De ce auzim când zboară o muscă, dar nu auzim un fluture?

Aş merge chiar mai departe şi aş spune că un ţânţar care zboară în jurul meu, emite sunete mai  ascuţite decât o muscă .Poate fi vorba de forma şi de mărimea aripilor, care diferă la muscă( figura 1), la ţânţar ( figura 2 )şi la fluture   ( figura 3 ) ? Posibil. Aşa cum v-aţi dat seama,  tema tratată va fi “SUNETUL”.

figura 1

figura 2

figura 3

Ce se întâmplă când un corp efectuează oscilaţii în aer sau în alt mediu?Mediul nu rămâne indiferent. Obiectul care oscilează, deplasează stratul de aer cu care intră în contact, comprimându-l. Acesta apasă pe următorul şi aşa mai departe, starat după strat, particulă după particulă, tot aerul înconjurător punându-se în mişcare. Deci , sunetul este mişcarea oscilatorie ( vibraţie ) a unui mediu elastic ( solid, lichid sau gazos ), care produce o senzaţie auditivă.

Vibraţia este caracterizată de o mărime fizică numită frecvenţă, a cărei unitate de măsură este Herzt-ul ( Hz).

Frecvenţa sunetelor pe care le putem auzi , este cuprinsă în intervalul: 16 – 20.000 Hz.

 În afara acestui interval există:

• infrasunete, frecvenţa mai mică de 16 Hz;
• ultrasunete, frecvenţa mai mare de 20.000 Hz
• Viteza de propagare a sunetului în aer este de 340m/s.

# Dar să revenim la fluture. Musca mişcă aripile de circa 300 de ori pe secundă, iar fluturele doar de câteva ori pe secundă, astfel, cel din urmă producând oscilaţii infrasonore, care nu pot fi percepute de urechea umană.

# Se spune că animalele sunt agitate înaintea producerii unei calamităţi naturale. De ce oare?

La animale, domeniul perceperii sunetelor este foarte diferit de al nostru. Pisica aude sunete cu frecvenţe cuprinse între 60 si 65.000 Hz, câinele, până la 50.000 Hz, iar moliile, sunete de până la 150.000 Hz. Aşa se explică agitaţia animalelor care aud sunete pe care noi nu le percepem.

# Cum este posibil ca cineva care ascultă un concert la radio ( la mii de kilometri depărtare ), să perceapă sunetul cu o fracţiune de secundă mai repede decât cei aflaţi în sala în care se desfăşoară concertul ( la 100m de sursa sonoră )?

Microfoanele folosite capteazaă sunetul înaintea publicului . De la microfoane, sunetul se transmite cu viteza undelor electromagnetice, tot atât de rapid ca lumina. Astfel, ajunge în difuzorul radioului.

# Dacă privim un om aflat la o distanţă mare de noi, care bate un obiect cu ciocanul, observăm că momentul în care ciocanul atinge corpul şi cel în care auzim bătaia , nu coincid. De ce?

Viteza de propagare a luminii este de 300.000 km/s, pe când a sunetului, de numai 340m/s. Vedem ciocanul, pentru că viteza luminii este mai mare decât cea a sunetului, care are nevoie de un timp mai lung pentru a ajunge la noi.

# Aşa se explică de ce întâi vedem fulgerul şi apoi auzim tunetul, deşi ambele fenomene se produc în acelaşi timp.

# Ce sunt avioanele supersonice?

Sunt avioanele care zboară cu o viteză mai mare decât viteza sunetului. De exemplu, avionul de pasageri, Concorde, poate atinge o viteză de doua ori mai   mare decât cea a sunetului, iar alte avioane pot zbura chiar  cu viteze de 3,5 ori mai mari decât viteza sunetului.

# Cunoscând viteza de propagare a sunetului în aer, se poate determina la ce distanţă de noi se află furtuna.

Dacă din momentul observării fulgerului, până în cel în care se aude tunetul s-au scurs 12 secunde, înseamnă că furtuna este la 4 kilometri de noi.

# Viteza de propagare a sunetului diferă de la un mediu la altul. De exemplu, în apă sunetul are viteza de 1450 m/ s, adică de 4,5 ori mai mare decât în aer. Prin solide, sunetul se propagă şi mai repede. Prin fier, viteza sa atinge 6000 m/s.

# Vi s-a întâmplat să vă ascultaţi propria voce, reprodusă de un casetofon şi să nu vi-o recunoaşteţi? De ce se întâmplă asta?

Acest lucru se datoarează faptului că atunci când vorbim, ne auzim propria voce altfel decât este percepută de către cei din jurul nostru. Sunetele emise ajung la ei prin aer sau după ce au fost respinse de suprafeţele solide din încăpere. Dar noi ne auzim propria voce prin conducţie osoasă, întrucât, vibraţia coardelor vocale ajunge la urechea noastră trecând prin structurile osoase aflate între ele. Sistemul osos constituie un fel de filtru acustic, ce lasă să treacă numai sunete de anumite frecvenţe.

# Vă propun următorul experiment: strângeţi între dinţi partea metalică a unui ceas de mână şi explicaţi de ce sunetul pe care-l auziţi este mult mai puternic decât cel perceput atunci caând ceasul s-ar afla lângă buze.

Acest lucru se întâmplă datorită faptului că sunetul se propagă cu viteză mai mare prin corpurile solide ( oasele capului ) decât prin aer.

# De ce iarna , când a nins de curând, sunetele se aud mai slab?

Zăpada reflectă foarte puţin sunetele, absorbindu-le în mare măsură. Absorbtţia se datorează faptului că energia sonoră este cedată aerului existent între cristalele de zăpadă.

 

# “ Călăreţul opri deodată calul, descălecă şi puse urechea la pământ: sunt urmărit, trebuie să mă grăbesc!”

Aţi găsit în multe romane scena descrisă mai sus. Ce semnifică ea?

Sunetul loviturilor copitelor calului în pământ, se transmite la o distanţă de peste un kilometru, datorită faptului că pământul este un bun conductor al undelor sonore.

# Undele sonore care se propagă prin pământ ne dau informaţii despre cutremure.

#Sunetul poate suferi un fenomen foarte interesant, numit reflexia sunetului (întoarcerea sunetului- ecoul), care are loc atunci când acesta întâlneşte în drumul său alte medii.

# V-aţi întrebat cum a fost măsurată adâncimea mărilor şi a oceanelor?

Se foloseşte un instrument numit sondaă acustică, ce se suspendă sub apă la bordul unui vas. Sunetul produs se propagă prin apă, atinge fundul mării , se reflectă şi se întoarce la sondă. Un cronometru indică de cât timp a avut nevoie sunetul pentru călătorie. Cunoscând viteza în apă, prin calcul se poate afla adâncimea.

#Stiţi de ce plafonul bisericilor este boltit?

Se ştie că sunetul se propagă în toate direcţiile şi într-un punct îndepărtat de sursa sonoră, ajunge numai o parte din energia sunetului. Cum trebuie să fie suprafaţa reflectătoare pentru a aduce sunetul într-un singur punct? Matematic vorbind, suprafaţa trebuie să fie curbă. În timpul Inchiziţiei, pentru a asculta conversaţiile cetăţenilor, se foloseau suprafeţe boltite. Doi oameni care discutau cu glas şoptit, nu bănuiau că datorită plafonului boltit, în celălalt colţ al cârciumii, un călugar “dormind”, auzea tot atât de bine conversaţia ca şi ei înşişi.

# Cum vă explicaţi că sunetele scoase de sufleorul de la teatru , sunt auzite pe scenă, nu şi în sală?

Dacă în apropierea unei farfurii adânci se aduce un ceas , al cărui sunet nu poate fi auzit de la o distanţă de un metru, se poate găsi un punct , destul de depărtat de farfurie, în care bătaia ceasului să se audă tot atât de tare ca şi cum ar fi pus la ureche. Pe acest fenomen se bazează costruirea spaţiului destinat sufleorului ((figura 4).

figura 4

# De ce spectacolele de operă nu se pot desfăşura în orice sală ?

Reflexia sunetului de pereţii încaăperii poate să-i facă pe spectatori  saă nu aiba o audiţie de calitate.În construcţia sălilor de concerte se ţine seamă de acustica arhitecturală ( figura 5 ).

figura 5

# Cum poate liliacul, care are o vedere atât de slabă, să se deplaseze fără a se lovi de obstacole?

Liliacul poate emite ultrasunete ( pe care nu le auzim ), care reflectate de obiectele din jur şi apoi captate de animal, saă-l ajute saă identifice distanţa la care se află obstacolul, evitându-l.

# De ce când vrem să auzim bine, ţinem mâna pâlnie pe după ureche?

Sunetele se reflectă pe suprafaţa palmei sub formă de pâlnie şi astfel, o mare parte din energia sunetului , pătrunde în ureche ( figura 6 ).

figura 6

# Intensitatea sunetului se măsoară în decibeli ( db ), denumirea provenind de la numele inventatorului telefonului, A. G. Bell. Sunetele de peste 100 db sunt percepute de către om ca zgomote, ele afectând timpanul urechii.

# Balena albastră ( figura 7 ) este cel mai gălăgios animal. Ea poate produce sunete de 188 db, care pot fi auzite de la o distanţă de 850 km .

figura 7

# Pentru ce se recomandă să deschidem gura când în apropiere  are loc o explozie puternică?

Dacă explozia este puternică produce o presiune mare care poate duce la spargerea timpanului , care este apăsat pe o parte a sa. Deschizând gura, se exercită asupra timpanului aceeaşi presiune, dar din interiorul urechii. Astfel se evită accidentarea.

#În cazul instrumentelor cu coarde, frecvenţa sunetului depinde de lungimea coardei. O coardă scurtă emite un sunet înalt , subţire ( vioara, figura 8 ), iar o coardă mai lungă emite un sunet gros , bas ( violoncel, contrabas , figura 9 ).

figura 8

 

figura 9

# Plimbând un deget pe dinţii unui pieptene ( figura 10 ), de la mijloc către margini, sunetele devin din ce în ce mai ascuţite. De ce?

figura 10

Cu cât dinţii pieptenului sunt mai mici ( spre margini ), cu atât sunetul emis de vibraţia lor este mai înalt.

# De ce suportul coardelor de pian, harpă ( figura 11 ), ţambal ( figura 12 ) , are forma unui triunghi sau a unui trapez?

figura 11

figura 12

Forma este datorată faptului că instrumentele muzicale trebuie să emită  atât sunete înalte ( coarde scurte ) , cât şi sunete joase ( coarde lungi ).

#De ce vocile femeilor şi ale copiilor sunt mai ascuţite ( înalte ) decât ale barbaţilor?Coardele vocale ale femeilor şi ale copiilor sunt mai scurte decât ale barbaţilor.

# De ce  o coardă întinsă poate produce un sunet mai ascuţit decât aceeaşi coardă mai puţin întinsă?

Cand coarda este intinsa, forta necesara scoaterii ei din pozitia de echilibru este mai mare decat in cazul in care este mai putin intinsa. Astfel, in primul caz, coarda revine cu repeziciune la echilibru, executand un numar mare de oscilatii pe secunda, emitand astfel un sunet înalt.

#Pe cutia viorii se găsesc patru coarde elastice. Cum poate violonistul să emită atât de multe tipuri de sunete , cu atât de puţine coarde?

Violonistul , atunci când cântă , foloseşte pe lângă arcuş şi degetele mâinii stângi, cu care dă celor 4 coarde diferite lungimi şi tensiuni, reuşind să obţină sunete de diferite înălţimi ( figura 13 ).

figura 13

# În Grecia Antică , pentru a se amplifica sunetele, în amfiteatru se aduceau amfore  sau se  construiau pereţii astfel încât în unele locuri rămâneau nişe  ( figura 14 ). De ce oare?

figura 14

Nişele din ziduri şi amforele aveau rolul de rezonatori. Aerul din aceste zone vibra cu aceeaşi frecvenţă ca şi  sunetele emise de actori, amplificându-le.

# Cum poate o meduză ( figura 15 ) să descopere cu multe ore înainte, apropierea unei furtuni pe mare?

figura 15

Meduza are un organ sensibil la infrasunete de frecvenţă 10 Hz, produse de mişcarea valurilor mării. Acest organ este o vezică plină cu lichid, care rezonează cu infrasunetele, punând în mişcare pietricele care stau pe anumite terminaţii nervoase, vestind vieţuitoarelor, apropierea furtunii.

Savanţii au costruit un mecanism de prevedere a furtunii, plecând de la sistemul de alarmă al meduzei.

Ca şi în cazul celorlalte noţiuni, cunoştinţele despre sunet ne sunt foarte folositoare în viaţa de zi cu zi, facând-o mai uşoară şi mai frumoasă !