Indhold. Svingninger & lyd Side_1

Transkript

1 Indhold Svingninger... 3 Egensvingninger og egenfrekvens... 3 Tacoma broen Ingeniørernes mareridt... 4 Bølgers egenskaber... 5 Bølger reflekteres... 5 Bølger interfererer... 5 Vandrende bølger... 6 Stående bølger... 6 Tværbølger og længdebølger... 7 Lydbølger i luft... 7 Effektiv lyd transport... 8 Menneskets stemme... 8 Lydens fart, frekvens og bølgelængde... 9 Det tavse Univers... 9 Delfiners lyde Frøers Kvækken Svingninger & lyd Side_1

2 Græshoppers sang Bas og diskant højtalere Introduktion til valgemner Med lyden på rejse Med lyden ind i støjen Med lyden ind i musikken Valgemne: Med lyden på rejse Lydens egenskaber Lydens refleksion Lydens fart Lyddesign Jagten på olie og gas Dæmpning af lyd Hurtigere end lyden Dopplereffekten Resonans Ultralyd Delfiners lydverden Ekkolod Flagermus Menneskets brug af ultralyd Ultralyd scanning Ultralydsbehandling Valgemne: Mad lyden ind i støjen Øret Det ydre øre Mellemøret Det indre øre Ørets frekvensområde Lyd intensitet Lydtryksniveauet Måling af støj Tinnitus Støj Støjgrænser på arbejdspladser Indfrastøj, en plage Indkapsle støjkilden Lyddæmpning af lokaler Hindre støjen i at nå frem Valgemne: Med lyden ind i musikken Lydbilleder Strengeinstrumenter Den akustiske guitar Elguitaren Klaveret Blæseinstrumenter Orglet Fløjten Saxofonen Surround sound Svingninger & lyd Side_2

3 Svingninger Lyd og svingninger er to fysiske begreber, der er tæt forbundet med hinanden. Svingninger forekommer mange steder. Blæsten sætter trækronerne i svingninger, udspringeren sætter vippen i svingninger, sangeren sætter luften i svingninger osv. Et pendul har udført én svingning, når det har bevæget sig fra yderstilling til yderstilling og tilbage igen. Amplituden, A, er afstanden fra hvilestilling til yderstilling. Svingningstiden, T, er den tid, pendulet er om at udføre én svingning. Enheden for tid er sekund, s. Frekvensen, f, er det antal svingninger pendulet udfører på ét sekund. Enheden for frekvens er hertz, Hz. Hz = s -1. Et pendul med en svingningstid på 0,2 s udfører 5 svingninger pr. sekund, frekvensen er 5 Hz. Der er følgende sammenhæng mellem frekvensen f og svingningstiden, T: f 1 eller _ T T 1 f 1. Artisten bruger sin krop, til at sætte trapezen i voldsomme svingninger. Alle svingninger kan beskrives ud fra amplituden og svingningstiden eller frekvensen. Et svingende pendul mister efterhånden sin energi, og amplituden bliver mindre og mindre, svingningen dæmpes. Egensvingninger og egenfrekvens Hvis vi skubber et pendul i gang og derefter lader det svinge selv, udfører pendulet frie svingninger Svingninger & lyd Side_3

4 eller egensvingninger. Frekvensen er uafhængig af den påvirkning, der satte pendulet i gang, og den kaldes egenfrekvensen. Et svingende system, der passer sig selv, svinger med en egenfrekvens, som er uafhængig af den påvirkning, der satte svingningen i gang. Alt kan sættes i svingninger, og alt har en eller flere egenfrekvenser som pendulet. Det gælder både en bordplade, en skorsten, en møllevinge, en bro, en jernstang osv. Hvis man påvirker et svingende system med en frekvens, der er den samme som systemets egenfrekvens, kan man særlig let overføre energi fra et svingende system til et andet. Fænomenet kaldes resonans. Tacoma broen Ingeniørernes mareridt Svingninger & lyd Side_4

