Nyní je na internetu mnoho příležitostí, jak si online otestovat ostrost sluchu. Chcete-li to provést, musíte spustit video se zvukem, jehož frekvence se zvyšuje. Tvůrci testu doporučují testování se sluchátky, aby nerušil cizí hluk. Frekvenční rozsah zvuku ve videu začíná tak vysokými hodnotami, že je slyší jen málokdo. Dále se frekvence zvuku postupně snižuje a na konci videa je slyšet zvuk, který slyší i osoba se ztrátou sluchu.
Během videa se uživateli zobrazuje hodnota frekvence přehrávaného zvuku. Z testovacích podmínek vyplývá, že video musí být zastaveno v okamžiku, kdy člověk slyší zvuk. Dále byste měli vidět, v jakém bodě se frekvence zastavila. Jeho hodnota dá jasně najevo, že sluch je normální, lepší než většina lidí, nebo byste měli navštívit lékaře. Některé testy ukazují, jaký věk je mezní frekvence, kterou člověk může slyšet.
Co je zvuk a zvuková vlna
Zvuk je subjektivní pocit, ale slyšíme ho, protože v našem uchu existuje něco skutečného. Toto je zvuková vlna. Fyzici se zajímají o to, jak souvisejí pocity, které zažíváme, s charakteristikami zvukové vlny.
Zvukové vlny jsou podélné mechanické vlny s malou amplitudou, jejichž frekvenční rozsah je 20 Hz-20 kHz. Malá amplituda je, když je změna tlaku v důsledku komprese-reakce mnohem menší než tlak v tomto médiu. Ve vzduchu, v oblastech komprese-reakce, je změna tlaku mnohem menší než atmosférický tlak. Pokud je amplituda stejného řádu nebo větší než atmosférický tlak, pak to již nejsou zvukové vlny, ale rázové vlny, které se šíří nadzvukovou rychlostí.
Poslouchání zvuků
Už jsme přišli na to, jaký je rozsah zvukových frekvencí, ale co leží za jeho hranicemi? Pokud je frekvence nižší než 20 Hz, nazýváme takové vlny infrazvukové. Pokud je více než 20 kHz - jedná se o ultrazvukové vlny. Infra- ani ultrazvuk nezpůsobují sluchové vjemy. Hranice jsou dost nejasné: miminka slyší 22-23 kHz, starší lidé vnímají 21 kHz, někdo slyší 16 Hz. To znamená, že čím je člověk mladší, tím vyšší frekvenci slyší.
Psi slyší vyšší frekvence. Tuto jejich schopnost využívají trenéři, dávají povely ultrazvukupíšťalka, kterou lidé neslyší. Obrázek ukazuje frekvenční rozsahy dostupné pro vnímání různými zvířaty.
Zní to jako policejní zbraně
Uveďme příklad případu, který ukazuje, že rozsah zvukových frekvencí, které člověk slyší, je přibližný a závisí na individuálních vlastnostech.
Ve Washingtonu našla policie způsob, jak nenásilně rozehnat mládež. Chlapci a dívky se neustále shromažďovali poblíž jedné ze stanic metra a povídali si. Úřady měly pocit, že jejich bezcílná zábava překáží ostatním, protože u vchodu se hromadí příliš mnoho lidí. Policie nainstalovala zařízení Mosquito, které vydávalo zvuk o frekvenci 17,5 kHz. Toto zařízení je navrženo tak, aby odpuzovalo hmyz, ale výrobci ujistili, že zvukové vlny této frekvence vnímají pouze teenageři od 13 let a ne starší 25 let.
Díky zařízení se podařilo zbavit se mladých lidí, ale 28letý muž slyšel zvuk a stěžoval si vedení města. Místní úřady musely přestat zařízení používat.
Rozsah vlnových délek
Zvukové frekvenční vlny v různých prostředích mají různé vlastnosti. Délka a rychlost šíření vlny se liší. Ve vzduchu (při pokojové teplotě) je rychlost 340 m/s.
