визг во время вождения вполне может означать, что ваш вспомогательный ремень (или «клиновой ремень») говорит вам, что он близок к концу.

Если ваш ремень порвется или щелкнет, ваша машина больше не будет ездить, поэтому осмотрите ее как можно скорее, чтобы избежать поломки.

Дребезжание

К сожалению, если вы слышите дребезжание во время вождения, может быть трудно определить проблему, поскольку это может означать любое количество вещей в зависимости от того, откуда исходит звук.

Если дребезжание под вашей машиной , это может означать ослабленный компонент выхлопной системы или сломанный каталитический нейтрализатор, что потребует внимания механика.

Если что-то под капотом дребезжит, это может быть что угодно, от проблем с уровнем масла до плохого сцепления вентилятора, поэтому, если шум не исчезнет, ​​отправьте машину в гараж.

Если дребезжание исходит от внутри автомобиля , то это может быть просто кусок пластика или что-то грохочущее в перчаточном ящике, что, хотя и раздражает, очень легко исправить.

Тиканье

Тиканье из-под капота может означать, что в двигателе мало масла, поэтому убедитесь, что вы проверяете его уровень, прежде чем отправиться в гараж.

Если уровень масла в норме, тиканье или постукивание могут означать более серьезную проблему с вашим клапаном.

(PDF) Измерение шума, производимого движущимися транспортными средствами

Анализируя существующие уровни транспортного шума, можно заметить, что каждый раз, когда они

превышали мгновенные значения 70 дБ, а при максимальной скорости движения — 80 дБ.Такой уровень звука

является помехой для окружающей среды. Изменение типа покрытия

рассматриваемой дороги и, кроме того, снижение скорости автомобиля

может в этом случае значительно способствовать снижению максимального уровня шума. Например, для

смена поверхности и одновременное снижение скорости автомобиля с 98 до 75

км / ч может снизить уровень транспортного шума на целых 7,6 дБ.

Для сравнения был проведен анализ эквивалентного уровня звука, зарегистрированного

во время движения тестируемого транспортного средства на расстоянии ок.50 м перед и за точкой измерения

. Значения уровня звука в этом случае ниже 70 дБ только при скорости движения

52 км / ч. На более высоких скоростях движения они каждый раз превышают 70 дБ, максимальное зарегистрированное значение

77,4 дБ для дороги с цементно-бетонным покрытием [6].

4 Заключение

Шум от движущихся транспортных средств является проблемной частью выбросов от транспортных средств. Также

измерение и оценка результатов — сложная вещь.По-прежнему трудно оценить реальное влияние шума

на слух и здоровье человека, несмотря на то, что существуют директивы, стандарты и правила

для решения проблемы шума. Достигнутые и описанные в этой статье

и

результаты отражают реальное состояние уровня шума в дорожном движении [14, 15, 16].

Результаты первой части измерений, сравнения легковых автомобилей, показывают, что реальный уровень шума

практически превышает значение, заявленное в технической спецификации автомобиля.Причиной

могут быть разные шины (износ, изменение типа, марки), техническое состояние

двигателя, трансмиссии автомобиля или других технических деталей [17, 18]. Вторая оценка результата

свидетельствует о влиянии дорожного покрытия на уровень шума, измеряемый одним транспортным средством. Поверхность

, сделанная из старых и изношенных бетонных панелей, более шумная, чем обновленная поверхность, где

старая поверхность была покрыта новым слоем или асфальтом. Таким образом, не только транспортное средство (тип

техническое состояние, шины), но и дорожное покрытие влияет на уровень шума движущихся транспортных средств

.

Список литературы

1. J. Paslawski, Int. J. Environ. Загрязнение. 35, 275 295 (2008)

2. Т. Фиглус, А. Вилк, Ш. Лищак, Ł. Gozdek, Doprava a Spoje, 473-480, (2012)

3. W. Gardziejczyk, Transport Res. D-Tr E, 44, 93 — 104, (2016)

4. Р. Раджамани, Динамика транспортных средств и управление (Нью-Йорк: Springer, 2012)

5. Дж. Вонг, Теория наземных транспортных средств (Оттава, 2001)

6. Т. Фиглус, Й. Гнап, Т. Скруканы, П. Шафранец, К. Журадски, CMDTUR (CMDTUR,

Жилина, Словакия, 2016)

