ŽDU

Ako počujeme (resp: prečo počujeme)?

Naše uši nám umožňujú počuť rozmanité zvuky prírody - bzukot hmyzu, spev vtákov, praskot zlomeného konára ale aj ruch veľkomesta - trúbenie áut, hukot letiaceho lietadla, piskot brzdiaceho vlaku či rozprávajúcich sa, spievajúcich alebo aj kričiacich ľudí. Zdrojom zvuku môžu byť napríklad hudobné nástroje (obr. 1), človek, stroje ale aj krídlo hmyzu (obr. 2).

Malí hudobníci v akcii Obr. 1 Malí hudobníci v akcii
Včeličky Obr. 2 Aj krídlo včeličiek je zdrojom zvuku

Ako teda zvuk vzniká? Drobné chrobáčiky vydávajú zvuky (bzukot) tým, že neustále kmitajú krídlami, a tak zhusťujú okolitý vzduch na jednej strane krídelka a naopak na druhej strane krídelka ostáva zriedený vzduch, podobne ako pri zhusťovaní a zrieďovaní závitov na pružinke (v kapitolke o vlnách). Toto zrieďovanie a zhusťovanie vzduchu sa šíri vzduchom ako zvuková vlna, čiže zvuk. A keďže naše ucho je veľmi citlivý prijímač, zachytí každé, aj keď malé kmitanie okolitých častíc vzduchu. A čo by sa tak asi stalo, keby včelička kmitala krídelkami vo vzduchoprázdne (napríklad ako vo vesmíre). Počuli by sme ju? Čo myslíte? Veruže nie, nepočuli by sme to, pretože zvukové vlnky by sa k nám nemali ako dostať. Preto kozmonauti používajú pri rozhovoroch mikrofón a slúchadlá. Takže aby sme počuli, vždy potrebujeme prostredie s časticami, ktoré môžu kmitať, a tak prenášať zvuk. Istotne už teraz budete vedieť odpovedať na otázku, či aj vo vode sa šíri zvuk. Áno a dokonca 4,5 násobne rýchlejšie, ako vo vzduchu. V ľade a betóne sa zasa šíri až 11-krát a v diamante dokonca až 52-krát rýchlejšie ako vo vzduchu.
Zhrňme si teraz, ako funguje naše hovorenie a počúvanie: na stenách hrtanu, ktorý spája hltan s priedušnicou, sú umiestnené hlasivky (obr. 3).

hrtan s hlasivkami Obr. 3 Sídlo hlasu - hrtan s hlasivkami

V závislosti od svalového napätia hrtanu vytvárajú hlasivky štrbinu rôznej šírky a dĺžky. Keď vydychovaný vzduch z pĺúc prechádza štrbinou z hrtanu do hltanu, vzniká chvením hlasiviek zvuk. Ten vyvolá kmitanie okolitého vzduchu, ktoré sa odovzdáva ďalším časticiam vzduchu a šíri sa priestorom ako zvuková vlnka, až kým nedorazí k uchu. V uchu je membrána - bubienok (obr. 4),

ucho Obr. 4 Stavba vnútorného ucha

tú rozkmitá a tento pohyb sa šíri ďalej v uchu, je odvádzaný do mozgu, kde si to náš mozog prekladá a my to vnímame ako počúvanie.
To, že je zvuk naozaj vlnka, môžeme vidieť z nasledujúcich obrázkov. Takto zachytil chvenie vzduchu mikrofón, keď som povedal "e" (obr.5).

samohláska e Obr. 5 Takáto vlnka prislúcha samohláska e. (Doba trvania bola 0,2 sekundy.)

A takto zase buchnutie do mikrofónu (šum) (obr. 6).

buchnutie - šum Obr. 6 Táto vlnka predstavuje buchnutie. (0,1 sekundy)

A keď poviete "detská univerzita", bude sa vzduchom šíriť takáto vlnka (obr. 7).

detská univerzita - zvuk Obr. 7 A takáto vlnka sa šíri vzduchom, keď sa povie "detská univerzita". (Čísla hore predstavujú čas v sekundách. Celé vyslovenie trvalo približne 1,1 sekundy.)

