Ήχος
Ήχος μπορεί επίσης να σημαίνει ένα υδάτινο σώμα, όπως ένας κόλπος ή ένα κανάλι.
Μπορούμε να ορίσουμε ένα ηχητικό κύμα ως μια διαταραχή που ταξιδεύει μέσα σε κάποιο μέσο. Ήχος είναι ο όρος που περιγράφει αυτό που ακούγεται όταν τα ηχητικά κύματα περνούν μέσα από ένα μέσο στο αυτί. Όλοι οι ήχοι παράγονται από τις δονήσεις των μορίων μέσω των οποίων ταξιδεύει ο ήχος. Για παράδειγμα, όταν χτυπιέται ένα τύμπανο ή ένα κύμβαλο, το αντικείμενο δονείται. Αυτές οι δονήσεις κάνουν τα μόρια του αέρα να κινούνται. Τα ηχητικά κύματα απομακρύνονται από την ηχητική πηγή τους (από όπου προήλθαν), ταξιδεύοντας πάνω στα μόρια του αέρα. Όταν τα δονούμενα μόρια αέρα φτάνουν στα αυτιά μας, δονείται και το τύμπανο. Τα οστά του αυτιού δονούνται με τον ίδιο τρόπο που δονούνται και τα οστά του αντικειμένου από το οποίο ξεκίνησε το ηχητικό κύμα.
Αυτές οι δονήσεις σας επιτρέπουν να ακούτε διαφορετικούς ήχους. Ακόμη και η μουσική είναι δονήσεις. Οι ακανόνιστες δονήσεις είναι θόρυβος. Οι άνθρωποι μπορούν να δημιουργήσουν πολύ σύνθετους ήχους. Τους χρησιμοποιούμε για την ομιλία.
Τα ηχητικά κύματα είναι διαμήκη κύματα με δύο μέρη: συμπίεση και αραίωση. Η συμπίεση είναι το μέρος των ηχητικών κυμάτων όπου τα μόρια του αέρα ωθούνται (συμπιέζονται) μεταξύ τους. Η εκτόνωση είναι το μέρος των κυμάτων όπου τα μόρια απομακρύνονται το ένα από το άλλο. Τα ηχητικά κύματα είναι μια ακολουθία συμπίεσης και αραιώματος.
Η ταχύτητα του ήχου
Τα ηχητικά κύματα μπορούν να ταξιδέψουν μέσα σε στερεά, υγρά και αέρια, αλλά δεν μπορούν να ταξιδέψουν μέσα σε κενό (ένα μέρος χωρίς τίποτα μέσα σε αυτό). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αστροναύτες δεν μπορούν να μιλήσουν μεταξύ τους στο διάστημα: χρειάζονται έναν ασύρματο για να ακούσουν ο ένας τον άλλον. Ο ήχος μπορεί να ταξιδέψει μέσα στο νερό ταχύτερα από ό,τι στον αέρα- και ακόμη ταχύτερα στα στερεά, όπως η πέτρα, ο σίδηρος και το ατσάλι. Στον αέρα ο ήχος ταξιδεύει με ταχύτητα 335 μέτρων ανά δευτερόλεπτο.
Ύψος και ένταση
Ο τόνος είναι το ύψος ή η χαμηλότητα του ήχου. Το ύψος είναι ο τρόπος με τον οποίο ο άνθρωπος ακούει τις διάφορες συχνότητες. Η συχνότητα καθορίζεται από τον αριθμό των δονήσεων ανά δευτερόλεπτο. Το υψηλότερο πλήκτρο σε ένα πιάνο, για παράδειγμα, δονείται 4.000 φορές ανά δευτερόλεπτο. Έχει συχνότητα 4000 hertz (Hz) ή 4 kilohertz (kHz). Τα χαμηλότερα πλήκτρα έχουν χαμηλότερες συχνότητες. Μια νότα μια οκτάβα ψηλότερα από μια άλλη νότα έχει διπλάσια συχνότητα από αυτή τη νότα.
Η ένταση ενός ήχου είναι το πόση ηχητική ενέργεια διαπερνά ένα τετραγωνικό μέτρο σε ένα δευτερόλεπτο. Τα ηχητικά κύματα με μεγαλύτερο πλάτος (μεγαλύτερη δόνηση) έχουν μεγαλύτερη ένταση. Η ένταση ενός ήχου είναι υψηλότερη πιο κοντά στην ηχητική πηγή. Σε μεγαλύτερη απόσταση είναι λιγότερο έντονος. Ο νόμος του αντίστροφου τετραγώνου δείχνει πώς η ένταση του ήχου γίνεται μικρότερη, όσο πιο μακριά από την πηγή. Το "αντίστροφο τετράγωνο" λέει ότι όταν η απόσταση πολλαπλασιάζεται με έναν αριθμό, η ένταση του ήχου διαιρείται με το τετράγωνο αυτού του αριθμού (ο αριθμός επί τον εαυτό του). Έτσι, διπλάσια απόσταση σημαίνει το ένα τέταρτο της έντασης.
