گاز هلیوم

چرا هلیوم بر صدای شما تاثیر می گذارد

اکثر بچه ها موافق هستند: مکیدن ریه هلیوم از بادکنک باعث می شود صدای شما خنده دار به نظر برسد. اما برخلاف تصور عامه ، تغییر از هوا به گاز هلیوم در واقع قوت صدای شما را افزایش نمی دهد (حداقل خیلی زیاد نیست). درعوض ، این یک ویژگی بسیار مرموز تر صدا با نام “timbre” تأثیر می گذارد. به جای فریب دادن یادداشت های بلند مانند Tweety Bird ، شما شروع به تکان دادن کلماتی مانند دونالد اردک می کنید.

اما چرا هلیوم با صدای تیز صدا شما را تحت تأثیر قرار می دهد

در مرحله اول ، آنچه را که در هنگام گلوگاهان اتفاق می افتد در اینجا آمده است: طبق گفته کارشناس آکوستیک ، جان اسمیت ، زیست شناس در دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) در سیدنی ، استرالیا ، شما با ارتعاش سریع دو لپه کوچک از غشای مخاطی ، صدا را تولید می کنید. چین های صوتی ، در جعبه صوتی شما. حرکات عقب و جلو این چین ها جریان هوا را از ریه های شما قطع می کند و باعث ایجاد “پف” صدا می شود.

اگر صدای صوتی شما هر ثانیه 100 بار به جلو و عقب می رود ، آنها پاف هایی با فرکانس 100 ضرب در هر ثانیه (هرتز) تولید می کنند. حرکات اضافی چین های صوتی ، مانند برخورد با یکدیگر ، فرکانس های اضافی ایجاد می کنند که مضرب های آن فرکانس اساسی هستند: “هارمونیک ها” در 200 هرتز ، 300 هرتز ، 400 هرتز و غیره.

تمام این فرکانسها از طریق دستگاه صوتی – حفره غده ای که از جعبه صوتی منتقل می شود تا از طریق گلو و دهان به دنیای خارج منتقل می شوند – حرکت می کنند. بسته به شکل آن ، این دستگاه با برخی از هارمونیک های ایجاد شده توسط چین های صوتی شما طنین انداز است ، به این معنی که در زمان با آنها ارتعاش می کند. با انجام این کار ، دستگاه صوتی آن فرکانسهای هارمونیک رزونانس را تقویت می کند و آنها را بلندتر می کند.

گاز هلیوم

بنابراین ، هارمونیک های ایجاد شده توسط چین های صوتی خاص شما که با شکل دستگاه صوتی خاص شما جفت می شوند ، مجموعه ای بی نظیر از فرکانس های رزونانس را ایجاد می کنند که با هم ، کیفیت صدای متمایز صدا یا تایمر را به صدای شما می دهند. [فیزیک Loudmouths: چرا برخی از صداها حمل می شوند]

ورود هلیم به بدن

در اینجا هلیوم وارد می شود. صدا 1،128 فوت در ثانیه (344 متر در ثانیه) را از طریق هوای معمولی طی می کند ، اما از طریق گاز هلیوم 3،041 پا در ثانیه (927 متر در ثانیه) عبور می کند. این امر به این دلیل است که مولکول های نیتروژن و اکسیژن که بخش عمده ای از هوا را تشکیل می دهند بسیار سنگین تر از اتم های هلیوم هستند ، بنابراین تقریباً به همان سرعت و نوسان نمی شوند. (این نوسان کننده چیزی است که موج صوتی را از طریق گاز هل می دهد.)

در فیزیک سرعت موج برابر است با فرکانس آن که طول موج آن ضرب می شود. بنابراین ، اگر موج صوتی سریع تر از دستگاه صوتی پر از هلیوم از یک دستگاه صوتی پر از هوا عبور کند ، فرکانس آن یا طول موج آن باید در یک حفره پر از هلیوم تقویت شود.

طول موجهایی که با دستگاه صوتی طنین انداز می شوند ، فقط به شکل آن بستگی دارد – یعنی هارمونی های رزونانس آنهایی هستند که قله های متوالی در قسمت صوتی بصورت کاملاً مناسب قرار می گیرند – بنابراین طول موج های آنها بدون توجه به این که قطعه پر شده از گاز هلیوم است یا هوا ، یکسان است. . (متفاوت بگویید ، مولکول های گاز درون دستگاه ، صرف نظر از اینکه چه مولکولی هستند ، در همان فاصله و عقب نوسان می کنند.)

فرکانس های هارمونیک

این بدان معناست که فرکانس های هارمونیک رزونانس به جای آن باید در یک حفره پر از هلیوم افزایش یابد. به گفته اسمیت و همکارانش در “فیزیک در گفتار” ، یک مقاله مرجع در وب سایت UNSW ، فرکانس های رزونانس چندین برابر در دستگاه صوتی پر شده از هلیوم در مقایسه با ماده پر شده از هوا زیادتر است.

و این بدان معناست که برخی از اجزای پر صدا صدای شما نسبت به اجزای کم فشار تقویت می شود و به طور چشمگیری تایم کلی صدای شما را تغییر می دهد. فیزیکدانان UNSW می نویسند: “در فرکانس های کم قدرت کمتری وجود دارد بنابراین صدا نازک و فشار می کند.”

ممکن است تعجب کنید که چرا اردکها همیشه علی رغم تنفس هوای معمولی ، به روش خود عمل می کنند. به گفته کارشناسان ، “اردک مفصلی اما در غیر این صورت استاندارد ، دستگاه صوتی کوتاه تر از ما خواهد داشت ، بنابراین ، حتی در هنگام تنفس هوا ، دونالد [اردک] در فرکانس های نسبتاً بالاتر از ما طنین انداز می کند.”