Shrnutí zvukového světa

Zvuk je forma energie. Lze jej vyrábět, přemisťovat, distribuovat v čase a vzdálenosti a přenášet obrovské množství energie. Zní pouze tak dlouho, dokud je v systému energie pro nepřetržitý znění. Nejlépe se to definuje jako něco slyšitelného. Je to vlastně vlna, řada vibrací procházejících médiem v frekvenčním rozsahu vnímatelném lidským uchem. Může se také šířit plyny, kapalinami a pevnými látkami, ale není slyšet ve vakuu, včetně kosmického prostoru. Ale co dalšího o tom potřebujeme vědět? Pojďme se podívat!

Zvuk je tedy podélné, mechanické vlnění. To je způsobeno tam a zpět vibracemi částic v médiu, kterým se zvuková vlna pohybuje. Vibrace předmětu způsobují, že částice v okolním médiu vibrují, takže jsou detekovány sluchovými receptory. Tomu se říká zvuk. Je však důležité poznamenat, že z fyzikálního hlediska považujeme za zvuk samotné vlny vibračního pohybu bez ohledu na to, zda je lidské ucho slyší nebo ne. Je také důležité, že zvuk potřebuje médium, aby se mohl šířit. Může cestovat jakýmkoliv médiem, ale jak již bylo zmíněno v úvodu, ne ve vakuu. Ve vesmíru není žádný zvuk, protože zde není žádné médium pro přenos zvukových vibrací. Když jsou vibrace rychlé, slyšíme hluboký zvuk, a když jsou pomalé, slyšíme hluboký zvuk.

Charakteristika zvukových vln

Zvuky jsou obvykle slyšitelné lidským uchem, když jejich frekvenci a počet vibrací lze měřit v ráži 20 až 20 000 za sekundu, ale tento rozsah se může u jednotlivců velmi lišit. Zvukové vlny s frekvencí nižší než slyšitelné se nazývají podzvukové nebo infrazvuky a ty, jejichž frekvence přesahuje slyšitelný rozsah, jsou definovány jako ultrazvuk. Zvuková vlna je obvykle graficky znázorněna zvlněnou vodorovnou čarou, ale tento graf je pouze znázorněním, nikoli skutečným obrazem vlny. Zvuková vlna je způsobena změnami tlaku způsobenými vibracemi.

Existují oblasti nízkého a vysokého tlaku.

Oblasti vysokého tlaku se označují jako vrcholy a oblasti s nízkým tlakem jako prohlubně a fyzická vzdálenost mezi dvěma po sobě jdoucími vrcholy nebo depresemi ve zvukové vlně se nazývá vlnová délka. Amplituda je míra komprese nebo expanze, ke které dochází v médiu, kterým prochází zvuková vlna. Velká amplituda znamená hlasitý hluk, zatímco malá amplituda znamená tichý hluk.

F rekvence označuje rychlost, kterou se určitý zvuk šíří vzduchem. Počítá se v cyklech za sekundu. Jednotkou frekvence v SI je Hertz. Rychlost lze vypočítat jako součin frekvence a vlnové délky. Ze vzorce se ale dá odvodit, že mezi frekvencí a vlnovou délkou je inverzní vztah, což znamená, že např. dvakrát větší struna má poloviční vibrační číslo a vibrace vyšší frekvence má vyšší zvuk. Rychlost zvuku je funkcí média: 340 m/s ve vzduchu, 1500 m/s ve vodě a nakonec mezi 2500 a 6000 m/s v pevné látce.

Díky tomu se zvuk lépe šíří v pevných látkách a kapalinách a je tedy lépe vnímatelný. Rychlost zvuku lze také, i když nepatrně, měnit teplotou přenášeného média. V teplejším vzduchu se zvuk šíří o něco vyšší rychlostí, zatímco ve studeném vzduchu se šíří rychlostí o něco nižší než 340 metrů za sekundu. Protože vodivost zvuku závisí na hustotě média, pevné látky jsou lepšími vodiči než kapaliny a kapaliny jsou účinnější než plyny. Zvukové vlny se mohou odrážet, lámat, ohýbat a být pohlcovány, stejně jako světelné vlny. Odraz zvukových vln může mít za následek ozvěnu – důležitý faktor v akustice divadel a hledišť.

Zvuková vlna může být zesílena vlnami z tělesa se stejnou frekvencí vibrací, ale kombinace vln s různými frekvencemi vibrací může způsobit údery nebo pulzace nebo jiné typy rušení. Je zajímavé zamyslet se nad tím, co tato rychlost 340 metrů/s naměřená ve vzduchu znamená. Možná je to znatelnější, pokud je převeden na formát kilometr/hodina, zde to odpovídá 1224. Při takových rychlostech jsou stíhačky schopné cestovat. Nadzvuková letadla jsou schopna překonat rychlost zvuku. Praskání, ke kterému dochází v okamžiku překročení, se nazývá zvuková exploze.

Co je sluch?

Na rozdíl od čichového nebo chuťového vnímání založeného na chemických interakcích je sluch mechanický proces, při kterém ucho přeměňuje snímané zvukové vlny na elektrické signály, kterým mozek rozumí. Náš sluchový aparát se skládá z řady pracovních komponent. Vnější ucho shromažďuje zvuky, které rozechvívají bubínek ve středním uchu. Vnitřní ucho přijímá tyto vibrace a posílá je do sluchového nervu. Tyto impulsy se nakonec dostanou do našeho mozku, který je převede do toho, co slyšíme. Slyšení tedy znamená uvědomění si přítomnosti zvuků a určení významu zvuku. Začíná jako vibrace, která se dostane do mozku přes sluchovou soustavu – tam, kde ji skutečně slyšíme.

Co je to decibel a jak se měří?

Decibel (zkráceně dB) je měrná jednotka používaná k měření intenzity zvuku. Decibelová stupnice je trochu zvláštní, protože lidské ucho je neuvěřitelně citlivé. Naše uši slyší hodně, od slabého pohlazení konečky prstů až po otravně hlasitý proudový motor. Pokud jde o výkon, zvuk proudového motoru je asi 1 bilionkrát hlasitější než ten nejmenší slyšitelný zvuk. To je obrovský rozdíl! Na decibelové stupnici je nejmenší slyšitelný zvuk (blízko úplného ticha) 0 dB. Desetkrát silnější zvuk je 10 dB. Zvuk je 100krát hlasitější než téměř úplné ticho při 20 dB. Zvuk téměř 1000krát hlasitější než téměř úplné ticho při 30 dB. Zde jsou některé běžné zvuky a jejich decibely:

• Téměř úplné ticho – 0 dB
• Jeden šepot – 15 dB
• Normální konverzace – 60 dB
• Sekačka na trávu – 90 dB
• Houkačka auta – 110 dB
• Rockový koncert nebo proudový motor – 120 dB
• Jeden výstřel nebo petarda – 140 dB

Je zřejmé, že z vlastní zkušenosti víme, že vzdálenost výrazně ovlivňuje intenzitu zvuku – když je daleko, síla výrazně klesá. Jakýkoli zvuk nad 85 dB může způsobit ztrátu sluchu a ztráta také souvisí s hlasitostí zvuku a délkou expozice. Osm hodin zvuku 90 dB může poškodit ucho a jakékoli vystavení zvuku 140 dB způsobí okamžité poškození a skutečnou bolest.