Nováková, Sýkorová, Vacíková
Jako zvuk označujeme mechanické vlnění, které vnímáme sluchem. jeho frekvence leží v intervalu přibližně 16hz až 16000 Hz (16 Khz) . Mechanické vlnění s frekvencí menší než 16 Hz je infrazvuk, frekvenci vetší než 16 Khz má ultrazvuk. Fyzikálními ději, které jsou spojeny se vznikem zvukového vlnění, jeho šířením a vnímání zvuku sluchem se zabývá akustika. Zvuk zprostředkovává člověku informace o okolním světě. Celý tento děj přenosu informací si můžeme představit jako přenosovou soustavu, která má 3 základní části:
1. zdroj zvuku
2. prostředí, kterým se zvuk šíří
3. přijímač zvuku
V následujícím výkladu uvedeme stručnou charakteristiku těchto základních částí.
ZDROJE ZVUKU
Zdrojem
zvuku je chvění pružných těles. To se přenáší do okolního prostředí a vzbuzuje
v něm zvukové vlnění. Periodické zvuky nazýváme hudební zvuky nebo tóny.
Jestliže má zvuk harmonický průběh, je
to jednoduchý tón.
Periodické zvuky složitějšího průběhu označujeme jako složené tóny.
Mezi hudební zvuky patří nejen zvuky hudebních nástrojů, ale např. i samohlásky
řeči. Neperiodické zvuky vnímáme jako hluk ( praskot, bušení, skřípání apod. ).
Neperiodický průběh mají také souhlásky. Zvláštním případem neperiodického
zvuku je šum,
který v podstatě neustále doprovází zvukové vjemy. Vzniká nahodilými
neperiodickými změnami tlaku v prostředí, kterým se šíří zvuk.
ŠÍŘENÍ A RYCHLOST ZVUKU
Ze
zdroje se zvuk šíří jen pružným látkovým prostředím libovolného skupenství.
Nejčastěji je to vzduch, v němž se zvuk
šíří jako podélné postupné vlnění. Zdrojem zvuku je reproduktor připojený
k tónovému generátoru. Chvění membrány reproduktoru se přenáší do vzduchu,
kde dochází k periodickému stlačování a rozpínání vzduchu. To se projevuje
periodickými změnami tlaku vzduchu.Přenos zvuku je možný jen v látkovém prostředí.
Zvukové vlnění se šíří nejen ve vzduchu, ale i v jiných látkových
prostředích, např. ve vodě. Snadno se o tom přesvědčíme třeba při koupání
v bazénu, kdy zvuky slyšíme i pod vodou. Zvuk se šíří i v jiných kapalinách
a pevných látkách, opět jako podélné vlnění. Dobře se zvuk přenáší třeba
betonem, ocelí, sklem apod. Nejdůležitější charakteristikou prostředí z hlediska šíření zvuku je rychlost
zvuku v daném prostředí.Rychlost zvuku ve vzduchu je
331,82 m/s.V kapalinách a pevných látkách je rychlost
zvuku větší než ve vzduchu.
|
látka |
Rychlost zvuku v m/s |
|
Voda(25°C) Rtuť Beton Led Ocel Sklo |
1500 1400 1700 3200 5000 5200 |
Šíření zvuku je ovlivněno i překážkami, na které zvukové vlnění dopadá, a projevuje se odraz i ohyb zvukového vlnění. Zvláštním případem odrazu zvuku od rozlehlé překážky ( skalní stěna, velká budova) je ozvěna.
VLASTNOSTI ZVUKU
Rozhodují o kvalitě sluchového vjemu. Zvuk charakterizují : výška zvuku, barva zvuku a hlasitost. Výška zvuku je určena jeho frekvencí. U jednoduchých tónů s harmonickým průběhem určuje frekvence absolutní výšku tónu. Složené tóny jsou výsledkem superpozice většího počtu jednoduchých tónů a jejich frekvence jsou násobky základního tónu. Tato frekvence určuje absolutní výšku složeného tónu. Sluchem však absolutní výšku tónu většinou nedokážeme určit. Obsah vyšších harmonických tónů způsobuje, že má tón pro naše ucho zcela charakteristický zvuk. Tuto vlastnost označujeme jako barvu tónu. Třetí základní vlastnost zvuku z hlediska jeho vnímání sluchem je hlasitost zvuku.
HLASITOST
A INTENZITA ZVUKU
Hlasitost zvuku je určena velikostí akustického tlaku, kterým zvukové vlnění působí na sluch. Nejnižší hodnotě intenzity zvuku odpovídá práh slyšení (0,00001 Pa) , nejvyšší intenzita zvuku určuje práh bolesti (100 Pa) . Ucho je nejcitlivější na zvuky o frekvencí 700 Hz – 6 kHz.
ULTRAZVUK A INFRAZVUK
Ultrazvuk je mechanické vlnění o frekvenci vyšší než 16 kHz.
Ultrazvuk však našel významné využití v technické praxi. Používá se
v lékařství, kde nahrazuje škodlivé rentgenové záření. Uplatňuje se i
v živé přírodě. Na ultrazvuk reagují např. psi, delfíni nebo netopýři.
Infrazvuk je mechanické vlnění o menší frekvenci než 16 Hz. Dobře
se šíří třeba ve vodě.
Odkazy: Josef Duhajský
Zdroj: Fyzika pro gymnázia – mechanické kmitání a vlnění