ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΗΑΣΙΟΥ 5.4 Ήχος -5.5 Υποκειμενικά χαρακτηριστικά του ήχου.

Όταν μιλάμε ή εκπέμπεται ήχος από μια πηγή μέσα στον αέρα τότε τα  μόρια του αέρα μπροστά από την πηγή και προς όλες τις διευθύνσεις  πλησιάζουν ή απομακρύνονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ,πυκνώματα και αραιώματα και η πίεση του αέρα να μεταβάλλεται περιοδικά γύρω από μια μέση τιμή (εικόνα 5.15).

Επομένως οι ταλαντώσεις των σωμάτων στον αέρα δημιουργούν μηχανικά κύματα τα οποία διαδίδονται σε αυτόν και ονομάζονται ηχητικά κύματα τα οποία  είναι διαμήκη κύματα.
 Όταν ηχητικά κύματα που η συχνότητά τους είναι μεγαλύτερη από 20 Ηz και μικρότερη από 20.000 Ηz φθάσουν στο ανθρώπινο αφτί προκαλούν το αίσθημα της ακοής και ονομάζονται ακουστοί ήχοι . Κύματα με συχνότητα μικρότερη των 20 Ηz ονομάζονται υπόηχοι, ενώ με συχνότητα μεγαλύτερη των 20.000 Ηz ονομάζονται υπέρηχοι.

Τα ηχητικά κύματα έχουν τα ίδια τα κοινά χαρακτηριστικά με τα μηχανικά κύματα: πλάτος, συχνότητα, μήκος κύματος και ταχύτητα διάδοσης(σταθερή μέσα σε ένα υλικό). Το μήκος κύματος ενός ηχητικού κύματος είναι η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων (περιοχών μεγίστης πίεσης) ή αραιωμάτων (περιοχών ελάχιστης πίεσης). Η συχνότητα και το μήκος κύματος συνδέονται με την ταχύτητα διάδοσης μέσω της γνωστής εξίσωσης της κυματικής υ=λ · f.

Πού διαδίδονται τα ηχητικά κύματα;

Όταν βυθίσουμε το κεφάλι μας στο νερό της θάλασσας ακούμε τον ήχο της μηχανής κάθε βάρκας που κινείται κοντά μας. Οι Ινδιάνοι άκουγαν από μεγάλη απόσταση τον ήχο που δημιουργούσε η μηχανή του τρένου φέρνοντας το αφτί τους σε επαφή με τις γραμμές. Όμως ο ήχος του κουδουνιού δεν ακούγεται αν το τοποθετήσουμε μέσα σε χώρο από τον οποίο έχουμε αφαιρέσει τον αέρα με αντλία. Τα ηχητικά κύματα διαδίδονται σε όλα τα μέσα: στερεά, υγρά, αέρια. Δεν διαδίδονται στο κενό γιατί εκεί δεν υπάρχουν μόρια για να αλληλεπιδράσουν ώστε να μεταφερθεί η μηχανική ενέργεια του ηχητικού κύματος. Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων είναι μεγαλύτερη στα στερεά απ' ό,τι στα υγρά και στα υγρά μεγαλύτερη απ’ ό,τι στα αέρια. Επίσης η ταχύτητα τους αυξάνεται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου μέσα στο οποίο διαδίδονται.


 Παλμογράφος:

 Το ηχητικό κύμα γίνεται αντιληπτό από τον άνθρωπο. Επίσης μπορεί να παρασταθεί στην οθόνη μιας συσκευής που ονομάζεται παλμογράφος. Στο εργαστήριο της φυσικής του σχολείου σας υπάρχει μια τέτοια συσκευή.
Γραφική παράσταση ήχων από  παλμογράφο(πίεση συναρτήση του χρόνου):

 Δες :ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΣΕ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΜΕ ΤΟΝ ΧΡΌΝΟ


(ΠΗΓΗ  ΨΗΦΙΑΚΟ ΣΧΟΛΕΙΟ -ΔΙΑΔΡΑΣΤΙΚΑ ΣΧΟΛΙΚΑ ΒΙΒΛΙΑ -http://ebooks.edu.gr/modules/ebook/show.php/DSGYM-C201/531/3516,14424/).
Τα υποκειμενικά χαρακτηριστικά του ήχου  είναι το ύψος, η ακουστότητα και η χροιά.

Ύψος του ήχου ονομάζεται το υποκειμενικό χαρακτηριστικό σύμφωνα με το οποίο διακρίνουμε έναν βαρύ ή χαμηλό ήχο από ένα οξύ ή ψηλό ήχο  . Το ύψος καθορίζεται από τη συχνότητα του ηχητικού κύματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα τόσο ψηλότερος είναι ο ήχος.

