Ääni

2019-02-11T16:58:11+02:00

Kuulemme ääntä koko ajan: luokkahuoneessa puheensorinaa, ulkona tuulen huminaa ja liikenteessä autojen ääntä. Mistä äänet johtuvat ja miksi äänet kuulostavat erilaisilta?

Äänen syntyyn tarvitaan värähtelijä. Värähtelijä voi olla esimerkiksi kitaran kieli, äänihuulet tai rummun kalvo. Värähtelijän värähtelynopeus vaikuttaa ääneen. Mitä nopeammin värähtelijä värähtelee, niin sitä korkeampi ääni syntyy. Hitaampi värähtelijä tuottaa matalamman äänen.

Äänen synnyttävä värähtelijä tuottaa ilmaan, tai muuhun aineeseen, pitkittäistä aaltoliikettä, joka etenee poispäin värähtelijästä. Kun ääniaallot saavuttavat korvan, niin kuulemme äänen.
Kitaran kielet värähtelevät ja tuottavat ympäröivään ilmaan ääniaaltoja. Kitaran kaikukoppa vahvistaa ääntä. Ohuemmat kielet värähtelevät nopeammin ja tuottavat korkeampia ääniä kuin paksut kielet.

Äänen nopeus riippuu väliaineesta, jossa ääniaallot kulkevat. Ilmassa äänen nopeus on [[$340 \ m/s$]], vedessä [[$1500 \ m/s$]] ja esimerkiksi raudassa [[$5100 \ m/s$]].
Yhden sekunnin aikana ääni etenee eri aineissa eri matkat.

Äänen voimakkuus ilmaistaan desibeleinä ([[$dB$]]). Mitä voimakkaampi ääni on, niin sitä korkeammalla se on desibeliasteikolla. Desibeliasteikko on rakennettu siten, että ihmiskorva voi juuri ja juuri kuulla [[$0 \ dB$]] äänen.

Äänen voimakkuus ([[$dB$]])	Tilanne
0	kuulokynnys
10	lehtien havina
30	kodin taustaääni
50	hiljainen keskustelu
60	kovaääninen keskustelu
70	musiikin kuuntelu
100	rock-konsertti, kova melu
130	kipuraja

Äänen taajuus vaikuttaa myös äänen kuulemiseen. Ihmiskorvan kuuloalue on [[$20-20 \ 000 \ Hz$]]. Ikääntyessä ihmisen kuuloalue huononee ja esimerkiksi korkeita ääniä on vaikeampi kuulla. Tästä syystä sanotaan, että vanhat ihmiset eivät kuule heinäsirkkojen siritystä.

Ultraääni on ääntä, joka on taajuudeltaan liian korkeaa ihmiskorvalle ([[$>20 \ 000 \ Hz$]]). Lepakot ja kaikuluotaimet käyttävät ultraääntä ympäristön hahmottamiseen.
Lepakot tuottavat ja kuulevat ihmiskorvalle kuulematonta ultraääntä, jonka avulla lepakot hahmottavat ympäristöään.

Infraääni on ääntä, joka on taajuudeltaan liian matalaa ihmiskorvalle ([[$<20 \ Hz$]]). Esimerkiksi valaat ja elefantit käyttävät infraääniä toisilleen viestitelläkseen.

Resonanssi on ilmiö, jossa värähtely siirtyy samanlaisten värähtelijöiden välillä. Jokaisella värähtelijällä on ominaistaajuus, jolla värähtelijä luonnollisesti värähtelee. Esimerkiksi ääniraudan ominaistaajuus voi olla [[$440 \ Hz$]]. Jos kaksi samanlaista äänirautaa on vierekkäin ja toinen äänirauta värähtelee, niin värähtely siirtyy ilman kautta myös toiseen äänirautaan.

Vuonna 1940 Tacoma Narrows Bridge -silta romahti resonanssi-ilmiön takia. Virheellisesti suunniteltu silta alkoi resonoida tuulen kanssa, minkä seurauksena silta alkoi värähdellä ja lopulta romahti. Onnettomuus ei vaatinut kuolonuhreja.

2. Ääni

Ääni