Transcript Infrazvuk a ultrazvuk.

INFRAZVUK
A
ULTRAZVUK
Denisa Nováková , Sexta A


Aby sme si mohli vysvetliť čo to infrazvuk a ultrazvuk
je musíme si povedať niečo o tom čo to je zvuk.
Zvuk je každé mechanické vlnenie ktoré vyvoláva v
sluchovom orgáne zvukový vnem. Najjednoduchším
zdrojom zvuku sú sirény. Zo zdroja zvuku sa zvukove
vlnenie šíri do okolitého prostredia. V kvapalinách a
plynoch sa zvuk šíri ako postupné pozdĺžne vlnenie, v
pevných látkach ako postupné vlnenie pozdĺžne aj
priečne.
Nevyhnutnou podmienkou šírenia zvuku je pružné
prostredie.
 V nepružnom prostredí vlna, korok, plsť... sa zvuk zle
šíri. Takéto látky používame ako zvukové izolanty.
Zvukové vlnenie možno charakterizovať výškou,
farbou, intenzitou a hlasitosťou. Výšku jednoduchého
tónu udáva jeho frekvencia. Čím vyššia je frekvencia
chvenia zdroja zvuku, tým má zvuk väčšiu výšku.
Počuteľné zvukové vlnenie má frekvenciu od 16Hz do
20 000 Hz. Pre nás je momentálne najzaujímavejšia
frekvencia vlnenia zvuku.
Zvuk nižšej frekvencie akú je naše ucho schopné
zachytiť sa nazýva infrazvuk. Mechanické vlnenie
frekvencie vyššej ako 20kHz sa nazýva ultrazvuk.

Zdroj zvukového vlnenia sa nazýva zdroj zvuku
a prostredie, v ktorom sa vlnenie šíri je vodičom
zvuku. Vodič zvuku, obvykle je to vzduch, je
sprostredkovateľom spojenie medzi zdrojom
zvuku a prijímačom, ktorý nazývame aj detektor.
To je obvykle ucho alebo technické zariadenia
(mikrofón). Podľa schopnosti látky viesť,
prípadne pohlcovať, zvuk hovoríme o dobrých a
zlých vodičoch zvuku. Zdrojom zvuku je
kmitajúce teleso. Tieto telesá delíme na:

telesá s vlastným kmitaním

telesá s vynúteným kmitaním
(reproduktor, hlasivky a pod.)

O vlnení v okolí zdroja zvuku, ale nerozhoduje len
jeho chvenie ale aj okolnosti, či je tento predmet
dobrým, alebo zlým žiaričom zvuku. Tato vlastnosť
závisí od geometrického tvaru. Struna napnutá
medzi dvomi pevnými bodmi telesa s veľkou
hmotnosťou nie je dobrým žiaričom zvuku, pretože
pri chvení struny vzniká pretlak v smere jej
pohybu a súčasne na opačnej strane podtlak.
 Tím sa najbližšie okolie struny stáva druhotným
zdrojom dvoch vlnení, ktoré sa šíria na všetky
strany prakticky s opačnou fázou, pretože priečne
rozmery struny sú vzhľadom na vlnovú dĺžku
zvukového vlnenia vždy veľmi malé, a tieto dve
vlnenia sa interferenciou rušia.

Zvuky, ako ich vníma človek, môžeme rozdeliť na:
 • hudobné (tóny)
 • nehudobné (hluk)

Tóny - vznikajú pri pravidelnom v čase periodicky
prebiehajúcom kmitaní. Pri jeho počúvaní vzniká v uchu
vnem zvuku určitej výšky, preto sa tóny využívajú v
hudbe. Zdrojom hudobných zvukov môžu byt napríklad
ľudské hlasivky, rôzne hudobné nástroje.
 Hluky
- vznikajú pri nepravidelnom vlnení, ako zložité
nepravidelné kmitanie telesa, alebo krátke nepravidelné
rozruchy (zrážka dvoch telies, výstrel, preskočenie
elektrickej iskry a pod.) tiež sú využívané v hudbe, lebo
k nim môžeme priradiť aj zvuky rôznych hudobných
nástrojov, predovšetkým bicích.



