Камертон

Камертон – металевий прилад у формі двозубою вилки , який при ударі створює чистий тон постійної частоти. Камертон відігравав важливу роль у фізиці, медицині, мистецтві і навіть літературі. З усіх романів, де зустрічається камертон, найбільше я люблю «Великий Гетсбі» Ф. С. Фіц-Джеральда, то місце, де Гетсбі розуміє, що «варто йому поцілувати цю дівчину … – і прощай назавжди божественна свобода польоту думки. І він зволікав, ще прислухаючись до звучання камертона, що зачепила зірку. Потім він поцілував її. Від дотику його губ вона розцвіла для нього як квітка … ». (Пер. Є. Калашникової).

Камертон винайшов в 1711 р британський музикант Джон Шор. Рождаемая камертоном чисто синусоїдальна акустична хвиля зручна для настройки музичних інструментів. Два зубця коливаються назустріч один одному, а ручка коливається вгору і вниз. Коливання ручки невеликі, а це означає, що звук камертона мало послаблюється, якщо навіть його тримати в руці. Однак ручку можна використовувати для посилення звуку камертона, якщо зміцнити її на підлогою шухлядці – резонаторі. Є прості формули для розрахунку частоти коливань камертона, вона залежить від таких параметрів, як щільність матеріалу, з якого він виготовлений, модуль Юнга цього матеріалу, є мірою його пружності, а також радіус і довжина зубців.

У 1850-х рр. математик Жюль Лиссажу спостерігав брижі на воді, вивчаючи хвилі, створювані там камертоном. Він також направляв промінь світла на люстерко, укріплене на хиткому зубці камертона, після чого відбитий промінь потрапляв на дзеркальце на іншому камертоні, коливалася в перпендикулярному напрямку, і відбивався на екран. Світлове пляма на екрані описувало хитромудрі фігури, звані тепер фігурами Ліссажу. Близько 1860 фізики Герман фон Гельмгольц і Рудольф Кеніг винайшли електромагнітний камертон. У наші дні камертон використовуються поліцією для калібрування радарів в приладах контролю за швидкістю руху.

У медицині камертон застосовують для оцінки слуху пацієнта і сприйнятливості вібрації на шкірному покриві, а також для виявлення переломів кісток. Такі дефекти послаблюють звук, вироблений камертоном поблизу травмованого місця, що вловлюється при прослуховуванні через стетоскоп.

Камертон

Камертон є звичайним експериментальним обладнанням у фізиці. Це «Y»-подібна машина для зондування зі сталі або алюмінієвого сплаву, яка може створювати механічні хвилі однієї довжини. різноманітні камертони можуть випромінювати різні довжини хвилі чистих тонів через їх розмір та різницю в довжині та висоті плечей вилки. Чим довше плече вилки, тим вищий камертон, тим більша довжина хвилі; чим «нижча» висота тону, тим коротше плече вилки, тим коротший камертон; чим коротша довжина хвилі, тим «вищий» тон.

Камертон виготовляється з гнучкого металу (здебільшого зі сталі), має ручку на кінці та роздвоєну з обох кінців у формі латинської літери «U». Камертон має фіксовану резонансну частоту і вібрує при ударі. Після очікування проходження початкового стовпця обертонів звук, який видає камертон, має фіксовану висоту. Висота звуку камертона визначається довжиною його роздвоєння.

Принцип роботи камертона

Механічні хвилі, що випромінюються камертон після удару дуже слабкі і чітко чутні лише при піднесенні до вуха. З цієї причини іноді камертон після удару буде натиснуто на тверду площину, таку як стіл, що дозволяє площині мати ефект резонансної пластини, значно збільшуючи амплітуду енергії.

Різноманітність камертони може бути пов’язано з їхньою масою та довжиною плеча вилки, товщиною та відмінностями у вібрації, яка випромінює різні частоти чистих тонів. Відповідно до теорії резонансу, будь-який об’єкт має власну частоту коливань, яку також називають резонансною частотою. Коли об’єкт поміщається на притаманну йому частоту, яка є середовищем резонансної частоти, він буде реагувати на цю частоту і навіть може вібрувати на тій самій частоті.

Історія камертона

Використання камертон у медичній ситуації цей інструмент є дуже універсальним інструментом, який можна використовувати для багатьох різних терапевтичних процедур. Для тих, хто не знає, камертон — це роздвоєна металева вилка, яку можна використовувати як акустичний резонатор. Традиційно камертон використовувався для налаштування музичних інструментів. Камертон відповідає інструменту музиканта, видаючи ідеальну форму хвилі. Таку саму форму сигналу також можна використовувати в медичних ситуаціях.

Камертон був винайдений в 1711 році англійцем Джоном Шором. Він був придворним трубачем, а композитори Георг Фрідріх Гендель і Генрі Перселл написали уривки у своїх композиціях спеціально для його виконання. Він також був лютистом, що було дуже важко настроїти, і Шолль винайшов камертон, щоб налаштувати лютьїста.

Найбільш поширеним камертон Сьогодні музиканти використовують частоту 440 Гц, яка вже давно використовується як стандарт налаштування для оркестрів (останніми роками частота налаштування поступово стає більш поширеною на 442 Гц), оскільки це також висота другої струни скрипки (також відомої як струна A. Порядок такий: четверта струна G, третя струна D, друга струна A, перша струна E) і висота першої струни альта (четверта струна C, третя струна G, друга струна D, перша струна A). Однак на ринку також є різноманітні інші вила, наприклад ті, які виробляють усі висоти в центральній частині піаніно.

Застосування камертона

Камертон

A камертон це вилкоподібний акустичний резонатор, який використовується в багатьох програмах для створення фіксованого тону. На відміну від багатьох інших типів резонаторів, головною причиною використання вилочної форми є те, що вона виробляє дуже чистий тон із більшою частиною вібраційної енергії на основній частоті. Ще одна причина використання форми вилки полягає в тому, що її можна закріпити на основі без гасіння вібрацій. Це тому, що його основний режим вібрації є симетричним, при цьому дві вилки завжди рухаються в протилежних напрямках, тому в основі є вузол, де дві вилки перетинаються (точка, де немає вібраційного руху), тому ним можна керувати без зняття енергії з коливання (затухання). Однак у поздовжньому напрямку рукоятки (і, отже, під прямим кутом до коливання головки вилки) все ще є невеликий рух, який можна зробити за допомогою будь-якого типу деки. Таким чином, притиснувши нижню частину камертона до деки, такої як дерев’яна коробка, стільниця або перемичка музичного інструменту, цей маленький рух, але який відбувається під високим звуковим тиском (і, отже, дуже високим акустичним опором) , частково перетворюється на чутний звук у повітрі, що включає більший рух (швидкість частинок) при відносно низькому тиску (і, отже, низькому акустичному опорі). Висоту звуку камертона також можна почути безпосередньо через кісткову провідність, притиснувши вилку до кістки за вухом або навіть стиснувши ручку виделки зубцями та зручно звільнивши руки. Кісткова провідність за допомогою камертонів була використана спеціально для перевірки слуху Вебера та Рінне, щоб обійти середнє вухо. Якщо його поставити просто на відкритому повітрі, звук камертона буде дуже слабким через невідповідність акустичного опору між сталлю та повітрям. Крім того, оскільки слабкі звукові хвилі, що випромінюються від кожної вилки, мають різницю фаз у 180°, ці дві протилежні хвилі взаємодіють і значною мірою компенсують одна одну. Таким чином, під час ковзання суцільної пластини між вилковими зубцями камертона, що вібрує, видима гучність фактично збільшується, оскільки це придушення зменшується, так само, як динамік потребує перегородки для ефективного випромінювання.

Комерційні камертони налаштовані на заводі на правильну висоту звуку, на них позначено висоту та частоту (у Герцах). Їх можна повернути, підпилявши матеріал шпильок. Напилювання кінців зубців підвищить крок, тоді як напилювання внутрішньої частини нижньої частини зубців зменшить крок.

А. Фізичний

У навчанні фізики, камертони можна використовувати для демонстрації природи механічних хвиль. Постукування камертон щоб зібрати спектр хвилі. Перевірка виявила, що: злегка постукайте по камертон, амплітуда в камертон мала, амплітуда спектру хвилі мала, звук від камертона також малий; сильно стукаючи по камертону, амплітуда камертона велика, амплітуда спектру хвилі велика, звук від камертона також великий. Примітка: Гучність механічної хвилі пов’язана з амплітудою механічної хвилі камертона. Чим більша амплітуда, тим більша гучність; чим менша амплітуда, тим менша гучність.

B. Електромеханічний годинник

Електромеханічний годинник був розроблений Максом Езеллом для Bulova під назвою «Accutron». У годиннику використовувався камертон 360 Гц і акумулятор, що забезпечувало високу точність. У 1977 році виробництво цього годинника було припинено.
Кварцовий генератор містить крихітний кварцовий «камертон», який найчастіше використовується в сучасних кварцових цифрових годинниках. П’єзоелектрична природа кварцового кристала дозволяє кварцовому камертону виробляти електричні імпульси, коли він резонує, і тому також використовується в комп’ютерних мікросхемах для вимірювання часу. У сучасних годинниках резонансна частота кварцу зазвичай становить 32768 Гц.

C. Медицина

У медицині камертони для зцілення також використовуються для перевірки слуху пацієнта, найпоширенішими з них є C-256 і C-512. Довші хвилі камертони (наприклад, C-64 і C-128) використовуються не тільки для перевірки слуху пацієнта, але також як сенсорний тест периферичної нервової системи. Камертони також використовуються як терапевтичний інструмент у деяких специфічних методах лікування, таких як сонопунктура.

D. Калібрування радіолокаційної гармати

Радари в основному використовуються для вимірювання швидкості автомобіля або швидкості м’яча під час спортивних змагань і часто калібруються за допомогою механічної хвильової вилки як джерела механічних хвиль. Ці механічні камертони мають фіксовану швидкість калібрування, а не довжину хвилі. Крім того, ці механічні камертони також мають певні довжини хвиль (наприклад, діапазон X або Y-діапазон), які використовуються для калібрування конкретного радара. Калібрувальні механічні камертони розраховуються як швидкість відображення радара = частота хвилі радара * довжина хвилі радара / 2. Вищезазначене стосується всіх радіолокаційних систем швидкісного діапазону частот.

E. Індустріальний

Камертон вимірювач рівня – це перемикач, який контролює рівень. Працюючи, камертон постійно перебуває в механічних коливаннях, коли об’єкт торкається камертона, це руйнує резонанс механічної хвилі, усередині ланцюга виникає вихідний струм, вихідний струм збудження, тоді виникає зворотний зв’язок, коли руйнується механічна флуктуація, ланцюг ідентифікує, а потім може вивести сигнал перемикання, який є сигналом реле. Смуга механічних хвиль камертона знаходиться в діапазоні 300 Гц ± 50 Гц.

Як купити камертон?

АНТИТЕК забезпечувати лабораторне обладнання, лабораторні витратні матеріали, виробниче обладнання в секторі природничих наук.

Якщо вас цікавить наше камертон або якщо у вас виникли запитання, напишіть електронний лист на адресу [email protected], ми відповімо вам якомога швидше.

Ультразвук та його застосування в науці і медицині

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Сучасні ультразвукові апарати допомагають лікарям діагностувати і лікувати широкий спектр станів, травм і розладів. І в той час коли ультразвук сьогодні знаходиться на передньому краї медицини, наука про нього вперше з’явилася в 1794 році. Саме тоді італійський біолог на ім’я Лаззаро Спалланцані виявив, що кажани використовують звукові хвилі, щоб за їх допомогою орієнтуватися навіть у повній темряві. Оригінальні ультразвукові системи були винайдені для того, щоб інспектори могли виявити виробничі помилки або дефекти в металі транспортних кораблів. Пізніше ультразвук був адаптований для надання грубих зображень у лікарнях Глазго в 1950-х роках.

Як працює ультразвук?

Часи з тих пір, безумовно, змінилися, але наука про сучасні ультразвукові системи в основному не змінилася. Ультразвукові апарати використовують високочастотні звукові хвилі, які знаходяться вище діапазону людського слуху (частоти понад 20000 Гц). Звукові хвилі генеруються і спрямовані на різні частини тіла. Потім зображення створюється на основі того, скільки часу знадобилося для відображення сигналу назад. Подібно кажанам, що летять в темряві, звукові хвилі створюють плавне цифрове зображення основних структур тіла (органів), без необхідності оперувати пацієнта, щоб побачити проблему.

Ультразвукова технологія в даний час настільки чутлива, що в режимі реального часу може визначати потік крові до тканин і органів. Це робить ультразвукові апарати цінним діагностичним та лікувальним інструментом, який може допомогти виключити або поставити діагноз. Ультразвук безпечний, ефективний і швидкий. Для більшості ультразвукових досліджень потрібно годину або менше.

Використання ультразвуку

Ультразвук часто використовується, щоб допомогти лікарям візуалізувати структури та органи черевної порожнини. Він також використовується для направлення голки при певних видах ін’єкційної терапії. Інші види використання ультразвуку включають в себе:

• УЗД плоду для оцінки стану здоров’я плода під час вагітності
• Сонометрія кісток, для визначення крихкості кісток
• Біопсія під ультразвуковим контролем
• Оцінка жовчного міхура
• Ультразвук може визначити здоров’я дитячого мозку, хребта, серця і стегон
• Офтальмологічний УЗД для візуалізації очних структур
• УЗД молочних залоз, щоб допомогти оцінити здоров’я тканин молочної залози
• Ультразвукова доплерографія для прослуховування серцебиття плода
• Ультразвукова доплерографія для оцінки кровотоку та інших внутрішніх структур і органів
• Ехокардіограма для перегляду серця і кровотоку

Ультразвук також можна використовувати для дослідження внутрішніх органів, таких як сечовий міхур, селезінка, печінка, щитовидна залоза, підшлункова залоза, нирки та інші органи.

Ультразвук може допомогти діагностувати такі проблеми, як заблоковані або звужені кровоносні судини, зниження припливу крові до органів, інфекції, пухлини і кісти, застійна серцева недостатність, пошкодження в результаті серцевого нападу, проблеми з серцевими клапанами і багато іншого. Загалом, наука про те, як літають кажани, створила універсальний, рятувальний інструмент для клінік, лікарень і кабінетів лікарів по всьому світу.

Переклад з англійської.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв’язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту [email protected] або у Фейсбук.