Ljud akustik En mekanisk vg av molekyler i

♫ Ljud – akustik ♪ En mekanisk våg av molekyler i rörelse

Vad är ljud? Ljud skapas av vibrationer. Ljudvågor är vibrationer som breder ut sig i luften. När en gitarrist spelar på en sträng börjar den att svänga snabbt fram och tillbaka - den vibrerar och du hör ett ljud. När du sjunger är det dina stämband som vibrerar och när du spelar trummor är det trumskinnen som vibrerar.

Ljudvågor • Ljudvågor i luften • När strängen vibrerar pressar den samman luften. • Molekylerna i luften pressas närmare , tätare intill varandra. • Vi säger att luften förtätas och förunnas. Beroende på om strängen rör sig upp eller ner. • Den vibrerande gitarrsträngen skapar vågor av tätare och tunnare luft som sprider sig åt alla håll i luften. Det uppstår ljudvågor. förtätning förtunning

Ljudkällor • Ljudkällor gör så att luften börjar vibrera. • • Stämband Gitarrsträng Fladdrande papper Flöjt

Ljud kräver materia När vi spelar på en gitarr knuffar strängarna till de allra närmaste molekylerna i luften. De knuffar i sin tur till andra molekyler lite längre bort och så vidare. Det uppkommer en kedjereaktion som vi kallar ljudvåg. Varje molekyl rör sig bara en kort sträcka oavsett om ljudvågen färdas i luft, vatten eller något annat ämne. I vakuum finns inga molekyler som kan knuffa varandra. Därför kan det inte bildas något ljud. På månen är det vakuum.

Ljudets hastighet i olika materia: • i luft är ungefär 340 m/s • i vatten 1 500 m/s • i stål 5 100 m/s Ljud går snabbare i vätskor än i gaser och allra snabbast i fasta ämnen Ljudet färdas snabbare i marken än i luft. Därför kan indianerna lägga örat mot marken och höra bufflarna snabbare.

Hur lång bort är blixten? • Ljudets hastighet är 340 m/s. • Det blir ungefär 1 km på tre sekunder. Hur långt borta är blixten om du hör åskan efter 6 sek?

Eko och resonans Ljudvågor som möter hinder kan fångas upp av hindret, men även studsa tillbaka. Det som studsar tillbaka kallas EKO. Ljud reflekteras mot tomma vägar medan det fångas upp av mjuka möbler (samt mattor och gardiner). Man säger att ljuder Absorberas. Fladdermöss De sänder ut ljudsignaler och orienterar sig med hjälp av ekot. Det reflekterande ljudet ger en bild av hur omgivningen ser ut-. När man får något att svänga i samma takt kallas det Resonans.

Ekolod Båtar kan ha ekolod som mäter tidsskillnad mellan signal och eko och räknar om den till ett avstånd. Fiskare kan använda det för att hitta fisk.

Kan du? • • Hur skapas ljud? Hur snabbt färdas ljudet i luft? Vad är eko? Var transporteras ljudet snabbast, i luft eller vatten? Motivera svaret. • Ljud är ……som breder ut sig i luften. • Ett…. . är ett ljud som studsar tillbaka • När det åskar kommer…. före…… A) eko B) blixten c) vibrationer

Oscilloskop • Oscilloskopet kan omvandla ljudet till elektriska signaler och visa det som en bild av ljudvågor.

Frekvens • Frekvens betyder hur många svängningar eller vibrationer det blir på en sekund. • Svängningarna mäts i hertz (Hz) • 440 Hz betyder 440 svängningar/sekund • Det är frekvensen som avgör om vi upplever en ton som mörk eller ljus.

Ljusa och mörka toner Ljusa/höga och mörka/låga toner – Ju snabbare en svängning är, desto högre (ljusare) ton

Resonans är något vibrerar i samma takt som ett annat föremål.

Kan du? • I vilken enhet mäter man frekvens? • Hur kan man på en bild av ljudvågor se tonhöjden? • Ge exempel på resonans. • Vad är ett oscilloskop?

