“lyden af stilhed”, “lyd og Vision” og musikalske bakker i live med lyden af musik — Ja, lyd er overalt omkring os i sange og vores daglige liv.
men hvad er lyd, og mere specifikt, hvad er lydenergi? Er der lyd, hvis ingen hører det? (OK, vi bliver lidt filosofiske her, men du kan se, hvordan det fører til så mange flere spørgsmål.)
næsten alle os nyder visse lyde, der støder på et bredt spektrum, hvad enten det er Beatles, der synger om en solsort eller ASMR-dille fra stille lyde. I mellemtiden har nogle arbejdere brug for beskyttelse mod lydenergi og bærer ørebeskyttelse — fra helikopterpiloter til olieriggearbejdere, der bruger tunge maskiner.
lad os se på definitioner af lydenergi og hvordan vores forståelse af lydkilder hjælper med at forme vores verden.
Hvad er definitionen af lydenergi?
før vi definerer lydenergi, er vi nødt til at forstå to hovedtyper af energi i universet:
- potentiel energi eller energi, der opbevares et sted
- kinetisk energi, bevægelsesenergien
disse energier kan opdeles i andre former for energi. Alligevel forbliver potentiel og kinetisk energi søjlerne for energiforståelse. Se vores guide om potentiel og kinetisk energi for dybere indsigt i disse energier.
lydenergi er en af disse energiinddelinger. En lydbølge er en form for mekanisk energi. Lydenergi er den energi, der frigives af et objekts vibrationer — lyd er, hvad du får fra vibrationer. Lyd bevæger sig som lydbølger, som er vibrerende partikler. Og lydbølger kan rejse gennem gas, væsker og faste stoffer.
Hvordan Produceres Lydenergi?
lad os tage en bongotromme og placere den på gulvet, klar til at blive spillet. Det har potentiel energi i denne position. Lad os nu slå trommehuden med vores hænder. Denne håndbevægelse er kinetisk energi.
når din hånd (kinetisk energi) rammer bongoen (potentiel energi), vibrerer bongos tromlehoved og hud, hvilket får dets omgivende luftmolekyler til at vibrere. De vibrerer også mod eventuelle nærliggende luftmolekyler i nærheden og udløser en vibrationskædereaktion. De vibrerende luftmolekyler vibrerer mod nabopartikler, derefter det næste sæt molekyler og så videre, hvilket skaber en lydbølge, der bevæger sig udad fra dens kilde.
disse vibrerende molekyler eller partikler, der kommer fra et vibrerende objekt, udgør en lydbølge. For eksempel er det let at høre nogens stemme, hvis du taler ansigt til ansigt med et par centimeter imellem-lydbølgen bevæger sig mod hver person. Hvis du fordobler afstanden og vender ryggen til hinanden, bliver det sværere at høre hinandens talte stemmer. Lydbølgerne rejser væk fra begge mennesker.
lydbølger bevæger sig, når et objekt vibrerer; dette kaldes formering.
lydbølger, der vibrerer luftmolekylerne omkring os, detekteres af det menneskelige øre, hvilket får trommehinden til at vibrere. Jo større lydvibrationer, jo højere lyd-Dette er kendt som dens lydintensitet. Intensiteten bestemmes af, hvor stærkt luftpartiklerne vibrerer og viser, hvor meget energi der er i en lydbølge.
for at forestille dig, hvordan en lydbølge ser ud, tænk på en Slinky bølge lavet med et af disse coily legetøj fra din barndom. Hvis du flytter Slinky op og ned eller til venstre og højre fra den ene ende, opretter du en kontinuerlig bølge, der bevæger sig langs Slinky. Det samme sker med lyd-vibrationerne bevæger sig udad som bølger og går i samme retning.
den menneskelige krop kan skabe mange forskellige lyde for at hjælpe med at forklare fænomenet. Du kan klappe dine hænder, synge, knække dine knogler eller endda sluge noget vand. Alle disse handlinger producerer forskellige typer lyde og dermed lydbølger.
Har Lyd Energi?
Ja, lyd har energi. Vibrationsbølgerne er lydens energi.
