Τι είναι ο ήχος

Sound_wave

Όπως και το φως έτσι και ο ήχος είναι ένα κύμα. Η διαφορά μεταξύ των δύο είναι ότι το φως μπορεί να ταξιδέψει στο κενό ενώ ο ήχος χρειάζεται τη παρουσία ύλης για να μεταφερθεί.

Ο ήχος είναι ένα κύμα πίεσης. Όταν οποιοδήποτε αντικείμενο αρχίσει να δονείται τότε δημιουργεί μία μηχανική διαταραχή μέσα στο μέσο (μορφή ύλης) μέσα στο οποίο βρίσκεται ή γειτνιάζει σε αυτό. Το μέσο αυτό στη συνέχεια μεταφέρει αυτή τη μηχανική διαταραχή υπό μορφή ταλάντωσης (κύματα πίεσης). Αυτή τη ταλάντωση την ονομάζουμε συχνότητα του ήχου και η οποία μετριέται σε Hz.

Η συχνότητα των κυμάτων ήχου εξαρτάται από τη συχνότητα με την οποία δονείται η πηγή αυτών των κυμάτων. Όταν η συχνότητα δόνησης της πηγής είναι ψηλή τότε και η συχνότητα του ηχητικού κύματος θα είναι ψηλή και το αντίστροφο. Όλοι οι ήχοι που ακούμε, από τη φωνή του διπλανού μας, μέχρι τη μουσική από το ραδιόφωνο, προέρχονται από δονούμενες πηγές η οποίες δημιουργούν κύματα πίεσης.

Καθώς τα κύματα διαδίδονται μέσω ενός μέσου (αέρια, υγρή ή στερεά ύλη), η πίεση σε μία τοπική περιοχή του μέσου μεταβάλλεται μεταξύ συμπίεσης και αποσυμπίεσης. Έτσι όταν σε μία στιγμή σε ένα σημείο του μέσου υπάρχει συμπίεση της ύλης, οι περιοχές που γειτνιάζουν με αυτό το σημείο θα υποστούν αποσυμπίεση. Έτσι λοιπόν ο ήχος διαδίδεται μέσω συμπίεσης και αποσυμπίεσης της ύλης δημιουργώντας τις χαρακτηριστικές ρυτιδώσεις ενός κύματος πίεσης. Για αυτό το λόγο δεν μπορεί να μεταδοθεί ο ήχος στο κενό λόγο απουσίας ενός μέσου που θα κάνει δυνατή αυτή τη διαδικασία συμπίεσης και αποσυμπίεσης.

u11l1c2

u11l1c1

Ένα καλό παράδειγμα για τη κατανόηση της μορφής των κυμάτων πίεσης, με τις περιοχές συμπίεσης και αποσυμπίεσης είναι οι ρυτιδώσεις ενός κύματος που δημιουργούνται στην επιφάνεια μίας λίμνης όταν ρίξουμε μέσα στη λίμνη μία μικρή πέτρα.

Αυτά τα κύματα πίεσης αν είμαστε κοντά στη πηγή δόνησης που τα προκαλεί μπορούμε να τα ακούσουμε, να τα προσλάβουμε ως ήχο. Όπως η πηγή δόνησης προκαλεί τα κύματα πίεσης έτσι και ο δέκτης του ήχου (ο άνθρωπος στη δική μας περίπτωση), πρέπει να έχει κάτι το οποίο επίσης να δονείται έτσι ώστε να “ερμηνεύσει” αυτά τα κύματα πίεσης.

Στη δική μας περίπτωση το μέσο με το οποίο ακούμε τον ήχο είναι τα αυτιά μας, στο εσωτερικό των οποίων υπάρχει το τύμπανο, το οποίο δονείται σε απόκριση των μεταβολών της πίεσης μέσα στο μέσο το οποίο βρίσκεται, θέτοντας σε λειτουργία το εσωτερικό αυτί με αποτέλεσμα να αποστέλλονται ηλεκτρικά σήματα μέσω των νεύρων στον εγκέφαλο ο οποίος “μεταφράζει” αυτά τα κύματα πίεσης σε ήχο.

Τα αυτιά μας είναι ευαίσθητα σε συχνότητες μεταξύ 20 και 20.000 Hz. Κανονικά οι συχνότητες που είναι ψηλότερες ή χαμηλότερες από τη πιο πάνω περιοχή δεν μπορούν να επεξεργαστούν από το ακουστικό μας σύστημα. Τα παιδιά όμως, είναι σε θέση να ακούσουν ελαφρώς υψηλότερες συχνότητες. Αυτό σημαίνει ότι καθώς μεγαλώνουμε η περιοχή συχνοτήτων στην οποία τα αυτιά μας είναι ευαίσθητα μειώνεται.

Η ταχύτητα του ήχου ( η απόσταση που διανύουν τα κύματα πίεσης ανά μονάδα χρόνου σε ένα μέσο), εξαρτάται από το μέσο μέσω του οποίου μεταδίδονται. Για παράδειγμα ο ήχος ταξιδεύει πιο γρήγορα σε υγρά και στερεά παρά σε αέριες μάζες. Στην περίπτωση της ατμόσφαιρας της Γης η ταχύτητα του ήχου στην επιφάνεια της, με ξηρό αέρα 20 βαθμών Κελσίου είναι 340.29 μέτρα το δευτερόλεπτο.

Ένα καλό παράδειγμα χρήσης της πιο πάνω πληροφορίας είναι κατά τη διάρκεια καταιγίδων, όπου έχουμε κεραυνούς. Μόλις δούμε τον κεραυνό, αρχίζουμε να μετρούμε τα δευτερόλεπτα μέχρι ο ήχος της βροντής φθάσει στα αυτιά μας. Μόλις ακούσουμε την βροντή, πολλαπλασιάζουμε τα δευτερόλεπτα που μετρήσαμε με την ταχύτητα του ήχου που προαναφέραμε πιο πάνω και εξάγουμε κατά προσέγγιση την απόσταση από εμάς όπου ο κεραυνός άγγιξε την επιφάνεια της Γης.

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *