Měření hlasitosti zvuku. Tematický celek: Světelné a zvukové jevy. Úkol:

Transkript

1 Název: Měření hlasitosti zvuku. Tematický celek: Světelné a zvukové jevy. Úkol: 1. Zopakuj si, co je to zvuk a ultrazvuk, jaké jsou jednotky hlasitosti zvuku. 2. Jak funguje zvukový senzor. 3. Navrhni robota pro měření hlasitosti zvuku. 4. Změř hlasitost zvuku na chodbě školy během přestávky. 5. Data vynes do grafu a analyzuj je. Robotické vnímání světa I. /24 1

2 1. Zvuk a ultrazvuk Zvuk mechanické vlnění, které je vnímatelné lidským uchem frekvence 20 Hz až 20 khz zdrojem jsou kmitající tělesa (struna houslí, lidské hlasivky atd.) šíří se v různých prostředích vzduchu, vodě, pevných látkách nešíří se ve vzduchoprázdnu (ve vakuu) rychlost zvuku ve vzduchu je asi 340 m/s Ultrazvuk mechanické vlnění o vyšší frekvenci než 20 khz lidské ucho jej nevnímá, pro některé živočichy je ale slyšitelný např. netopýři se pomocí něj orientují v prostoru vydávají ultrazvukový signál a zachycují jeho odraz od překážek na stejném principu pracuje i ultrazvukový senzor Zvuk i ultrazvuk označujeme jako akustické vlnění Robotické vnímání světa I. /24 2

3 2. Zvukový senzor základní charakteristiky byly zmíněny v materiálu rvs_i_1 může sloužit buď pro nahrávání zvuků (mikrofon), nebo pro měření intenzity zvuku zvuk může zaznamenávat ve dvou režimech: dba (upravené decibely) zachycuje jen zvuky, které vnímá lidské ucho db (decibely, standartní decibely) zachycuje navíc i zvuky, které lidské ucho neslyší hladiny intenzity zvuku jsou z fyzikálního hlediska komplikované, senzor uvádí poměrnou velikost intenzity, např. údaje uváděné výrobcem: 4-5% odpovídá tichému obývacímu pokoji 5-10% odpovídá vzdálenému hovoru 10-30% hodnota běžné konverzace v blízkosti senzoru nebo hudba běžné hlasitosti % tato hodnota odpovídá velmi nahlas puštěné hudbě, příp. když lidé křičí Robotické vnímání světa I. /24 3

4 3. Robot pro měření hlasitosti a) Konstrukce robota je velmi jednoduchá k NXT kostce připojíme dva zvukové senzory, zapojíme do portů 1 a 2 b) Programování robota Z palety Complete zvolíme Advanced, Start Datalog Robotické vnímání světa I. /24 4

5 Konfigurační panel bloku Start datalog nastavíme dle snímku jeden zvukový senzor zaznamenává zvuky slyšitelné lidským uchem (dba), druhý všechny zvuky, i mimo rozsah slyšení (db) Data zaznamenáváme po dobu 30 min, jednou za 12 sekund Robotické vnímání světa I. /24 5

6 4. Měření intenzity zvuku měříme intenzitu zvuku na školní chodbě, po dobu 30 min, 10 min před začátkem hlavní přestávky a pak v průběhu 20ti minutové hlavní přestávky získaná data mají po exportu do tabulkového kalkulátoru následující tvar: první sloupec je čas v milisekundách od začátku měření druhý sloupec intenzita všech zvuků, i mimo lidský sluch třetí sloupec je intenzita zvuků slyšitelných lidským uchem Robotické vnímání světa I. /24 6

7 jednoduchou úpravou si pro větší přehlednost převedeme milisekundy na minuty: tabulka má pak následující tvar: Robotické vnímání světa I. /24 7

8 5. Graf a jeho analýza z grafu je patrné, že 10 min do začátku přestávky bylo na chodbě ticho zvuky slyšitelné lidským uchem měly minimální intenzitu (červený graf) naopak akustické vlnění, které lidské ucho neslyší, se na školní chodbě vyskytovalo i před zvoněním během přestávky intenzita zvuku kolísala, jak kolem robota postupně procházeli skupiny studentů místy dosahovala intenzita velmi vysokých až maximálních hodnot, odpovídajících velmi nahlas puštěné hudbě, příp. když hlasitému křiku Robotické vnímání světa I. /24 8