5 Bølgers egenskaber Lydbølger, havbølger, lysbølger og snorbølger er vidt forskellige, men de har alligevel mange fælles egenskaber. Ved lydbølger og lysbølger kan vi ikke se, det der svinger, men det kan vi ved snorbølger. I det følgende undersøger vi snorbølger, fordi de tydeligt viser de egenskaber, der gælder for alle bølgetyper. Bølger reflekteres En snor er fastgjort til muren. Når vi bevæger på snorens frie ende og sender en bølgetop af sted, forplanter bølgen sig ned gennem snoren og reflekteres af muren. Bølger interfererer Vi sender to bølgetoppe af sted fra hver sin ende af snoren. Bølgerne fortsætter uhindret gennem hinanden, uden at de ændres. Lige i det øjeblik bølgerne passerer hinanden, samvirker de. Vender de to bølgetoppe til samme side, forstærker bølgerne hinanden. Vender de to bølgetoppe til hver sin side, svækker bølgerne hinanden. Hvis bølgernes udsving er lige store, udslukker de hinanden i et øjeblik. Alle bølger kan gå gennem hinanden uden, at de ændres. i det øjeblik bølgerne passerer hinanden forstærker eller svækker de hinanden, bølgerne interfererer. Svingninger & lyd Side_5

6 Vandrende bølger Når vi ryster den ene ende af en lang udspændt elastik, frembringer vi en ensartet periodisk bølge. En periode går fra en bølgetop til næste bølgetop. Bølgelængden, λ, er afstanden mellem to bølgeloppe eller to bølgedale. Amplituden, A, er bølgens største udsving. Amplituden er afstanden fra hvilestilling til en bølgetop eller en bølgedal. Et givent punkt på elastikken, svinger hele tiden op og ned. Bølgens frekvens, f, angiver antallet af gange, punktet svinger op og ned på et sekund. Selve bølgeformen bevæger sig med farten, v. For alle bølger gælder at: fart = frekvens * bølgelængde v=f*λ Stående bølger Vibratoren sender periodiske bølger ud ad elastikken, hvor de bliver reflekteret fra de to ender. Først fra den faste ende og dernæst fra vibratorenden. Bølgerne interferer med hinanden. Hvis vibratoren svinger med en af elastikkens egenfrekvenser, opstår der en stående bølge ved interferensen. Alle dele af snoren passerer ligevægtsstillingen samtidig. Nogle steder er elastikken i ro. Her er der knudepunkter. Afstanden mellem to knudepunkter er en halv bølgelængde. Andre steder er der store udsving på elastikken. Her er der buge. Afstanden mellem to buge er også en halv bølgelængde. Stående bølger opstår kun ved elastikkens egenfrekvenser, som også kaldes resonansfrekvenser, i en stående bølge kan amplituden blive meget stor. Svingninger & lyd Side_6

7 Tværbølger og længdebølger. I en tværbølge svinger de enkelte dele på tværs af bølgens udbredelsesretning. Snor- og elastikbølger er eksempler på tværbølger, som vist på den foregående side. I en længdebølge svinger de enkelte dele langs bølgens udbredelsesretning. Lydbølger i luft og bølger på langs ad en fjeder er længdebølger. Når vi rytmisk bevæger det yderste af en lang fjeder frem og tilbage, frembringer vi en ensartet, periodisk længdebølge. En periode går fra midten af en fortætning til midten af næste fortætning. Bølgelængden,λ, måles fra midten af en fortætning til midten af næste fortætning. Lydbølger i luft Lyd opstår, når noget vibrerer eller svinger. Det kan f.eks. være en guitarstreng eller en højtalers membran. 2. højtalerens membran sætter luften i svingninger. Det opstår fortætninger og fortyndninger, som udbreder sig som en længdebølge i luften. Trykamplituden bliver gradvist mindre, og lyden bliver svagere. Svingninger & lyd Side_7

8 Højtaleren frembringer lyd, når membranen svinger frem og tilbage. Svinger membranen udad, bliver luften presset sammen, så der bliver lidt mindre afstand mellem molekylerne. Der opstår en fortætning, som giver et lille overtryk. Svinger membranen ind ad, får molekylerne mere plads, og der opstår en fortynding, som bevirker et undertryk. Lyden udbreder sig som svingninger i luftens tryk. Tryk-amplituden angiver tryk-udsvinget i forhold til luftens normaltryk. Lyden kommer fra højtalerens membran og bliver herefter spredt i alle retninger. Når vi fjerner os fra højtaleren, bliver lyden hurtigt svagere, da overtrykket skal fordeles på et stadigt større rumfang. Effektiv lyd transport Lyttetragte, hørerør, store ører og megafoner koncentrerer lydbølgerne og gør lyden kraftigere. Haren har en god hørelse, fordi den med sine store ydre ører opfanger lydens trykbølger fra et stort område. Et hørerør eller en lyttetragt har samme funktion som de store ører. Tragtformen samler lydbølgerne fra et stort til et stadigt mindre område, så der bliver meget store trykvariationer i bunden af tragten, lyden bliver kraftigere. Menneskets stemme Svingninger & lyd Side_8

9 Lydens fart, frekvens og bølgelængde Lydens fart afhænger af temperaturen, og det medium lyden udbreder sig i. I atmosfærisk luft ved stuetemperatur er farten ca. 340 m/s. Lydens frekvens angiver antallet af svingninger pr. sekund. Et ungt menneske kan høre lyde i frekvensområdet fra 20 Hz til Hz. Ud fra høregrænserne fastlægges infralyd og ultralyd. Infralyd er lyd med frekvens under 20 Hz. Ultralyd er lyd med en frekvens over Hz. Når frekvensen er kendt, kan bølgelængden beregnes ud fra bølgeformlen. V= f * λ, der kan omformes til v f Vi kan f.eks. beregne, hvilke lydbølgelængder et ungt menneske kan registrere. Den laveste frekvens giver den længste bølgelængde: max v f min 340m / s 20Hz 17m På tilsvarende måde beregnes den korteste bølgelængde til 0,017 m eller 17 mm. Det tavse Univers Lyden kan også gå gennem væsker eller faste stoffer, men den kan ikke gå gennem et lufttomt rum, hvor der ingen atomer findes. Lyd er mekaniske svingninger, dvs. svingninger i et eller andet stof. I rummet kan ingen høre dig skrige. filmplakaten for science fiction filmen Alien beskriver de korrekte lydforhold i universet. Lyden skal have et medium fyldt med atomer eller molekyler at udbrede sig i, og Universet er lufttomt derfor stilheden. Svingninger & lyd Side_9

10 Græshoppers sang Frøers Kvækken Delfiners lyde Svingninger & lyd Side_10

11 Bas og diskant højtalere Svingninger & lyd Side_11

12 Introduktion til valgemner Med lyden på rejse Vi oplever en række specielle lydfænomener, som f.eks. fly, der bryder gennem lydmuren, og ambulancers udrykningshorn, der skifter tonehøjde. Lydens egenskaber gør endvidere lyden nyttig for mennesket. Vi anvender bl.a. ultralyd i ekkolod, til scanning, i vores søgen efter olie og i behandling af muskelsmerter. Med lyden ind i støjen Mange mennesker bliver dagligt generet af støj i deres bolig eller på deres arbejdsplads. Tinnitus er en udbredt høreskade, som kan opstå ved vedvarende støj eller høj musik. For at forbygge høreskader og forbedre arbejdsmiljøet har Arbejdstilsynet fastlagt meget præcise støjgrænser for arbejdspladser. Med lyden ind i musikken Musikken fra guitarer, klaverer og andre strengeinstrumenter stammer fra svingende strenge, og blæseinstrumenters musik stammer fra svingende luftsøjler. Et surround anlæg består af en række forskellige højtalere, det giver dig oplevelsen af at befinde dig midt i en koncertsal, når du lytter til musik hjemme i stuen. Svingninger & lyd Side_12

13 Valgemne: Med lyden på rejse Lydens egenskaber Lydens refleksion Ekko og efterklang er to fænomener, der opstår som følge af lydens refleksion. Et ekko bliver kun tydeligt, hvis man kan skelne den udgående lyd fra den reflekterende lyd. Det kræver en afstand mellem lydkilden og det reflekterende materiale på mindst 30 meter. Er afstanden for lille, kalder man det efterklang i stedet for ekko. I omklædningsrum, hvor der ikke er møbler, tæpper og gardiner til at absorbere lyden, er efterklang et velkendt fænomen. Sang i badeværelset bliver også meget gennemtrængende på grund af efterklangen. Lydens fart Lydens fart gennem et stof, afhænger af stoffets temperatur og tilstandsform. Tiltrækningskræfterne mellem stoffets molekyler er forskellige i faste stoffer, væsker og gasser. I faste stoffer og væsker er molekylerne koblet godt sammen, og her bevæger lyden sig med en betydelig større fart end i gasser. Molekylernes fart er større, jo varmere gassen er, så lydens fart stiger med temperaturen. I Sibiriens kulde kan lydens fart være under 300 m/s, mens den i Afrikas ørken kan være over 350 m/s. Ved samme temperatur har lette molekyler mere fart på end tunge. Derfor er lydfarten størst i lette gasser, hvilket også fremgår af tabellen. Svingninger & lyd Side_13

14 Jagten på olie og gas Lyddesign Svingninger & lyd Side_14

15 Dæmpning af lyd Når lydbølger bevæger sig gennem et medium, mister de efterhånden deres energi. De dæmpes. Frekvensen spiller en stor rolle for dæmpningen. Som det fremgår af skemaet, dæmper både luft og vand lydbølger med høj frekvens langt hurtigere end lydbølger med lav frekvens. Hurtigere end lyden Svingninger & lyd Side_15

16 Dopplereffekten En ambulance med udrykning passerer dig, mens du står stille på fortorvet og lytter til udrykningshornet. Når ambulancen kører forbi, hører du et tydeligt fald i tonehøjden. Fænomenet kaldes dopplereffekten. Udrykningshornet sender lydbølger ud i alle retninger. Lydens fart er 340 m/s uanset, hvor hurtigt ambulancen kører. 3. Foran ambulancen er bølgelængden mindre og tonen højere. Bag ambulancen er bølgelængden større og tonen dybere. Når ambulancen nærmer sig, bliver lydbølgerne presset sammen, og bølgelængden bliver formindsket. Bølgeformlen angiver sammenhængen mellem fart, frekvens og bølgelængde: V= f * λ Da lydens fart er konstant resulterer en mindre bølgelængde i en højere frekvens. Udrykningshornets tone bliver højere. Når ambulancen er på vej væk, bliver bølgelængden større og frekvensen mindre. Udrykningshornets tone bliver dybere. Svingninger & lyd Side_16

17 Resonans Man kan overføre svingninger fra én stemmegaffel til en anden, hvis de to stemmegafler har samme egenfrekvens. Fra den anslåede stemmegaffel (A) udbreder der sig trykbølger i den omgivende luft. Bølgerne rammer resonanskassen ved stemmegaffel (B) og sætter stemmegaflen i svingninger. Forsøget viser, at lyd kan overføres via resonans. Ultralyd Ultralyd er lyd med en frekvens over Hz. Både mennesker og dyr anvender ultralyd til navigation, undersøgelser og fangst. 4. Lægen undersøger blodgennemstrømningen i et blodkar i mandens bughule. Lægerne kan opdage åreforkalkninger ved en dopplerundersøgelse. Ultralydsekkoer fra røde blodlegemer i bevægelse har en anden frekvens end den udsendte ultralyd. Ud fra frekvensforskellen kan de røde blodlegemers fart bestemmes. Evt. forkalkninger i årerne opdages, da det ændrer blodets strømningsforhold og fart. Svingninger & lyd Side_17

18 Delfiners lydverden Definer bruger, som andre tandhvaler, lyd til navigation og til at jage med. De er dygtige til ekkolokalisering. Delfiner danner et nøjagtigt indtryk af omgivelserne ved at udsende en ultralydstråle og lytte til det ekko, der kastes tilbage, når lyden rammer grænsefladen til et andet materiale. Ekkolokaliseringen er afgørende for delfinernes eksistensmuligheder. Floddelfiner lever f.eks. i mudrede og grumsede floder, hvor der er totalt mørke i de dybder, delfinerne finder deres føde. Delfiner ekkolokaliserer ved at udsende nogle korte kliklyde. Hver kliklyd er kun på nogle få tusinddele af et sekund. Til gengæld udsendes flere hundrede klik pr. sekund. Når delfiner hører ekkoet fra klikkene, kan de vurdere afstand til og position og størrelse af genstande, der er større end ca. en bølgelængde. Delfiner er avancerede brugere af ekkolokalisering. Hvis de kun hører et svagt ekko, gør de kliklydende korte og holder længere pauser mellem klikkene, så de bedre kan opfange selv svage ekkoer. Delfiner udsender kliklyde med forskellige frekvenser afhængig af, hvad de vil undersøge. Frekvensen strækker sig helt nede fra den del af spektret, mennesket kan høre, til ultralyde med frekvenser op på Hz. Ultralyd med de allerhøjeste frekvenser dæmpes meget hurtigt af vandet, men inden for kort afstand giver de høje frekvenser delfinerne mulighed for at skelne meget fine detaljer. Ud fra bølgeformlen kan vi beregne, at en frekvens på Hz gør det muligt at se" genstande ned til ca. l cm. v 1.500m / s min 0,006m 6mm f Hz Svingninger & lyd Side_18