7.Б. Саркан, О. Стопка, Л. Ченгуанг, (будет опубликовано)

8. З. Матушак, М. Яскевич, К. Людвинек, З. Гавенцкий, Избранные проблемы

Электротехника и электроника (WZEE’2015 , Кельце, Польша, IEEE, Нью-

Йорк, США, 2015)

9. Т. Фиглус, Дж. Гнап, Т. Скручани, Б. Саркан, Дж. Стоклоса, Entropy, 18, 253 (2016)

10. П. Фиала, П. Дрекслер, Д. Неспор, З. Сабо, Ю. Микулка, Ю. Поливка, Энтропия, 18, 443

(2016)

11.Дж. Кабан, П. Дроздзил, Д. Барта, С. Лискак, ​​Диагностика — Диагностика, 15, 11–14

(2014)

DOI: 10.1051 /, 00072 (2017) 7107000

107

MATEC Web of Конференции matecconf / 201

DYN-WIND’2017

72

7

10 распространенных автомобильных шумов, которые могут означать неприятности!


Иногда кажется, что наши машины говорят на их родном языке; язык, наполненный скрипом, визгом, ревом и треском. Для неподготовленного уха они быстро превращаются в фоновый шум, пока наше внимание не привлекает что-то необычное.Даже в этом случае, если вы не знаете, к чему прислушиваться, можно легко позволить этим звукам раствориться в миксе.

Но хотя понимание этого автомобильного языка может быть трудным, важно слушать, когда ваша машина говорит! Они часто пытаются сказать нам, что что-то не так. Вот почему сегодня мы дадим вам урок разговорной машины. Читайте дальше, когда мы переводим эти 10 распространенных автомобильных шумов, которые могут означать проблемы!

1. Визг при запуске автомобиля


Что вы слышите: Громкий визг после запуска автомобиля, постепенно затухающий.

Что это может означать : Если вы когда-нибудь слышали громкий, визжащий, визжащий звук из передней части вашего автомобиля, когда вы проворачиваете зажигание, у вас вполне может быть змеиный ремень, который выходит из строя или приближается к концу его продолжительность жизни.

Змеевидный ремень — это длинный резиновый ремень, который проходит вокруг ряда шкивов и колес перед двигателем. В зависимости от конкретной марки и модели вашего автомобиля ремень может быть прикреплен к коленчатому валу, а также к другим системам, таким как компрессор кондиционера, генератор переменного тока, система гидроусилителя рулевого управления и, возможно, другие насосы.Другими словами, это важный компонент для многих систем вашего автомобиля.

Существует ряд различных причин, по которым змеевиковый ремень может издавать такой неприятный шум, когда вы заводите двигатель, но наиболее распространенной причиной является простой износ. По прошествии времени и использования резиновый ремень становится хрупким, что может привести к его растрескиванию и скольжению, создавая резкий звук.

Если ваш автомобиль издает такой звук, важно как можно скорее осмотреть ремень на предмет износа и при необходимости заменить его.Если оставить ремень без присмотра слишком долго, он может соскользнуть со шкивов и вывести из строя системы, которые на него полагаются. В некоторых случаях это может означать, что вы остались без кондиционера, но также может оставить вас на обочине дороги.

2. Дребезжание при наезде на кочку


Что вы слышите: Дребезжащий, вибрирующий или скрипящий звук, исходящий от колес, когда вы проезжаете лежачий полицейский или выбоину.

Что это может значить: В передней части вашего автомобиля много чего происходит.Помимо двигателя, у вас есть система подвески со всеми видами деталей, которые могут дребезжать, особенно если у вас плохие втулки.

Втулки — это резиновые или синтетические компоненты в системе подвески, предназначенные для амортизации различных деталей, уменьшения трения и предотвращения вибраций. Как и большинство резиновых деталей автомобиля, они со временем могут стать хрупкими и сломаться. По этой причине плохие сайлентблоки часто являются причиной появления таких звуков. Однако это также может быть плохое звено стабилизатора поперечной устойчивости или возможно изношенные стойки, амортизаторы или шаровые опоры.

Трудно определить звук, когда вы находитесь в машине, поэтому вам может быть полезно выполнить тест на дребезг дома, когда автомобиль неподвижен. На стоянке просто сильно надавите на передний угол автомобиля и прислушайтесь к звуку. Это может не сказать вам точно, какую втулку необходимо заменить, но скажет вам, что ваша подвеска является источником дребезжания. В идеале это не должно вызывать дребезжания или стука, поэтому, если ваш тест постоянно дает шумные результаты, пора увидеть механику.

