Π.Π.Γ προετοιμασία Α΄γυμνασίου

 του ήχου ονομάζουμε την αλλαγή κατεύθυνσης των ηχητικών κυμάτων, όταν αυτά συναντούν λείες και σκληρές επιφάνειες.

Όσο πιο λεία και στιλπνή είναι η επιφάνεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια προς τη νέα κατεύθυνση, τόσο πιο έντονο είναι το φαινόμενο της ανάκλασης. 

Το φαινόμενο της ανάκλασης χρησιμοποιείται στη χαρτογράφηση των βυθών ή για τον εντοπισμό κοπαδιών ψαριών στα αλιευτικά σκάφη.

 Ηχώ

Η ηχώ δημιουργείται, όταν μιλάμε ή φωνάζουμε, ενώ απέναντί μας βρίσκεται μια λεία και στιλπνή επιφάνεια, όπως για παράδειγμα μια βραχώδης πλαγιά. Για να αντιληφθούμε την ηχώ, πρέπει να απέχουμε τουλάχιστον 17 μέτρα από την επιφάνεια στην οποία ανακλάται ο ήχος.

Όταν αυτή η απόσταση (των 17 μ.) είναι διπλάσια (34 μ), ή τριπλάσια (51 μ) τότε συλλαμβάνεται δισύλλαβη ή τρισύλλαβη ηχώς αντίστοιχα.
Αντίθετα όταν η απόσταση είναι μικρότερη των 17 μ. τότε ο απευθείας ήχος συγχέεται με τον εξ ανακλάσεως με συνέπεια να λαμβάνεται αυτός ενισχυμένος οπότε και γίνεται λόγος για αντήχηση.

Δες μια εφαρμογή όλων αυτών ... εδώ (είναι στα αγγλικά, την τελευταία σελίδα μπορείς να την αγνοήσεις)

Ο ήχος απορροφάται όταν συναντάει μια μαλακιά και πορώδη επιφάνεια. Συγκεκριμένα απορροφάται ένα μέρος του (το μεγαλύτερο) κι άλλο ένα μικρότερο μέρος ανακλάται.
Οι επιφάνειες που έχουν μεγάλες προεξοχές, απορροφούν πολύ περισσότερο τον ήχο κατά τη διάρκεια της ανάκλασης.
Τα υλικά που χρησιμοποιούμε για να περιορίσουμε τους ήχους και κατά προτίμηση τους θορύβους ονομάζονται ηχομονωτικά (φελιζόλ, υφάσματα, χαλιά...). Αυτά απορροφούν το μεγαλύτερο μέρος των ηχητικών κυμάτων και ανακλούν ένα πολύ μικρό μέρος.

Από τη σκοπιά του μικρόκοσμου σημαντική είναι η μάζα των μορίων από τα οποία το υλικό αποτελείται αλλά και η μεταξύ τους απόσταση. Υλικά σώματα με μόρια μεγάλης μάζας, όπως για παράδειγμα ο μόλυβδος, απορροφούν το ηχητικό κύμα, καθώς τα μόρια αυτά δεν μπορούν εύκολα να ταλαντωθούν.  Όταν οι αποστάσεις μεταξύ των μορίων είναι μεγάλες, η ταλάντωση δεν είναι εύκολο να μεταδοθεί από το ένα μόριο στο άλλο, οπότε δεν είναι εύκολη η διάδοση του ηχητικού κύματος.

Το αφτί είναι το όργανο ακοής του ανθρώπου. Αποτελείται από το εξωτερικό, το μέσο και το εσωτερικό αφτί. 

Πτερύγιο
Το mερύγιο και ο ακουστικός πόρος αποτελούν το εξωτερικό αφτί. Το πτερύγιο «συγκεντρώνει» το ηχητικό κύμα και «οδηγεί» την ενέργεια στον ακουστικό πόρο.

Ακουστικός πόρος
Μέσα από τον ακουστικό πόρο το ηχητικό κύμα «οδηγείται» προς το τύμπανο.

Τύμπανο
Το τύμπανο είναι μία λεmή, ανθεκτική μεμβράνη. Το ηχητικό κύμα αναγκάζει το τύμπανο να ταλαντωθεί. Ανάλογα με το ηχητικό ερέθισμα η ταλάντωση αυτή είναι διαφορετική. 

Ακουστικά οστίδια
Το τύμπανο και τα οστίδια αποτελούν το μέσο αφτί. Τα τρία μικροσκοπικά οστίδια συνδέουν το τύμπανο με τον κοχλία. Η παλμική κίνηση που κάνει το τύμπανο αναγκάζει τα οστάρια σε κίνηση, που μεταδίδεται προς τον κοχλία.

Κοχλίας
Ο κοχλίας είναι ένας σπειροειδής σωλήνας μέσα στον οποίο υπάρχουν μικροσκοπικές τριχίτσες και ευαίσθητα νευρικά κύπαρα. Το ηχητικό ερέθισμα εδώ μετατρέπεται σε ηλεκτρικό παλμό.

Ακουστικό νεύρο
Το ακουστικό νεύρο συνδέει τα ευαίσθητα νευρικά κύπαρα, που βρίσκονται στον κοχλία, με τον εγκέφαλο. Μέσα από το ακουστικό νεύρο μεταφέρεται το ηχητικό ερέθισμα στον εγκέφαλο.

Δες μια προσομοίωση... εδώ (είναι βέβαια στα αγγλικά, ευκαιρία να τα εμπλουτίσεις)

Ο ήχος για να διαδοθεί χρειάζεται ένα υλικό μέσο (δε διαδίδεται στο κενό). Η μηχανική ενέργεια τηςπηγής του ήχου μεταφέρεται στα γειτονικά μόρια του περιβάλλοντος (αερίου, υγρού ή στερεού), από αυτά στα διπλανά τους κ.ο. κ. Η κίνηση που κάνουν τα μόρια του περιβάλλοντος είναι ίδια με της πηγής, δηλαδή ταλαντώνονται με την ίδια συχνότητα. Έτσι δημιουργούνται ηχητικά κύματα (κύματα ελαστικότητας) που διαδίδουν τον ήχο.

 Δες μια προσομοίωση των κινήσεων αυτών ... εδώ

Δες στην πραγματικότητα τα ηχητικά κύματα ...

Ταχύτητα ηχητικών κυμάτων

 Η ταχύητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων είναι μεγαλύτερη στα στερεά απ΄ ότι στα υγρά  και στα υγρά απ΄ ότι στα στερεά. Στα στερεά τα μόρια βρίσκονται σε πολύ μικρές απσοτάσεις μεταξύ τους οπότε οι συγκρούσεις είναι συχνότερες απ΄ ότι στα υγρά, πόσο μάλλον στα αέρια. Γι΄ αυτό και ο ήχος ταξιδεύει πολύ πιο γρήγορα στα στερεά. 

 Δες μια προσομοίωση που συγκρίνονται οι ταχύτητες του ήχου στον αέρα στο νερό και στο ατσάλι. Βάλε μια απόσταση (distance) από 1 έως 99.999 μ. και πάτα το σφυρί... εδώ. 

ονομάζουμε κάθε υλικό που μπορεί να παράγει ήχο.

Οι ηχητικές πηγές  εκτελούν ταλαντώσεις ορισμένης περιοχής συχνοτήτων, από τα 16Hz έως τα 20.000Hz (αυτό σημαίνει ότι όταν ένα σώμα κάνει από 20 έως 20.000 ταλαντώσεις κάθε δευτερόλεπτο τότε παράγει ήχο, και μάλιστα όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα τόσο οξύτερος είναι ο ήχος.)  

Το αίτιο που προκαλεί την ταλάντωση μεταφέρει μηχανική ενέργεια (κινητική και δυναμική) στο σώμα που ταλαντώνεται.

Υπόηχοι 

Το αφτί μας δεν μπορεί να ακούσει ήχους, όταν η ηχητική πηγή κάνει λιγότερες από 16 ταλαντώσεις σε ένα δευτερόλεπτο. Συντομότερα λέμε ότι δεν ακούμε ήχους κάτω από τα 16 Hertz. Ήχοι που οφείλονται σε πιο αργές ταλαντώσεις λέγονται υπόηχοι.

Αυτή η περιοχή του ακουστικού φάσματος χρησιμοποιείται στη σεισμολογία για την παρακολούθηση των σεισμών. Οι υπόηχοι μπορούν να διαδοθούν σε μεγάλες αποστάσεις, ειδικά μέσα σε στερεά ή υγρά μέσα και να παρακάμψουν εμπόδια χωρίς σημαντική εξασθένιση.

Υπέρηχοι

Επίσης  δεν ακούμε ήχους πάνω από τα 20.000 Hertz. Ήχοι που οφείλονται σε πιο γρήγορες ταλαντώσεις λέγονται υπέρηχοι. Το ανώτερο όριο ακοής μας πέφτει όσο μεγαλώνουμε. Στην ηλικία των 50 χρόνων ακούμε ήχους μέχρι 12.000 Hertz περίπου.  

Ο υπέρηχος χρησιμοποιείται σε συσκευές απεικόνισης του εσωτερικού ενός ανθρώπου, του γήινου φλοιού και άλλων αντικειμένων. Μια σημαντική εφαρμογή είναι η απεικόνιση του έμβρυου στις έγκυες γυναίκες. Μέσα στο σώμα ο υπέρηχος ανακλάται στις περιοχές όπου υπάρχει μεγάλη αλλαγή στην πυκνότητα. Αξιοποιώντας αυτό το φαινόμενο ο υπερηχογράφος εμφανίζει σε μία οθόνη την εικόνα για το έμβρυο.

Όταν η ένταση του ήχου είναι μεγάλη, το τύμπανο του αφτιού μας ταλαντώνεται με μεγάλο πλάτος. Η συνεχής ταλάντωσή του με μεγάλο πλάτος προκαλεί πόνο. Το τύμπανο χάνει σταδιακά την ευαισθησία του. Άνθρωποι που εργάζονται σε περιβάλλον δυνατών θορύβων χάνουν την ικανότητα να ακούν πιο σιγανούς ήχους. Το πρόβλημα της έντονης ενόχλησης από τους θορύβους ονομάζεται ηχορρύπανση. 

Αντιμετωπίζουμε τους ενοχλητικούς ήχους με την ηχομόνωση, τα ηχοπετάσματα ...