19 Flagermus Ekkolod Svingninger & lyd Side_19

20 Menneskets brug af ultralyd Industrien, hospitalerne og fiskeriet bruger ultralyd til mange nyttige formål. Her kan du kan læse om ekkolod, ultralydsscanning og ultralydsbehandling, som er et lille udpluk af ultralyds anvendelse. I mange ultralydsapparater anvendes en transducer, der både kan udsende og modtage ultralyd. Transduceren kan fungere både som en højtaler, der omsætter elektriske svingninger til ultralyd, og som en mikrofon, der modtager ultralyd og opsætter den til elektriske svingninger. Ultralyd scanning Ultralydsbehandling Svingninger & lyd Side_20

21 Valgemne: Mad lyden ind i støjen Øret Øret opfanger lyden og omdanner svingningerne i luftens til nerveimpulser. Øret består af det ydre øre, mellemøret og der indre øre. Det ydre øre Lyden udbreder sig som trykbølger i luft. Det ydre øre fungerer som en tragt, der samler trykbølgerne og leder dem ind i øregangen, hvor frekvenserne i området Hz forstærkes yderligere. I bunden af øregangen sidder trommehinden, som sættes i svingninger af lydens trykbølger. Mellemøret Mellemøret er et luftfyldt rum lige bag trommehinden. Her findes tre små knogler: hammeren ambolten og stigbøjlen. Øreknoglerne overfører svingningerne til det ovale vindue, som sidder ved indgangen til det indre øre. Hvis der er væske i mellemøret, svinger trommehinden dårligt, og hørelsen nedsættes betydeligt. Svingninger & lyd Side_21

22 Det indre øre Vort øre modtager mekaniske svingninger, omdanner dem til elektriske impulser og sender impulserne videre til hjernen Det indre øre er snoet som en snegl og fyldt med væske. Inde i sneglen sidder omkring sansehår, der er følsomme overfor strømninger i væsken. Svingninger i det ovale vindue sætter sneglens væske i bevægelse, og det får sansehårene til at svaje og bøje sig. De høje toner med stor frekvens giver strømninger yderst i sneglen. De dybe toner med lav frekvens giver især strømninger inderst i sneglen, hvor den er snævrest. Sansehårene reagerer ved at udsende små elektriske impulser, som vandrer til hjernen, hvor de bliver registreret som lyd. Vi kan bedømme en lydkildes placering og bevægelse, fordi hjernen modtager lyd-impulser fra begge sider af hovedet. Ørets frekvensområde Menneskets øre kan opfatte lyde i frekvensområdet mellem 20 Hz og Hz. Vores tale ligger i frekvensområdet fra 100 Hz til Hz. Området fra 500 til Hz er det vigtigste for opfattelsen af talen, og øret er indrettet, så det er mest følsom overfor disse frekvenser. Med alderen aftager ørets følsomhed overfor de høje frekvenser. De fleste voksne mennesker kan ikke høre frekvenser over Hz. Svingninger & lyd Side_22

23 Lyd intensitet Når en lydbølge bevæger sig gennem luften, medfører den energi. Lydintensiteten er et mål for energien. Hvis der strømmer en energi på l joule gennem et tværsnit på l m 2, er lydens intensitet l watt pr. m 2 eller l W/m 2. Det er en meget stor intensitet, som er lige ved smertegrænsen. Lydintensiteten måles i watt/m 2 eller W/m 2. Intensiteten afhænger ikke af lydens frekvens, men kun af trykamplituden. Jo større trykamplitude jo større intensitet. Lydtryksniveauet Der er så kæmpestore forskelle i lydintensitet på de lyde, vi hører, at det er upraktisk at angive lydens intensitet direkte i watt/m 2.1 stedet angives det såkaldte lydtryksniveau i decibel, db. Lydtryksniveauet måles i decibel, db. Som det fremgår af eksemplet nedenfor, er der ikke en lineær sammenhæng mellem lydintensiteten og lydtryksniveauet. To myg giver den dobbelte lydintensitet af en enkelt myg, men det lyder ikke dobbelt så højt, og lydtryksniveauet stiger kun med 3 db. Der skal 8-10 myg til før, det lyder som en fordobling. Hvilket svarer til en forøgelse i lydtryksniveauet på 9-10 db. Svingninger & lyd Side_23

24 Høj musik kan let komme op på et lydtryksniveau på omkring 100 db. Hvis musikken dæmpes med 3 db halveres sliddet på hørelsen. Måling af støj Øret er ikke lige følsomt i alle frekvensområder, følsomheden er størst mellem 500 og Hz. Lyd-målere, der opgiver lydtryksniveauet i db(a), efterligner ørets følsomhed ved at filtrere lyde med meget lave eller høje frekvenser fra. Nogle mennesker er dog meget følsomme over for de meget dybe eller høje frekvenser. Derfor kan støjmålinger i db(a) i nogle tilfælde give et falsk billede af støjgener. Svingninger & lyd Side_24

25 Tinnitus Svingninger & lyd Side_25

26 Støj Høreskader kan opstå på flere måder. Det mest almindelige er, at hørelsen langsomt bliver dårligere, fordi man dagligt bliver udsat for støj. Kraftige og kortvarige lyde som f.eks. skud og eksplosioner kan også give høreskader. Musik er i dag årsagen til en del høreskader. Ved høj musik sniger lydtryksniveau-et sig let op på 100 db(a). På en arbejdsplads er en tilsvarende lydstyrke kun tilladt i 15 minutter dagligt. Ved en høreskade bliver sansehårene i øresneglen ødelagt. Få ødelagte sansehår betyder ikke noget, men flere ødelagte sansehår giver høretab. En høreskade varer evigt, da sansehår ikke gendannes. Støjgrænser på arbejdspladser På arbejdspladser fastsætter Arbejdstilsynet støjgrænserne ud fra den gennemsnitlige lydpåvirkning gennem en arbejdsdag på 8 timer. Igen personer må udsættes for et lydtryksniveau over 85 db(a) i 8 timer. Er støjen over 80 db(a), skal arbejdsgiveren stille høreværn til rådighed. Svingninger & lyd Side_26

27 Indfrastøj, en plage Skemaet over støjgrænser viser, hvor lang tid en person dagligt må udsættes for et bestemt lydtryksniveau. Støjgrænserne tager højde for, at en forøgelse af lydtryksniveauet på 3 db(a) fordobler sliddet på hørelsen. Hver gang lydtryksniveauet stiger med 3 db(a) halveres den tid, en person må udsættes for støjen. På en arbejdsplads kan støj bekæmpes på flere forskellige måder. Man kan f.eks. indkapsle støjkilden, opsætte lyddæmpende materialer i lokalet eller hindre støjen i at nå modtageren. Svingninger & lyd Side_27

28 Det er kun de dybe toner, der passerer Indkapsle støjkilden bilens metalvægge og kommer frem til pigen. Det er lettere at dæmpe de høje Det er effektivt at dæmpe støjen ved frekvenser. at bygge en kasse rundt om støjkilden, hvis man vælger de rette materialer til kassens vægge. Porøse materialer som f.eks. mineraluld og skumplast absorberer lyden godt, men de er ikke særlig lydisolerende. Ikke porøse materialer som f.eks. stål og plast er derimod meget lydisolerende. Væggens vægt og støjens frekvens afgør, hvor effektivt væggen dæmper støjen. En tung væg er mere lydisolerende end en let væg. De høje frekvenser er lettere at dæmpe end de lave frekvenser. Mest effektivt er det at indkapsle en støjkilde i et lydabsorberende materiale, som igen er omsluttet af et lydisolerende materiale. Svingninger & lyd Side_28