Οι εντάσεις του ήχου μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές. Μπορεί να κυμαίνονται από 0,000000000001, που ακούγονται ελάχιστα, έως 1 W/m2 (οδυνηρά δυνατά). Η κλίμακα των ντεσιμπέλ διευκολύνει την εργασία με τους αριθμούς της έντασης του ήχου. Μια ένταση 0,000000000001 W/m2 είναι 0 dB (ντεσιμπέλ). Όταν ο αριθμός των ντεσιμπέλ αυξάνεται κατά 10, η ένταση είναι δεκαπλάσια. Έτσι, μια ένταση 1 W/m2 είναι 120 dB.
Η ένταση είναι ο τρόπος με τον οποίο οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται την ένταση του ήχου. Η ένταση του ήχου εξαρτάται από την ένταση του ήχου, την ηχητική συχνότητα και την ακοή του ατόμου.
Ακούστηκε και δεν εθεάθη
Ο ακουστικός ήχος έχει συχνότητες μεταξύ 20 Hz και 20 kHz. Ο άνθρωπος μπορεί να ακούσει τον ακουστικό ήχο. Τα ηχητικά κύματα με συχνότητα άνω των 20 kHz ονομάζονται κύματα υπερήχων. Τα ηχητικά κύματα με συχνότητα κάτω των 20 Hz ονομάζονται υπέρυθρα κύματα. Τα ανθρώπινα όντα δεν μπορούν να ακούσουν τα κύματα υπερήχων και τα κύματα υπέρυθρου ήχου, αλλά ορισμένα ζώα, όπως οι νυχτερίδες και τα δελφίνια, τα χρησιμοποιούν. Οι ηλικιωμένοι άνθρωποι έχουν ακόμη μικρότερο εύρος ακοής. Οι άνθρωποι ακούνε καλύτερα ήχους μεταξύ 1000 Hz και 6000 Hz.
Το φαινόμενο Doppler
Όταν μια ηχητική πηγή κινείται προς κάποιον, η συχνότητα φαίνεται να αυξάνεται. Το ίδιο πράγμα συμβαίνει όταν κάποιος κινείται προς την ηχητική πηγή. Η συχνότητα φαίνεται να μειώνεται όταν κάποιος απομακρύνεται από μια ηχητική πηγή. Φαίνεται επίσης να μειώνεται όταν η ηχητική πηγή απομακρύνεται από κάποιον. Αυτό ονομάζεται φαινόμενο Ντόπλερ.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι ο ήχος;
A: Ο ήχος είναι ένα είδος κύματος που δημιουργείται από τις δονήσεις των μορίων. Μπορεί να ακουστεί όταν περνάει μέσα από ένα μέσο στο αυτί.
Ε: Πώς παράγονται οι ήχοι;
Α: Οι ήχοι παράγονται από δονήσεις μορίων. Για παράδειγμα, όταν κάποιος χτυπάει ένα τύμπανο ή ένα κύμβαλο, το αντικείμενο δονείται και κάνει τα μόρια του αέρα να κινούνται, γεγονός που δημιουργεί ηχητικά κύματα.
Ερ: Ποια είναι τα τρία διαφορετικά μέσα στα οποία ταξιδεύει ο ήχος;
Α: Τα τρία διαφορετικά μέσα στα οποία ταξιδεύει ο ήχος είναι τα στερεά, τα υγρά και τα αέρια.
Ερ: Τι προκαλεί τα ηχητικά κύματα;
Α: Τα ηχητικά κύματα προκαλούνται από τις δονήσεις των μορίων του αέρα. Όταν ένα αντικείμενο δονείται, δημιουργεί κίνηση των μορίων του αέρα, τα οποία στη συνέχεια δημιουργούν ηχητικά κύματα.
Ερ: Πώς ακούμε τους ήχους;
Α: Ακούμε τους ήχους όταν τα δονητικά μόρια του αέρα φτάνουν στα αυτιά μας και προκαλούν δόνηση του τυμπάνου μας με τον ίδιο τρόπο που έκανε αρχικά το αντικείμενο που ξεκίνησε το ηχητικό κύμα.
Ερ: Όλοι οι ήχοι είναι κανονικές δονήσεις;
Α: Όχι, δεν είναι όλοι οι ήχοι κανονικές δονήσεις- οι ακανόνιστες δονήσεις συνθέτουν τον θόρυβο, ενώ οι άνθρωποι μπορούν να δημιουργήσουν πολύ σύνθετους ήχους για την ομιλία.
Ερ: Τι είναι η συμπίεση και η αραίωση όσον αφορά τα ηχητικά κύματα;
Α: Η συμπίεση είναι μέρος ενός ηχητικού κύματος όπου τα μόρια του αέρα σπρώχνονται μεταξύ τους, ενώ η αραιότητα είναι μέρος ενός κύματος όπου τα μόρια του αέρα απομακρύνονται το ένα από το άλλο - αυτά τα δύο μέρη δημιουργούν μια ακολουθία γνωστή ως ηχητικό κύμα.
