Zvok je nepogrešljiv del našega sveta
Zvok je ena izmed prvih stvari, ki jih doživimo ob prebujanju. Slišimo žvrgolenje ptic ali zvok budilke. Hkrati nas spremlja skozi ves dan, ko se pogovarjamo, poslušamo glasbo ali spremljamo radijske in televizijske programe. Na koncu dneva nas uspava srčni utrip, ki ga zaznavamo tik preden zaspimo. Zvok je resnično fascinanten, zato poglejmo, kako deluje!
Kaj je zvok?
Zvok je energija, ki jo stvari proizvedejo, kadar vibrirajo (hitro se premikajo naprej in nazaj). Če udarite po bobnu, napeta koža vibrira z zelo veliko hitrostjo (tako hitro, da običajno premikanja ne vidimo), zaradi česar premika tudi zrak okoli nje. Ko se zrak premika, sprošča energijo iz bobna v vse smeri. Sčasoma začne tudi zrak v ušesih vibrirati – in takrat zaslišimo zvok bobna. Skratka, sliši se dva različna vidika: obstaja fizični proces, ki proizvaja zvočno energijo v zraku in psihološki, ki znotraj ušes ter možganov spodbudi proces, ki pretvori vhodno zvočno energijo v občutke. Slednje si razlagamo kot hrup, govor in glasbo.
Zvok je na nek način kot svetloba: potuje iz točno določenega vira (na primer instrumenta ali hrupnega stroja), tako kot svetloba potuje iz Sonca ali žarnice. Obstaja pa tudi nekaj zelo pomembnih razlik med svetlobo in zvokom. Vemo, da lahko svetloba potuje skozi vakum, saj mora sončna svetloba prodreti skozi vakum prostora, da doseže nas na Zemlji. Zvok ne more potovati skozi vakum, vendar lahko potuje skozi medij, na primer zrak, vodo, steklo ali kovino.
Kako zvok potuje?
Ko slišimo zvonjenje budilke, poslušamo energijo, ki potuje od ure do naših možganov. Začne se od nekje znotraj ure, potuje po zraku in nekaj časa kasneje pride skozi ušesa, do možganov. Nekoliko podobno kot valovi, ki potujejo nad morjem: začnejo iz mesta, kjer veter piha nad vodo (prvotni vir energije, kot je zvonec ali brenkač v budilki), potujejo nad gladino oceana (to je medij, ki valovom omogoča potovanje) in se končajo na plaži (podobno kot zvok, ki vstopa v ušesa).
Obstaja ena izjemno pomembna razlika med valovi, ki poskakujejo nad morjem in zvočnimi valovi, ki sežejo do naših ušes. Morski valovi potujejo kot vibracije s premikanjem navzgor in navzdol: voda se premika navzgor ko energija vala potuje naprej. Taki valovi se imenujejo prečni valovi. To pomeni, da voda vibrira pod pravim kotom v smeri, v kateri potuje val. Zvočni valovi delujejo na popolnoma drugačen način. Ko se zvočni val premika naprej, se na nekaterih mestih zrak stisne in v drugih razširi
. To ustvarja izmenični vzorec površin z zmečkaninami (poznanih kot stiski) in iztegnjenimi področji (znanih kot redkosti). Z drugimi besedami, zvok potiska in vleče zrak naprej in nazaj, medtem ko vodne valove voda premika navzgor in navzdol. Vodni valovi tresejo energijo nad površino morja, zvočni valovi pa pretakajo energijo skozi zrak. Zvočni valovi so kompresijski valovi. Imenujejo jih tudi vzdolžni valovi, ker zrak vibrira v isti smeri kot val potuje.
Hitrost zvoka
Zdaj vemo, da zvok nosi energijo v vzorcu valov, iz česar se lahko sklepa da hitrost zvoka pomeni hitrost, s katero se valovi premikajo – hitrost, s katero energija potuje med dvema krajema. Ko rečemo, da se reaktivno letalo »prebije skozi zvočni zid«, mislimo, da potuje tako hitro, da prehiti neverjetno visoko intenzivnost (torej hrup) zvočnih valov, ki jih povzročajo njegovi motorji. Na tej točki zaslišimo grozljiv pok, imenovan soničen bum v procesu. Zato lahko sekundo ali dve zvok omenjenega letala zaostaja za sliko, ki jo gledamo.
Hitrost zvoka v zraku (na ravni morja) je približno 1220 km / h (760 mph ali 340 metrov na sekundo). V primerjavi s svetlobnimi valovi zvočni valovi potuejejo približno milijon krat počasneje. Strelo zagledamo veliko prej, kot jo slišimo, ker nas svetlobni valovi dosežejo v trenutku, zvočni valovi pa potrebujejo približno 5 sekund, da prekrijejo 1,6 kilometrov.
Zvok potuje z različnimi hitrostmi v trdnih snoveh, tekočinah in plinih in celo njegova hitrost v enem mediju se lahko spremeni. Hitrost se spreminja tudi glede na gostoto medija. Hitreje potuje v trdnih snoveh kot v tekočinah in plinih: na primer zvok potuje približno 15-krat hitreje po jeklu kot po zraku in približno štirikrat hitreje v vodi kot po zraku. Zato kiti uporabljajo zvok za komunikacijo na velikih razdaljah in podmornice SONAR (zvočni navigacijski sistem, podoben radarju, ki uporablja samo zvočne valove namesto radijskih valov). To je tudi eden od razlogov, zakaj je težko ugotoviti, od kod prihaja hrup motorja čolna, če plavamo v morju.
Zvok potuje z različnimi hitrostmi v različnih plinih – lahko se zgodi, tudi da pri različnih hitrostih pri istem plinu. Veliko hitreje potuje na toplem zraku v bližini tal kot na primer na hladnejšem zraku višje. Skozi helijev plin potuje približno trikrat hitreje kot skozi zrak, ker je helij redkejši. Ste se kdaj spraševali zakaj ljudje, ki vdihnejo helij, govorijo z zabavnimi glasovi? Ker zvočni valovi, ki jih oddajajo, potujejo hitreje – z višjo frekvenco.
Zvok v praksi
Zvok je izjemno pomemben del življenja na Zemlji. Večina živali posluša hrup – stvari, ki kažejo na možnost, da bi lahko prišli do hrane ali same postale poslastica. Mnoga bitja si izmenjujejo smiselne zvoke, bodisi za komunikacijo s pripadniki iste vrste bodisi opozorijo na plenilce in tekmece. Ljudje so to sposobnost razvili v govorni jezik (kot način izmenjave informacij) in glasbo (na zvočno temelječem sistemu za sporočanje čustev).
Razvili smo tudi številne različne zvočne tehnologije. Izumili smo glasbila, ki lahko ustvarijo ogromno različnih glasbenih zvokov, od preprostih bobnov in tolkalnih instrumentov do izpopolnjenih elektronskih sintetizatorjev, ki lahko ustvarijo vsak zvok, ki si ga zamislimo. Zvoke lahko snemamo na kompaktne diske ali z novejšimi tehnologijami, kot je MP3. Uporabljamo lahko tudi visokofrekvenčne zvoke, znane kot ultrazvok, za vse, od čiščenja zob do proučevanja razvoja otroka v maternici. Celo računalnike smo naučili poslušati naše besede in jih pretvoriti v pisni jezik s pomočjo programske opreme za prepoznavanje glasu. Zvok – skoraj nemogoče si je zamisliti sveta brez njega.
Na povezavi: tukaj si lahko ogledate video o tem, kako potuje zvok do naših možganov.
Avtor: M.V.
Vir slik: Pixabay in Wikipedia