Každú hlásku predstavuje iná vlnka. Ale aj tie isté hlásky budú mať trochu iné vlnky, keď ich povedia rozdielní ľudia. Niekedy budú kopčeky vlnky bližšie pri sebe, inokedy ďalej od seba. Čím viac kopčekov má vlnka za sekundu (kopčeky sú k sebe bližšie), tým je tón vyšší a čím menej, tým je tón nižší. To, koľko kopčekov urobí vlnka za jednu sekundu, budeme na Žilinskej univerzite nazývať "kmitočet" alebo "frekvencia" a určuje nám to, či je počutý tón vysoký alebo nízky (vysoké alebo nízke frekvencie). Hudobníci už vedia, že komorné a1 má frekvenciu 440 Hz (obr. 8), čo predstavuje 440 pravidelných kopčekov za sekundu.

komorné a1 Obr. 8 Táto vlnka prislúcha komornému a1.
súzvuk tónov Obr. 9 Zloženie troch vhodných tónov počujeme ako súzvuk tónov.

Nato, aby sme zvuk počuli, musí mať vlnka za jednu sekundu aspoň 16 až 20 kopčekov a najviac 16 000 až 20 000 kopčekov. Niekedy sa však stane, že počet kopčekov za jednu sekundu je už taký vysoký (alebo taký malý), že to naše ucho nezvládne, a tak ho nepočujeme. Ak je kopčekov málo (pod 16 za sekundu), tento zvuk voláme infrazvuk (infra - pod), ak je ich zase príliš veľa (nad 20 000 za sekundu), nazývame ho ultrazvuk (ultra - nad). Infrazvuk - vlnenie so širokými kopčekmi ďaleko od seba vzniká pri prechádzaní vlaku, chvení stien, aj silný vietor, morské vlny a zemetrasenie môžu vyvolať infrazvuk. Pre ľudské telo môže byť infrazvuk nebezpečný, pretože môže vyvolať kmitanie vnútorných orgánov. Naopak ultrazvuk má tak úzke a tak veľa kopčekov, že ich tiež nepočujeme, ale niektoré zvieratká áno. Netopiere a delfíny (obr. 10) sa rozprávajú medzi sebou ultrazvukom.

delfíny Obr. 10 Delfíny počujú zvuky, ktoré ľudské ucho už nepočuje

Aj zvuk z niektorých píšťaliek ľudské ucho nevníma, psy však áno. Keďže sa ultrazvuk šíri tak, že nepoškodzuje materiál, používa sa v defektoskopii na určovanie prasklín, trhlín, ktoré navonok nevidíme, ale aj v nemocniciach pri vyšetreniach bruška (ultrasonografy v medicíne (obr. 11)), napr. lekári môžu pomocou nich vidieť, ako sa vyvíja dieťatko v tele mamičky.

ultrasonograf Obr.11 Ultrasonograf pracujúci s ultrazvukom a využívaný v medicíne

Podobne ako netopiere vysielajú ultrazvukové signály a podľa toho, ako sa im vrátia po odraze od prekážky späť sa im vedia vyhnúť, aj echolokátory na lodiach (obr. 12) vysielajú signály, aby určili, či sú pod nimi ryby, skaly, ponorky či iné prekážky, ako aj to, ako hlboko je dno mora v danom mieste.

echolokátor Obr. 12 Echolokátor vyhľadáva prekážky pod vodnou hladinou

Mohlo by sa napríklad stať, že zvuk má dostatočný kmitočet a aj tak ho nepočujeme? Mohlo, keď je príliš slabý. Naopak zvuky s veľkou hlasitosťou (štart lietadla) pôsobia na naše uši bolestivo, a môžu nám dokonca poškodiť aj sluch. Preto by sme si mali dávať pozor na sluch, veď je naším druhým najdôležitejším zmyslom.

Naspäť