Ήχος

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Το συγκεκριμμένο λήμμα αναφέρεται στο φυσικό φαινόμενο "ήχος". Μπορεί να θέλετε να μάθετε για τους Ήχους της Βυζαντινής μουσικής.

Ο ήχος είναι η υποκειμενική εντύπωση που προκαλείται λόγω της διέγερσης των αισθητηρίων οργάνων της ακοής, από ταχείες μεταβολές πίεσης (φυσικό αίτιο) του ατμοσφαιρικού αέρα. Αυτές οι μεταβολές πίεσης, διαδίδονται με τη μορφή ηχητικών κυμάτων. Πολλές φορές στην πράξη, ο όρος ήχος χρησιμοποιείται ως ταυτόσημος με την έννοια των ηχητικών κυμάτων, πχ διάδοση του ήχου αντί του ορθότερου διάδοση των ηχητικών κυμάτων.

Τα ηχητικά κύματα παράγονται από σώματα που εκτελούν μηχανικές ταλαντώσεις (δονήσεις) και τα οποία στη συνέχεια διαδίδονται σε στερεά, υγρά και αέρια υλικά μέσα. Στο απόλυτο κενό, η ηχητική ενέργεια δεν διαδίδεται. Επομένως, τα ηχητικά κύματα είναι μηχανικά κύματα (ελαστικότητας), τα οποία μεταφέρουν μηχανική ενέργεια. Στα ρευστά (υγρά και αέρια) η ηχητική ενέργεια διαδίδεται πάντοτε με μία μορφή που είναι γνωστή ως διαμήκη κύματα , ενώ στα στερεά μπορεί να διαδίδεται επιπρόσθετα και με τη μορφή των εγκάρσιων κυμάτων.

Oταν ένα ηχογόνο σώμα παράγει ήχο, οι παλμικές κινήσεις μεταδίδονται στο περιβάλλον του σώματος και το βάζουν σε παλμική κίνηση. Δημιουργούνται λοιπόν στον αέρα σφαιρικά κύματα που εκπέμπονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Το κέντρο εκπομπής είναι το ηχογόνο σώμα. Τα κύματα αυτά λέγονται ηχητικά.

Τα ηχητικά κύματα δε διακρίνονται, είναι αόρατα, σε αντίθεση με του νερού, που είναι ορατά. Αν όμως σταθούμε κοντά σ' ένα ηχογόνο σώμα καταλαβαίνουμε τον ήχο. Όσο πιο κοντά στο κέντρο εκπομπής βρισκόμαστε, τόσο δυνατότερος είναι και ο ήχος. Εάν απομακρυνθούμε πολύ από το κέντρο εκπομπής, θα φτάσει στιγμή που δε θα ακούμε πια τον ήχο, γιατί τα ηχητικά κύματα θα σβήνουν πριν φτάσουν στ' αυτιά μας.

Για να ακουστεί ένας ήχος, θα πρέπει μεταξύ ηχογόνου σώματος και δέκτη των ηχητικών κυμάτων να υπάρχει κάποια ύλη (στερεό, υγρό ή αέριο). Ο ήχος δε μεταδίδεται στο κενό. Αυτό αποδεικνύεται με τον παρακάτω τρόπο: Παίρνουμε ένα ηλεκτρικό κουδούνι και το βάζουμε μέσα σ' έναν κώδωνα αεραντλίας απ' όπου αφαιρούμε λίγο-λίγο τον αέρα, ώσπου να επικρατήσει τέλειο κενό. Κλείνουμε το διακόπτη κι επομένως το κύκλωμα και παρατηρούμε ότι ενώ η σφαίρα χτυπάει στα τοιχώματα του κουδουνιού δεν ακούγεται καθόλου ήχος.

Έχουμε δύο είδη ήχων. Τους απλούς και τους σύνθετους. Η παραγωγή απλού ήχου είναι αρκετά δύσκολη. Ο σύνθετος ήχος είναι μείγμα πολλών απλών ήχων και αποτελείται από ένα θεμελιακό ήχο με μεγαλύτερη ένταση και από λίγους ή πολλούς απλούς που λέγονται ανώτεροι ή αρμονικοί ήχοι. Κάθε ήχος χαρακτηρίζεται από το ύψος του, την ένταση και το ποιόν ή χροιά. Ύψος ήχου είναι το βαρύ ή το οξύ κι εξαρτάται από τον αριθμό των παλμικών κινήσεων που κάνει το ηχογόνο σώμα, κατά τη διέγερσή του, σε 1 δευτερόλεπτο.

Όσο πιο μικρός είναι ο αριθμός των παλμικών κινήσεων, τόσο πιο βαρύς είναι ο ήχος, ενώ όσο πιο μεγάλος είναι ο αριθμός των παλμικών κινήσεων, τόσο πιο οξύς είναι ο παραγόμενος ήχος. Συχνότητα ήχου λέγεται ο αριθμός των παλμικών κινήσεων που εκτελεί ένα σώμα. Ανάλογα με τη συχνότητα, οι ήχοι διακρίνονται σε υπόηχους, υπέρηχους και κανονικούς ήχους.

Αρχικά, κανονικοί ήχοι είναι αυτοί που μπορούν να συλληφθούν από το ανθρώπινο αυτί και η συχνότητά τους βρίσκεται μεταξύ 16 παλμικών κινήσεων το δευτερόλεπτο και 20.000 παλμικών κινήσεων το δευτερόλεπτο. Οι ήχοι που η συχνότητά τους είναι κάτω από 16 παλμικές κινήσεις ονομάζονται υπόηχοι και δε συλλαμβάνονται από το αυτί του ανθρώπου. Επίσης οι ήχοι που έχουν συχνότητα πάνω από 20.000 παλμικές κινήσεις καλούνται υπέρηχοι και δε γίνονται ακουστοί. Η παραγωγή υπέρηχων γίνεται με ειδικά όργανα και χρησιμεύουν για το τρύπημα διάφορων μεταλλικών αντικειμένων καθώς και στην ιατρική, για την καταστροφή ορισμένων κυτταρικών όγκων.