3. Писк или нытье при повороте руля


Что вы слышите: Писк, нытье или стон при повороте.

Что это может означать: Если ваш автомобиль был произведен в течение последних 50 лет, скорее всего, у вас есть система рулевого управления с гидроусилителем. В то время как некоторые новые автомобили оснащены рулевым управлением с электроусилителем, наиболее распространенными вариантами являются гидравлические системы.

Как и все гидравлические системы, для работы усилителя рулевого управления требуется жидкость.Когда уровень жидкости низкий или когда насос начинает выходить из строя, воздух может попасть в трубопроводы, что может вызвать всевозможные странные шумы. Если вы заметили скрип или нытье при повороте, или если вы обнаружите, что поворот затруднен, проверьте уровень жидкости в гидроусилителе рулевого управления. Возможно, вам просто нужно долить резервуар, но это также может указывать на утечку.

4. Низкий гудящий или гудящий шум


Что вы слышите: Тихий гудящий шум, который усиливается при ускорении.

Что это может означать: Новый комплект шин не только обеспечивает плавность хода, но и должен быть относительно тихим. Когда ваши шины старые или изношенные, они могут начать издавать постоянный гудящий звук, особенно если они изношены неравномерно. В качестве альтернативы, недостаточно накачанная шина может издавать аналогичный звук.

Если вы слышите такой звук, как можно скорее проверьте свои шины. Возможно, вам просто нужно немного воздуха, или у вас может быть утечка. Ваши шины естественным образом изнашиваются со временем, но проблемы с балансом и выравниванием могут привести к асимметричному ухудшению качества протектора.В любом случае регулярное обслуживание шин имеет важное значение, и вам, вероятно, придется посетить шинный магазин в ближайшем будущем.

5. Визг или рычание при нажатии на педаль тормоза


Что вы слышите: Высокий скрежет или низкий, рычащий, скрипящий звук, когда вы нажимаете на тормоз.

Что это может означать: Ваши тормоза часто могут быть источником всевозможных раздражающих звуков, и они обычно указывают на необходимость технического обслуживания.Более высокие шумы часто вызваны встроенными индикаторами износа тормозных колодок, что означает, что вам, возможно, потребуется заменить только сами колодки. Более низкий царапающий звук может означать, что ваши колодки почти полностью изношены и суппорт тормоза трется о ротор. В любом случае, вы захотите как можно скорее заменить тормоза.

6. Громкий хлопок сзади автомобиля


Что вы слышите: Громкий хлопок, похожий на звук петарды или ружья.

Что это может означать: Хотя звук встречного огня пугает, в большинстве случаев звук взрыва является результатом сгорания топлива в неподходящее время (а не какого-то катастрофического взрыва). Ваш двигатель может работать на слишком богатой смеси (т.е. соотношение топлива к воздуху сильно наклонено в сторону топлива), может быть неправильный выбор времени или может быть проблема со свечами зажигания.

Хотя это не обязательно является аварийной ситуацией, это означает, что ваш двигатель не работает с максимальной эффективностью, и если продолжить, он может повредить вашу выхлопную систему.По этой причине рекомендуется как можно скорее обратиться к механику.

7. Урчание


Что вы слышите: Низкий гул двигателя, сопровождающийся вибрацией на холостом ходу.

Что это может означать: Для правильной работы вашему двигателю требуется правильная смесь топлива и воздуха, а также исправная свеча зажигания для запуска зажигания. Если какой-либо из этих элементов отсутствует, это может вызвать грохочущие вибрации, которые вы испытываете при низких оборотах.

Это может быть вызвано грязными топливными форсунками, из-за которых подавляется топливная часть требуемой смеси.Обычно это можно решить, добавив в бензобак раствор для очистки топливных форсунок. Урчание также может быть вызвано нехваткой кислорода в смеси, что может означать, что ваш воздушный фильтр загрязнен и его необходимо заменить. В качестве альтернативы, датчик кислорода может быть неисправен, что приводит к неправильной смеси топлива и кислорода.

