1. No category

Lyd
inge.christ@uis.no
LYD
Page 1 of 12
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 2 of 12
1.0 Hva er lyd?
Lydbølger kalles for longitudinelle (dytte og dra bølger, eller fortettinger og fortynninger).
•
Simulering av longitudinelle bølger: Simulering av longitudinalbølgjer
Bølger i vann til en sammenligning er transverselle, går opp og ned, med bølgedaler og
bølgetopper.
Det betyr at lydbølger flytter seg ved sammentrykninger og utvidelser, som i en spiralfjær.
Luftmolekylene nærmest lydkilden presses sammen. Disse vil igjen skyve på molekylene
foran seg – for deretter å bli trukket tilbake av molekylene bak seg. Dette kan vises ved et
såkalt trappetroll, en fjær som sklir ned en trapp.
Lydbølgene beveger seg altså ved sammentrykninger og utvidelser i lengderetningen.
Lydbølgene går 344 m/s i luft ved temp. på 20 grader C,
- i rent vann 1.500 m/s,
- i massivt stål ca. 6.000 m/s.
Før trodde man at høye toner gikk fortere enn dype toner, men vi vet i dag at de beveger seg
likt.
Lyd må altså ha et medium å gå i, kan ikke gå i vakuum. Lydbølger kan spres i luft
(gassblanding). Lyd spres enda bedre i væske (vann), og i faste stoffer. Lyd oppstår altså når
noe svinger eller vibrerer. Det må altså tilføres energi for at noe skal vibrere. Lyd sprer noe av
den energien utover. Lyd er altså overføring av energi, mekaniske svingninger som blir
overført i et stoff (gass, væske eller fast stoff).
Med lyd menes i allmennhet hurtige endringer av luftens statiske trykk. Disse endringene
oppfører seg som bølger og er en energitransport gjennom luften. Lyd kan registreres av
hørselen. Lyd er trykkbølger, eller små vibrasjoner, som beveger seg gjennom lufta. Lyd kan
også gå gjennom vann, stein, metall og andre materialer. Lyd kan ikke gå gjennom vakuum,
fordi i vakuum er det ingen molekyler som kan vibrere og føre lydbølgene videre. Alle bølger
har tre grunnleggende egenskaper som vi kaller for frekvens, amplitude og fase. Noen steder
kan det oppstå resonans som forsterker lyden. Lydstyrke måles i decibel. Bølger kan du lese
mer om i kapittelet om hverdagsfysikk.
Mennesker kan oppfatte lyd i frekvensområdet ca. 20 Hz til ca. 20 kHz (20.000). Luften kan
transportere frekvenser lavere enn 20 Hz (kalt infralyd) og høyere enn 20 kHz (kalt ultralyd).
Ultralyd kan ha frekvenser langt inn i MHz-området. Dyr har andre frekvensgrenser for
hørselen enn mennesket. Lyd forplanter seg med ca. 340 m/s gjennom luften. Hastigheten
påvirkes av lufttrykket, temperaturen og til dels av luftfuktigheten. Forskjellige rentonete
frekvenser har forskjellige bølgelengder, da l = v/f, hvor v er hastigheten, f frekvensen og l
bølgelengen. I allmenhet er lyd sammensatt av en mengde forskjellige frekvenser med
individuelle lydstyrker og som alle kan endre seg over tid. En enkelt lyd kan fremstilles
grafisk som et spektrum.
Vitenskap om lyd kalles akustikk.
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 3 of 12
Lydstyrken fra en kilde avtar med avstanden fra kilden fordi energien i bølgefronten fordeler
seg over en stadig større flate. En liten del går også tapt i luften.
Lyd sett som fysiske svingninger i et elastisk medium, altså uavhengig av hørsel, forefinnes
også i andre gasser enn luft, i væsker og i faste stoffer. Hver av disse oppviser sin egen
lydhastighet og egendempning. Ultralydapparater brukes for avbilding av blant annet
kroppens indre organer og fostere og er således viktige diagnostiske verktøy.
Lyd kan forstrekes.
Prøver vi å klimpre på en gummistrikk i lause lufta, blir det nesten ikke hørbar lyd. Fester en
derimot strikken til en boks, blir det noe helt annet.
Lyd kan forsterkes på prinsipielt tre måter:
- Ved resonansbokser, vi får noe annet til å svinge med. Alle gjenstander har
egenfrekvens, frekvenser som de lett svinger med. Treffer vi den egenfrekvensen, kan
selv små dytt, som for eksempel lyd, gjøre at de svinger kraftig.
- En kan prøve å fange opp lyden fra et større område, slik som det ytre øret vårt er
formet, eller gamle høreapparater.
- Eller en kan lede eller rette lyden i en bestemt retning. Ropert, talatut og stetoskop
er eksempel på dette.
Lydens bølgenatur tilsier at den kan reflekteres (ekko) og absorberes (akustikkplater).
Den primære måleenheten for lydstyrken er Pascal, Pa, som også er den generelle
måleenheten for alle slags trykk. Lydens styrke kan også uttrykkes som lydstyrkenivå, eller
lydnivå, i desibel, dB, relativt til en standardisert referanse, en lydstyrke på 20 μPa.
Lyd
1.0 Hørsel
inge.christ@uis.no
Page 4 of 12
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 5 of 12
Hørbar lyd er svært viktig for mennesket. Av den grunn skiller vi mellom svært mange slags
lyder som har fått egne navn, som eksempelvis tale, musikk, støy, fuglekvitter, bekkesus,
smell, ekko, piping, uling, ren tone, during, ungeskrik, torden. Lyd kan glede oss og lyd kan
gå oss på nervene. Lyden ved stemmen utgjør vår aller viktigste kommunikasjonskanal.
Fordi vi er blitt utstyrt med to ører kan vi oppfatte andre aspekter ved lyden vi hører enn bare
innholdet. Den viktigste tilleggsegenskapen er at vi kan lokalisere lydens innfallsretning.
Hjernen prosesserer også lyden for å gi oss videre utvidete muligheter. Den viktigste av disse
er den såkalte coctailparty-effekten. Den gjør oss i stand til å følge en selvvalgt konversasjon i
et rom hvor flere konversasjoner er i gang samtidig.
Fenomenet lyd utnyttes av forskjellige dyrearter på forskjellig vis, utover ren kommunikasjon.
Flaggermusen er et kjent eksempel, den bruker lyd som avbildende instrument ved hjelp
munnen som kilde for ultralyd og en nøyaktig, hurtig analyse av ekkoet. Lyder er ofte
avslørende og fanger interessen for rovdyr som eksempelvis mus blir funnet av katter på
grunn av rasling i løv.
Toner og tonehøyde.
Øret vårt kan høre lyder fra 20 Hz – 20.000Hz (Hertz), lyder med høyere frekvens kalles
ultralyder. Det øvre tone området avtar med alderen. Vi kan ikke høre disse, men det kan noen
dyr som delfiner og flaggermus. Frekvens vil si antall svingninger pr. sekund.
Lydstyrken måles i desibel. (dB), dvs. større utslag på kurven på et oscilloskop.
Slik virker øret
På figuren til høyre kan du se en illustrasjon over øret vårt. Åpningen som leder lyden innover
i øret, heter øregangen. Øregangen er formet som en trakt, den er smalere innerst enn ytterst
.Det gjør at øret fanger opp lyden på best mulig måte. Øregangen leder lyden til
trommehinnen. Trommehinnen er veldig tynn. Når lydbølgene treffer trommehinnen,
begynner den å vibrere i takt med lyden. Disse vibrasjonene forplanter seg videre til
hammeren, ambolten og stigbøylen, som er tre små bein. Her forsterkes svingningene
opptil30 ganger og sender dem videre inn i sneglehuset. Heldigvis er det ikke alle lyder som
blir forsterket i øret. Kraftige lyder blir dempet i stedet, slik at lyden ikke ødelegger det indre
øret.
Nederst til høyre på figuren over kan du se et rør som går nedover mot svelget, bak i halsen.
Dette røret heter trompeten. Hvis du har vært ute og flydd noen gang, så har du sikkert
merket at det bygger seg opp et trykk inne i øret etter hvert som flyet stiger? Trykket blir
borte hvis du gjesper. Da utlignes trykket på innsiden og utsiden av trommehinnen.
Øret er den mekaniske delen av hørselssystemet. Øreknoklene virker etter
vektstangsprinsippet, slik at svingningene som overføres fra trommehinnen til det ovale vindu
forsterkes. Dette er en fordel da energien nå overføres til væsken i coclea (sneglehuset).
Trykkbølgen løper videre gjennom hele kanalen i sneglehuset og frem til det runde vindu. I
mellomtiden omdanner Cortis organ den mekaniske bølgeenergien til nerveimpulser.
Det ytre øret (Trommehinnen)
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 6 of 12
Mellomøret (Øreknoklene: Malleus, Incus, Stapes)
Det indre øret (Cochlea og Cortis organ)
Hørsel er en sans og kalles derfor også hørselssans. Den registrer lydbølger, og selve
sansecellene for dette sitter hos mennesket i sneglehuset som ligger i det indre øret.
Øret (spesielt Cortis organ) har evne til å omsette mekanisk energi (trykkbølger) til
nerveimpulser. Disse ledes via hørselsbanene til auditiv cortex. Der gjenkjennes
nerveimpulser med ulike karaktertrekk av forskjellige spesialiserte nevrongrupper som lyd i
en eller annen form (toner, støy, språklyder, naturlyder).
Men samtidig sendes nedstigende impulser fra auditiv cortex tilbake til kjerner (filter) i
hørselsbanene (det corticofugale system). På den måten kan cortex selv til en viss grad velge
ut, på basis av ønskede karaktertrekk ved impulstrafikken, hva som skal slippe gjennom til
cortex.
Lydinformasjonen passerer dermed en rekke nivåer med ulike funksjoner fra øret og frem til
hjernebarken (cortex).
Noe over halvparten av informasjonen krysser over til kontra lateral hemisfære, men dette
merkes aldri i dagliglivets situasjoner. Først når ørene settes i konkurranse ved dikotisk
stimulering (to ulike stimuli samtidig i hvert øre) fremtrer denne forskjellen tydelig. Høyre
øre får da en fordel hos 94% av befolkningen når det gjelder språk (fordi venstre hemisfære
normalt prosesserer språk), og venstre øre får en fordel for musikk.
En persons høreterskler på ulike frekvenser kan måles ved audiometri.
Hørselstap er betegnelse for en tilstand av delvis eller fullstendig tap av hørselen.
http://no.wikipedia.org/wiki/H%C3%B8rselstap
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 7 of 12
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 8 of 12
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 9 of 12
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 10 of 12
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 11 of 12
Lyd
inge.christ@uis.no
Page 12 of 12
3.0 Referanser:
Litteratur:
”Fysikk på roterommet” – Ormestad & Øgrim, Universitetsforlaget 1994, s. 35-43.
”Mer fysikk på roterommet” – Ormestad & Øgrim, Universitetsforlaget 1994, s. 77-82
”Eksperimentboka”, Øgrim & Andersen, Kolofon forlag, 2005, s. 75 – 83.
”Damms store vitenskapsbok”, 198, s. 102-113.
”Slik virker det. Naturvitenskap” Damm forlag. 2003
”Fysikk for lærere”, HiO 1997, av Pål Kirkeby-Hansen
”Fysikk forsøk”, Andersen & Øgrim, Cappelen forlag 1979
Undervisningsforslag:
Naturfag.no:
1. Etter resonans: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16333
2. Tråd lyd: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=152347
3. Håndflateorgel: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=402598
4. Høre med tennene: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=152343
5. Tråd telefon: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=17579
6. Lyd i rør : http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16823
7. Lyd i metall stav: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16311
8. Smell med blad: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=152700
9. Snurre lyd: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16323
10. Spill på flaske: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16317
11. Spill på sugerør: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=152344
Vitensenteret i Trondheim, ”Lag din egen”: http://viten.ntnu.no/lagdinegen.php
12. Håndflateorgel: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/haandflateorg.pdf
13. Strikkevirre: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/strikkvirre.pdf
14. Hurre : http://viten.ntnu.no/lagdinegen/hurre.pdf
15. Lydballong: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/lydballong.pdf
16. Filmboksmembrafon (17.mai blåse):
http://viten.ntnu.no/lagdinegen/filmboksmembrafon.pdf
17. Ballongsaksofon: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/ballongsaksofon.pdf
18. Boks telefon: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/bokstelefon.pdf