Hljóð

Á þessari síðu má finna upplýsingar um hljóð og hljóðbylgjur ásamt heyrn og heyrnarskaða. Í ítarefni má finna linka inn á myndbönd, hljóðbók, rafbók og vefi sem styðja þetta efni og sýna það á myndrænan hátt. Einnig má finna spurningaleiki og verkefni sem nýta má sem námsmat að námi loknu.

Efnið hentar vel nemendum á unglingastigi og byggir á námsbókinni Eðlisfræði 1, sem er gefin út af Námsgagnastofnun.

Nýta má kennsluefnið beint eða endurnýta í öðru verkefni sem heild eða að hluta. Gera má breytingar á efninu en geta skal höfundar.

Hljóð og hljóðbylgjur

Hljóð myndast vegna sveiflna sameinda. Sveiflurnar berast út með því að sameindir ýta hver á aðra og skapa bylgjur úr þéttara og þynnra lofti sem berast burt frá „hljóðfærinu“. Þær mynda hljóðbylgju.

Hljóðbylgjur eru þrýstingsbygljur sem fara í gegnum efni. Sameindirnar þjappast saman og valda þéttingu á eftir þéttingunni verða sameindirnar strjálli og nefnist það þynning. Því meiri þrýstingur sem bylgjan gefur því hærra verður hljóðið.

Gítarstrengur myndar hljóðbylgjur þegar slegið er á hann. Þegar strengurinn sveiflast skapar hann bylgjur úr þéttu og þunni lofti sem berast til allra átta. Þegar strengur fer upp á við þrýstir hann saman loftinu sem er fyrir ofan strenginn, sameindirnar fara nær hvor annarri og loftið þéttist en loftið fyrir neðan strenginn þynnist af því það verður meira bil á milli sameindanna. Ef strengurinn fer niður á við gerist akkúrat öfugt. Fjarlægðin á milli tveggja þynninga eða tveggja þéttinga nefnist Bylgjulengd.

Hljóðhraði er misjafn eftir því hvað sameindirnar eru þéttar í hljóðberanum sem getur t.d. verið loft, vatn, tré eða málmur. Hraði hljóðs í lofti er um 340 m/sek. Það tekur hljóðið eina sekúndu að berast 340 m. Hraði hljóðs í vatni er um 1500 m/sek.

Tíðni hljóðs er mældur í hertsum (Hz) og segir okkur hversu oft hljóðfærið sveiflast á einni sekúndu. Eitt herts = ein sveifla á sek. Maðurinn getur heyrt hljóð sem er af tíðninni frá 20 Hz – 20.000 Hz. Hljóð sem eru með sveiflutíðni minna en 20 Hz nefnast innhljóð, það getur borist langar leiðir og er t.d. í flugvélum, loftræstikerfum og í eldfjöllum.. Hljóð sem hefur sveiflutíðnina yfir 20.000 Hz nefnist úthljóð og er t.d.haft í hundaflautum.

Heyrn

Við skynjum hljóð með heyrnarskynfærum okkar. Oftast er hljóð eingöngu notað um hljóðbylgjur sem menn geta heyrt en í eðlisfræði er hljóð notað í víðari skilningi. Titringsbylgjur af hvaða tíðni sem er og í hvaða efni sem er eru taldar til hljóðs í eðlisfræði. Hugtakið þögn getur líka táknað hljóð.

Við heyrum hljóðið þegar það berst til eyrnanna, hljóðbylgjurnar berast inn í hlustina og skella á hljóðhimnunni þannig að þær byrja að titra. Hamarinn, fyrsta heyrnarbeinið, byrjar líka að titra og vekur titring í steðjanum sem vekur titring í ístaðinu sem verkur titring í kuðungnum. Í kuðungnum eru síðan skynfrumur sem senda boð til heilans.

Við þurfum tvö eyru til að til að greina hvaðan hljóðið kemur, ef það kemur frá hlið fer það til eyrans sem er nær og heilinn nær að greina hvaðan það kom.

Við getum ekki heyrt úti í geimnum því þar er lofttæmi. Þar eru engar sameindir í loftinu sem geta ýtt á hvor aðra.

Hávaði skemmir heyrn

Mikill hávaði getur skemmt heyrnina í okkur, hann skemmir skynfrumurnar í eyranu og við missum heyrn eða fáum eyrnasuð. Hávaði getur stafað af ótrúlegustu hlutum í umhverfinu, t.d. af fallegri tónlist, óþægilegum vélagný, byssuskotum, vindmyllum eða hávaða í skólastofunni. Það er mikilvægt að vernda heyrnina, hvort sem það er í frítíma eða á vinnustaðnum. Mikilvægt er að nota heyrnahlífar ef við erum í miklum hávaða og passa að hljóðstyrkurinn sé ekki of mikill þegar við hlustum á tónlist. Um 15% barna og unglinga á aldrinum 9 - 15 ára finna fyrir eyrnasuði, sem lýsir sér sem óþægilegt og stöðugt hljóð sem enginn veit af hverju stafar.

Ítarefni

Þið getið bæði hlustað og lesið í námsbókinni, Eðlisfræði 1. Ef þið viljið hlusta ýtið þá hér á hljóðbókina, en ef þið viljið lesa ýtið þá hér á rafbókina.

Á síðunni Veröld getið þið lesið um það hvernig við heyrum.

Myndband

Hér má sjá myndband á ensku þar sem hljóð er útskýrt á myndrænan hátt ásamt fleiri hugtökum sem tengjast hljóði eins og t.d. hljóðbylgjur og bergmál.

Neðst á síðunni Veröld er myndband skýrir vel hvernig við heyrum.

Leikur að læra

Þið getið tékkað á kunnáttu ykkar með því að fara í nokkra einfalda leiki á quislet-síðu Bergþóru Hlínar sem er grunnskólanemi.

Verkefni

Þið eigið að útbúa hljóðfæri þar sem hljóðfærið gefur háan og lágan tón og einhverja tóna þar á milli. Takið upp myndband þar sem þið sýnið einnig sterka og veika tóna. Vistið á youtube og sendið linkinn á kennarann ykkar. Aukastig verður gefið fyrir gott ráð til að vernda heyrnina.

Heimildir

Dugnolle, Thierry. (2012, 24. mars). Hljóðbylgja. Sótt af: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spherical_pressure_waves.gif

Heiða María Sigurðardóttir. (2005, 12. september). Hvernig verka skilningarvitin fimm (sjón, heyrn, snerting, bragð og lykt)? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=5259

Undvall, L. og Karlsson, A. (2014). Litróf náttúrunnar. Í Tryggvi Jakobsson (ritstjóri ritraðar). Eðlisfræði 1 (Hálfdan Ómar Hálfdanarson þýddi og staðfærði). Kópavogi: Námsgagnastofnun.

Susanne, Fabricius, Fredrik Holm, Ralph Mårtensson, Annika Nilsson og Anders Nystrand. (2011). Mannslíkaminn. (Hálfdan Ómar Hálfdanarson þýddi). Kópavogur: Námsgagnastofnun.

Afnotaleyfi

Nýta má kennsluefnið beint og endurnýta í öðru verkefni í heild eða að hluta, gera breytingar á efninu en geta skal höfundar á þessu verki.

Höfundur: Sigrún Þórólfsdóttir