Akustik
läran om
ljudet
Innehåll
Exempel på ljudkällor.......................................................................................................................... 1
Hur ljud uppstår ................................................................................................................................ 1
Så här fungerar örat
............................................................................................................................................................ 1
Ytterörat samlar upp ljud.................................................................................................................... 2
I mellanörat sitter hörselbenen.......................................................................................................... 2
Innerörat............................................................................................................................................. 2
Det var lite om hur örat fungerar. Repetera och fundera!.................................................................. 2
Frekvens och tonhöjd......................................................................................................................... 3
Decibelskalan (hörbarhetsgränsen, smärtgränsen och skaderiskgränsen) ......................................... 4
Hur ljud uppkommer och transporteras genom luften....................................................................... 4
Ljudets fart i luft................................................................................................................................. 4
Buller, eko och resonans..................................................................................................................... 4
Vilket frekvensomfång människan kan höra?..................................................................................... 4
Ultraljud och infraljud?....................................................................................................................... 4
Visste du att…..................................................................................................................................... 6
Exempel på ljudkällor
•
•
•
•
Gitarr med strängar som vibrerar
Saxofon med bladet i munstycket som vibrerar
Högtalare som är satt i vibration tack vare att
elektrisk ström växlar i högtalaren
Stämband är satta i svängning - exempelvis hos en katt
som jamar
Hur ljud uppstår
Om ett föremål sätts i
att
svängning kommer
samtidigt luften
omkring föremålet
sättas i svängning.
Ex om man håller en linjal hårt mot ett bord samtidigt som
halva linjalen befinner sig utanför bordskanten bildas ett
ljud då linjalens spänns och sedan släpps.
Slår man ihop två
metallföremål
kommer även dessa
att börja vibrera.
Detta känner man då
man håller i
metallföremålen. Ibland känns det så obehagligt att man
vill släppa föremålen. Även metallföremålen sätter
omgivande luft i svängning. Den svängande luften når våra
öron och vi hör en ton.
Anledningen till att vi kan höra ljudet beror på att inne i
örat så finns det en trumhinna. Trumhinnan är ett litet
membran som svänger i samma takt som ljudets förtätningar
och förtunningar. Nervimpulser skickas till hörselcentrum i
hjärnan.
Så här fungerar örat
Örat består av tre delar
När man säger ”örat”
tänker man
kanske i
första hand den del som syns, nämligen ytterörat. I själva
verket består örat av tre delar:
•
•
•
ytterörat
mellanörat
innerörat.
Ytterörat samlar upp ljud
Ytterörat består av öronmusslan och hörselgången.
Öronmusslan innehåller elastiskt brosk, medan hörselgången
består av ben. Både öronmusslan och hörselgången är klädda
med hud. Huden i hörselgången innehåller körtlar som bildar
öronvax. Ytterörats viktigaste uppgift är att fånga upp ljud
och leda in det i örat.
I mellanörat sitter hörselbenen
Mellanörat ligger väl skyddat i skallens tinningben.
Mellanörat består av trumhinnan, trumhålan, de tre
hörselbenen och örontrumpeten.
Längst in i hörselgången sitter trumhinnan utspänd. Den är
oval med en diameter på ungefär en centimeter. När ljud når
trumhinnan sätts den i rörelse.
Hålrummet innanför trumhinnan kallas trumhålan. Trumhålan
är fylld med luft och har förbindelse med svalget genom
örontrumpeten. Örontrumpeten har till uppgift att utjämna
trycket på trumhinnans båda sidor. Det sker varje gång man
sväljer eller gäspar.
I trumhålan finns de tre hörselbenen, hammaren, städet och
stigbygeln. Hammaren är fäst vid trumhinnan och är
dessutom ledad mot städet, som i sin tur har kontakt med
stigbygeln. På detta sätt bildas en kedja av de tre små
hörselbenen. Stigbygeln fäster i en öppning mellan
mellanörat och innerörat. Öppningen kallas ovala fönstret.
Hörselbenen har till uppgift att överföra trumhinnans
svängningar till innerörat.
Innerörat
Det var lite om hur örat fungerar. Repetera och fundera!
Frekvens och tonhöjd
I början av häftet lät vi en linjal sticka ut från ett bord. Då
vi böjde den och släppte den så uppstod ett ljud.
Om vi istället låter den sticka ut längre från bordet och
därefter slår an den, uppkommer en ton som är lite mörkare.
En mörkare ton uppkommer då linjalen svänger färre gånger
per sekund. Öronen träffas alltså av färre svängningar per
sekund. Vi säger att tonen är lägre, eller att vi har en låg
ton.
Är istället endast en liten del av linjalen utanför
bordskanten och vi slår an den, uppkommer en högre ton.
Denna ton svänger fler gånger per sekund. Detta gör att
öronen träffas av fler svängningar per sekund.
Hz (Hertz) är en enhet för ljud. Den betyder antal
svängningar per sekund.
• Fler svängningar per sekund ger en högre ton (högre
frekvens (Hz))
• Färre svängningar per sekund ger en lägre ton (lägre
frekvens (Hz))
Då man pratar om höga eller låga toner kan även begreppet
tonhöjd användas.
Decibelskalan (hörbarhetsgränsen, smärtgränsen och
skaderiskgränsen)
Decibelskalan är ett sätt att mäta hur starkt ett ljud är. Ju
starkare ett ljud är desto mer ont i öronen får man. I
dagligt tal säger
man att man ökar
volymen på
exempelvis en
stereoanläggning.
Decibelskalan är
uppbyggd så att
ex 20 dB är ett
dubbelt så starkt
ljud som 10 dB. 40
dB är 4 gånger
starkare än 20 dB.
Testa dig själv!
Fråga 1: Vad
skiljer ett starkt
ljud från ett svagt
ljud?
Fråga 2: Vad gör man för fel då man säger att man höjer
ljudet på stereon?
Fråga 3: Vad skiljer en hög ton från en låg ton?
Hur ljud uppkommer och transporteras genom luften.
Ta hjälp av
partikelmodellen.
Ljudets
fart i luft
Ljudets
är 340
m/s.
Generellt
gäller att
tätare ett ämne är
fart i luft
ju
desto fortare går ljudet. Ljudets fart i
vatten är 1500 m/s och ljudets fart i stål är 5100 m/s.
Buller, eko och resonans
Buller:
Som du såg på bilden innan med högtalaren så har vi lika
stort avstånd mellan ljudvågorna. Vi har en konstant ton.
Hos buller är längden mellan ljudvågorna ojämn dvs. tonen
varierar på ett oregelbundet sätt. dessutom varierar
amplituden på ett oregelbundet sätt. Upplever man ljudet
som obehagligt kallas ljudet för buller.
Eko:
Om man säger ex hej i närheten av en bergvägg, verkar det
som om bergväggen envisas med att säga hej tillbaka.
Fenomenet kallas för eko. Eko innebär att ljudvågorna
studsar mot bergväggen och färdas tillbaka till personen
som sade hej.
Det kortaste avstånd mot en vägg som du kan stå för att
höra ett eko är ca 17m. Det kan man räkna fram på följande
sätt:
Forskare har fått fram att det den kortaste tiden mellan
två ljud som vi kan höra är 0,1 sekunder. Är det kortare än
0,1s mellan ljuden så kommer vi att höra de två ljuden som
ett ljud. Ljud färdas med 340m/s och på 0,1s färdas ljudet
då 34m. Från det du skriker tills ljudet kommer tillbaka
måste det alltså gå 0,1s. Ljudet ska gå till väggen och
tillbaka. Dvs 34/2=17m.
Resonans:
Om man en stämgaffel slås an uppkommer en klar ton. Då
denna frekvens överförs till ett annat föremål så svänger
även denna i samma takt. Man säger att föremålet är i
resonans med stämgaffeln.
Testa att slå an en stämgaffel (med resonanslåda) samtidigt
som du håller en annan stämgaffel (med resonanslåda) nära.
Dämpa svängningarna på den startade stämgaffeln och se
vad som händer med den andra stämgaffeln. Fenomenet
kallas resonans. Testa själv : )
Vilket frekvensomfång människan kan höra?
Vi människor kan höra frekvenser mellan 20 och 20.000 Hz.
En Herz (1 Hz) innebär en svängning per sekund. 20 Hz
innebär 20 svängningar per sekund.
Ultraljud och infraljud?
Allt ljud under 20 Hz kallas för infraljud. Detta ljud kan vi
inte höra. Forskning har visat att vissa infraljud kan vi må
dåligt av och vissa ljud gör att vi blir trötta.
Ultraljud har en frekvens över 20.000 Hz. Dessa ljud kan vi
heller inte höra. Vid fosterdiagnostik används dessa ljud.
Ultraljudsapparaten skickar ut ultraljud.
Ultraljudsapparaten hålls mot mammas mage. Ljudvågorna
studsar tillbaka från fostrets olika vävnader inne i mammas
mage. Görs detta kontinuerligt kan vi se barnet röra sig på
en TV-skärm.
Fladdermöss skickar också ut ultraljud. Ultraljuden studsar
mot olika föremål som fladdermusen lokaliserar. Vissa av
dessa är tänkbara byten. Ekot kommer tillbaka till
fladdermusen. Även hundar kan höra ultraljud.
Hundvisselpipor sänder ut ultraljud. Då man blåser i dessa
hör vi människor ingenting alls. För hunden däremot, låter
det mycket.
Visste du att…
•
Visste du att ordet akustik kommer från grekiskan och
betyder att göra sig hörd!?
•
Visste du att buller är den fjärde största faktor när
det gäller arbetsrelaterade skador i Sverige!?
•
Visste du att hörselnedsättning pga. buller är den
vanligaste arbetssjukdomen i Europa!?
•
Visste du att ca 150 000 arbetstagare har hörapparat!?
•
Visste du att var 4:e patient med svår tinnitus är
lärare!?
•
Visste du att ca 17% av Sveriges befolkning har
tinnitus!?
•
Visste du att blåvalen har djurvärldens starkaste läte,
155-188 dB. (Ett jetplan kommer upp i 140 dB)!?
•
Visste du att skillnaden mellan det svagaste och
starkaste ljudet vi kan höra är 100 000 000 000 000,
eller som man brukar säga, 140 dB!?
•
Visste du att man inte ska dämpa ett klassrum för
mycket, för då minskar taluppfattbarheten?
•
Visste du att ljudet går med ca 344 m/s i luft och ca
5100 m/s i stål!?
•
Visste du att låga frekvenser (basljud) går igenom de
flesta väggar medans höga frekvenser (diskant) studsar
tillbaka!?
•
Visste du att det uppmätts ljudstyrkor på upp till 135
dB på konserter i Sverige (smärtgränsen går vid 125
dB!?)
•
Visste du att hundar kan höra toner upp till 50 000 - 80
000 Hz (dvs väldigt ljusa toner). En frisk människa kan
höra upp till 20 000 Hz.
•
Visste du att år 1883 mättes ljudnivån på vulkanen
Krakatoa upp till 180 dB...16 mil bort!!!? (ett jetplan ger
upphov till ca 140 dB starka ljud
