Звукът — трептене, което пътува

Трептене: период, честота, амплитуда

Всеки източник на звук трепти: мембраната на високоговорителя, струната, гласните връзки. Времето за едно цяло трептене е периодът T. Броят на трептенията за една секунда е честотата ν; мери се в херци (Hz). Двете са свързани: ν = 1/T. Най-голямото отклонение от спокойното положение е амплитудата A.

Пример: при 440 Hz мембраната трепти 440 пъти в секунда, а периодът е 1/440 s – около 2,27 ms. Два пъти по-голяма честота – два пъти по-кратък период.

Височина и сила на звука

Височината на тона зависи от честотата: по-голяма честота – по-висок тон. Силата на звука зависи от амплитудата: по-голям размах – по-силен звук. Двете не зависят една от друга: ако усилиш звука, тонът не става по-висок.

Човешкото ухо чува звук с честота от около 20 Hz до около 20 000 Hz. Има звук, който човек не чува, но прилепите и делфините го използват.

Как пътува звукът

Трептящата мембрана бута съседните частици на въздуха, те – своите съседи, и така нататък. Образуват се гъсти и редки места, които пътуват – като вълните по водата. Самите частици само трептят около мястото си: въздухът от устата ти не стига до ухото на приятеля ти. Пътува трептенето.

Затова без среда звук няма. Ако изпомпаш въздуха под стъклен похлупак, мембраната продължава да трепти и лампичката до нея свети, но звук не се чува.

Скорост на звука

Във въздуха при 15 °C звукът изминава около 340 m/s, във водата – около 1480 m/s, в стоманата – около 5900 m/s. В стоманата частиците са здраво свързани и бързо предават трептенето, затова звукът в нея е около 17 пъти по-бърз, отколкото във въздуха. Скоростта не зависи от това дали звукът е висок или нисък, силен или тих.

Ехо и гръмотевица

Ехото е звук, отразен от препятствие. Звукът отива до скалата и се връща, затова изминава пътя два пъти: разстоянието до скалата е скоростта по времето, делено на 2. Ако ехото дойде след 1 s, скалата е на около 340 · 1 : 2 = 170 m. Ухото различава ехото от вика, ако то закъснее поне с около 0,1 s – тогава скалата трябва да е на поне около 17 m. Корабите мерят дълбочината на морето по същия начин (сонар).

Светлината на светкавицата стига почти веднага, а гърмът – със скоростта на звука. Брой секундите: всеки 3 s са около 1 km.

Шумът е вреден

Силата на звука се мери в децибели (dB) с шумомер. Разговорът е около 60–70 dB. От 85 dB нагоре продължителното слушане вреди на слуха, а около 120 dB е прагът на болката. Колкото по-силен е звукът, толкова по-кратко може да се слуша безопасно. Пази слуха си: стой по-далеч от колоните, слушай по-кратко, използвай тапи за уши.

Какво опростихме

• Източникът издава чист тон с една честота.
• Скоростта зависи само от средата и от температурата на въздуха.
• Шумомерът е „на открито“: в стая отраженията променят числата.
• Амплитудата е в условни единици; трептенето е показано забавено.

„Безопасното време“ в симулацията е ориентир, не медицински съвет. При проблеми със слуха говори с родител или лекар.