Hvordan kan vi høre lydenergi og lydbølger?
kilde
lydbølger rejser gennem luften eller væsker eller faste stoffer og ankommer til vores ører. Bølgerne rejser ind i vores ørekanaler og fortsætter derefter til vores trommehinder og får vores knogler — tre små knogler i vores ører — til at vibrere.
herfra overfører vores nu vibrerende æsler lydbølgerne til vores cochlea. På dette tidspunkt konverterer såkaldte hårceller alle disse bølger til signaler, som vores hjerne kan forstå og fortolke eller “høre”, hvad vi forstår som lyd.
tænk på at lytte til musik. Lad os spille det samme stykke musik tre gange, men under forskellige forhold. Første gang skal du lytte til det, mens du står i samme rum som stereoanlægget. Sangen skal være klar, når den bevæger sig gennem luften. Anden gang, kør et bad (nyd!) og lyt til musikken, mens du holder dit hoved og ører under vandet. Lyden ændres, fordi lydbølger bevæger sig hurtigere under vandet. Og til sidst skal du lytte til musikken i et tilstødende rum med alle døre lukket.
det samme stykke musik lyder forskelligt i hvert miljø, fordi lydbølger bevæger sig gennem hvert element (luft, vand, vægge) på forskellige måder.
Hvor Højt Er Lyd?
lydbølger ændrer sig afhængigt af lydens lydstyrke. Jo større vibrationer, jo højere lyd, og jo større er mængden af energi i lydbølgen.
hvis vi let banker på vores bongotromme, giver det færre vibrationer — og lidt støj — end hvis vi bash tromlen med en træske med al vores magt.
jo større vibrationer, jo større lydbølgens amplitude. Amplituden er højden af lydbølgen. En øredøvende lyd giver en enorm lydbølge med en høj amplitude, mens mere støjsvage lyde har mindre lydbølger.
både lydstyrke og tonehøjde påvirker det menneskelige øre. Overdreven lydenergi — som har enorme lydbølger-kan forårsage os alvorlig smerte og skade os og i ekstreme tilfælde gøre os døve.
Hvorfor Har Lyde Forskellige Pladser?
som vi har set, bestemmes en lydbølges støj af dens højde: jo højere bølgen er, desto højere er lyden. En lydbølge er også kendetegnet ved dens længde eller rummet mellem hver bølges top. Tænk på afstanden mellem regelmæssige bølger, der skød mod kysten.
lydbølger med toppe meget tæt sammen producerer højere tonelyde. Det skyldes, at de vibrerer meget hurtigt. Musikinstrumenter som trompeter har høje lyde og skaber lydbølger, der er tæt på hinanden.
omvendt producerer lydbølger med bølgetoppe længere fra hinanden lavere tonelyde. Disse lydbølger vibrerer langsommere. En obo eller fagot er musikinstrumenter med lavere tonehøjde.
en ksylofon illustrerer denne tonehøjdeforskel perfekt. De lavere, tungere og større stænger producerer en langsommere lydbølge med større afstand imellem dem end den højere tonehøjde for de mindre, lettere stænger.
Tuning gafler kommer i forskellige pladser og størrelser. Jo mindre tuninggaffel, jo højere er dens tonehøjde (forudsat at alle anvendte materialer er de samme), og jo større tuninggaffel, jo lavere er dens tonehøjde. Hvis du rammer den samme tuning gaffel to gange, en gang blødt og en gang med kraft, vil det hårdere ramte forsøg resonere højere, fordi det har mere lydenergi.
hvis en lyds tonehøjde er for høj til det menneskelige øre, kalder vi det ultralyd. Hvis det er for lavt, kalder vi det infrasonisk.
arkitekter og lydteknikere studerer lydrejser, kaldet akustik, når de designer koncertsale, biografer og hvor som helst lyd er afgørende. Hårde overflader reflekterer lyden godt og skaber ekkoer, mens blødere overflader som tæpper absorberer lyd og reducerer ekko.
Hvordan Måler Vi Lyd?
lyd måles i decibel, også kendt som lydenergitæthedsniveau eller lydtryk.
