det är svårt att föreställa sig världen utan ljud eftersom vi litar på det så mycket. Det är det första vi hör på morgonen, oavsett om det är fåglarna eller din väckarklocka. Ljudet är allt omkring oss – när människor pratar, när vi tittar på TV eller lyssnar på musik etc. Det kan också vara det sista du hör innan du somnar om din granne är högljudd eller hundarna skäller.

hur går ljudet?

det är en imponerande sak, och även om frågan verkar enkel är svaret på det ganska komplicerat. I de enklaste orden är ljudet en energi som skapas av vibrationer.

det finns dock mycket mer att göra så se till att fortsätta läsa. Vi pratar om vad ljudet är, hur det reser, vad går det igenom det bästa och mycket mer.

det är en imponerande sak, och även om frågan verkar enkel är svaret på det ganska komplicerat. I de enklaste orden är ljudet en energi som skapas av vibrationer.
men det finns mycket mer att göra så se till att fortsätta läsa. Vi pratar om vad ljudet är, hur det reser, vad går det igenom det bästa och mycket mer.

vad exakt är ljud?

vi pratar om energi som produceras av vibrationer. Tänk på vad som händer när du träffar en trumma. Huden vibrerar så snabbt och tvingar luften att vibrera. Luften rör sig sedan och bär energin överallt runt trumman.

den fysiska ljudprocessen är det som producerar och skickar det genom luften. Den psykologiska processen är vad som händer i vår hjärna och öron. Det omvandlar energin till vad vi då kallar buller, musik, tal etc.

ljudet, ungefär som ljus, kommer från dess källa. Skillnaden är att ljudet inte kan färdas genom ett vakuum. Det måste röra sig genom något som glas, luft, vatten, metall etc.

vetenskapen bakom ljud

intressant, ljud, ljus och vatten beter sig på samma sätt. Har du någonsin märkt hur strandvågor aldrig är desamma? Vissa är större medan andra har mer kraft. Detta beror på att energin som bär dem ofta är på olika nivåer.

samma sak händer med ljud och ljus också. Har du någonsin försökt reflektera ljus från en spegel? På liknande sätt kan du också reflektera vibrationer som är något vi känner som ett eko. Echo är energin som reser till väggen innan den studsar tillbaka och till öronen. Vi vet alla att echo inte händer direkt efter ljudet eftersom det tar tid för energin att resa.

en sak du måste komma ihåg är att dessa vågor förlorar sin energi. Det är därför du bara kan höra hittills och på lugna väderdagar. Om vindarna är för starka hör du förmodligen inte den bullriga klubben på den andra gatan även om du hör det bra när vädret är lugnt. Detta beror på att vinden släpper ut energin.

ljudegenskaper

dess hastighet beror mest på omgivningsförhållandena och mediets densitet. Mediet kan vara tunt eller tjockt vilket sedan bestämmer hur snabbt energin kommer att resa genom den. Frekvensen är det totala antalet vibrationer som produceras av källan.

ljudvågor som har långa våglängder är de vi känner som låg tonhöjd. De med korta våglängder är vad vi känner som hög tonhöjd.

hur skapas ljud?

varje fysiskt föremål orsakar vibrationer när det rör sig i luften. Detta leder till skapandet av vågor i luften som sedan fortsätter att resa som en form av ljud.

precis som trumexemplet vi har nämnt ovan vibrerar våra stämband också när vi pratar. Denna vibration händer i luft, fasta medier och vätska. Dessa vibrationer kan resa långa avstånd vilket är vad som händer med tåg på ståljärnväg. Du vet hur du kan höra tåget närmar sig även när det fortfarande är långt borta? Det är vibrationen.

hur färdas ljudvågor?

vibrationer färdas genom luften med en hastighet av 343 m/s vid rumstemperatur. Detta går upp till 1482 m/s genom vatten och 5960 m/s genom stål. Om det är gasformigt medium går ljudet långsamt eftersom molekylerna är löst bundna.

de måste resa långt i vilket fall de ofta kolliderar med andra molekyler. När det är ett fast medium är atomerna mycket tätt packade, så de reser snabbt. Om mediet är flytande kommer fragmenten inte att vara lika starkt kopplade, så vågorna kommer inte att röra sig så snabbt som de gör genom fasta medier.

ljudets hastighet

har du någonsin hört talas om någon som säger att ett flygplan bröt igenom ljudbarriären? Vet du vad det betyder?

det betyder att planet gick så snabbt att det övertog dessa högintensiva vågor som det producerar. Flygplanet gör sedan ett ljud som kallas en ljudbom. Det är därför ljudet kommer till dig innan du någonsin ser ett plan uppe i himlen.

det finns inget sätt att berätta hur snabbt det reser. Allt beror på mediet eftersom det rör sig med olika hastigheter genom flytande, fast och gasmedium. Dess hastighet beror på hur tätt mediet är.

bullret färdas genom stål cirka 15 gånger snabbare än genom luft och cirka 4 gånger snabbare genom vatten än genom luft. Det är just därför ubåtar använder SONAR och varför det är nästan omöjligt att berätta var bullret kommer ifrån om du simmar i havet.

ljud färdas också olika genom olika gaser. Om luften är varm kommer den att resa mycket snabbare än i kall luft. Det rör sig också 3x snabbare i helium än i vanlig luft. Du vet de roliga rösterna du pratar i när du andas in helium? Detta händer eftersom vågorna färdas snabbare och i högre frekvens.

Hur hör vi ljud?

vi hör med våra öron i en till synes enkel process som faktiskt är ganska komplex. Det imponerande organet låter oss höra alla slags ljud på olika frekvenser och avstånd.

vågorna rör sig från ytterörat och genom hörselgången. Detta får trumhinnan att vibrera vilket sedan får benen att röra sig. Vibrationerna rör sig med det ovala fönstret genom vätskan i innerörat som sedan stimulerar många små hårceller. Som ett resultat förvandlas vibrationerna till en elektrisk impuls som vår hjärna uppfattar som ljud.

hur går ljudet genom en vätska?

ljud färdas alltid i vågor oavsett om det går genom en gas, vätska eller ett fast medium. De rör sig av partiklar som kolliderar med varandra. Det är en dominoeffekt som en partikel träffar en annan mycket på samma sätt som värmen färdas också.

vågorna går inte i ett styvt mönster i rymden när det gäller att resa genom en vätska. Bindningen mellan molekyler är vanligtvis mycket svagare, och den fortsätter att bryta och omformas. När trycket höjs åtminstone lite, får vätskan partiklarna att flytta till områden med lägre tryck. Dessa molekyler trycker sedan på de som redan finns där och orsakar att trycket växer i området.

molekyler har tröghet, så de går vanligtvis längre än vad som krävs för att jämna ut trycket. Processen upprepas tills vågorna bär bort energin. Det bästa exemplet på detta är de flera vågor som sprids ut från där du släpper en sten i vattnet.

hur går ljud genom gas?

gaser reagerar ungefär som vätskorna. Eftersom de är mindre täta är gaser mer komprimerbara. Ljudet färdas snabbare när materialen är mindre täta och mer komprimerade. Kompressibilitetsförändringen har en mer signifikant effekt på vågen än när densiteten ändras.

Sammanfattningsvis färdas ljudet mycket långsammare genom gas än genom vätskor även när det är samma ämne.

varför producerar olika instrument olika ljud?

om du någonsin tänkt på vad ljud är och hur det reser, tänkte du förmodligen också på musikinstrument. De är alla i huvudsak samma sak och producerar ljudvågor med samma frekvens och amplitud. Så hur låter de annorlunda?

de flesta tycker hur vågor är identiska, men instrumenten vibrerar annorlunda än varandra. Sanningen är dock att vågorna inte är identiska. Varje instrument producerar massor av olika vågor samtidigt. Den grundläggande vågen är den grundläggande och den som har en specifik amplitud och tonhöjd. Högre ljud är övertoner även kända som övertoner. Varje överton har en frekvens som är högre än den grundläggande.

detta innebär att varje instrument gör ett mönster av grundläggande frekvenser och övertoner som kallas timbre. Kombinationen av dessa vågor ger en form för att producera ett unikt ljud av varje instrument. Det är just därför varje instrument är annorlunda.

det finns en annan anledning och är att amplituden för varje våg ändras unikt varje sekund. En flöjt producerar snabba ljud som dör snart, medan pianovibrationer dör långsamt eftersom de också tar längre tid att bygga upp.

reflektion

ljudet reflekteras alltid från en viss yta i samma vinkel som det träffar det. Detta gör att vi kan fokusera ljud med böjda reflektioner på samma sätt som vi använder böjda speglar för att fokusera ljus.

du måste ha hört talas om viskande gallerier, rummen där du kan viska ett ord vid en punkt som sedan kan höras vid en annan punkt ganska långt borta. Vi använder reflektion för att fokusera ljud när vi pratar genom kupade händer och en megafon.

reflektion kan dock vara ett allvarligt problem i auditorier och konsertsalar. Om en hall inte är utformad på rätt sätt kan det första ordet som någon säger i mikrofonen eko i sekunder. Om de fortsätter att prata, skulle varje ord sedan eko skapa en hel röra. Detta händer med musik lika bra.

problemet löses vanligtvis med ljudabsorberande material som används för att täcka de reflekterande ytorna. Akustisk kakel, draperier, dukar och många andra material kan hjälpa till. De är alla porösa så att vågor kan komma in genom de små luftfyllda utrymmena och studsa i dem tills energin spenderas.

intressant nog använder vissa djur också ljudreflektion för ekolokalisering. De litar på att höra istället för synen. Djur som tandvalar och fladdermöss kan avge ljud som ligger utanför våra hörselgränser och höga som 200 000 Hz. Fladdermöss kan till och med höra och hitta en mygga även om den är i totalt mörker.

brytning

när en våg går från ett material till ett annat i en viss vinkel ändras alltid hastigheten. Detta gör att vågfronten böjer sig och kallas brytning.

det bästa sättet att förstå det är i ett fysiklabb där de använder en linsformad ballong, fyller den med koldioxid och fokuserar ljudvågen.

diffraktion

när vågor går igenom eller runt en barriär blir kanten av den en sekundär ljudkälla som skickar vågor med lika våglängd och frekvens.

dessa vågor sprids sedan runt, och vi kallar det diffraktion. Detta är ett roligt fenomen eftersom det tillåter oss att höra ljud runt hörn även om ljudvågor faktiskt färdas i en rak linje.

interferens

interferens inträffar varje gång vågor interagerar. I auditorier kan störningen mellan ljuden skapa döda fläckar där klarhet och volym är dålig. Det kan dock förbättra ett auditoriums akustik om du ordnar de reflekterande ytorna, så Ljudnivån höjs där publiken sitter.

när de två vågorna som stör varandra har olika frekvenser skapar de en ton av växelvis minskande och ökande intensitet. De pulsationer vi sedan hör kallas beats. Detta kan användas till din fördel och är något piano turners gör hela tiden. De justerar tonen i en sträng mot en vanlig stämgaffel tills du inte längre kan höra takten.

Hur använder vi ljud?

ljudet har en stor roll i våra liv och är något vi litar på varje dag. Djur beror förmodligen på det ännu mer eftersom de använder det för överlevnad. De utbyter ljud för att kommunicera eller skrämma bort eventuella hot och olika rovdjur.

människor har utvecklat lite mer, så vi använder språk. Men varje språk och varje ord är i grunden ett ljud vi använder för att kommunicera.

det finns många olika ljudtekniker och musikinstrument som producerar många olika ljud. Vi har också utvecklat tekniker som gör att vi kan spela in ljud på MP3, CD-skivor, minnen etc.

människor använder också högfrekventa ljud som annars kallas ultraljud för så många saker från rengöring av tänder för att kontrollera barnet i en livmoder.