Częstotliwość (f)

Definicja profesjonalna

W ujęciu fizycznym i technicznym, częstotliwość jest zdefiniowana w bardzo precyzyjny sposób:

Częstotliwość (f) – odwrotność okresu drgań, liczbowo równa liczbie okresów drgań w ciągu 1 sekundy.

Jednostką częstotliwości w układzie SI jest Herc (Hz). Jeden Herc (1 Hz) oznacza dokładnie jedno pełne drganie (jeden cykl fali) na sekundę.

Akustyka w prostych słowach

Jeśli w poprzednim artykule ciśnienie akustyczne porównaliśmy do "siły" lub "mocy" dźwięku, to częstotliwość jest jego "wysokością" lub "tonem".

Każdy dźwięk powstaje w wyniku drgań. Gruba struna kontrabasu drga powoli. Cienka struna skrzypiec drga niezwykle szybko. Nasze struny głosowe wibrują, podobnie jak membrana w głośniku. Częstotliwość opisuje właśnie to, jak szybko te drgania następują po sobie.

• Niska częstotliwość = wolne drgania = niski, głęboki dźwięk (bas).

  • Przykład: Dźwięk silnika statku, najniższe klawisze fortepianu (okolice 30-50 Hz).

• Wysoka częstotliwość = szybkie drgania = wysoki, piskliwy dźwięk (sopran).

  • Przykład: Śpiew ptaków, syk talerzy perkusyjnych, pisk hamulców (często powyżej 2000 Hz, czyli 2 kHz).

Standardowy dźwięk "A", używany do strojenia instrumentów w orkiestrze, ma częstotliwość dokładnie 440 Hz. Oznacza to, że struna lub powietrze w instrumencie wykonuje 440 pełnych drgań w każdej sekundzie.

Granice ludzkiego słuchu

Nasze uszy nie są w stanie odbierać wszystkich możliwych częstotliwości. Teoretyczny zakres słyszenia zdrowego, młodego człowieka wynosi od 20 Hz do 20 000 Hz (20 kHz).

• Poniżej 20 Hz znajdują się infradźwięki. Nie słyszymy ich, ale przy dużej energii możemy je odczuwać jako wibracje. Generują je np. trzęsienia ziemi czy turbiny wiatrowe.

• Powyżej 20 kHz zaczynają się ultradźwięki. Są niesłyszalne dla nas, ale słyszą je i wykorzystują np. psy, delfiny czy nietoperze. Znalazły też szerokie zastosowanie w medycynie (USG) i przemyśle.

Warto wiedzieć, że wraz z wiekiem nasza zdolność do słyszenia wysokich częstotliwości naturalnie maleje.

Podsumowanie

Częstotliwość jest, obok amplitudy (ciśnienia akustycznego), kluczowym parametrem opisującym dźwięk. To ona pozwala nam rozróżniać tony muzyczne, rozumieć mowę (która jest złożeniem wielu różnych częstotliwości) i identyfikować źródła dźwięku w naszym otoczeniu. Zrozumienie częstotliwości jest pierwszym krokiem do analizy bardziej złożonych zjawisk, takich jak widmo akustyczne czy barwa dźwięku.