Co to Dźwięk? Dźwięk to fala mechaniczna rozchodząca się w ośrodku sprężystym, najczęściej w powietrzu. Jest jednym z podstawowych zjawisk fizycznych, dzięki któremu możemy słyszeć i komunikować się ze światem. W niniejszym artykule wyjaśnimy, czym dokładnie jest dźwięk, jak powstaje i od czego zależą jego właściwości. Przedstawimy również różnicę między dźwiękiem a hałasem oraz sposoby pomiaru głośności i częstotliwości fali dźwiękowej.
Kluczowe wnioski:
- Dźwięk powstaje wskutek drgań mechanicznych i rozchodzi się w postaci fali.
- Im większa amplituda i częstotliwość fali dźwiękowej, tym głośniejszy dźwięk słyszymy.
- Prędkość rozchodzenia się dźwięku zależy od rodzaju ośrodka i jego temperatury.
- Hałas jest dźwiękiem o dużym natężeniu, który negatywnie wpływa na zdrowie.
- Głośność dźwięku mierzymy w decybelach, a częstotliwość w hercach.
Co to Dźwięk? Definicja i Rodzaje
Dźwięk to fala mechaniczna powstająca w ośrodku sprężystym, np. w powietrzu, wodzie lub ciałach stałych. Jest ona wywołana drganiami cząsteczek ośrodka. Te drgania rozchodzą się w postaci fali dźwiękowej. Dźwięk dociera do naszego ucha, a następnie jest odbierany przez zmysł słuchu.
Dźwięk charakteryzuje się określoną częstotliwością oraz amplitudą. Częstotliwość fali dźwiękowej decyduje o jej wysokości i mierzona jest w hercach (Hz). Im większa częstotliwość, tym dźwięk jest wyższy. Amplituda natomiast określa natężenie dźwięku, czyli jego głośność. Im większa amplituda fali, tym głośniejszy dźwięk.
Ze względu na częstotliwość, wyróżniamy następujące rodzaje dźwięków:
- infradźwięki – poniżej 20 Hz
- dźwięki słyszalne – od 20 Hz do 20 kHz
- ultradźwięki – powyżej 20 kHz
Zdolność słyszenia poszczególnych dźwięków zależy od wrażliwości ucha. Najlepiej słyszymy dźwięki o częstotliwości od 1 do 4 kHz.
Różnice między infradźwiękami i ultradźwiękami
Infradźwięki to fale o bardzo niskiej częstotliwości, niesłyszalne dla człowieka. Mogą być jednak odczuwane poprzez drgania narządów wewnętrznych. Ultrdźwięki mają zbyt wysoką częstotliwość, przekraczającą górną granicę słyszalności i również są niedosłyszalne.
Infradźwięki występują np. podczas trzęsień ziemi, ultradźwięki wykorzystuje się m.in. w diagnostyce medycznej.
Jak Powstaje Dźwięk? Wyjaśnienie Mechanizmu
Dźwięk powstaje w wyniku drgań mechanicznych ciał. Te drgania powodują zmiany ciśnienia w ośrodku, np. w powietrzu, rozchodzące się falowo od źródła drgań. Fala dźwiękowa przenosi więc energię mechaniczną.
Aby powstał dźwięk, potrzebne jest źródło drgające z odpowiednią częstotliwością. Może to być na przykład struna instrumentu, membrana głośnika, napięte powietrze w instrumencie dętym. Drgania tego źródła wywołują fale ciśnienia w ośrodku, które docierają do ucha słuchacza.
Im mocniej źródło drga i im większa jest częstotliwość tych drgań, tym głośniejszy dźwięk jest emitowany. Dźwięk o dużym natężeniu może być odbierany jako hałas.
Właściwości Rozchodzenia się Fali Dźwiękowej
Fala dźwiękowa rozchodzi się w ośrodku sprężystym poprzez kolejne zagęszczenia i rozrzedzenia cząsteczek tego ośrodka. Im mocniej źródło drga, tym większa jest amplituda tych fal, a co za tym idzie - głośność dźwięku.
Fale dźwiękowe charakteryzują się odbiciami od przeszkód (echa), uginaniem się (dyfrakcją) w otworach oraz wygaszaniem podczas rozchodzenia się na duże odległości. Mogą się one wzmacniać lub osłabiać w wyniku interferencji.
Dźwięk może być odbierany przez słuchacza z pewnym opóźnieniem w stosunku do chwili wyemitowania. Dzieje się tak, ponieważ fale akustyczne mają skończoną prędkość rozchodzenia się.
Czynniki Wpływające na Prędkość Dźwięku
Na prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej wpływają:
- Rodzaj ośrodka - najszybciej dźwięk rozchodzi się w ciałach stałych, wolniej w cieczach, a najwolniej w gazach.
- Temperatura ośrodka - wzrost temperatury powoduje zwiększenie prędkości dźwięku. W powietrzu wynosi ona około 330 m/s w 0°C oraz ok. 360 m/s w 20°C.
- Wilgotność powietrza - im wilgotniejsze powietrze, tym wolniej rozchodzi się dźwięk.
- Ciśnienie atmosferyczne - wzrost ciśnienia powoduje nieznaczny wzrost prędkości dźwięku.
Dźwięk poruszający się z prędkością mniejszą niż prędkość światła, dociera do uszu słuchacza z pewnym opóźnieniem w stosunku do źródła dźwięku.
Hałas a Dźwięk – Różnice i Podobieństwa
Zarówno hałas, jak i dźwięk, to fale dźwiękowe różniące się między sobą natężeniem oraz odbiorem przez organizm ludzki.
Dźwięk o niewielkim natężeniu jest odbierany neutralnie lub pozytywnie. Natomiast hałas to dźwięk o dużym natężeniu, odbierany jako nieprzyjemny i męczący. Może on powodować negatywne skutki zdrowotne, jak np. nadmierne zmęczenie, rozdrażnienie, problemy ze snem.
Nauka określiła górny, bezpieczny próg natężenia dźwięku w decybelach (dB). Długotrwałe przebywanie w środowisku o natężeniu dźwięku powyżej 85 dB może doprowadzić do uszkodzenia słuchu.
Pomiar Głośności i Częstotliwości Dźwięku
Do pomiaru głośności dźwięku stosuje się jednostkę natężenia dźwięku jaką jest decybel (dB). Poziom 0 dB odpowiada progu słyszalności.
Typowe poziomy głośności dźwięków w dB to:
| szmer liści | 10 dB |
| cicha rozmowa | 50 dB |
| koncert rockowy | 120 dB |
Częstotliwość dźwięku, decydująca o jego wysokości, mierzona jest w jednostce zwanej hercem (Hz). Ucho ludzkie słyszy dźwięki o częstotliwości od ok. 20 Hz do 20 000 Hz.
Przykładowe częstotliwości dźwięków:
- niski pomruk silnika - 50 Hz
- tonacja A (w muzyce) - 440 Hz
- piszczenie myszy - ok. 18 000 Hz
Znając zakresy głośności i częstotliwości, jakie może odbierać ucho ludzkie, możemy dbać o komfort słuchowy i zdrowie.
Podsumowanie
Dźwięk odgrywa ogromną rolę w naszym życiu i postrzeganiu świata. Czym jest dźwięk? Jest to fala mechaniczna powstająca w wyniku drgań i rozchodząca się w postaci fal ciśnienia w ośrodku, np. w powietrzu. Co to jest dźwięk? To jedno z fundamentalnych zjawisk fizycznych, dzięki któremu możemy słyszeć, mówić i czerpać przyjemność z muzyki.
W artykule wyjaśniliśmy, w jaki sposób powstaje dźwięk oraz co decyduje o jego właściwościach. Opisaliśmy różnice między dźwiękami słyszalnymi, infradźwiękami i ultradźwiękami. Omówiliśmy też czynniki wpływające na szybkość rozchodzenia się fali dźwiękowej oraz różnice między dźwiękiem a hałasem.
Dowiedzieliśmy się, że głośność dźwięku mierzy się w decybelach, a wysokość w hercach. Poznaliśmy typowe wartości tych wielkości dla różnych dźwięków. To pozwoli nam lepiej kontrolować dźwięki, na które jesteśmy narażeni i chronić zdrowie.
Mam nadzieję, że artykuł pomógł Ci lepiej zrozumieć to fascynujące zjawisko fizyczne, jakim jest dźwięk. Zapraszam do dalszego poszerzania wiedzy na ten temat!
Tagi
Udostępnij artykuł
