Ljud Låt det svänga

Arbetshäfte

Ljud

När ljudvågorna träffar örat börjar trumhinnan svänga i takt – vi hör ett ljud!

Ljud är en svängningsrörelse. När ett föremål börjar vibrera packas luftens partiklar (molekyler). Partiklarna bildar en våg där partiklarna packas tätare i vissa områden och glesare i andra områden.

Trumhinnan

Förtätning – många molekyler

Förtunning – få molekyler

Toner och buller.

Ljudvågor med oregelbundna svängningar upplever vi som buller. Det kan vara ett enskilt ljud eller flera olika ljud som tillsammans bildar oregelbundna svängningar.

Regelbundna svängningar uppfattar vi som toner.

Ljudnivå Styrkan av ett ljud kallas ljudnivå. Enheten är decibel (dB). Decibelskalan är gjord på ett speciellt sätt. En ökning med 10 dB uppfattar örat som ett dubbelt så starkt ljud. Ett ljud på 30 dB är alltså dubbelt så starkt som ett på 20 dB.

Frekvens och våglängd Olika ljudkällor bildar olika ljudvågor. Ljud som vi upplever som mörka toner har låg frekvens.

Lång våglängd ger låg frekvens. Vi upplever det som en baston.

En kort våglängd ger en hög frekvens. Vi upplever det som ett diskantljud. Frekvensen hur många hela svängningar ljudvågen gör på en sekund. Enheten för frekvens är Hertz (Hz). Vi kan uppfatta ljud från frekvensen 20 Hz till 20 000 Hz. Ju äldre man blir, ju svårare är det att uppfatta ljud med hög frekvens.

En våglängd

Tonstyrka – Ljudnivå - Amplitud Ett ljud som har samma frekvens kan ha olika ljudnivå (tonstyrka). När du höjer volymen ökar ljudvågens amplitud.

Resonans – förstärka ljud När man vill förstärka ett ljud kan man använda fenomenet resonans. Genom att placera en ”låda” under gitarrsträngarna förstärker man ljudet från gitarren. Lådan (resonanslåda) börjar svänga med samma frekvens som strängen.

Resonans är alltså när ljudvågen sprider sig i andra material som börjar svänga med samma frekvens som den ursprungliga ljudkällan.

Amplitud – höjden på ljudvågen

Ultraljud och infraljud Människoörat uppfattar frekvenser upp till 20 000Hz. Hundar däremot kan uppfatta ljud upp till cirka 40 000Hz och fladdermöss skickar ljudsignaler som har frekvenser på 150 000Hz. Infraljud kan bildas när man åker bil och vevar ner fler bilrutor samtidigt. De luftvirvlar som bli skapar infraljudet. Infraljud kan påverka människans hälsa. Om man befinner sig i miljöer där infraljud förekommer kan man drabbas av svårigheter att somna och man kan lätt få huvudvärk. Ljud som har frekvenser över 20 000Hz kallas för ultraljud. Ljud som har frekvenser under 20Hz kallas för infraljud.

Ultraljud kan användas i medicinska undersökningar. En apparat sänder ut ultraljudvågor som studsar tillbaka från fostret. Signalerna omvandlas sedan till en bild på en monitor.

Ljudets fart Ljudets fart i luft är 340 m/s. Allmänt gäller att ju tätare ett ämne är desto fortare går ljudet. Ljudets fart i vatten är 1500 m/s och ljudets fart i stål är 5100 m/s. Med ett tätt ämne menas att molekylerna i ämnet sitter tätare ihop. Molekylerna i stål är mer packade än molekylerna i vatten. Det finns flygplan som kan flyga fortare än ljudet. Farten hos dessa flygplan anges i 1 Mach. En Mach är desamma som ljudets fart. När ett plan flyger fortare än ljudets bildas en tryckvåg som uppfattas som en mycket kraftig ljudbang när den når marken. Eko och ekolod Ett ljud kan studsa, reflektera tillbaka med en liten fördröjning. Det kallas för eko. Ljudet reflekteras mycket bra mot hårda ytor. Ljudet fångas istället in, absorberas, mot mjuka ytor. Med hjälp av eko kan man räkna ut hur långt bort ett berg är. Om du ropar och hinner räkna till 3 sekunder innan du hör ekot är avståndet till berget ca 500 m. Uträkning: 3 s x 340m/s = 1020 m. Eftersom ljudet skall färdas fram till berget och tillbaka blir avståndet till berget 510 m.

Ekolod fungerar nästan på samma sätt. En ljudsignal sänds ut från ett ekolod som sitter tex på en båt. Ljudsignalen studsar mot havsbotten och tillbaka till ekolodet. Tiden det tar för ljudsignalen att studsa tillbaka räknas ut och omvandlas till en bild.

Fladdermössen sänder också ut en signal. Med hjälp av ekolodning kan de fånga sitt byte i fullständigt mörker. Alexander Graham Bell Alexander Graham Bell forskade bland annat om ljud och kommunikation. 1876 fick han patent på telefonen. Enheten decibel är uppkallas efter honom.

Kontrollfrågor på ljud

1. Vad är ljud? 2. Förklara varför ljud inte kan spridas i rymden. 3. Förklara vad som händer om amplituden hos ljudvågen

förändras. 4. Förklara vad som händer om frekvensen hos ljudvågen

förändras. 5. Varför upplever vi en del ljud som toner och en del ljud som

buller? 6. Beskriv vad du kan göra för att undvika att skada din hörsel. 7. Förklara varför ljudets hastighet är olika i olika material. 8. Beskriv hur ett ljud kan förstärkas. 9. Förklara varför en ton kan ha samma tonhöjd men olika

tonstyrkor. 10. Förklara varför en ton kan ha samma tonstyrka men olika

tonhöjd. 11. På vilket sätt hör diskant och bas ihop med frekvens och

våglängd.

KUNSKAPSMÅL ENLIGT Lgr11 Vad är ljud?

- Människans upplevelser av ljud Toner, buller, volym, diskant, bas

- Beskriva ljud fysikaliskt

Ljudstyrka, tonhöjd Ljudets utbredning och reflektion

- Resonans, ultraljudsundersökning, ekolod, dämpa och förstärka ljud.