  Στον άνθρωπο η ακοή εκτείνεται για ήχους με συχνότητα μεταξύ 20 Hz και 20.000 Hz. Το εύρος αυτό διαφέρει και σε μεγαλύτερες ηλικίες παρατηρείται μείωση της αντίληψης υψηλών συχνοτήτων. Ήχοι με συχνότητα κάτω ή άνω των ορίων αυτών ονομάζονται υπόηχοι ή υπέρηχοι αντιστοίχως και δεν γίνονται αντιληπτοί από το ανθρώπινο αυτί. Σε άλλους οργανισμούς το φάσμα της ακοής διαφέρει - στον σκύλο το εύρος ακοής εκτείνεται μεταξύ 40 Hz και 60.000 Hz.
Ακούστε  ΗΧΟΥΣ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΟΥ ΥΨΟΥΣ   
(αυξάνοντας την συχνότητα του ήχου ο ήχος από χαμηλός (βαρύς) γίνεται ψηλός (οξύς)
Ακουστότητα του ήχου λέγεται το χαρακτηριστικό με το οποίο ξεχωρίζουμε τους ήχους σε ισχυρούς και λιγότερο ισχυρούς, ασθενείς κ.λπ. Η ακουστότητα καθορίζεται κυρίως από την ένταση του ηχητικού κύματος, δηλαδή από την ηχητική ενέργεια που φθάνει στο αφτί μας κάθε δευτερόλεπτο. Η ένταση του ήχου είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος του ηχητικού κύματος. Η ακουστότητα εκτός από την ένταση εξαρτάται και από τη συχνότητα του ήχου. Το ανθρώπινο αφτί είναι πιο ευαίσθητο στις μεσαίες συχνότητες (περίπου 1.000 Hz) απ' ό,τι στις χαμηλές και τις υψηλές συχνότητες.
Ακούστε: ΗΧΟΥΣΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΗΣ ΑΚΟΥΣΤΟΤΗΤΑΣ     
εδώ αυξάνοντας το πλάτος  ηχητικού κύματος σταθερής συχνότητας αυξάνεται η έντασή του οπότε αυξάνεται και η ακουστότητά του.
 Για τη μέτρηση της στάθμης της έντασης ενός ήχου χρησιμοποιείται η κλίμακα ντεσιμπέλ (decibel, dB) η οποία βασίζεται στις μεταβολές της πίεσης του αέρα, δηλαδή το πλάτος του κύματος. Τα μηδέν ντεσιμπέλ αντιστοιχούν σε ήχο που μόλις ακούγεται, ενώ ο ήχος 120 dB προκαλεί πόνο στα αφτιά. Μια αύξηση της στάθμης της έντασης κατά 10 dB αντιστοιχεί σε ήχο έντασης 10 φορές μεγαλύτερης, κατά 20 dB αντιστοιχεί σε ήχο έντασης 100=10² φορές μεγαλύτερης έντασης και κατά 30 dB αντιστοιχεί σε ήχο έντασης 1000=10³ φορές μεγαλύτερης.
 Χροιά τενός ήχου λέμε το υποκειμενικό χαρακτηριστικό με το οποίο διακρίνουμε την πηγή του ήχου  .
Ακούστε :ΗΧΟΥΣ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΗΣ ΧΡΟΙΑΣ
 Η χροιά είναι εκείνο το χαρακτηριστικό του ήχου χάρη στο οποίο μπορούμε να αναγνωρίσουμε τους ανθρώπους από τις φωνές τους.

 
Ερωτήσεις : σελ. 109 :5,6
Ασκήσεις σελ. 111 άσκηση1, 3, 6
Στον πίνακα 5.1 φαίνονται οι ταχύτητες διάδοσης του ήχου σε διάφορα υλικά.

ΠΙΝΑΚΑΣ 5.1
Η ΤΑΧYΤΗΤΑ ΤΟY ΗΧΟY ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΑ YΛΙΚΑ ΣΕ m/s
Αέρια
Αέρας (20oC)		344
Ήλιο (20oC)		999
Yδρογόνο (20oC)		1.330
Υγρά
Yγρό ήλιο (269oC)		211
Yδράργυρος (20oC)		1.451
Νερό (0oC)		1.402
Νερό (20oC)		1.482
Νερό (100oC)		1.543
Στερεά
Κόκαλο		3.445
Ορείχαλκος		3.480
Γυαλί pyrex		5.170
Χάλυβας		5.790