что такое биение в физике

биения

Биения, возникающие в результате сложения двух гармонических колебаний с одинаковыми амплитудами и близкими частотами.

При сложении двух бегущих в одном направлении волн с близкими частотами и волновыми числами Б. возникают не только во времени, но и в пространстве. Складывая, напр., волны с равными амплитудами

получаем результирующую волну

с частотой и волновым числом , к-рые близки к частоте и волновому числу любой из компонент. Амплитуда волны модулирована в пространстве и времени медленно меняющейся огибающей с частотой и волновым числом. Частота Б. равна разности частот складываемых компонент .

При сложении двух волн с равными частотами и разными, но близкими по направлению волновыми векторами Б. возникают только в пространстве в результате интерференции волн (т. н. муар). Именно такую структуру имеют волны в френелевской зоне излучателей, а также волны в разл. волноводных системах.

Колебания в виде суперпозиции колебаний (или волн) с близкими частотами могут возникать в нелинейных системах. Так, если на нелинейное устройство, напр. квадратичный детектор, подать сумму двух колебаний, получим:

Измерение тона Б. лежит в основе точных измерений малых разностей двух близких частот, в частности сравнения нек-рой измеряемой частоты с эталонной.

Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., M. 1959; Стрелков С. П., Введение в теорию колебаний 2 изд., M., 1964; Бишоп Р., Колебания, пер. с англ., 3 изд. M., 1986, Пейн Г., Физика колебаний и волн, пер. с англ M., 1979. В. А. Мельникова, В. Д. Шалфеев

Источник

БИЕНИЯ

Полезное

Смотреть что такое «БИЕНИЯ» в других словарях:

БИЕНИЯ — БИЕНИЯ, периодические изменения интенсивности колебаний. Биения получаются в результате сложения двух гармонических колебаний с близкими по величине частотами. В акустике биения слышны как периодические изменения силы звука. Биения являются также … Современная энциклопедия

Биения — БИЕНИЯ, периодические изменения интенсивности колебаний. Биения получаются в результате сложения двух гармонических колебаний с близкими по величине частотами. В акустике биения слышны как периодические изменения силы звука. Биения являются также … Иллюстрированный энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — колебания с периодически изменяющейся амплитудой, возникающие при наложении 2 колебаний с близкими частотами f1 и f2. Биения используют для настройки музыкальных инструментов, а также для измерения частоты, емкости, индуктивности и т. д. Частота… … Большой Энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — БИЕНИЯ, периодические изменения величины амплитуды при различного рода колебаниях. Возникают обычно при колебаниях связанных систем. Так, если подвесить рядом два маятника, соединить между собой их стержни (или нити, если маятник представляет… … Большая медицинская энциклопедия

биения — Ндп. биение Колебания, размах которых периодически колеблющаяся величина и которые являются результатом сложения двух гармонических колебаний с близкими частотами. [ГОСТ 24346 80] Недопустимые, нерекомендуемые биение Тематики вибрация EN beats DE … Справочник технического переводчика

Биения — – вибр. колебания, размах которых периодически колеблющаяся величина и которые являются результатом сложения двух гармонических колебаний с близкими частотами. [ГОСТ 24346 80] Рубрика термина: Виды вибрации Рубрики энциклопедии: Абразивное… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Биения — График колебаний при биениях. Биения явление, возникающее при наложении двух гармонических колебаний, близких по частоте, выражающееся в периодическом уменьшении и увеличении … Википедия

Биения — I Биения колебания с периодически меняющейся амплитудой, возникающие в результате наложения двух гармонических колебаний (См. Гармонические колебания) с несколько различными, но близкими частотами. Б. возникают вследствие того, что… … Большая советская энциклопедия

биения — периодические изменения амплитуды колебания, возникающие при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами f1 и f2. Биения используют для настройки музыкальных инструментов, а также для измерения частоты, ёмкости, индуктивности… … Энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — в теории колебаний перио дич. изменения амплитуды результирующих не гармонич. колебаний, к рые возникают при наложении двух гармонических колебаний с близкими частотами. В простейшем случае Б., возникающих при наложении двух колебаний с равными… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

Биения

Полезное

Смотреть что такое «Биения» в других словарях:

БИЕНИЯ — БИЕНИЯ, периодические изменения интенсивности колебаний. Биения получаются в результате сложения двух гармонических колебаний с близкими по величине частотами. В акустике биения слышны как периодические изменения силы звука. Биения являются также … Современная энциклопедия

Биения — БИЕНИЯ, периодические изменения интенсивности колебаний. Биения получаются в результате сложения двух гармонических колебаний с близкими по величине частотами. В акустике биения слышны как периодические изменения силы звука. Биения являются также … Иллюстрированный энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — колебания с периодически изменяющейся амплитудой, возникающие при наложении 2 колебаний с близкими частотами f1 и f2. Биения используют для настройки музыкальных инструментов, а также для измерения частоты, емкости, индуктивности и т. д. Частота… … Большой Энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — периодические изменения амплитуды колебания, возникающие при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами. Б. возникают вследствие того, что разность фаз между двумя колебаниями с различными частотами всё время изменяется так, что… … Физическая энциклопедия

БИЕНИЯ — БИЕНИЯ, периодические изменения величины амплитуды при различного рода колебаниях. Возникают обычно при колебаниях связанных систем. Так, если подвесить рядом два маятника, соединить между собой их стержни (или нити, если маятник представляет… … Большая медицинская энциклопедия

биения — Ндп. биение Колебания, размах которых периодически колеблющаяся величина и которые являются результатом сложения двух гармонических колебаний с близкими частотами. [ГОСТ 24346 80] Недопустимые, нерекомендуемые биение Тематики вибрация EN beats DE … Справочник технического переводчика

Биения — – вибр. колебания, размах которых периодически колеблющаяся величина и которые являются результатом сложения двух гармонических колебаний с близкими частотами. [ГОСТ 24346 80] Рубрика термина: Виды вибрации Рубрики энциклопедии: Абразивное… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Биения — График колебаний при биениях. Биения явление, возникающее при наложении двух гармонических колебаний, близких по частоте, выражающееся в периодическом уменьшении и увеличении … Википедия

биения — периодические изменения амплитуды колебания, возникающие при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами f1 и f2. Биения используют для настройки музыкальных инструментов, а также для измерения частоты, ёмкости, индуктивности… … Энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — в теории колебаний перио дич. изменения амплитуды результирующих не гармонич. колебаний, к рые возникают при наложении двух гармонических колебаний с близкими частотами. В простейшем случае Б., возникающих при наложении двух колебаний с равными… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

Что такое биение?

Доклад учащихся 10 класса Краснова Михаила и Перьева Юрия по теме:

Цель опыта: Продемонстрировать, исследовать и объяснить явление биения звуковых колебаний от двух источников с близкими частотами.

Введение. Как же мы воспринимаем различные звуки. 1стр Как получить чистый тон? ……………………………………………………………1стр Как же звучат два одинаковых камертона одновременно? ……………….……….2стр А как мы слышим звуки разных, но достаточно близких частот сразу от двух источников? ………………………………………………………………………….2стр Результат наложения двух волн……………………………………………………..3стр Биения, возникающие при наложении двух звуковых волн с близкими частотами.4стр В чем состоит закон биений. 5стр Биение связанных маятников…………………………………………………………..6стр Использование явления биения………………………………………….……………7стр Литература………………………………………………………………………………7стр

Введение. Как же мы воспринимаем различные звуки?

При восприятии различных звуков человеческое ухо оценивает их прежде всего по уровню громкости, зависящей от потока энергии или интенсивности звуковой волны. Воздействие звуковой волны на барабанную перепонку зависит от звукового давления, то есть амплитуды p0 колебаний давления в волне. Человеческое ухо является совершенным созданием Природы, способным воспринимать звуки в огромном диапазоне интенсивностей: от слабого писка комара до грохота вулкана.

Как получить чистый тон?

Опыт1. Для создания чистого музыкального звука определенной частоты (440 Гц) возьмем камертон «ЛЯ». Ударив слегка резиновым молоточком о камертон, создадим звуковую волну и послушаем.

Вывод 1: Мы услышали чистый музыкальный звук на ноте «ЛЯ».

Повторим опыт с другим таким же камертоном.

Опыт2. Возьмем другой камертон «ЛЯ». Ударив слегка резиновым молоточком о камертон, создадим звуковую волну и послушаем.

Вывод 2: Мы снова услышали чистый музыкальный звук на ноте «ЛЯ».

Как же звучат два одинаковых камертона одновременно?

Опыт3: Ударив слегка резиновым молоточком оба камертона, создадим звуковые волны и послушаем.

Вывод 3: Эти камертоны издают одинаковые звуки.

А как мы слышим звуки разных, но достаточно близких частот сразу от двух источников?

Рассмотрим возбуждение камертонов с близкими частотами. Для этой цели берем два одинаковых камертона «ЛЯ», прикрепив на ветви одного из камертона грузик с винтом.

При одновременном возбуждении камертонов они издают звуки с близкими частотами.

Графики колебаний ножек двух камертонов с близкими частотами выглядят так:

Рассмотрим результат наложения двух волн:

Когда мы слышим звуки разных, но достаточно близких частот сразу от двух источников, к нам приходят то гребни обеих звуковых волн, то гребень одной волны и впадина другой. В результате наложения двух волн звук то усиливается, то ослабевает, что воспринимается на слух как биения. Этот эффект называется интерференцией во времени. Наблюдатель слышит звук с изменяющейся со временем интенсивностью. Частота биений зависит от положения грузика на ветви одного из камертонов.

Биения воспринимаются ухом как гармонический тон, громкость которого периодически изменяется во времени. Пусть звуковые давления p1 и p2, действующие на ухо, изменяются по законам: p1 = A0 cos ω1t и p2 = A0 cos ω2t.

В соответствии с принципом суперпозиции полное давление, вызываемое обеими волнами в каждый момент времени, равно сумме звуковых давлений, вызываемых в тот же момент времени каждой волной в отдельности.

Биения, возникающие при наложении двух звуковых волн с близкими частотами.

Так как частоты колебаний несколько отличаются друг от друга, через некоторое время t1 колебания окажутся в противофазе. В этот момент суммарная амплитуда обратится в нуль (колебания «гасят» друг друга). К моменту времени t2 = 2t1 колебания снова окажутся в одинаковой фазе и т. д..

Минимальный интервал между двумя моментами времени с максимальной (или минимальной) амплитудой колебаний называется периодом биений Tб. Частота биений fб равна разности частот Δf двух звуковых волн, воспринимаемых ухом одновременно. Человек воспринимает звуковые биения до частот 5–10 Гц.

В чем состоит закон биений?

Повторим описанный выше экспери­мент, увеличивая нагрузку уже нагруженного камертона.

Наши рассуждения: Теперь биения оказались более частыми, чем ранее. Очевидно, чем больше разность частот между камертонами, тем быстрее происходят бие­ния.

Вывод: Число биений, слышимых за секунду ( частота биений), равно разности между частотами колебаний звучащих тел. Это и есть закон биений.

Биения – это изменения амплитуды звука, происходящие с частотой, равной разности исходных частот. На рис. представлена осциллограмма биений.

Следует иметь в виду, что частота биений – это частота амплитудной модуляции звука. Не следует также путать биения с разностной частотой, возникающей в результате искажений гармонического сигнала.

Звук, который мы при этом слышим, не создается в отдельности ни одним, ни другим колебанием, достигающим наших ушей. Вместо этого мы воспринимаем звук с частотой, равной средней частоте двух звуковых волн. Амплитуда сигнала, которая связана с воспринимаемой нами силой звука, плавно изменяется, и частота этого изменения равна разности частот двух тонов. Звук то нарастает, то ослабевает: это и есть биения.

Допустим, вы соединили два одинаковых маятника пружиной, один придержали рукой, а другой отвели в сторону, так что пружина растянулась. Отпустите теперь оба маятника. Как они будут себя вести?

Где же используется явление биения?

Биение используется при настройке двух музыкальных тонов в унисон (например, при настройке гитары или фортепиано): настройку производят до тех пор, пока биения перестают ощущаться. Даже если частота биений очень мала, человеческое ухо способно уловить периодическое нарастание и убывание громкости звука. Поэтому биения являются весьма чувствительным методом настройки в звуковом диапазоне.

2. «Физика» Дж. Орир том 1, Москва 1981

8. Учебник физики 11кл.

10. Детская энциклопедия. М. Изд. «Просвещение». 1966

11. М. Колтун. Мир физики. Изд. «Детская литература». 1984

13. и др. Факультативный курс физики. 10кл.- М. Просвещение. 1979г

Источник

Биения

Бие́ния — явление, возникающее при наложении двух гармонических колебаний, близких по частоте, выражающееся в периодическом уменьшении и увеличении амплитуды суммарного сигнала. Биения модулируются по амплитуде. Распространение такого вида колебаний менее эффективно. Частота изменения амплитуды суммарного сигнала равна разности частот двух исходных сигналов.

Биения возникают от того, что один из двух сигналов постоянно отстаёт от другого по фазе и в те моменты, когда колебания происходят синфазно, суммарный сигнал оказывается усилен, а в те моменты, когда два сигнала оказываются в противофазе, они взаимно гасят друг друга. Эти моменты периодически сменяют друг друга по мере того как нарастает отставание.

Биения звука можно слышать при настройке струнного музыкального инструмента по камертону. Если частота струны незначительно отличается от частоты камертона, то слышно, что звук пульсирует — это и есть биения. Струну нужно подтягивать или ослаблять так, чтобы частота биений уменьшалась. При совпадении высоты звука с эталонным биения полностью исчезают. Биения звука также можно услышать при игре на музыкальных инструментах, например пианино или гитаре, когда различной высоты звуки создают интервалы и многозвучия (аккорды).

Эффект биений можно использовать для преобразования частоты сигналов.

Ссылки

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Биения» в других словарях:

БИЕНИЯ — БИЕНИЯ, периодические изменения интенсивности колебаний. Биения получаются в результате сложения двух гармонических колебаний с близкими по величине частотами. В акустике биения слышны как периодические изменения силы звука. Биения являются также … Современная энциклопедия

Биения — БИЕНИЯ, периодические изменения интенсивности колебаний. Биения получаются в результате сложения двух гармонических колебаний с близкими по величине частотами. В акустике биения слышны как периодические изменения силы звука. Биения являются также … Иллюстрированный энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — колебания с периодически изменяющейся амплитудой, возникающие при наложении 2 колебаний с близкими частотами f1 и f2. Биения используют для настройки музыкальных инструментов, а также для измерения частоты, емкости, индуктивности и т. д. Частота… … Большой Энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — периодические изменения амплитуды колебания, возникающие при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами. Б. возникают вследствие того, что разность фаз между двумя колебаниями с различными частотами всё время изменяется так, что… … Физическая энциклопедия

БИЕНИЯ — БИЕНИЯ, периодические изменения величины амплитуды при различного рода колебаниях. Возникают обычно при колебаниях связанных систем. Так, если подвесить рядом два маятника, соединить между собой их стержни (или нити, если маятник представляет… … Большая медицинская энциклопедия

биения — Ндп. биение Колебания, размах которых периодически колеблющаяся величина и которые являются результатом сложения двух гармонических колебаний с близкими частотами. [ГОСТ 24346 80] Недопустимые, нерекомендуемые биение Тематики вибрация EN beats DE … Справочник технического переводчика

Биения — – вибр. колебания, размах которых периодически колеблющаяся величина и которые являются результатом сложения двух гармонических колебаний с близкими частотами. [ГОСТ 24346 80] Рубрика термина: Виды вибрации Рубрики энциклопедии: Абразивное… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Биения — I Биения колебания с периодически меняющейся амплитудой, возникающие в результате наложения двух гармонических колебаний (См. Гармонические колебания) с несколько различными, но близкими частотами. Б. возникают вследствие того, что… … Большая советская энциклопедия

биения — периодические изменения амплитуды колебания, возникающие при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами f1 и f2. Биения используют для настройки музыкальных инструментов, а также для измерения частоты, ёмкости, индуктивности… … Энциклопедический словарь

БИЕНИЯ — в теории колебаний перио дич. изменения амплитуды результирующих не гармонич. колебаний, к рые возникают при наложении двух гармонических колебаний с близкими частотами. В простейшем случае Б., возникающих при наложении двух колебаний с равными… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник