Звук и ултразвук

Акустика Област физике која се бави изучавањем настанка звука, његових основних својстава, као и његове практичне примене, назива се акустика. Углавном све оно што данас знамо о звуку, а поготово тону, прикупио је чувени немачки лекар – физиолог и физичар Херман фон Хелмхолц у својој познатој књизи чији је назив, ни мање ни више, него „Учење о осећају тонова као физиолошка основа теорије музике“. Helmholtz, Hermann von (1821 – 1894)

Звучни таласи Ако се испод опне по којој је посут песак принесе звучна виљушка која осцилује песак одскаче са опне. Осциловање звучне виљушке се преноси на ваздух, а преко њега и на опну. Пре осциловања звучне виљушке слојеви ваздуха око ње имали су исту густину. Кад осцилује око звучне виљушке настају поремећаји у ваздуху који се испољавају као наизменично згушњавање и разређивање.

Ови поремећаји се шире у виду концентричних лопти, које представљају звучне таласе. Правац осциловања молекула поклапа се са правцем простирања звучног таласа што значи да су звучни таласи у ваздуху лонгитудинални. Таласна дужина звука одређена је растојањем између два најближа згушњавања или два најближа разређивања честица.

Ово је доказао енглески хемичар и физичар Роберт Бојл. Звук се простире у сва три агрегатна стања, али се не простире у вакууму. Ово је доказао енглески хемичар и физичар Роберт Бојл. Boyle, Robert (1627 – 1691) Када се електрично звонце стави испод стакленог звона чуће се како звони. Ако помоћу вакуум пумпе извучемо ваздух испод звона електрично звонце се неће више чути.

Месец нема атмосферу, тако да су космонаути могли да разговарају само помоћу радио-уређаја

Осетљивост уха је највећа у интервалу од 1 000 Hz до 5 000 Hz. Да би се чуо звук, осим звучног извора и средине која преноси тај звук, морају бити испуњена још два услова: • звук треба да има довољну јачину (изнад прага чујности) и • фреквенције звучног извора треба да су у интервалу од 16 Hz до 20 000 Hz. Осетљивост уха је највећа у интервалу од 1 000 Hz до 5 000 Hz. Ове границе су индивидуалне, па тако код старијих особа горња фреквенција пада и до 13 kHz.

У табели је дат опсег фреквенција које могу чути поједине животиње. Звук и ултразвук Звук чија је учестаност мања од 16 Hz, назива се инфразвук, а звук фреквенције изнад 20 000 Hz назива се ултразвук. Људско ухо је неосетљиво на оба ова звука. У табели је дат опсег фреквенција које могу чути поједине животиње. животиње фреквенција (Hz) доња горња људи 16 20 000 мачке 100 32 000 пси 40 46 000 коњи 31 40 000 слонови 12 000 говеда слепи мишеви 1 000 150 000 скакавци 50 000 глодари 100 000 китови и делфини 70 морски пси и морски лавови 200 55 000

Да ли можете да препознате шта је на снимку? Примена ултразвука Примена ултразвука је разноврсна и велика. У медицини се ултразвук примењује, на пример, при откривању разних неправилности (отеклина, рана, напрснућа и сл.) у телесним органима или нпр. за праћење развоја детета пре рођења. У металургији се употребљава за откривање шупљина у материјалу, у океанографији за одређивање дубине океана итд. Ултразвук се примењује и у процесу стерилизације животних намирница јер се њиме уништавају многи микроорганизми. Да ли можете да препознате шта је на снимку?

Ехолоцирање Као што смо могли видети из табеле неке животиње могу да региструју звук у знатно ширем опсегу фреквенција од људи. Тако, на пример, за делфине овај опсег иде од 70 херца до 150 хиљада херца, а за слепе мишеве од хиљаду до 150 хиљада херца. Слепи мишеви, делфини и још неке животиње емитују ултразвучне таласе, који се онда од различитих објеката одбијају назад до њих. Овај процес се зове ехолоцирање и животиње га користе за оријентацију, избагавање препрека и проналажење плена.

Извори звука Звучни извори су сва тела која својим осциловањем (треперењем, вибрирањем) изазивају формирање механичког чујног таласа. Код неких извора се ударцем или узастопним ударањем различитим чекићима или палицама изазива настанак звука. То се дешава код шипкастих звучних извора (звучна виљушка или триангл), затим код плочастих (ксилофон или звоно) и код неких жичаних (клавир).

Тон се може мењати променом дужине и затегнутости жице. Код других жичаних звучних извора звук се производи трзањем жице (гитара, харфа) или трљањем – трењем (гудачки инструменти). Код добоша, бубњева и слично звук се производи ударцима о мембрану која заосцилује. За проучавање тонова које производе жице док осцилују користи се монокорд. Тон се може мењати променом дужине и затегнутости жице. Дувачки инструменти, као и разне пиштаљке, производе звук треперењем ваздуха који струји кроз различите цеви. У човечијем грлу се звук производи, такође, помоћу струјања ваздуха. Ваздушна струја из плућа заосцилује гласне жице у грлу.

Звучна резонанција Звучна резонанција је појава да звучни таласи изазивају осциловање блиских тела, који имају исту фреквенцију осциловања као и звучни извор, па на тај начин и сама постају звучни извори. Резонанција се може показати помоћу две звучне виљушке А и B које производе тонове исте висине и налазе се на извесном растојању. Када се једна од њих, на пример А, удари, она затрепери и чује се тон. Ако се руком заустави њено треперење тон ће се опет чути зато што звучна виљушка B наставља да осцилује што се види и по одскакању куглице клатна.

Резонатори Звучне виљушке производе много јаче тонове када се причврсте на дрвене кутије. Појачање тона објашњава се резонанцијом између звучне виљушке, кутије и ваздушног стуба у тој кутији.

На сличан начин постиже се појачавање тона код музичких инструмената. Поред делова који трепере музички инструменти имају и резонаторске кутије (резонаторе) које имају веома сложен облик и различите димензије.

Могу ли мушкарци из резултата овог огледа да изведу неки наук? И за крај ево једног занимљивог огледа из биологије који показује како је слух често важнији од вида. Три женке скакавца окупиле су се око звучника из којег се јављао мужјак којег нису могле да виде. Испод стакленог поклопца налазио се мужјак кога су могле да виде, али нису могле да чују. Могу ли мушкарци из резултата овог огледа да изведу неки наук?