Hörseln

Så fungerar hörseln • Ljudvågor fångas upp av ytterörat • Vågorna förs via hörselgången till trumhinnan som börjar vibrera. • Vibrationer överförs från trumhinna till hörselbenen i mellanörat. • Från hörselbenen förs ljudet vidare till hörselceller i innerörat. • Signaler går från hörselceller genom hörselnerven till hjärnan. Vi hör ett ljud.

Hörbart ljud Människan höra frekvenser mellan 20 – 20 000 Hz. Hundar kan höra frekvenser upp till 40 000 Hz. När man blir gammal blir trumhinnan tjockare och hörselcellerna i innerörat minskar. Det blir svårare att höra de höga tonerna. Hos en gammal människa kan den övre gränsen ligga vid 6 000 Hz.

Ljud hörbart eller inte Infraljud Ultraljud Har lägre frekvens än hörbart ljud 20 Hz Har högre frekvens än hörbart ljud 20 000 Hz Har längre våglängd än hörbart ljud Har kortare våglängd än hörbart ljud Kan färdas långt – infraljudet från flygplan i Mellaneuropa kan mätas i Sverige Används som ekolod och i apparater som avbildar foster i livmodern Får stora fönster att röra sig så de darrar Är lätt att skärma av Kan vara sövande och orsaka illamående Sänds ut av fladdermöss, som utnyttjar ekot Kan användas vid rengöring Båda rör sig i samma hastighet som hörbart ljud

Ljudstyrka • Ljudstyrka mäts i enheten decibel d. B. • 0 decibel är det svagaste ljud man kan höra. • När ljudnivån ökar med 10 d. B uppfattar vi det som dubbelt så högt. 70 d. B är alltså dubbelt så starkt som 60 d. B.

Starka och svaga toner

Ljud nivåer • Smärtgränsen är ca 130 d. B • Stor risk för hörselskada vid 120 d. B • Det finns risk för hörselskador långt innan ljudet upplevs som särskilt obehagligt • Rockkonsert ca 110 d. B • Skolmatsal, stark trafik 80 d. B • Samtalston är ca 60 d. B • Svag viskning 20 d. B • Andning 10 d. B

Buller är ljud som vi upplever som störande. Det kommer ofta från trafik, fläktar, maskiner eller andra störande ljud. Man kan skydda sig med hjälp av hörselkåpor eller öronproppar.

Hörselskador • Tinnitus är en skada som gör att man alltid hör oljud i örat. • Du kan få skadan genom att bara en enda gång bli utsatt för ett starkt ljud. • Bullerskada gör att man inte hör alla frekvenser. • Du kan få skadan genom att utsättas för buller under en lång tid.

Kan du? • Var sitter örats hörselceller? • Inom vilket frekvensområde kan vi höra ljud? • Vad är infraljud? • Ge några exempel på vad man kan använda ultraljud till. • I vilken enhet möts ljudnivå?

Vilka passar ihop? • 1. Enhet för ljudstyrka a) ultraljud • 2. Hörselskada som orsakas av b) hertz starka ljud. • 3. Ljud med frekvenser över 20000 Hz c) tinnitus • 4. Ljud med frekvenser under 20 Hz d) decibel • 5. Enhet för ljudets frekvens e) infraljud

Dopplereffekten Tänk dig att en brandbil kör mot dig med påslagna sirener. De ljudvågor från sirenerna som når dina öron färdas i samma riktning som brandbilen. Ljudvågor pressas samman. Det bildas då en ton med högre frekvens än vad sirenen egentligen har. När brandbilen passerat dig blir det tvärtom. Brandbilen åker då ifrån sirenens ljudvågor och de tänjs ut. När våglängden ökar bildas en ton med lägre frekvens än vad sirenen egentligen har. Detta fenomen kallas för dopplereffekten och gör att ljudet blir förvrängt om ljudkällan rör sig.