Наконец, это могло быть вызвано изношенными свечами зажигания. Когда ваши свечи зажигания не загораются или загораются непостоянно, сгорание в вашем двигателе будет нестабильным, что приведет к неравномерному грохоту.Рекомендуется заменять свечи зажигания каждые 30 000–50 000 миль, но для получения конкретных рекомендаций по обслуживанию обратитесь к руководству пользователя.

8. Стук или звон из-под капота


Что вы слышите: Стук в двигателе, усиливающийся с ускорением.

Что это может означать: Хотя отдельные звуки могут отличаться в зависимости от вашего конкретного двигателя, их обычно называют «детонацией двигателя». Детонация в двигателе обычно связана с неправильной детонацией топлива внутри цилиндров двигателя.

Когда ваш двигатель работает нормально, все топливо в данном цилиндре сгорает одновременно. Когда горение неравномерно или когда топливо взрывается в разное время, это может вызвать этот сотрясающий звук. Иногда это является результатом использования топлива с низким октановым числом, но также может указывать на повреждение где-то в двигателе.

Более конкретный тип детонации в двигателе известен как «стук стержня», который может произойти, когда определенные детали в вашем двигателе начинают изнашиваться, если у вас падает давление масла или если ваше масло очень грязно.

Какой бы ни была причина, детонацию в двигателе необходимо устранить как можно быстрее.

9. Похоже на нестандартную стиральную машину


Что вы слышите: Дрожащий звук, как в стиральной машине при сильном отжиме с мелкой мелочью внутри.

Что это может означать: Механики часто сравнивают этот звук со звуком стиральной машины или сушилки для белья по уважительной причине: сходство невероятное. Однако, когда вы слышите этот звук во время вождения, последствия намного серьезнее.

Этот звук часто возникает из-за того, что незакрепленная гайка вращается и стучит внутри колпака, что означает, что колесо не закреплено. Если вы слышите этот шум, при первой же возможности остановитесь и затяните ослабленную гайку или вызовите помощь на дороге, чтобы отвезти вас к механику.

10. Ревущий звук при разгоне


Что вы слышите: Ревущий звук, усиливающийся при ускорении, обычно исходит из-под сиденья водителя.

Что это может означать: Двигатели шумные, но процесс вентиляции выхлопных газов тоже.Обычно эти горячие газы проходят через глушитель, что значительно снижает рев. Однако если где-то в выхлопной системе есть трещина, газы улетучиваются раньше, чем достигают глушителя.

Помимо звуков и вибраций, поврежденная выхлопная система может привести к утечке окиси углерода в кабину. Если вы заметили эти звуки и симптомы, немедленно обратитесь к механику.

Быть на обочине дороги — это не просто неудобство — это может быть опасная ситуация.Путешествуете ли вы по городу или по стране, служба дорожной помощи Germania готова протянуть руку помощи, когда она вам больше всего нужна.

Чтобы узнать, как вы можете добавить это дополнительное покрытие в свой личный автомобильный полис Germania, или чтобы узнать больше о наших страховых продуктах, позвоните одному из наших доверенных агентов или запросите ценовое предложение онлайн сегодня!

Подробнее: Если ваша машина издает странные звуки, вскоре может последовать поломка. Если ваш автомобиль сломался на дороге, запомните эти четыре важных шага

10 автомобильных шумов и их значение I Desjardins Insurance

Машины повсюду, и они везут нас куда угодно.Когда мы болеем, нас везут в больницу, но что делать, если с нашими машинами что-то не так?

Помимо обычных шумов, которые они издают — от грохота двигателя до гудения шин — это незнакомое тиканье или лязг может дать нам важную подсказку: что-то не так!

Воспользуйтесь нашим руководством по определению шума в автомобиле и его значению, чтобы уделить автомобилю должное внимание.

1. Свист

Откуда этот свистящий шум? Если вы слышите этот шум внутри автомобиля только во время вождения, скорее всего, проблема с защитной пленкой вашего автомобиля.Однако, если свистящий шум исходит из-под капота, этот звук может быть признаком чего-то более серьезного:

  • Шланги — важные части системы охлаждения вашего двигателя, но они также и самые слабые. Постоянная циркуляция воздуха и охлаждающей жидкости через двигатель вашего автомобиля может вызвать небольшие трещины в шлангах, нарушив их вакуумное уплотнение. Свистящий звук, который вы слышите, может означать, что через эти отверстия выходит воздух.
  • Если вы все еще слышите свист после выключения автомобиля, возможно, звук исходит из-за герметичной крышки радиатора вашего автомобиля.Этот колпачок предназначен для отвода избыточного тепла от перегретой охлаждающей жидкости, но иногда уплотнение резиновой прокладки детали ломается, и воздух выходит наружу.

2. Жужжание

Если ваша машина шумит и визжит, требуя внимания, скорее всего, у вас проблема с ремнем. В дополнение к множеству прокладок, шлангов и проводов в двигателе вашего автомобиля есть несколько вращающихся ремней. Со временем эти ремни могут растягиваться или трескаться, поскольку они циркулируют с высокой скоростью вокруг системы шкивов. Замена изношенных ремней стоит недорого и избавит вас от головной боли в будущем.

3. Тик

Если в двигателе что-то тикает и щелкает, проверьте масляный бак автомобиля. Поскольку для их бесперебойной работы требуется смазочное масло, шумные поршни часто указывают на низкий уровень масла. Прежде чем брать машину в магазин, проверьте масляный щуп.

4. Распыление

Если после извлечения ключей из замка зажигания ваш автомобиль шумит или продолжает работать, возможно, вы слышите эффект «дизельного топлива». Короче говоря, дизельное топливо — это когда бензин продолжает воспламеняться только за счет сжатия в цилиндре без помощи свечи зажигания.Хотя эта проблема в некоторой степени ограничена более старыми двигателями с карбюраторами, в отличие от более новых двигателей с впрыском топлива, не удивляйтесь, если вы услышите парочку кашля из вашего двигателя после его выключения.

5. Неравномерный холостой ход

Если вы чувствуете, что ваш автомобиль сбился с обычного ритма, возможно, проблема связана с одной из свечей зажигания. Свечи зажигания несут ответственность за воспламенение топлива в двигателе вашего автомобиля, но иногда они перегорают, короткие или возникают перерывы.

6. Громкий холостой ход

Хороший двигатель должен рычать, но не слишком громко.Если вы чувствуете, что ваша машина шумнее, чем обычно, возможно, проблема связана с компрессией цилиндров. Если соотношение воздух-топливо в цилиндре неравномерное, сгорание может происходить с большей или меньшей скоростью, чем обычно. Более высокое давление в цилиндре может привести к тому, что двигатель будет звучать громче, чем обычно, или даже издаст стук. Отсутствие внимания к этой проблеме может привести к повреждению двигателя.

7. Шумный при повороте

Если вы слышите странные звуки, но только при повороте, возможно, проблема с колесами или шинами вашего автомобиля.Хотя проблема может быть столь же простой, как низкий уровень накачивания или износ шин, есть и другие возможные причины, такие как изношенный ступичный подшипник или неправильная балансировка колес.

8. Шумные тормоза

Если вы слышите ненормальный звук при торможении, немедленно проверьте автомобиль, так как это может быть проблема с тормозами или тормозными колодками.

9. Стук и лязг

Слышишь сильный лязг при каждом лежачем полицейском? Возможно, проблема с подвеской вашего автомобиля. Перед тем, как пойти в магазин, загляните под машину, чтобы убедиться, что выхлопная труба или глушитель не закреплены.

10. Урчание

Если ваш автомобиль звучит как NASCAR при ускорении, вероятно, в вашем глушителе есть дыра. Хотя отверстия в глушителе не влияют на ходовые качества автомобиля, они опасны, так как могут пропускать опасные пары в салон.

Хотя эти звуки могут дать вам подсказку о том, что не так с вашим автомобилем, лучшее, что вы можете сделать, чтобы ваш автомобиль работал бесперебойно, — это соблюдать график регулярного технического обслуживания.Забота о своем автомобиле также означает, что он должным образом застрахован — получите расценки сегодня, чтобы получить правильное страховое покрытие для вашего автомобиля, чтобы вы могли уверенно управлять автомобилем.

19 августа 2020

Мы убираем их, даем им особые комнаты в своих домах и гордимся ими.

Эффект Доплера — Понимание звука

Этот характерный звук…

Если вы когда-либо смотрели гоночную машину, вы слышали резкое падение высоты звука, которое происходит в тот момент, когда мимо проезжает машина.Если вы никогда об этом не слышали, посмотрите этот короткий видеоролик на YouTube, снятый с автодрома Канзас, или этот видеоролик о поезде компании Amtrak, или посмотрите, как Нил деГрасс Тайсон оценивает NASCAR.

