Zvuk: Porovnání verzí

Aktuální verze z 22. 11. 2025, 06:54

-

Zvuk je mechanické podélné vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vyvolat v uchu sluchový vjem. Věda, která zkoumá děje spojené se zvukem, se nazývá akustika. Zdrojem zvuku je jakékoliv chvějící se těleso, které toto chvění přenáší do okolního prostředí, nejčastěji do vzduchu. Protože je zvuk mechanické vlnění, nemůže se šířit ve vakuu.

Frekvenční rozsah vlnění, které je člověk schopen vnímat, je individuální a pohybuje se přibližně od 16 Hz do 20 000 Hz (20 kHz). Vlnění s frekvencí nižší než 16 Hz se označuje jako infrazvuk, zatímco vlnění s frekvencí vyšší než 20 kHz se nazývá ultrazvuk. Někteří živočichové, jako jsou sloni, mohou vnímat infrazvuk, zatímco jiní, například psi, delfíni nebo netopýři, slyší v oblasti ultrazvuku.

Fyzikální vlastnosti zvuku

Jako každé vlnění je i zvuk charakterizován svými fyzikálními vlastnostmi, které určují jeho chování a vnímání. Mezi základní patří frekvence, amplituda, rychlost šíření a vlnová délka.

Frekvence

Frekvence (kmitočet) zvuku určuje jeho výšku. Je to počet kmitů za jednu sekundu a její jednotkou je Hertz (Hz). Čím vyšší je frekvence, tím vyšší tón vnímáme.

Infrazvuk: f < 16 Hz. Vnímají ho například sloni a velryby ke komunikaci na velké vzdálenosti. Může být generován zemětřesením nebo sopečnou činností.
Slyšitelný zvuk: 16 Hz < f < 20 000 Hz. Rozsah vnímání lidským uchem, který se s věkem, zejména na vysokých frekvencích, snižuje.
Ultrazvuk: f > 20 000 Hz. Využívají ho netopýři a delfíni k echolokaci. Má široké využití v medicíně (ultrasonografie) a technice (defektoskopie, čištění).

Amplituda a intenzita

Amplituda zvukového vlnění souvisí se subjektivně vnímanou hlasitostí. Fyzikální veličinou, která popisuje energii přenášenou vlněním, je intenzita zvuku. Je definována jako výkon zvukového vlnění, který projde plochou o velikosti 1 m² kolmou na směr šíření. Její jednotkou je watt na metr čtvereční (W/m²).

Lidské ucho je schopno vnímat zvuky v obrovském rozsahu intenzit, od 10⁻¹² W/m² (práh slyšení) až po 1 W/m² (práh bolesti). Kvůli tomuto velkému rozsahu se pro praktické účely používá logaritmická stupnice a zavádí se veličina hladina intenzity zvuku, jejíž jednotkou je decibel (dB).

0 dB: Práh slyšení
20 dB: Šelest listí
60 dB: Běžný hovor
80 dB: Rušný provoz na ulici
100 dB: Motorová pila
120 dB: Startující letadlo, práh bolesti

Rychlost zvuku

Rychlost zvuku závisí na vlastnostech prostředí, kterým se šíří, především na jeho pružnosti a hustotě. Obecně platí, že zvuk se šíří nejrychleji v pevných látkách, pomaleji v kapalinách a nejpomaleji v plynech.

Vzduch: Rychlost zvuku ve vzduchu je přibližně 343 m/s při teplotě 20 °C. S rostoucí teplotou se rychlost zvuku zvyšuje.
Voda: Ve vodě se zvuk šíří rychlostí kolem 1500 m/s.
Ocel: V oceli dosahuje rychlost zvuku až 5000 m/s.

Barva zvuku

Barva zvuku (také témbr) je vlastnost, která umožňuje odlišit dva tóny o stejné výšce a hlasitosti, zahrané na různých hudebních nástrojích nebo zpívané různými lidmi. Je určena přítomností a intenzitou vyšších harmonických frekvencí (alikvotních tónů), které znějí společně se základní frekvencí.

Šíření a jevy spojené se zvukem

Zvuk se ze svého zdroje šíří v podobě vlnoploch. V homogenním prostředí se šíří přímočaře. Při svém šíření může docházet k různým jevům.

Odraz zvuku: Když zvuková vlna narazí na překážku (např. stěnu, skálu), část její energie se odrazí. Zvláštním případem je ozvěna, která vzniká, pokud je překážka dostatečně vzdálená (více než 17 metrů), takže se odražený zvuk vrátí k pozorovateli zřetelně oddělený od původního zvuku. V uzavřených prostorách vede vícenásobný odraz ke vzniku dozvuku.
Ohyb zvuku (difrakce): Zvukové vlny mají schopnost ohýbat se za překážky. Díky tomuto jevu slyšíme zvuk i za rohem budovy. Míra ohybu závisí na poměru vlnové délky zvuku a velikosti překážky.
Lom zvuku (refrakce): K lomu zvuku dochází na rozhraní dvou prostředí s různou rychlostí šíření zvuku nebo v prostředí, kde se rychlost zvuku plynule mění, například v atmosféře s různými teplotami vzduchu.
Dopplerův jev: Tento jev nastává, když se zdroj zvuku a pozorovatel vzájemně pohybují. Pokud se přibližují, pozorovatel vnímá vyšší frekvenci (vyšší tón), než jakou zdroj vydává. Když se vzdalují, vnímaná frekvence je naopak nižší. Typickým příkladem je změna tónu sirény projíždějícího vozidla.

Vnímání zvuku

Sluch je schopnost vnímat zvukové vlny pomocí specializovaného orgánu – ucha. Proces slyšení je komplexní děj, který zahrnuje mechanické i neurologické procesy.

Zevní ucho (boltec a zvukovod) zachytí zvukové vlny a nasměruje je na bubínek.
Střední ucho obsahuje sluchové kůstky (kladívko, kovadlinka, třmínek), které mechanicky zesílí vibrace bubínku a přenesou je do vnitřního ucha.
Vnitřní ucho (hlemýžď) obsahuje tekutinu a tisíce citlivých vláskových buněk (Cortiho orgán). Vibrace přenesené z středního ucha rozvlní tekutinu v hlemýždi, což způsobí pohyb vláskových buněk.
Vláskové buňky přemění mechanický pohyb na elektrické impulsy, které jsou sluchový nervem vedeny do mozku, kde jsou interpretovány jako zvuk.

Lidský sluch je nejcitlivější v oblasti frekvencí kolem 1–5 kHz, což odpovídá frekvencím lidské řeči.

Zdroje zvuku

Zdrojem zvuku může být jakékoliv těleso, které se chvěje nebo kmitá. Zvuky můžeme rozdělit na:

Tóny (hudební zvuky): Vznikají pravidelným, periodickým kmitáním (např. struna hudebního nástroje, ladička).
Hluky (nehudební zvuky): Jsou způsobeny nepravidelným, neperiodickým kmitáním (např. šum, skřípění, rána).

Zdroje zvuku lze rozdělit podle jejich principu:

Struny: napjatá vlákna (např. kytara, klavír, housle).
Vzduchové sloupce: v píšťalach a dechových nástrojích (např. flétna, trubka).
Desky a blány (membrány): (např. buben, reproduktor, hlasivky).
Tyče a ladičky: (např. xylofon, ladička).

Odkazy

Reference

Související články

Externí odkazy

Další soubory ve Wikimedia Commons: Sound

Šablona:Autoritní data