Някои песни не пеем, защото са твърде дълбоки, други защото са твърде високи. На следващата диаграма цветните ленти показват кои честоти може да издава човешкият глас. Подобни диапазони са посочени в диаграмата за други животни и за някои човешки продукти. Всяка показва най-ниските и най-високите честоти в херци.
Обхватът на звуците, които можем да чуем, е много по-голям. На диаграмата този диапазон е обозначен с бели ленти. Ако тонът има честота, по-ниска от 20 Hz, човешкото ухо вече не го възприема. Можем обаче да го възприемем с допир, усещаме как тялото трепери. Звукът с честота по-малка от 20 Hz се нарича инфразвук. Той се освобождава от много машини и се предава главно от твърди вещества, като подове и стени. При по-големи обеми или за по-дълго време инфразвукът е вреден за живите организми. Слонове те използват инфразвук за взаимна комуникация. Те се чуват на разстояние от няколко километра. Обяснете защо мишките, например, не могат да използват инфразвук (сравнете с тоновете, издавани от различни музикални инструменти, или гласовете на дете, жена и мъж.)
Отговор: Колкото по-голямо е тялото или животното, толкова по-дълбоки тонове може да издава.
Ултразвукът е звук с много висока честота, толкова висок, че ухото ни вече не го възприема. Някои животни могат не само да възприемат ултразвук, но и да го излъчват. Най-известният от тях е прилеп, който използва ултразвук, за да вижда на тъмно. Той издава кратки свирки и слуша от коя страна отразяваният звук идва към него. Понякога обаче бухалката издава и обикновени звуци, които можем да чуем.
Прилепът използва същия метод като моряците, когато измерва дълбочината на морето, или рибарите, когато търсят групи риби, или войниците, когато търсят вражеска подводница под морското равнище. Те го използват сонар - устройство, което издава кратки звукови сигнали, които се връщат след отражение. Устройството измерва колко време е отнело и съответно изчислява разстоянието.
Ултразвукът се използва от лекарите, за да погледне в човешкото тяло. Това е възможно, тъй като звуковите вълни се разпространяват с различна скорост в различните тъкани на тялото. Колкото по-твърда е тъканта, толкова по-бързо се разпространява звукът в нея. Винаги, когато звукът удари интерфейса между меките и твърдите тъкани, част от него отскача. (Също така отскача, когато удари границата между въздуха и скалата или въздуха и водата - чуваме ехо.) Лекарят изпраща ултразвук в тялото. Устройството следи къде се отразява ултразвукът и показва тези места на екрана. Днес бременните жени се преглеждат рутинно по този начин, за да се види дали бебето се развива добре. На екрана можем лесно да разпознаем дали се ражда момче или момиче. Предимството на ултразвуковото изследване е, че изобщо не уврежда живата тъкан. И обратно, рентгеновите лъчи не трябва да се използват за изследване на бременни жени, тъй като те могат да навредят на бебето.
Много силен ултразвук се използва, например, за почистване на очила и скъпоценни камъни. Той също така може да пръска капчици мазнини в разтвор на микроскопични капчици. По този начин той произвежда емулсия на мазнини във вода. Емулсиите са например всички козметични кремове и лосиони.
Много силен ултразвук също може да смаже камъни в бъбреците в малък пясък, който след това лесно преминава през пикочните пътища. Без използването на ултразвук, тези камъни ще трябва да бъдат отстранени чрез операция.
Звучи в дивата природа
За повечето дневни животни слухът е второто по важност усещане, веднага след зрението.
За нощните същества, като сови или прилепи, слухът е дори по-важен от зрението.
Преди всичко слухът информира хората и животните за случващото се около тях, например, че врагът се приближава или плячка, че ледът се напуква. Човек, който не чува, лесно може да стане жертва на автомобилна катастрофа. Това е вярно дори когато човек има добри уши, но чрез тях прохождащият слуша.
Слухът се използва и за комуникация между представители на същия вид. Някои насекоми, като щурци, издават звуци, за да привлекат партньор по чифтосване. Звярите използват болка, за да изразят болка, да изразят заплаха или да призоват за лов. Човек може да общува най-добре от всички животни. Той има такава форма на черепа и дихателните пътища, че може да издава различни втори звуци.
Когато някой ни се обади във фитнеса или в закрития басейн, е трудно да се разбере. Всеки звук идва при нас няколко пъти, първо директно, а след това след едно или повече отражения от стените. Тези големи заграждения имат отзвук, понякога дълъг и секунда. Вместо една дума чуваме смесица от няколко различни звука.
Театрите трябва да бъдат изградени по такъв начин, че публиката да чува всяка дума от сцената напълно ясно. Постигаме това чрез премахване на множество ехо. Следователно стените на гледката са много здрави, с балкони и много стърчащи декорации. На такива стени по-голямата част от звука се абсорбира.
За разлика от тях таванът на залата обикновено е гладък и има формата на обърната купа. Той действа като звуково огледало, което отразява звука от сцената към зрителя. Веднъж отразен, звукът изостава само леко в сравнение с директния звук и следователно не намалява разбираемостта. Напротив, зрителят чува по-силно и по този начин по-добре. Когато се играе под открито небе, където липсва тази отразена вълна, чуваме актьорите слабо.
Концертните зали са построени по различен начин от театралните зали. Това е така, защото нямаме нищо против малко отзвук в музиката. Музиката, която звучи в залата, която почти няма отзвук, ни звучи глухо. За нас е по-приятно, когато звукът изчезне за известно време. Дори в концертна зала обаче, отзвукът не трябва да бъде толкова дълъг, колкото във фитнеса.
Науката за звука се нарича акустика. Когато казваме, че една зала има добра или лоша акустика, имаме предвид, че чуваме звуците в нея добре и приятно, или лошо и неприятно. Акустиката на по-големите зали и класни стаи трябва да се има предвид при проектирането на сгради.
Повторете:
1. Какво е инфразвук и къде се използва?
2. Както прилепът вижда с ушите си в тъмното?
3. Навсякъде, където хората използват ултразвук?
4. Къде възниква отзвукът и как можем да го премахнем?
Препратки:
Физика 9 за начални училища и многогодишни гимназии, Мартин Мачачек