Вы когда-нибудь задумывались, что слышит автогонщик? Если вы смотрели по телевизору, вы знаете, что водитель не ощущает падения высоты звука, которое слышит придорожный слушатель. Все, что слышит водитель, — это постоянное завывание двигателя — посмотрите эту запись из кабины гонок NASCAR. Почему водитель и придорожный слушатель слышат разные звуки из одного и того же источника? Почему звук, который слышит гоночный фанат, меняется, хотя звук, издаваемый двигателем, не меняется? Короткий ответ — движение.

Что такое эффект Доплера (и почему он возникает)

Эффект Доплера относится к разнице между частотой, измеряемой детектором, и частотой, фактически производимой источником волны. Разница связана с относительным перемещением источника и детектора. Это явление было впервые замечено со световыми волнами, но применимо ко всем видам волн (включая звуковые волны).

Отсутствие эффекта Доплера: источник и детектор (-ы) неподвижны.

Как частота, которую вы слышите, может отличаться от частоты, производимой источником звука?

Эффект Доплера может возникнуть, если детектор движется (даже если источник неподвижен).Представьте, что вы сидите в конце конвейерной ленты кондитерской фабрики. Если ни детектор (вы), ни источник (завод) не движутся, обнаруженная частота совпадает с частотой источника. Другими словами, если вы сидите в конце конвейерной ленты и фабрика производит пять конфет в минуту, вы получаете пять конфет в минуту.

Эффект Доплера: неподвижный источник, движущиеся детекторы

Но , если вы идете к кондитерской фабрике по конвейерной ленте, ситуация меняется — теперь вы получаете более пяти конфет в минуту (потому что вы движетесь к источнику) — хотя фабрика по-прежнему производит пять конфет в минуту.Теперь обнаруженная частота (как часто вы получаете конфеты) выше частоты источника (как часто фабрика делает конфеты). Если отойти от источника, произойдет то же самое. На этот раз обнаруженная частота ниже частоты источника.

Эффект Доплера: движущийся источник, стационарный детектор (и)

Эффект Доплера также возникает, когда источник движется, а детектор неподвижен. Если источник волн неподвижен, он создает рябь в виде концентрических кругов, и волны прибывают к вам с той же частотой, что и источник.Однако, если источник движется к вам, каждая новая волна становится все ближе и ближе к вашему местоположению. Поскольку каждая рябь находится ближе к вам, чем предыдущая, вы получаете рябь с более высокой частотой, чем ее создает источник. Если источник удаляется от вас, каждая рябь будет происходить все дальше и дальше от вашего местоположения, что приведет к более низкой (обнаруженной) частоте. Движущийся источник также влияет на волновую картину — рябь накапливается перед движущимся источником и распространяется за ним.

  1. Что такое эффект Доплера? Когда это происходит?
  2. Эффект Доплера реален или слуховая иллюзия?

Если источник волн движется быстрее, чем создаваемые им волны, происходит кое-что интересное — перед источником нет волн. За источником каждая рябь, которую он создает, перекрывается с ранее сделанной рябью, создавая конус, который движется вместе с источником. В случае волн на воде этот «конус» представляет собой двумерную V-образную форму.

Волны из носа и хвоста лодки

Что касается звука, то этот ударный конус является причиной «звукового удара» — слушатели слышат громкий «звук», когда конус (вызванный самолетом, движущимся со скоростью, превышающей скорость звука) проходит мимо их ушей.

Шаблоны пульсаций, формируемые самолетом.

Эффект Доплера возникает всякий раз, когда расстояние между источником и детектором изменяется, но математика усложняется. Когда источник приближается к детектору, обнаруженная частота выше, чем частота источника. Когда источник удаляется от детектора, обнаруженная частота ниже, чем частота источника. Вот почему фанат гонки слышит высокий тон (когда машина приближается), а затем низкий (когда машина уезжает).Если расстояние от источника до детектора не меняется, обнаруженная частота будет такой же, как частота источника. Гонщик всегда слышит звук той же частоты, что и двигатель — расстояние между источником и детектором не меняется, даже если и машина, и водитель движутся быстро.

