Läran om ljudet Ljud är egentligen tryckförändringar i något material. För att ett ljud ska uppstå måste något svänga eller vibrera.

Transkript

1 Akustik Läran om ljudet Ljud är egentligen tryckförändringar i något material. För att ett ljud ska uppstå måste något svänga eller vibrera. När en gitarrsträng vibrerar, rör den sig fram och tillbaka. När den rör sig framåt pressar den ihop luftmolekylerna framför sig. Det blir alltså lite tätare med luftmolekyler framför strängen. Det har bildats en tryckökning. När gitarrsträngen rör sig bakåt, bildas i stället en trycksänkning framför strängen. Hörseln En gitarrsträng kan svänga fram och tillbaka flera hundra gånger varje sekund. Det uppstår då en serie tryckökningar och trycksänkningar i luften runt strängen. Dessa tryckförändringar sprids åt alla håll genom luften från strängen. Tryckförändringarna träffar trumhinnan i örat, där trumhinnan börjar att svänga i samma takt som strängen. Varje gång din trumhinna träffas av en tryckhöjning, rör den sig inåt. När den träffas av en tryckminskning rör den sig utåt. Innerörat och hjärnan gör sedan om trumhinnans rörelser så att du kan uppfatta det som ett ljud. Toner - Buller Om tryckförändringarna, som träffar trumhinnan, är regelbundna upplever du detta som en ton. Om däremot tryckförändringarna kommer oregelbundet, upplever du det som buller. - Regelbundna tryckförändringar ger en ton. - Oregelbundna tryckförändringar ger buller.

2 Tonhöjd - Frekvens Tonhöjden bestäms av antalet svängningar per sekund. Antalet svängningar per sekund kallas frekvens. Frekvens mäts i hertz, Hz. Hög frekvens, många svängningar per sekund, ger en hög ton. Låg frekvens, få svängningar per sekund, ger en låg ton. Infraljud Om en film rullas fram mycket långsamt, hinner ditt öga uppfatta varje bild. Du får då inte intryck av att du ser på en film. I stället tycker du att du ser en massa bilder i rask följd. När bildhastigheten kommer upp i femton till sexton bilder per sekund, flyter de samman till en film. På samma sätt är det med ljudet. Om frekvensen är mindre än omkring tjugo svängningar per sekund uppfattar inte ditt öra det som en ton. Däremot kan du känna tryckförändringarna i hela kroppen. Ljud som har för låg frekvens för att vi ska kunna höra dem kallas infraljud. Ultraljud Din trumhinna kan inte svänga hur snabbt som helst. Som nyfödd kan man uppfatta omkring hertz. Med åldern minskar trumhinnans förmåga att svänga snabbt. Det betyder att äldre människor oftast inte kan höra så höga ljud. Ljud som har för hög frekvens för att vi ska kunna höra dem kallas för ultraljud. Hundar och fladdermöss kan höra betydligt högre ljud än människor. De kan alltså uppfatta det som vi kallar för ultraljud. Människan kan uppfatta ljud mellan 20 och hertz. - Ljud med lägre frekvens kallas infraljud - Ljud med högre frekvens kallas ultraljud

3 Ljudstyrka Om tryckförändringarna som träffar ditt öra är stora, kommer din trumhinna att göra stora svängningar. Du upplever det då som ett starkt ljud. Om tryckförändringarna som träffar ditt öra däremot är små, blir trumhinnans rörelse mindre. Du upplever det då som ett svagt ljud. Stora tryckförändringar ger ett starkt ljud. Små tryckförändringar ger ett svagt ljud. Ljudstyrkan mäts i decibel, db. Tonhöjden bestäms alltså av antalet svängningar eller tryckförändringar per sekund och ljudstyrkan bestäms av hur stora svängningarna eller tryckförändringarna är. Ljudets hastighet Ljudet går olika fort i olika material. I luft är hastigheten omkring 340 m/s. Hastigheten varierar lite med luftens temperatur och ökar när temperaturen ökar. Vid hastigheter över ljudets skapas en tryckvåg kring föremålet. Trycket framför flygplanet ger upphov till en stötvåg, som när den når marken uppfattas som en kraftig och plötslig explosion, en så kallad ljudbang. Ett flygplan som flyger i Mach 1, rör sig med ljudets hastighet. Mach 2 betyder att det flyger dubbelt så fort som ljudet utbreder sig.

4 Nedan följer en tabell över ljudets hastighet i några olika material: Ämne Hastighet (m/s) Fasta ämnen Aluminium Bly Järn Koppar Nickel Silver Zink Glas Granit Trä cirka Vätskor Etanol Vatten Gaser Koldioxid 260 Kväve 340 Luft 340 Syre 320 Väte 130 Eftersom ljudet går med en hastighet av 340 m/s i luft, tar det ungefär tre sekunder för ljudet att färdas en kilometer i luft. Det betyder att om du ser en blixt och hör åskknallen sex sekunder senare, så är åskvädret två kilometer bort. Ljuset från blixten når dig praktiskt taget i samma ögonblick som urladdningen sker.

5 Eko Ljud är ju egentligen en serie tryckförändringar i något material, till exempel luft. Ofta brukar man kalla dessa tryckförändringar för ljudvågor. När ljudvågorna träffar ett fast föremål eller gränsskiktet mellan två olika material, kan ljudet reflekteras, kastas tillbaka. Detta fenomen kallas för eko. Tekniskt har man utnyttjat ekoeffekten i ekolodet, som man bland annat använder för att bestämma vattendjup eller leta efter fiskstim. Fladdermössen använder en sorts ekolod för att fånga insekter i mörker. Resonans Resonans betyder medsvängning. Om du ger en gunga fart vid precis rätt tillfällen flera gånger i rad, kan du få gungan att göra större och större svängningar. På samma sätt är det med ljudvågorna. Om till exempel en stämgaffel, som är gjord för 440 Hz, träffas av ljudvågor med just den frekvensen, börjar stämgaffelns skänklar att vibrera. Ju kraftigare ljudvågor desto större svängningar. Om ljudvågorna har en annan frekvens än 440 hertz, kommer de i otakt med stämgaffelns skänklar, som då inte sätts i vibration. En skål av fint kristallglas kan fås att vibrera på samma sätt, om ljudvågorna, som träffar skålen kommer med precis rätt frekvens. Skålen kan då börja vibrera så kraftigt att den spricker.