Zvukové vlnění
Akustika je část fyziky zabývající se fyzikálními ději, které jsou spojeny se vznikem zvukového vlnění, jeho šířením a vnímáním zvuku sluchem.
Akustika má svá uplatnění jako:
a) Fyzikální akustika – vznik zvuku, šíření zvuku, odraz zvuku, pohlcování zvuku;
b) Hudební akustika – hudební zvuky, jejich kombinace;
c) Stavební akustika – podmínky slyšitelnosti zvuků ve stavbách;
d) Fyziologická akustika – hlas, ucho;
e) Elektroakustika – záznam a reprodukce zvuků.
Zvuk je mechanické vlnění, které vnímáme sluchem. Jeho frekvence leží přibližně v intervalu 16 Hz až 16 000 Hz (16 kHz).
Mechanické vlnění s frekvencí menší než 16 Hz je infrazvuk, frekvenci větší než 16 kHz má ultrazvuk.
Obr. 1: Zvuk z pohledu slyšitelnosti
Zvuk se šíří jako podélné mechanické vlnění (viz obr. 2).
Obr. 2: Znázornění šíření zvuku jako podélného mechanického vlnění
Zvuk je zdrojem informací o okolním světě. Celý tento děj přenosu informací si můžeme představit jako přenosovou soustavu, která má tři základní části (viz obr. 3):
Obr. 3: Přenosová soustava
Úlohy:
1. Pomocí tónového generátoru ověřte slyšitelnost zvuků podle frekvence!
2. Vysvětlete, proč se zvuk nemůže šířit vakuem. Ověřte měřením (pomocí vývěvy).
3. Jaké zdroje zvuku používá člověk nejčastěji?
4. Jaké přijímače zvuku používá člověk nejčastěji?
Zajímavost
Obr. 4: Ucho jako přijímač zvuku
-
Boltec – pracuje jako zvukový přijímač.
-
Zvukovod – vede zvukové vlny k bubínku. Stěny zvukovodu vylučují voskovitou hmotu (ušní maz), který chrání před vysušením a olupováním.
-
Bubínek – vibruje při zasažení zvukovým vlněním.
-
Kladívko – přenáší vibrace na kovadlinku.
- Třmínek – přenáší vibrace na oválné okénko.
- Kovadlinka – malá kost spojující předešlé kůstky. Kladívko, kovadlinka a třmínek fungují jako zesilovač – 20krát zesilují pohyb bubínku.
-
Eustachova trubice – vyrovnává tlak vzduchu na obou stranách bubínku. Zaléhání v uších je způsobeno změnou tlaku ve středním uchu.
- Hlemýžď – spirála vyplněná tekutinou.
-
Sluchový nerv – přenáší nervové impulzy do sluchového centra v mozku.
- Cortiho orgán – umístěný uvnitř hlemýždě, obsahuje drobné vláskové receptory, které snímají vibrace.
Zajímavost
Vývoj sluchu
Vývoj uší je dokončen zhruba ve 20. týdnu prenatálního vývoje. Jen 8 mm velké ušní boltce jsou již dokonale vytvarované a plod už dokáže vnímat a přiřazovat zvuky. Slyší především tlukot matčina srdce, šumění krve v cévách a zvuky spojené s trávením a dýcháním. Dítě pozná matčin hlas a dokonce i rozezná, kdy mluví právě s ním. Zvuky si dokonce pamatuje a po narození je poznává.
Dozrávání sluchové kůry pokračuje ještě do pátého roku života a kolem deseti let věku dítěte se centrální sluchové zpracování dostává na úroveň dospělého mozku. Sluch dítěte je ohrožen především nemocemi, zvláště meningitidou a zánětem mozkových blan. Nebezpečné jsou i úrazy, při nichž dochází k proražení bubínku, například při čištění uší.
Nejlépe slyšíme kolem dvacátého roku života. Lékaři však upozorňují, že současná mladá generace začíná mít potíže se sluchem velmi brzy - následkem nadměrného vystavování se hluku má mnoho třicetiletých sluch jako dřívější šedesátníci.
Mezi třicátým a čtyřicátým rokem věku sluchové schopnosti ubývají, podle lékařů přibližně o 1 dB ročně. Zajímavé je, že muži sluch postupně ztrácejí už od svých třiceti let, u žen ke zhoršení dochází většinou až od 45 let. Výraznější problémy u nich často přichází až s menopauzou. Ve stáří jsou sluchové kvality pochopitelně nejslabší, potíže jsou často důsledkem nejen nemocí, ale i "hříchů z mládí".
