Nimi Heli: tähendus, päritolu, nimepäev ja statistika Eestis

Nime tähendus ja päritolu

Heli on üldises füüsikalises tähenduses akustikas vaadeldavate elastsuslainete (deformatsioonilainete, helilainete) levik elastses keskkonnas (gaasis, vedelikus, tahkises või plasmas (seal on tavalise heli analoog ioonhelilained ehk ioonheli)). Gaasis ja vedelikus on helilained ainult pikilained, tahkises ka ristlained). Elastsuslained põhinevad keskkonna osakeste võnkliikumisel.

Kitsamas tähenduses mõistetakse heli all meeleelundite abil tajutavat (kuuldavat) heli. Inimene kuuleb heli sagedusega ligikaudu Hz kuni 16 000–20 000 Hz. Sellest madalamat heli nimetatakse infraheliks, sellest kõrgemat heli ultraheliks (kuni 1 GHz) või hüperheliks (üle 1 GHz, 109–1013 Hz, gaasidel 109 Hz). Hüperheli sagedust piirab aine ehitus: gaasides peab elastsuslaine pikkus olema suurem molekulide keskmise vaba tee pikkusest, vedelikes ja tahkistes suurem kahekordsest molekulide või aatomite vahekaugusest. Infraheli sagedusel alumine piir praktiliselt puudub: looduses esineb helivõnkumisi, mille sagedus on mõni tuhandik hertsi. Hüperhelilaineid kristallides käsitletakse mõnikord kvaasiosakeste foono­nite kaudu.

Heliks nimetatakse ka heliaistingut.

Kuuldavate helide seas on häälikud, millest koosneb suuline kõne, ja muusikalised helid, millest koosneb muusika. Muusikalised helid sisaldavad tavaliselt mitut tooni ehk sageduskomponenti (kindlate sagedustega laineid

f

i

{displaystyle f_{i}}

), mõnikord ka laia sageduste diapasooniga mürakomponente.

Helilained on võnkumise näide. Iga võnkumine on seotud süsteemi tasakaalu häirimisega ja avaldub selles, et süsteemi omadused kalduvad tasakaaluväärtustest kõrvale ning seejärel tulevad algväärtuse juurde tagasi. Helivõnkumise puhul on see omadus rõhk keskkonna punktis, ja selle kõrvalekallet tasakaaluväärtusest nimetatakse helirõhuks.

Kui elastse keskkonna osakesi ühes kohas (näiteks kolvi abil) järsult nihutada, siis selles kohas rõhk tõuseb. Tänu osakestevahelistele elastsetele sidemetele kandub rõhk edasi naaberosakestele, mis omakorda mõjutavad järgmisi, ja kõrgema rõhu piirkond otsekui kulgeb läbi elastse keskkonna. Rõhu tõusu järel tekib madala rõhu piirkond, ja nii tekib vahelduvate tihenemise ja hõrenemise piirkondade jada, mis levib keskkonnas laine kujul. Elastse keskkonna iga osake sooritab seejuures asukoha võnkumist.

Elastse keskkonna osakeste võnkliikumise kiirust (kiirusvektori moodulit) nimetatakse võnkumiskiiruseks ja seda mõõdetakse ühikutes m/s või cm/s.

Reaalsete võnkesüsteemide energia muutub, sest osa energiast kulub töö tegemiseks hõõrdejõudude vastu või energia kiirgamiseks ümbritsevasse keskkonda.
Elastses keskkonnas võnkumised aja jooksul sumbuvad. Sumbumise kirjeldamiseks kasutatakse sumbumust (S), logaritmilist dekrementi (D) ja hüvetegurit (Q).

Sumbumus (S) näitab, kui kiiresti võnkumise amplituud väheneb aja jooksul (eksponentsiaalse sumbumise korral). Kui tähistada ajavahemikku, mille jooksul amplituud väheneb e = 2,718 korda, sümboliga

τ

{displaystyle tau }

, siis

Logaritmiline dekrement (D) kirjeldab, kui palju amplituud ühe võnke jooksul väheneb (eksponentsiaalse sumbumise korral). See arvutatakse võnkeperioodi (T) ja sumbumisaja

τ

{displaystyle tau }

suhtena: