Щедро наділений природою, для того щоб комфортно існувати і пізнавати навколишній світ. Він здатний бачити яскраві фарби, чути різні звуки, вловлювати запахи і насолоджуватися смаком їжі. Одним з найскладніших органів почуттів є орган слуху, завдяки яким людина спілкується і отримує більшу частину інформації. Людина живе в постійному світі звуків, завдяки чому отримує незамінне джерело інформації про світ, який його оточує. Рокіт морського прибою і гул вітру, щебетання птахів, розмови людей і гарчання тварин, гуркіт грому - джерела звуку в природі, які допомагають людині адаптуватися в навколишніх умовах.

Яким чином людина чує?

Якщо розглядати людське вухо зсередини, можна побачити мембрану, яка називається барабанна перетинка. Вона тягнеться вздовж тунелю, що веде всередину вуха. Вібрації повітря, що виходять від джерела звуку, б'ють по барабанної перетинки, змушуючи її також вібрувати. За барабанною перетинкою знаходиться кістяне простір, заповнене трьома рухомими кісточками, які називаються молоточком, ковадлом та стремінцем, які були названі так за своєї форми. Ці кісточки підхоплюють від вібрації барабанної перетинки і починають коливатися. Глибше розташований у вусі заповнений рідиною канал довжиною близько 3 см, який називається равликом. Вібрації від кісточок, що рухаються, створюють хвилі в рідини, як хвилі в океані. Подібно водоростям під водою, тисячі волоскових клітин хвилеподібно рухаються в рідині. Ці клітини принципово важливі для слуху. Коливання, що проходять крізь них, підштовхують електричні імпульси, які подорожують крізь слуховий нерв до мозку. Мозок, в свою чергу, переводить ці електричні сигнали в музику, голоси, стукіт або щебетання птахів.

Звідки з'являється звук?

Що є джерелом звуку? Будь-яке фізичне тіло або явище, що коливається зі звуковою частотою, так як в навколишньому середовищі виникають вихідні від нього хвилі. Люди видають звуки за допомогою голосових зв'язок. Якщо прикласти руки до горла під час розмови, то можна відчути вібрацію. Практично завжди можливе визначення джерел звуку. Звукові хвилі подібні хвилях на пшеничному полі у вітряну погоду. Молекули повітря наштовхуються один на одного і розходяться, а хвиля, що проходить крізь повітря, є просто ритмічним стискуванням і поширенням потоку повітряних молекул – видом вібрації. Але й інші матеріали переносять звукові хвилі, наприклад, дерево, що є джерелом звуку також. Якщо крикнути з одного боку закритій дерев'яній двері, спочатку будуть вібрувати голосові зв'язки кричущого людини, вони, в свою чергу, змусять вібрувати повітря. Повітря змушує вібрувати дерево двері, а потім від дверей вібрація передається в повітря і далі, до людини, що стоїть по інший бік дверей. В печері стіни не поглинають і не передають звуки, як це роблять двері. Вони відкидають їх рикошетом назад, як люстерко світло. Деякі долини в Європі відомі своїм відлунням. Наприклад, один звук мисливського ріжка може повторитися 100 разів, поки, нарешті, не вщухне.

Природні джерела

До природних джерел звуку зараховуються дзижчання бджоли або мухи, писк комара, голосові зв'язки людини і тварин. Якщо прикласти велику морську мушлю до вуха, можна почути далекий шум, що нагадує рокіт морського прибою, недарма, повернувшись з моря, багато везуть додому черепашку з живою пам'яттю про море. Якою б привабливою не здавалася ця ідея, шум, який чути, нічого спільного з морем не має. Замість цього вухо чує багаторазове ехо всіх звуків зовні раковини. До природних джерел звуку відноситься шелест листя і спів птахів, дзюрчання струмочка, грім під час грози, стрекотіння коників і скрип снігу під ногами - перерахування природних джерел звукових хвиль можна продовжувати нескінченно.

Механізм звукових хвиль

Ехо – це звукові хвилі, які відштовхуються від гладкої поверхні і доходять до вуха. Наприклад, якщо крикнути в печері, можна на частку секунди пізніше почути свій голос, який відбився від стін печери і повернувся назад. Таким чином діє і морська раковина. Найкращими прикладами джерел звуку будуть ті раковини, у яких безліч порожніх камер. Вони нагадують кімнати в порожньому будинку. Стінки біля раковини гладенькі, значить, звуки поблизу раковини, навіть самі тихі, повторюються в камерах. Всі ехо - від розмов, людей, музики або природних звуків – перетворюється в гуркіт. До нього також може додатися стукіт серця, який підхоплює і відбиває раковина. Прекрасний ефект, утворений безліччю ехо, чується шумом морського прибою.

Перетворення звуку

Як голосно б не кричав чоловік, через 100-200 метрів вже ніхто його не почує, хіба що буде кричати по телефону. Слово «телефон» перекладається з грецької мови як «далекий звук». Під час телефонної розмови звукові хвилі перетворюються в електричний струм. Під час прийому відбувається зворотний процес. Такий струм може долати будь-які відстані, поширюючись у повітряному середовищі подібно звуковим хвилям. В телефонну трубку вмонтований мікрофон, який реагує на коливання повітря, що виникають під час розмови. Мікрофон перетворює ці коливання в змінний струм. Він поширюється по проводах телефонної лінії і досягає абонента на іншому кінці лінії. Але, так як людина не відчуває коливання змінного струму, необхідно перетворити їх в звукові коливання, які можна почути. Таку функцію виконує невеликий гучномовець, вмонтований у телефонну трубку. Електричні хвилі впливають на магнітне поле, змінюючи його потужність. Це змушує мембрану вібрувати, утворюючи звукові хвилі, які визначаються як голос абонента людини.

Які хвилі чує людина?

Тільки хвилі, вловлюються слухом людини, називаються звуковими хвилями. Звук – це розрізняються людиною механічні хвилі певного діапазону. Дослідження доводять, що людські органи слуху приймають хвилі діапазоном від 16 Гц до 20000 Гц. Крім них бувають хвилі, частота яких нижче 16 Гц (інфразвук) і вище 20000 Гц (ультразвук). Але вони в діапазон чутності не входять і не відчуваються людиною. На малюнку вказаний діапазон чутності людини. Інфразвук Звук Ультразвук |________________|_______________________________|______________________ 016-2020000 Гц Інші частоти помітні окремими тваринами або комахами, серед яких риби, метелики, собаки і коти, кажани, дельфіни. Як визначити джерело звуку? Джерелами є всякі тіла, що створюють коливання зі звуковою частотою (від 16 до 20000 Гц)

Штучні джерела

Все що створено людиною, а не природою, можна віднести до штучних джерел звуку, приклади: камертон, дзвін, трамвай, радіо, комп'ютер. Можна провести експеримент, як створюється звукова хвиля. Для досвіду знадобиться лінійка з металу, затиснута в лещата. Якщо впливати на лінійку, то можна помітити коливання, але при цьому звуку не чути. Але близько лінійки при цьому формується механічна хвиля. Діапазон коливань лінійки при цьому нижче звукової частоти, тому людина не чує звуку. На такому досвіді в кінці 19 століття був винайдений прилад, званий камертоном. Звук утворюється тільки при коливанні тіла зі звуковою частотою. Розходяться хвилі в різні сторони. Між вухом і джерелом звуку неодмінно повинна знаходитися середовище. Вона може бути газом, рідиною, твердою поверхнею, але це неодмінно повинні бути частинки, передають хвилі. Передача звукових коливань здійснюється лише там, де є така середовище. Якщо речовини немає, не буде і звуку.

Умови, необхідні для отримання звуку

Для створення звукової хвилі повинні бути:

Джерело.

Середовище.

Слуховий апарат.

Частота 16-20000 Гц.

Інтенсивність.

Сприйняття звуку – суб'єктивний процес, який залежить від стану слухового органа і самопочуття людини. Мікрофони працюють за таким же принципом, як і вуха, тільки замість барабанної перетинки у мікрофоні міститься маленька, тонка металева пластинка, прикріплена до магніту. Із зміною тиску повітря на платівку магніт погойдується, і виробляються електричні коливання.

Досягнення акустики

У минулому люди зберігали звучання різними способами: на вінілових платівках, фотокинопленках або у вигляді магнітних частинок на магнітній стрічці. Комп'ютер як джерело звуку зберігає інформацію про рівень струму, регулярно читає рівень напруги і зберігає кожне значення як число. У наш час практично всі комп'ютери мають звукову плату, що дозволяє записувати і відтворювати звукові повідомлення і музику від зовнішніх пристроїв (мікрофон, магнітофон, компакт-диски) або обробляти цифрові звукові дані, записані на цифровому джерелі звуку, носіях інформації (жорсткі диски, DVD, CD, Blu-ray диски) з виведенням їх на динаміки. Розвиток цифрових технологій не стоїть на місці. Всього за 100 років прогрес звуку просунувся від ери механічної звукозапису, починаючи від музичних шкатулок, до ери цифрового звукозапису. Досягнення в області акустики вже зараз вражають. Вчені знайшли спосіб передавати дані з комп'ютера на комп'ютер, використовуючи тільки звук. Створено акустичний скальпель, здатний відокремлювати навіть одну клітку, нанотехнологи вже розробляють спосіб підзарядки мобільного телефону за допомогою голосу. У майбутньому людство чекають неймовірні відкриття, в яких безпосередню участь братиме звук.