Насколько велик эффект Доплера? Ответ зависит от того, насколько быстро изменяется расстояние между источником и наблюдателем — чем быстрее изменяется расстояние между источником и детектором, тем сильнее эффект.В случае звуковых волн скорость звука также играет важную роль в эффекте Доплера. Чтобы эффект Доплера был заметен, либо источник, либо детектор должны двигаться довольно быстро. Вот почему мы замечаем эффект Доплера на автомобильной гонке, а не когда говорим, проезжая мимо друг друга в зале. Если источник или детектор движутся со скоростью (или близкой) к скорости звука, могут произойти сумасшедшие вещи (например, звуковые удары).

Математика

Полное уравнение эффекта Доплера —

Вот что означают символы:

Будьте осторожны с алгебраическими знаками для и!

  • Используйте положительное число , если наблюдатель движется в сторону источника
  • Используйте положительное число , если источник движется на в сторону наблюдателя
  • Используйте отрицательное число , если наблюдатель перемещается на от от от источника
  • Используйте отрицательное число , если источник перемещается на от от наблюдателя

Всегда проверяйте свой ответ. Если расстояние между источником и детектором сокращается, оно должно быть больше чем. Если источник и детектор удаляются дальше друг от друга, должно быть меньше, чем.

Когда источник неподвижен, и уравнение упрощается до

Когда детектор неподвижен, уравнение упрощается до

Для получения более подробной информации о математике посетите веб-страницу Майкла Фаулера «Эффект Доплера».

Пример проблемы: гоночный автомобиль, движущийся со скоростью 100 м / с, издает звук с частотой 700 Гц.Какую частоту будет слышать фанат на трибунах при приближении машины? Какую частоту услышит вентилятор сразу после проезда машины? Какую частоту слышит водитель?

Пример: день на скачках

ВОПРОС:

Типичный автомобиль Indy движется со скоростью около 100 м / с, издавая вой с частотой около 700 Гц. Какую частоту услышит фанат на трибунах при приближении этой машины? Какую частоту услышит вентилятор сразу после проезда машины? Какую частоту слышит водитель?

РЕШЕНИЕ:

Определите важную физическую концепцию : Эта проблема связана с эффектом Доплера.Звук, который слышит наблюдатель, зависит от того, как движутся источник и наблюдатель. Если источник звука движется к слушателю, слушатель будет слышать более высокий тон, чем двигатель. Важное уравнение —

Диаграмма: Вы можете сделать три диаграммы для этой задачи — по одной для каждой части. Здесь важно то, как движутся источник и детектор в каждом случае.

Список известных и неизвестных величин (с буквенными названиями и единицами):

Для всех трех частей этой задачи нас просят найти частоту, которую слышит наблюдатель:.Для каждой части мы знаем частоту источника (для всех различных сценариев) и скорость как наблюдателя, так и источника. Нам нужно узнать скорость звука. Мы будем использовать . Вот сводка:

Что касается части c (то, что слышит водитель), я предположил, что двигатель находится перед водителем. Если вы предположите, что двигатель находится сзади, у вас будет и. В конце задачи это не имеет значения — в любом случае ответ будет 700 Гц. (Имейте в виду, что водитель и двигатель не сближаются и не отдаляются друг от друга, поэтому водитель слышит тот же звук, что и двигатель.

Выполните алгебру: уравнение уже решено, поэтому алгебры не нужно делать.

Выполните преобразование единиц (при необходимости), а затем вставьте числа: здесь все единицы согласованы — нет необходимости в преобразовании единиц, поэтому мы готовы подставить числа:

То, что фанат гонок слышит при приближении машины:

Что фанат слышит сразу после проезда машины:

Что слышит водитель:

Задумайтесь над ответом:

  • Ответ совпадает с видеодоказательствами: болельщик гонки слышит звук, который начинается с высокой высоты, а затем резко падает в момент проезда машины; водитель постоянно слышит неизменный шум двигателя!
  • Изменение высоты звука, которое слышит придорожный слушатель, драматично (потому что скорость очень высока)! Частота уменьшена почти вдвое.Это падение высоты почти на октаву!

Моделирование и другие ресурсы

  1. Эффект Доплера описывает разницу между частотой, излучаемой источником волн, и частотой волн, поступающих на приемник. Эффект Доплера возникает всякий раз, когда изменяется расстояние между источником волн и приемником волн.
  2. Эффект Доплера вполне реален. Частота, которую получает приемник, физически отличается от частоты, создаваемой источником.

Изображение предоставлено

  1. Мультики машин и людей: https: // philschatz.ru / Physics-book / contents / m42712.html
  2. Носовая и задняя волны лодки: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A AmsterdamRijnKanaal_880.jpg
  3. Шаблоны пульсации, вызванные самолетом с тремя разными скоростями: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sonic_boom_diagram.png

Список литературы

Странная пульсация, когда открываешь окно в машине

Из номера Car and Driver за декабрь 2016 г.

Это может быть так же громко, как стоять рядом с Боингом 767 при взлете.И это так же раздражает, как когда кто-то стучит по бас-барабану на заднем сиденье. Назовете ли вы это пульсацией ветра, сотрясением или просто раздражением, это происходит, когда кто-то в машине открывает одно окно на скорости, и оно останавливается, когда второе окно опускается.

Феномен, вызывающий этот шум, — это резонанс Гельмгольца, тот же принцип, при котором бутылка гудит, когда вы дуете через ее открытый верх. Это взаимодействие газа в контейнере с одним отверстием и другими газами, которые проходят через это отверстие.В данном случае контейнер — это автомобиль. Взаимодействие между двумя массами воздуха создает вихри, которые сжимают и разжимают воздух, создавая эффект пульсации. Герман фон Гельмгольц, немецкий врач и физик, описавший это взаимодействие, умер в 1894 году и, таким образом, был недоступен для комментариев.

Степень навязчивой вибрации зависит от формы автомобиля и размера его окон, а также от скорости движения автомобиля. Современные легковые и грузовые автомобили больше подвержены ударам воздуха, потому что они очень аэродинамически эффективны и хорошо защищены от проникновения ветра.Джим Зунич, главный инженер GM по шуму ветра, объясняет: «Нам нужен приятный, гладкий приточный воздух для аэродинамики, но это хуже для баффа».

Gimme Buffet
На верхнем изображении показано, как форма бокового зеркала может повлиять на движение воздуха вокруг передних окон, а на среднем изображении показано, как мало может влиять на поток вокруг ягодиц. Выдвижной дефлектор сместил бы воздушный поток над открытым люком назад, смягчая эти раздражающие водовороты.

Когда автомобиль проектировался с минимальным вниманием к аэродинамике, случайная масса кипящего вокруг него воздуха лишь случайно прилипала к поверхности автомобиля и лишь изредка позволяла резонансу Гельмгольца генерировать вихри. И даже когда проблема действительно возникала, другие окна и двери машины были плохо герметичными, поэтому утечка воздуха вокруг них уменьшала разницу в давлении. Но современная кабина — это хорошо герметичный барабан, из которого утечка минимального давления воздуха. В этом маленьком, особенном смысле современное транспортное средство слишком хорошо для себя.

Но почему бафтинг намного хуже, когда опущено только заднее стекло? Два слова: боковые зеркала заднего вида. Это одна из последних разработок в конструкции автомобиля, и они размещены и сформированы таким образом, чтобы направлять поток воздуха таким образом, чтобы свести к минимуму удары по передним окнам. Но здесь нет простых настроек, чтобы настроить воздушный поток вокруг задних окон.

    Бафтинг, вероятно, ухудшится по мере того, как автомобили станут более аэродинамическими. «Очевидно, что если бы мы могли решить эту проблему бесплатно, мы бы это сделали», — заключает Цюнич.«Но, поскольку он предусматривает штрафы за стиль, аэродинамику и шум, инженерам приходится идти на компромисс». Что ж, понимаем мы или нет, как работает буферизация, большинство из нас придумали решение: взломать другое окно.

    Powering Up

    Поставщик программного обеспечения Exa разработала PowerFLOW, программу моделирования, которая генерирует изображения на этой странице. PowerFLOW — это программа вычислительной гидродинамики (CFD). CFD генерирует подробную математическую модель потока жидкости, в данном случае позволяя инженерам наблюдать и настраивать, как воздух течет над автомобилем, вокруг него и через него на молекулярном уровне.Это всего лишь один из инструментов, который позволяет автопроизводителям спроектировать автомобиль целиком до того, как будет штамповать или отливать отдельную деталь. Пососи это, Instagram. —Джаред Галл

    Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.