Ένταση είναι η δύναμη του ήχου, δηλαδή αν ο ήχος είναι ισχυρός ή ασθενής και εξαρτάται από το πλάτος των παλμικών κινήσεων. Όσο μικρότερο είναι το πλάτος τόσο πιο ασθενής είναι ο ήχος κι όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος τόσο πιο ισχυρός είναι ο ήχος. Είναι δυνατόν όμως δύο ήχοι να έχουν το ίδιο ύψος και την ίδια ένταση και να διαφέρουν μεταξύ τους. Π.χ. αν ακούσουμε δύο ίδιους ήχους, έναν από βιολί και άλλον από μαντολίνο, τους ξεχωρίζουμε αμέσως. Το ιδιαίτερο αυτό χαρακτηριστικό που μας επιτρέπει να ξεχωρίζουμε δύο, κατά τα άλλα, ίδιους ήχους μεταξύ τους, ονομάζεται ποιόν ή χροιά. Το παραπάνω εξηγείται από το ότι οι παραγόμενοι ήχοι είναι σύνθετοι και αποτελούνται από ένα θεμελιακό ήχο και πολλούς άλλους αρμονικούς που βρίσκονται σε μια ορισμένη σχέση με το θεμελιακό. Έτσι η συχνότητα κάθε αρμονικού είναι ακέραιο πολλαπλάσιο της συχνότητας του θεμελιακού. Αν δηλαδή ο θεμελιακός παράγεται από 500 παλμικές κινήσεις στο 1 δευτερόλεπτο, οι αρμονικοί θα παράγονται από 1.000, 1.500, 2.000 παλμικές κινήσεις το δευτερόλεπτο.

Απλούς ήχους μπορούμε να πάρουμε από τα διαπασών και τους μακριούς ηχητικούς σωλήνες. Στην περίπτωση αυτή οι ήχοι δεν ξεχωρίζουν κατά τη χροιά, γιατί δεν έχουν αρμονικούς. Όπως είπαμε και παραπάνω, η διάδοση του ήχου στον αέρα γίνεται με τα ηχητικά κύματα. Η δημιουργία των ηχητικών κυμάτων είναι η εξής: Κάθε σώμα που παράγει ήχο μπαίνει σε παλμική κίνηση, που διαδίδεται προς όλες τις κατευθύνσεις. Τα στρώματα του αέρα, που βρίσκονται σ' επαφή με το ηχογόνο σώμα, διεγείρονται και μπαίνουν κι αυτά σε όμοια κίνηση με το σώμα, που μεταδίνεται παραπέρα. Έτσι τα ηχητικά κύματα φτάνουν στο αυτί μας. Δημιουργούνται στον αέρα πυκνώματα και αραιώματα σε σφαιρικό σχήμα, που, όταν φτάσουν στο αυτί μας, βάζουν σε παλμική κίνηση το ακουστικό τύμπανο και δημιουργείται έτσι το αίσθημα της ακοής.

Η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων ή αραιωμάτων λέγεται μήκος του ηχητικού κύματος. Τα μικρά μήκη κύματος αντιστοιχούν σε μεγάλες συχνότητες και τα μεγάλα μήκη κύματος σε μικρές συχνότητες.

Οι ήχοι, που γίνονται ακουστοί από το ανθρώπινο αυτί, έχουν μήκη κύματος από 14 εκατ. μέχρι 21,25 εκατ. Τα μήκη κύματος τα μικρότερα από 14 εκατ. ονομάζονται υπερηχητικά κύματα. Οι φυσικοί κατόρθωσαν να φτιάξουν υπερηχητικά κύματα με πολύ μικρό μήκος κύματος, της τάξης του χιλιοστού του εκατοστομέτρου.

Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων στον αέρα είναι περίπου 340 μέτρα το δευτερόλεπτο. Στα υγρά είναι μεγαλύτερη και στα στερεά ακόμη πιο μεγάλη. Στο νερό των ποταμών π.χ, φτάνει τα 1.440 μ. και στο νερό των θαλασσών τα 1.500 μ. στο δευτερόλεπτο. Στο ξύλο είναι 4.000 μ. και στο σίδηρο 5.100 μ. στο δευτερόλεπτο.

Όταν τα ηχητικά κύματα στην πορεία τους συναντήσουν κανένα εμπόδιο, αναγκάζονται να γυρίσουν πίσω. Το φαινόμενο αυτό λέγεται ανάκλαση. Αν το εμπόδιο βρίσκεται σε απόσταση μεγαλύτερη από 17 μέτρα, έχουμε το φαινόμενο της ηχούς, κατά το οποίο αν βρισκόμαστε σ' αυτήν την απόσταση από κάποιο εμπόδιο και φωνάξουμε, τότε ακούμε τη φωνή μας να επαναλαμβάνεται. Εάν υπάρχουν πολλά τέτοια εμπόδια τριγύρω, τότε ακούμε τη φωνή μας να επαναλαμβάνεται περισσότερες από μια φορές. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται πολλαπλή ηχώ. Αν όμως το εμπόδιο βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη από 17 μέτρα, τότε ο ήχος απλώς δυναμώνει.

Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται αντήχηση και στηρίζεται στο ότι τα ηχητικά κύματα ανακλώνται και επιστρέφουν ενισχυμένα, όταν συναντήσουν ένα πολύ κοντινό εμπόδιο.