Hladina intenzity zvuku sa meria v decibeloch (dB), čo
je v podstate len desatina skutočnej fyzikálnej veličiny,
ktorou je bel (B). Začiatkom stupnice je 0 dB. To je
prah počuteľnosti pre tón o frekvencii 1000 Hz. Úplná
nula však neexistuje.
Ucho a mozog si vytvárajú vlastný šum a tak reagujú
aj na najmenšie zmeny akustického tlaku. Zvuky
presahujúce intenzitu 130 dB sú už pre človeka
„bolestivé“ a môžu poškodiť sluch.
Zvukové spektrum je rozdelené na niekoľko
frekvenčných pásiem, pričom hranice nie sú pevne
dané.
Nízke tóny nazývané aj basové sú: zvuky
hromu a výstrelov, údery na bubon, atď.
Ich frekvencie je 16 Hz – 3kHz.
 Stredné tóny sú : reč, ruchy ulice, atď. Ich
frekvencie je 300 Hz – 11 kHz.
 Medzi vysoké tóny patrí aj zvuk píšťaly.
Frekvencie týchto tónov je 11 kHz až 20
kHz.

ŠPECIFICKÝM DRUHOM ZVUKU JE
OZVENA.



Tá je spôsobená odrazom zvuku od pevnej prekážky.
Ak zvuk, ktorý sa šíri vzduchom narazí na prekážku,
prekážka ho z časti pohltí. Časť sa ale odrazí a šíri
sa vzduchom späť. Pri malej prekážke sa zvuk šíri aj
za ňu a tým nastáva ohyb.
Naše ucho je schopné rozoznať dva po sebe
nasledujúce zvukové signály, ak medzi nimi uplynie
doba najmenej 0,1 sekundy. Po tomto časovom
období už oba zvuky splynú. Ak chceme počuť úplnú
ozvenu nášho hlasu, musíme byť od odrážajúcej
steny aspoň tak ďaleko, aby zvuk prešiel dráhu k
stene a späť za 0,1 sekundu. Teda naša vzdialenosť
od steny musí byť aspoň 17 metrov. Pri menších
vzdialenostiach počujeme iba odrážaný zvuk, ktorý
nazývame dozvuk. Je to len predĺženie pôvodného
zvuku.
NÁUKA O ZVUKU SA NAZÝVA AKUSTIKA







je odbor zaoberajúci sa fyzikálnymi dejmi, ktoré sú spojené so vznikom
zvukového vlnenia, jeho šírenia a vnímania zvuku sluchom.
dá sa rozdeliť do niekoľkých častí:
fyzikálna akustika - študuje spôsob vzniku a šírenia zvuku. Ďalej sa
zaoberá jeho odrazom, pohlcovaním v rôznych materiáloch
hudobná akustika – skúma zvuky a jej kombinácie so zreteľom na
potreby hudby
fyziologická akustika – zaoberá sa vznikom zvuku v hlasovom orgáne
človeka a jeho vnímaním v uchu
stavebná akustika – skúma dobré a nenarušené podmienky
počúvateľnosti hudby areči v obytných miestnostiach
elektroakustika – zaoberá sa záznamom, alebo reprodukciou a šírením
zvuku s využitím elektrického prúdu




je zvuk s frekvenciou nižšou ako je ľudské ucho
schopné vnímať, teda pod 16 či 20 Hz.
Takúto frekvenciu majú napr. seizmické vlny pri
zemetrasení či nízkofrekvenčné vibrácie strojov.
Zvuk vo frekvenčnom rozsahu nad 20kHz ľudský sluch
nevníma a ani ľudské telo negatívne neovplyvňuje. Z
fyziologického hľadiska je neškodný.
Dlhotrvajúce pôsobenie infrazvuku na ľudský
organizmus je škodlivé.
Pretože infrazvuk je druh akustickej
energie, založený na šírení tlakových
vĺn, z výskumu sa javí pravdepodobné,
že pôsobí na orgány, ktoré sú v kontakte
s atmosférou.



Infrazvuk predstavuje vážny rizikový faktor najmä pre
človeka. Zvlášť nebezpečné sú infrazvuky (vibrácie) s
frekvenciou 7 - 8 Hz, pri ktorých rezonujú tkanivá a
mechanicky sa poškodzujú najmä bunky vo svaloch a v
nervovom tkanive.
Hygienické normy obmedzujú, až zakazujú prácu
mladistvých a žien v takomto prostredí. Na infrazvuk sú
zvlášť citliví aj reumatici. Ďalšie účinky infrazvuku sa
prejavujú ako pulzovanie v hlave a úplne znemožňujú
akúkoľvek intelektuálnu prácu. Aj pri pomerne nízkych
intenzitách vyvoláva u živých organizmov únavu,
podráždenie, závrate, aj zvracanie. Spôsobuje závraty,
pocity panického strachu a pri frekvencii 7 Hz dokonca
smrť.
Teda infrazvuky s veľmi vysokou energiou môžu
zabíjať ľudí i živočíchy na väčšie vzdialenosti.
 Zdrojmi
infrazvuku v prírode sú :
zemetrasenia, erupcie vulkánov, víchrice,
vetry búrky, vodopády, morský príboj.
Z
technických prostriedkov sú to
napríklad: motory lietadiel (dokážu
vybudiť rezonancie priestorov medzi blokmi
domov), najčastejšími zdrojmi infrazvuku sú
točivé vibrujúce stroje, ktoré vyvolávajú
rezonanciu miestnosti, hál, v ktorých sú
umiestnené (napr. ventilátory, kompresory),
turbíny, pohybujúce sa dopravné
prostriedky, lietadlá, vykurovacie a
klimatizačné zariadenia, priemyselné
pracoviská a iné..
ZAUJÍMAVOSTI:

Ryby počujú len infrazvuk. O ich príjme a spracovaní
zvuku toho veľa nevieme. V každom prípade, naše
bežné zvuky nepočujú - ak sa vám to zdá - tak potom
reagujú na vlnenie, ale náš rozhovor určite nepočujú.
Kosatka vysiela infrazvuky ( biele čiary )
Červené čiary zobrazujú odraz infrazvuku, ktoré
kosatka zachytáva v hlave a tak dokáže určiť polohu
koristi.


Slony na dorozumievanie využívajú tóny s
frekvenciou nižšou ako 16 Hz, tzv. infrazvuk,
ktorý je takisto nepočuteľný pre ľudské ucho.
Trúbenie na lastúru sa aj v našich krajoch v
stredoveku používalo k odvráteniu búrky.
Trúbenie na lastúru skutočne vydáva nám
nepočuteľný tón (infrazvuk), ktorý dokáže
rozvibrovať jemné kvapky vody v mrakoch a tým
spustiť dážď skôr ako zasiahne polia a zničí
úrodu.
je zvuk s frekvenciou vyššou ako je ľudské ucho schopné
počuť, teda nad 20 kHz (20 000 Hz). Nad 109 kHz sa
označuje aj ako hyperzvuk.
 Získava sa generátormi využívajúcimi prúdenie vzduchu
z trysiek vysokými rýchlosťami, alebo
elektroakustickými meničmi využívajúcimi
piezoelektrický alebo magnetostrikčný jav.


V praxi sa využíva vlastnosť ultrazvuku ohýbať sa a
odrážať na materiálových prechodoch (teda tam, kde
dochádza k zmene materiálu a teda aj ku zmene
rýchlosti šírenia zvuku). Táto vlastnosť sa využíva napr.
pri detekcii trhlín a hľadaní vnútorných dislokácií a
porúch v materiáloch a technických výrobkoch
nedeštruktívnym spôsobom tzv. defektoskopia.

Ultrazvuk vedia produkovať a používať rôzne živočíchy napr. netopiere ho využívajú na orientáciu v priestore a lov,
podobne delfíny ultrazvuk využívajú na orientáciu a lov.
Ultrazvuk využívajú aj niektoré druhy hmyzu napr. moskyty
a mory. Viacero druhov živočíchov síce nevie ultrazvuk
vyrobiť, ale počuje ho napr. pes, mačka alebo myš.




Ultrazvuk sa využíva aj na čistenie, kde sa využíva kavitácia mechanické odstránenie nečistôt rýchlymi nárazmi kvapaliny
rozkmitanej ultrazvukom na čistený predmet. Technológia sa
používa na čistenie zložitých tvarových dielov napr. ložísk,
šperkov, optického skla, chirurgických a dentálnych nástrojov a
pod.
Ďalšou možnosťou technického využitia je zvlhčovanie zvuku, kedy
sa voda "rozpráši" ultrazvukovým generátorom na malé čiastočky,
ktoré sú schopné sa vznášať vo vzduchu. Pretože voda nebola
zahrievaná, vytvára sa vodná hmla bez pár. Táto technológia sa
využíva aj pri inhaláciách, kde v inhalačnom prístroji sa
"rozprašuje" voda, resp. liečivo vo forme kvapaliny bez jeho ohrevu.
Ultrazvuk sa využíva aj pre presné obrábanie a rezanie
materiálov, kedy sa rezný nástroj rozkmitá ultrazvukom.
V chemických laboratóriách na miešanie malých objemov látok.


Odrazy sa využívajú napr. na meranie
vzdialeností (ultrazvukový diaľkomer), pre
zistenie polohy a vzdialenosti telies v
homogénnom prostredí sonar, echolot používaný
postup sa volá echolokácia. Využitie v ponorkách
a pri rybolove pri vyhľadavaní rýb.
V medicíne sa používa napríklad pri lekárskom
vyšetrení, pretože ultrazvukové vlny prechádzajú
telom a odrážajú sa od jednotlivých orgánov.
Odrazené vlny možno počítačovo previesť do
formy obrazu (sonografia). Najbežnejším
príkladom je vyšetrenie ľudského plodu v tele
matky.

Ultrazvukom sa však aj spájajú drobné telieska
ktoré obsahuje vzduch a plyn (častice prachu a
dymu) do väčších celkov, a tie potom klesajú k
zemi. Ultrazvuk odstraňuje ťažkosti pri
spájkovaní niektorých kovov napríklad hliníka ,
pretože odstraňuje z hliníka z oxidovanú
povrchovú vrstvu oxidu hlinitého, a tým
umožnuje dokonalý kontakt kovu so
spájkovačkou. Ultrazvukové vlny pri vhodnej
voľbe ožarovanej doby dokonca podporujú
klíčenie a rast poľnohospodárskych plodín. Na
živočích naopak ultrazvu pôsobí nepriaznivo
najme pri veľkej intenzite.
ECHOLOKÁCIA
 Termín
echolokácia zaviedol v roku 1944
Donald R. Griffin.
 Používanie
echolokácie umožňuje niektorým
zvieratám efektívne loviť korisť alebo vidieť v
tme.
korisť alebo vidieť v tme.

Echolokácia je používanie ozven zvukov
produkovaného určitými zvieratami. Vysoké
frekvencie zabezpečia lepšiu rozpoznateľnosť
cieľov ako nízke frekvencie.


Slovo sonar je odvodené z angličtiny zo slov
SOund NAvigation Ranging - Zvuková navigácia.
Zariadenia Sonar pracujú na princípe odrazu
zvukových vĺn od objektov


Sonár - Sonár je elektronické zariadenie s
mikroprocesorom, ktoré slúži na identifikáciu
predmetov a dna vo vodnom prostredí.
Bežný sonár používa sondu, ktorá vysiela do
vody zvukové signály. Tie sa odrážajú odo dna a
od všetkého, na čo narazia pri šírení, a vracajú sa
späť do sondy.
Rozlišujeme dva hlavné druhy sonárov :
 - s pohľadom do hĺbky
 - s bočným pohľadom

Ďalej rozlišujeme aj sonáre :
 - s vyššou frekvenciou
 - s nižšou frekvenciou


Sonár s pohľadom do hĺbky vysiela a prijíma
zvukové vlny do hĺbky jedným smerom.


Tie s vyššou frekvenciou sa používajú na
hľadanie v plytkých vodách. Lepšie zabraňujú
neželaným odrazom a rozlíšenie predmetu je při
nich dokonalejšie.
Sonáre s nižšou frekvenciou sa používajú na
hľadanie v hĺbkach, lepšie preniknú do hĺbok
jako vyššie frekvencie. Je to v dôsledku
prirodzenej schopnosti vody absorbovať zvukové
vlny. Stupeň absorpcie je vyšší pri vysokých
frekvenciách.






Najnovšie sonáre vysielajú signály v intenzite
215 decibelov, čo je porovnateľné so státím hneď
vedľa štartujúcej stíhačky F-15. Dosah sonaru je
niekoľko sto kilometrov.
Sonáre sa využívajú :
- v námorníctve na identifikáciu
nepriateľských ponoriek
- v lekárskej diagnostike
- na navigáciu
- detekciu chýb

Proti najnovším sonarom protestujú aj
ochrancovia prírody, pretože nízkofrekvenčné
sonáre môžu veľrybám a delfínom spôsobiť vážne
zranenia alebo dokonca smrť. Veľryby sú závislé
od zvukových signálov, ktoré používajú na
dorozumievanie, pri kŕmení, párení a migrácii.
Už zvuky hlasnejšie ako 110 decibelov ich
dráždia, pri 180 decibeloch im praskajú ušné
bubienky. Toto môže znamenať vyhubenie týchto
zvierat.