Hvad er lydens hastighed?
kilde
flere faktorer kan påvirke lydens hastighed, som lufttemperatur, det materiale, lydbølgen passerer igennem, og lydbølgefrekvensen, for eksempel.
på jorden, ved havniveau, givet en lufttemperatur på 59 grader Fahrenheit (15 grader Celsius), er lydens hastighed 761,2 mph (1.225 km/t). Lyden bevæger sig hurtigere gennem varmere luft. Som sådan, jo højere i atmosfæren du er, jo lavere er den krævede hastighed at bryde lydbarrieren.
for eksempel var det første fly til at bryde lydbarrieren og flyve med supersonisk hastighed et Bell-1 raketdrevet forskningsplan. Den 14. oktober 1947 blev flyet trukket højt ind i atmosfæren og frigivet. Det brød den (lokale) lydbarriere med 662 miles i timen (1.066 km/t).
en lydbom sker, når fly går hurtigere end lydens hastighed. En lyd som torden høres, fordi luften bliver skubbet til side med stor kraft, hvilket skaber en chokbølge. De fordrevne, trykluftpartikler bevæger sig udad i alle retninger, og trykfrigivelsen fra stødbølgen høres som en lydbom.
Hvad er Doppler-effekten?
lydbølger kan spille tricks på dine ører i det, der er kendt som Doppler-effekten.
for eksempel har en bil, der nærmer sig dig, en høj lydhøjde, der sænkes, når den har kørt forbi dig, på trods af at bilens støjproduktion slet ikke ændrer sig. Hvis du sad i køretøjet, ville du ikke mærke nogen ændring i bilens støj overhovedet. Bilens lydbølgelængdefrekvenser forbliver de samme, når du nærmer dig og passerer dig.
bilens hastighed, når den bevæger sig mod dig, får lydbølgerne til at ramme dit øre hurtigere eller hurtigere, end køretøjet gør dem. Det får motorens tonehøjde til at lyde højere. Det modsatte sker, når bilen passerer dig — lydbølgerne kommer langsommere og med en lavere frekvens til øret, hvilket får den til at lyde lavere.
Hvorfor kan du ikke høre lyd i rummet?
rummet er et vakuum uden luftmolekyler, som lydbølger kan vibrere. Lyd er en mekanisk bølge, og derfor kan den ikke rejse gennem et vakuum. Der er ingen luftmolekyler i vakuumet, som lydbølgen kan vibrere.
vi kan gøre det visuelt ved at tænke på et stadion fuld af mennesker, der udfører en stadionbølge. Folket er luftmolekylerne, og de bevæger sig — eller vibrerer — for at holde stadionbølgen i gang. Lydbølger (stadionbølgen) kan bevæge sig, når der er luftmolekyler (mennesker).
der er ingen luftmolekyler (mennesker) i et vakuum, så lydbølgen kan ikke rejse og lave en støj, ligesom der ikke er nogen stadionbølge uden mennesker.
praktiske anvendelser til lydenergi
kilde
lydenergi er ikke begrænset til at gøre det muligt for os at kommunikere og høre, hvad der sker omkring os. Optagelse af lyd er en ting, men nu kan vi bruge lydenergi på mange måder til at forbedre vores livsstil.
Hvordan Bruges Lydenergi?
lydenergi er gavnlig energi. Dag-til-dag, lydenergi giver os mulighed for at vide, hvornår telefoner ringer, lytte til musik, kommunikere ved at tale, og høre en lastbil dytter sit horn for at advare om fare. Dette er blot nogle eksempler på lydenergi.
ultralyd — lydenergivibrationer på en tonehøjde, der er for høj til, at mennesker kan høre — er afgørende for det medicinske område. Ultralyd bruger den samme ekkolokationsmetode til at vise forventningsfulde mødre deres udviklende baby via en scanning.
ultralyd kan også bryde op nyresten eller bruges til at scanne organer.
i mellemtiden tillader sonar Skibe at navigere og søge i havene, kortlægge havbunden eller kigge efter sunkne skibe.
Bruger Sonar Lydbølger?
Sonar står for Lydnavigation og rækkevidde. Sonar er blevet brugt i vid udstrækning til søs til at kortlægge oceanerne, lokalisere farer, søge og meget mere.
Sonar bruger lydbølger, fordi lydbølger bevæger sig længere i vand end radar eller lys.
aktiv sonar pulserer lydbølger i objekter og “lytter” efter ekkoer, der kan hjælpe med at kortlægge det undersøgte område. Passiv sonar involverer “lytning” efter lydbølger i havet, såsom andre både eller hvaler.
Hvad er forskellen mellem lydbølger og radiobølger?
vi har set, at lyde er lavet af bølger. Når vi lytter til radioen, producerer den lyd. Alligevel er lydbølger og radiobølger fundamentalt forskellige fra hinanden.
en radio modtager bølger, der transmitteres. Den kritiske forskel mellem lydbølger og radiobølger er, at radiobølgen er en type elektromagnetisk bølge. I modsætning hertil er lydbølger vibrationer, der skaber en mekanisk bølge.
radiobølger kan også rejse gennem støvsugere, i modsætning til lydbølger. Derfor kommunikerer satellitter som Voyager 1 med jorden ved hjælp af radiobølger.
kan lydenergi omdannes til elektrisk energi?
kilde
Ja, Vi kan konvertere lydenergi til elektrisk energi. Et udbredt eksempel er en mikrofon.
når nogen taler eller synger ind i en mikrofon, bevæger lydenergien sig ned ad mikrofonen for at ramme en membran. Til gengæld vibrerer membranen og bevæger en magnet nær en spole. Mikrofonen producerer nu et elektrisk signal.
det elektriske signal fra mikrofonen går normalt til en højttaler, og højttaleren konverterer derefter det elektriske signal tilbage til lydbølger. Som resultat, du har fået din koncert, karaoke, eller konference begivenhed.
forskning i at omdanne støj til værdifuld elektrisk energi til elektriske apparater er på et meget tidligt stadium. Som det ses med mikrofonen, er det muligt, men lyd til elkonvertering på gavnlige niveauer forbliver teoretisk mere end praktisk.
du kan dog udføre nogle ret fantastiske akustiske levitationseksperimenter med lydbølger og lydenergi.
Hvem Opdagede Lydenergi?
flere berømte navne har hjulpet med at opdage lydenergi.
- den græske filosof Pythagoras eksperimenterede med vibrerende strengegenskaber allerede i det 6.århundrede f. kr.
- Aristoteles antog, at lydbølger formerer sig i luft gennem luftens bevægelse.
- romersk arkitektingeniør Vitruvius udledte med succes lydbølgetransmissionsmekanismer i det 1.århundrede f. kr.
- Galileo studerede lydbølger og akustik i det 16.og 17. århundrede og hævede undersøgelsen til et videnskabeligt niveau.
- den franske matematiker Marin Mersenne fremmede vibrationsundersøgelsen og leverede tre love, der danner grundlaget for moderne musikalsk akustik.
- Robert Hooke, en engelsk fysiker, var den første til at producere en lydbølge med en kendt frekvens.
- i slutningen af det 17.Og det tidlige 18. århundrede undersøgte studierne af den franske fysiker Joseph Sauveur forholdet mellem bølger, tonehøjde og frekvenser. Mange akustiske udtryk kommer fra hans arbejde.
hører dyr og mennesker forskellige lydbølger?
kilde
dyr og mennesker har forskellige høreområder, hvilket betyder, at vi hører forskellige lydbølgeområder fra andre skabninger.
hver art har et høreområde, og ofte deles nogle af disse områder. Disse frekvensområder er målt i HT (ht) og HT (ht).
mennesker kan registrere lydbølger fra 20 hs op til 20.000 HS.
som hovedregel opdager mindre pattedyr højere intervaller og større dyr lavere intervaller.
en elefant har en rækkevidde på 16 HS til 12.000 HS. Mange lyde, de laver, kan ikke påvises for det menneskelige øre. En kats rækkevidde er fra 45 til 64.000 — de vil høre ting i det højere interval, som mennesker og elefanter vil savne.
hunde hører ofte høje lyde, vi er helt uvidende om, fordi deres rækkevidde strækker sig op til 45.000 HS.
lydenergi former vores verden
lydenergi er meget mere end hørelyde. Vi bruger vores hørelse til at give mening om den lydenergi, der omgiver os.
den gamle gåde om et træ, der falder i en skov med ingen der for at høre det — gør det en lyd? At forstå lydenergi betyder, at du ved, at det faldende træ får luftpartikler til at vibrere, men det giver ikke en lyd. Det giver lydenergi, og det giver kun en støj, hvis du er der for at modtage de vibrerende lydbølger, som din hjerne kan fortolke som støj.
For mere fascinerende fakta om energi og naturfænomener, sørg for at gennemse mere af Amigo Energy blog.
bragt til dig af amigoenergy
alle billeder licenseret fra Adobe Stock.
Udvalgt billede: