Pohledy na vybrané téma

Energie vln - zvuk

Vlnění není jen elektromagnetické (světlo), ale také mechanické. Nejznámějším projevem takového vlnění je zvuk. Způsobuje ho mechanické kmitání (vibrace), které se mohou šířit vzduchem, pevnými látkami i kapalinami. Jeho přenos umožňují molekuly obsažené v látce určitého skupenství, proto se zvuk nemůže šířit ve vzduchoprázdnu (vakuu). Molekuly vzduchu vibrují, když uhodíte do bubnu, mluvíte nebo tleskáte. Vznikem, šířením a vnímáním zvuku se zabývá část fyziky zvaná akustika.

U zvuku rozlišujeme jeho frekvenci a hlasitost. Frekvence má jednotku Hz (Hertz) a je to počet kmitů, které proběhnou za jednu sekundu. Čím je vyšší frekvence, tím je zvuk vyšší (vyšší tóny v hudbě). Hlasitost zvuku se měří v decibelech (dB) a závisí na velikosti zvukových vibrací. Jak hlasité jsou některé zvuky v decibelech, ukazuje tabulka 1.

Rychlost šíření zvuku je významným způsobem ovlivněna okolním prostředím. Ve vzduchu se šíří zvuk přibližně rychlostí 340 m/s, což je cca 1 225 km/h. Rychlost tělesa, které tuto hodnotu překročí, nazýváme nadzvukovou (supersonickou). Té jsou v běžných podmínkách schopna dosáhnout pouze stíhací letadla, jejichž rychlost se udává v jednotkách Ma (Machovo číslo), které zjednodušeně vyjadřuje násobek rychlosti zvuku. Podstatně větší rychlost má zvuk ve vodě a v pevných látkách (tabulka 2). To je dáno jejich vyšší hustotou.

Slyšitelný zvuk tvoří jen část spektra vln, které v přírodě existují. Lidské ucho reaguje na zvukové vlny pouze v rozmezí cca 16–20 000 Hz. V nižších frekvencích mluvíme o infrazvuku; můžeme ho i cítit hmatem jako kmitání. Nad touto hranicí mu říkáme ultrazvuk. Ten našel využití v lékařské diagnostice, defektoskopii v průmyslu, čistí se jím například optické čočky či šperky, a pro orientaci ho využívají například delfíni a netopýři.

Víte, jak můžete znalost rychlosti zvuku využít pro zjištění vzdálenosti blesku od místa, kde se nacházíte? Od chvíle, kdy uvidíte na obloze blesk, stačí počítat vteřiny, než uslyšíte jeho hřmění. Tento čas vydělíme třemi a zjistíme tak přibližnou vzdálenost blesku v kilometrech.

 
Tab. 1 Příklady intenzity hluku

0 dB – práh sluchu
5 dB – bzučení komára
10 dB – šelestění listí
30 dB – šeptání
40 dB – tlumený hovor
50 dB – běžný pouliční hluk
60 dB – hlasitý hovor
70 dB – vysavač
80 dB – hlasitě reprodukovaná hudba
85 dB – poškození sluchu při častém nebo dlouhodobém působení
90 dB – jedoucí vlak
100 dB – pneumatická sbíječka
110 dB – diskotéka
115 dB – hrom
120 dB – letadlo
130 dB – práh bolestivosti, poškození sluchu i při krátkodobém působení
170 dB – výbuch petardy

Zdroj: http://www.converter.cz/

 
Tab. 2 Rychlost šíření zvuku v různých materiálech

ve vzduchu – 340 m/s
ve vodě (o teplotě 20°C) – 1 500 m/s
v ledu – 3 200 m/s
v oceli – 5 000 m/s
ve skle – 5 200 m/s

Zdroj: http://www.converter.cz/

 

Obrázky
Odkazy
Odkazy
Zvukové vlnění v Encyklopedii fyziky
Elektroakustika v Encyklopedii fyziky
Videa
Co je zvuk a jak se šíří
Zvukový test v rozmezí 20Hz až 20KHz
Moment překonání rychlosti zvuku – sonický třesk