Det är snabba fotsteg på golvbrädor. En bils brummande på gatan. Det avlägsna mullret från ett flygplan.
Var och en av dessa exempel är ett ljud. Ett ljud som du inte alltid kan se källan till, men som du känner igen omedelbart. Kanske är det (som planet) ett ljud som bokstavligen talat produceras flera kilometer bort.
Eller kanske (som fotstegen från din granne i lägenheten ovanför) är det ett ljud som bara färdas några meter. När du ställer ett glas vatten på ett bord uppstår också ett ljud.
Om du kliar dig i huvudet så hörs det och om du skriver på ett tangentbord hör du tangenternas små knappliknande ljud. Ljud finns bokstavligen överallt. Det är nästan omöjligt att undvika det.
Hela världen tycks vibrera med oändligt många olika ljud och störningar. Man hör fåglarna och regnet, människors röster, vinden och lövens prassel. Vi är ständigt omgivna av ljud - både ljud som vi hör och ljud som vi inte hör.
Men vad är egentligen ljud? Vad är det som händer när man hör någonting? Och hur färdas ljud så långt som det ofta gör innan det når ditt öra? Läs vidare eller hitta en privatlärare för fysik läxhjälp för att lära dig mer.
Det är den typen av frågor som vi kommer att diskutera i den här artikeln. Vi kommer även att berätta lite mer om det som kallas ultraljud och ultraljudets fantastiska användningsområden.
Låt oss dyka ner i ljudets värld!
Vad är ljudvågor?
Ljud är en typ av våg; en störning i ett medium som även överför energi. Om du vill veta mer om vågor kan du även passa på att läsa våra artiklar om olika vågors egenskaper, men kort sagt så kan man säga att ljudvågor är en typ av longitudinella vågor.
Det innebär att de stör sitt medium parallellt i förhållande till energiöverföringens riktning. Transversella vågor skapar (till skillnad från longitudinella vågor) störningar som är vinkelräta i förhållande till energiöverföringens riktning.
Föreställ dig återigen ett flygplan på himlen. Även om det är ganska långt borta kan du höra det, vilket beror på att dess motor producerar vibrationer som sprider energi.
Eftersom energin inte möter något motstånd på vägen så når den hela vägen fram till ditt öra. Detta är i korthet vetenskapen om ljud.
Ljud är helt enkelt energirörelser som får partiklar i luften att vibrera, vilket människan i sin tur uppfattar som ljud. Låter det knasigt? Låt oss gå in på det hela i lite mer i detalj.
Vad är en ljudkälla?
En ljudkälla är den plats där ljudet tar sitt avstamp, det vill säga, där ljudet börjar. Oavsett om det handlar om det pulserande membranet i en högtalare, den mänskliga rösten eller det mekaniska surrandet från en maskin så kallar man ljudets startpunkt för en ljudkälla.
Ljudkällor finns överallt och ljudvågorna sprider sig från ljudkällorna genom olika medier. Ljud skapas på olika sätt beroende på ljudkällans utformning.
Vad gäller en högtalare så omvandlar högtalarens teknik elektrisk energi till vibrationer, vilket får alla partiklar runt omkring högtalaren att vibrera likaså. Vad gäller din egen röst så är det luften som rusar genom hals som får din strupe att vibrera, vilket återigen får allting runt omkring att också vibrera.
Som du kanske redan misstänkt så börjar alltså alla ljud med vibrationer och när vibrationerna väl har börjat så kan de spridas genom ett stort antal olika medier och till dina öron.
Hur färdas ljudvågor?
När en ljudkälla vibrerar får den alltså även allt annat omkring den att vibrera. Detta eftersom ljudets energi sprider sig utåt ifrån källan och då i vågor (vågor som består både av sällsyntheter och kompressioner).
En ljudvåg är en typ av mekanisk våg, vilket innebär att den måste ha ett medium att passera genom. Ljudvågorna kan inte färdas genom vakuum, utan de behöver atomernas vibrationer för att kunna överföra sin energi.
Vi kan se att ljudet färdas i olika hastigheter beroende på vilket medium det färdas genom. Ljud färdas genom luften med en hastighet på cirka 330 meter per sekund, vilket är allmänt känt som "ljudets hastighet".
Med tanke på att gas är ett tillstånd där atomerna är väldigt otäta så är gas det tillstånd där ljudet färdas som långsammast. Ljudvågor färdas mycket snabbare genom fasta ämnen, än vad det gör genom både vätskor och gaser.
Visste du att ljudets hastighet genom aluminium är 6320 m/s? Det är tjugo gånger snabbare än genom luft!
Ju närmare ljudet du är, desto högre låter det. Om du lägger örat mot ett bord och sedan knackar på bordet låter ljudet redan högre än om du endast skulle sitta intill bordet medan du knackar på det.
Det beror på att molekylerna i fasta ämnen i allmänhet ligger mycket närmare varandra än vad de gör i luften. Energin överförs därför också mycket enklare från en molekyl till en annan.
Ekon
När det sker en förändring av det medium som ljudet färdas genom så leder det till att ljudet reflekteras - något som kallas eko. Ett eko innebär att ljudet studsar tillbaka.
Om du skriker högt och rätt in i en tunnel så färdas ljudet genom luften. En del av ljudet kommer dock att återvända till dina öron, efter att ljudvågornas och deras vibrationer fått kontakt med gränssnittet mellan de två medierna: luften och den fasta väggen.
Om du redan har koll på ljudvågor kan du passa på att lära dig mer om ljusvågor istället, genom en av våra andra fysikartiklar.
Vad påverkar ljudets tonhöjd och klang?
Vi vet nu vad ljud är: nämligen en vibration i ett medium.
Men en viktig fråga kvarstår: Hur kommer det sig att vi hör olika ljud med olika ljudstyrka? Och hur kommer det sig att vi kan höra alla möjliga olika tonhöjder och toner?
För att förstå svaret måste man komma ihåg att "ljudvågor" inte är singulära ting. Det finns snarare ett helt spektrum av olika ljudvågor, med en oändlig mängd olika storlekar och hastigheter.
"Frekvens" är det begrepp som används för att tala om antalet gånger en våg "svänger". Det vill säga, hur många gånger eller hur fort det går från topp till dal eller från kompression till sällsynthet och tillbaka. Detta inom en specifikt angiven tid.
Ju högre frekvens (d.v.s., ju snabbare vågen svänger), desto högre ljud blir ljudet vi hör. För att beskriva storleken på den störning som sker använder man begreppet "amplitud". Ju större amplitud (d.v.s., ju mer energi som vågen överför), desto högre ljudet.
Detta förklarar dock inte den specifika tonen i ett ljud eller hur det är möjligt för en gitarr att låta annorlunda än ett piano. Eller hur din röst låter annorlunda än andras.
Det har återigen med ljudvågornas specifika egenskaper att göra, eftersom de inte är singulära. Om du spelar på en gitarrsträng är det inte bara en typ av ljudvåg som produceras.
Du skapar inte en enstaka våg med en bestämd amplitud eller frekvens, utan strängen producerar snarare flera olika vibrationer med flera olika storlekar och hastigheter på vågorna. Det är den specifika kombinationen mellan de vågor du skapar som ger upphov till den specifika tonen.
Vad är ultraljud?
Ultraljud låter kanske som ett särskilt intressant område vad gäller vetenskapen om ljud, men faktum är att ultraljud och ljud i princip är samma sak. Skillnaden är att ultraljud är ljudvågor med frekvenser som det mänskliga örat inte kan höra.
Människans hörsel sträcker sig från tjugo Hz till tjugotusen Hz. Hertz (Hz) är det mått som används för att mäta vågornas frekvenser. Ultraljud allt som ligger över en frekvens på tjugotusen, och som människan därför inte kan höra.
Det finns ärligt talat flera olika ljud som kan klassificeras som "ultraljud". Det finns till och med fler ultraljud än ljud.
Visste du att hundar kan många fler ljud än människor? Deras hörselområde är nästan dubbelt så stort som vårt, vilket innebär att de även kan höra vissa av de ljud som vi människor kategoriserar som ultraljud.
Hur fungerar ultraljud?
Ett av de vanligaste användningsområdena för ultraljud är just för att ta bilder av barn i livmodern hos blivande mödrar. Ultraljudet fungerar just eftersom kroppen består av fett, muskler och ben.
Genom att använda ett verktyg som både kan sända ut och upptäcka ljudvågor kan ultraljudet i princip skapa bilder genom att ta emot reflektioner (eller ekon) från gränssnitten mellan de olika "materialen" inuti kroppen.
Vid gränssnitten mellan fettet och musklerna kan de vågor som sänds ut reflekteras och registreras. Samma sak sker vid gränssnitten mellan musklerna och benen sker samma sak.
Allt detta kan sedan sammanställas på en dator, innan en bild kan skapas utifrån det som upptäckts.
Allt tack vare ljudvågor!
Tycker du om artikeln? Visa det gärna!
Loading...
Fråga om ljud rör sig innom en begränsad yta omgiven av hårda väggar typ korrido tycks det som ljudet förstärks. Blir det som nån slags högtalare.