Uvažujme vlny s frekvencemi, které jsou pro nás v slyšitelném rozsahu. Jejich minimální délka je 17 mm, maximální 17 m. Zvuk s nejmenší vlnovou délkou je na hranici ultrazvuku a s největší -blížící se infrazvuk.
Rychlost zvukové vlny
Předpokládá se, že světlo se šíří okamžitě, ale šíření zvuku trvá určitou dobu. Ve skutečnosti má světlo také rychlost, je to jen limit, rychleji než světlo se nic nehýbe. Pokud jde o zvuk, největší zájem je o jeho šíření vzduchem, i když rychlost zvukové vlny v hustším prostředí je mnohem vyšší. Vezměme si bouřku: nejprve vidíme záblesk blesku, pak slyšíme dunění hromu. Zvuk je zpožděný, protože jeho rychlost je mnohonásobně nižší než rychlost světla. Poprvé byla rychlost zvuku měřena stanovením časového intervalu mezi výstřelem z muškety a zvukem. Potom vzali vzdálenost mezi nástrojem a výzkumníkem a vydělili ji dobou „zpoždění“zvuku.
Tato metoda má dvě nevýhody. Za prvé je to chyba stopek, zejména v těsné vzdálenosti od zdroje zvuku. Za druhé je to rychlost reakce. Při tomto měření nebudou výsledky přesné. Pro výpočet rychlosti je výhodnější vzít známou frekvenci konkrétního zvuku. K dispozici je frekvenční generátor, zařízení s rozsahem zvukových frekvencí od 20 Hz do 20 kHz.
Zapne se na požadované frekvenci, během experimentu se měří vlnová délka. Vynásobením obou hodnot získáte rychlost zvuku.
Hypersonické
Vlnová délka se vypočítá vydělením rychlosti frekvencí, takže jak frekvence stoupá, vlnová délka klesá. Je možné vytvořit oscilace tak vysoké frekvence, že vlnová délka bude řádově stejná jako délkavolná dráha molekul plynu, jako je vzduch. Toto je hyperzvuk. Šíří se špatně, protože vzduch již není považován za spojité médium, protože vlnová délka je zanedbatelná. Za normálních podmínek (při atmosférickém tlaku) je střední volná dráha molekul 10-7 m. Jaký je rozsah vlnových frekvencí? Nejsou zvuk, protože je neslyšíme. Pokud spočítáme frekvenci hyperzvuku, vyjde nám, že je 3×109 Hz a vyšší. Hyperzvuk se měří v gigahertzech (1 GHz=1 miliarda Hz).
Jak frekvence zvuku ovlivňuje jeho výšku
Frekvenční rozsah zvuku ovlivňuje rozsah výšky tónu. Přestože je výška tónu subjektivní vjem, je určena objektivní charakteristikou zvuku, frekvencí. Vysoké frekvence produkují vysoký zvuk. Závisí výška zvuku na vlnové délce? Rychlost, frekvence a vlnová délka spolu samozřejmě souvisí. Zvuk stejné frekvence však bude mít v různých prostředích odlišnou vlnovou délku, ale bude vnímán stejným způsobem.
Slyšíme zvuk, protože změny tlaku způsobují, že náš ušní bubínek vibruje. Tlak se mění se stejnou frekvencí, takže nevadí, že vlnová délka je v různých médiích různá. Díky stejné frekvenci budeme zvuk vnímat jako vysoký nebo nízký i ve vodě, dokonce i ve vzduchu. Ve vodě je rychlost zvuku 1,5 km/s, což je téměř 5x větší než ve vzduchu, proto je vlnová délka mnohem větší. Ale pokud tělo vibruje na stejné frekvenci (řekněme 500 Hz) v obou prostředích, výška tónu bude stejná.
Jsou zvuky, které nemajívýška, například zvuk "shhhhh". Jejich frekvenční výkyvy nejsou periodické, ale chaotické, takže je vnímáme jako šum.