29 På et af de mange autoværksteder i den store by Jejsing, er lydtryksniveauet nedsat med 4 db, og efterklangstiden er reduceret fra 2,30 sek. Til 0,99 sek. Ved at opsætte 200 m 2 lydabsorberende paneler på vægge og lofter. Lyddæmpning af lokaler Mange arbejdspladser har lydhårde rum med f.eks. beton eller klinker på gulv, vægge og loft. Når lyden rammer de hårde flader, bliver den reflekteret, og det tager lang tid, før støjen dæmpes. Efterklangstiden er lang. Efterklangstiden er defineret, som den tid lydtryks-niveauet er om at falde 60 db. I et lydhårdt rum kan man sænke lydtryksniveauet og efterklangs-tiden ved at beklæde vægge og loft med porøse lydabsorberende materialer fremstillet af mineraluld eller skumplast. Hindre støjen i at nå frem Er støjen koncentreret bestemte steder på arbejdspladsen, kan man hindre støjen i at brede sig ved at opsætte lydskærme. I nærheden af lydskærmen skal vægge, gulv og loft være lydabsorberende. Ellers har skærmen ingen effekt. En lydskærm kan ikke stoppe lyde med lave frekvenser, fordi bølgelængden bliver så stor i forhold til skærmens størrelse, at bølgerne kryber udenom. Svingninger & lyd Side_29

30 Valgemne: Med lyden ind i musikken Lydbilleder Et oscilloskop viser, hvordan spændingen varierer som funktion af tiden. Oscilloskopet kan vise lydbilleder, hvis der tilsluttes en mikrofon. Mikrofonen omdanner lydens trykvariationer til elektriske svingninger og sender en lille vekselspænding til oscilloskopet. En stemmegaffel eller en tonegenerator udsender en ren tone med en konstant frekvens. Lydbilledet af rene toner er en blød ensartet kurve, der er symmetrisk omkring x-aksen. Lydens intensitet bestemmer kurvens amplitude. Hvis vi skruer op for lydintensiteten vokser amplituden. Støj kan være lyde, der indeholder en række forskellige frekvenser og intensiteter. Lydbilledet er uregelmæssigt og uden symmetri. Der kan også være pludselige udsving. Et brag består af én trykbølgetop med en stor amplitude. Lydbilledet viser et pludseligt og voldsomt udsving, og ellers smyger kurven sig langs x-aksen. Strengeinstrumenter Guitaren, klaveret og violinen er nogle af de strengeinstrumenter, der findes. Fælles for dem er, at lyden opstår ved, at man sætter strenge i svingninger. Strengeinstrumenternes lyd er bestemt af klangbundens udformning samt strengenes tykkelse, længde og spænding. En streng kan udføre stående svingninger på flere forskellige måder. Mest enkelt er Svingninger & lyd Side_30

31 det, når den udfører en grundsvingning. Her er der bug på midten øg knudepunkter ved enderne. Den tone, der opstår ved grundsvingningen, kaldes grundtonen. Normalt udfører en streng ikke kun grundsvingningen. Den udfører også svingninger, der frembringer de forskellige overtoner, se skema. Man kan tydeligt høre forskel på de forskellige strengeinstrumenter. En guitar og et klaver lyder ikke ens, selv om de spiller den samme tone. Man siger, at tonerne har forskellige klangfarver. Den mest dominerende tone er oftest grundtonen, men sammen med grundtonen høres en række overtoner. Styrkeforholdet mellem overtonerne bestemmer tonens klangfarve. Den akustiske guitar Den almindelige, møderne guitar har siden 1800-tallet ofte haft seks enkeltstrenge. Hvis en guitar kun bestod af et bræt med udspændte strenge, ville den få en meget spinkel lyd. Guitaren består også af en klangbund, en kasse med flad bund og indsatte sidestykker. Den svinger med, så strengenes lyd bedre forplanter sig til omgivelserne. Elguitaren Svingninger & lyd Side_31

32 Klaveret Klaveret er bygget op om en stor ramme, hvorpå strengene er udspændt. Rammen og strengene er bygget ind i en klangbund, som er med til at forstærke lyden. Strengene bliver anslået af en hammer-mekanisme, som er forbundet til klaverets tangenter. En pianobygger er ved strenge pianoet. De korte stenge giver de højeste toner, mens de længste strenge giver de dybe toner. Indtil det 19. årh. havde alle klaverer en stor, flad klangbund, som vi i dag kender fra flygler. Men en voldsom udvikling af mekanikken, samt bestræbelser på at spare plads gjorde, at man i 1830'erne opfandt pianoet, hvor strengene er stillet på højkant. Teknikken blev overført til almindelige husklaverer. Alle oktaver indeholder de samme toner, bare i forskellige frekvensområder. A et i den enstrengede oktav, er kammertonen, med en frekvens på 440Hz. Hvis man tager alle de toner, vi kender fra musikken, og ordner dem i rækkefølge fra den højeste til den dybeste, får man tonerækken. Tonerækken er inddelt i afsnit, som kaldes oktaver. Når man går en oktav op, fordobles tonernes frekvens. I Danmark kender vi kun til 12 forskellige toner i en oktav, men andre steder i Verden opfatter man tonerne anderledes. I arabisk musik er en oktav inddelt i 25 forskellige toner. På den indiske Citar kan man spille mange flere toner, end på de vestlige strengeinstrumenter. Svingninger & lyd Side_32

33 Blæseinstrumenter Fløjten, saxofonen og orglet er blæseinstrumenter. Fælles for dem er, at lyden opstår ved, at man sætter luftsøjler i svingninger i lukkede eller åbne rør. En tonegenerator sender lydbølger ind et rør, der er lukket i den anden ende. Lydbølgerne bliver reflekteret fra de to ender. Først fra den lukkede ende inde i røret og dernæst fra den åbne ende. Lydbølgerne vekselvirker med hinanden, de intefererer. Ved resonansfrekvenserne opstår en stående lydbølge i røret. Vi hører det som en kraftig forstærkning af lyden. Der er altid bug ved stemplet og knude ved rørets åbne ende. Når man får et rør til at give lyd, opstår der flere stående lydbølger på samme tid. Den dominerende grundsvingning, som udsender grundtonen, akkompagneres af de forskellige overtoner. Frekvenserne afhænger af rørets længde. Jo længere røret er, jo dybere bliver grundtonen. Svingninger & lyd Side_33

34 Orglet Når min gode ven Gnavpot spiller på orgel for snehvide, bestemmer han tonerne ved at lukke orgelpibernes ventiler. I et orgel dannes tonerne i orgelpiberne. Orglet er et mekaniseret blæseinstrument, hvor en konstant luftstrøm ledes fra en blæsebælg og ud gennem piberne. Organisten kan åbne og lukke for pibernes ventiler og derved bestemme, hvilke toner der spilles. Et orgel kan bestå af flere hundrede piber alle i forskellige størrelser. Hver pibe frembringer sin egen tone, da tonehøjden afhænger af pibens længde. De dybeste toner kommer fra de største piber, mens de højeste toner kommer fra de mindste piber. Fløjten Du kender sikkert orglet fra kirken. Kirkeorgelet har haft en lang levetid. Allerede i det årh. fik det den udformning, det har i dag. En fløjte er et af de mest enkle blæseinstrumenter, vi kender. Den består af et rundt, hult stykke træ, hvori der er boret otte huller på oversiden. I den ene ende sidder mundstykket, hvor musikeren blæser luft ind i fløjten. Når man spiller på fløjte, ændrer man tonerne ved at åbne eller lukke for hullerne på fløjtens De store fløjter frembringer dybe toner, overside. Dækker man alle mens hullerne de sm med fløjter fingrene, frembringer bliver høje tonen og dyb, fordi hele rørets længde udnyttes. Efterhånden som man klare åbner toner. for hullerne gøres røret kortere, og tonen bliver højere. Svingninger & lyd Side_34

35 Saxofonen En saxofon består også af et rør, hvori der er nogle huller, som musikeren kan åbne og lukke for. Men saxofonen er et mere avanceret instrument end fløjten. På saxofonen er det umuligt at dække hullerne med fingrene. Derfor åbnes og lukkes hullerne på en saxofon ved hjælp af et system af klapper, som musikeren kan betjene. En stor forskel mellem en fløjte og en saxofon er, at en saxofon har et længere rør med flere huller. Musikeren kan derfor frembringe flere forskellige rørlængder på en saxofon, hvilket Lisa Simpson giver saxofonen mange flere forskellige toner end fløjten. Blue Lou fra The Blues Brothers Svingninger & lyd Side_35

36 Surround sound Svingninger & lyd Side_36