Der er lyd overalt De er overalt lydene. Lige meget hvor du vender dit hoved hen ligegyldigt om det er dag eller nat, så vil du altid høre lyde. De kommer bølgende gennem luften og rammer dig overalt på din krop. Men kun der, hvor du har ører at høre med, bliver de registreret som lyde. Luk ørerne Vi er så vant til at blive bombarderet med lyde, at der er mange af dem vi ikke lægger mærke til. Om natten lukker vi øjnene og sover. Men selv mens vi sover lytter vi for vi kan ikke lukke ørerne. Prøv at lukke øjnene og lyt lige nu. Hvad hører du? Hvad er lyd Lyd er bølger trykbølger, der bevæger sig gennem luften. Lydbølgerne kan også løbe gennem vand og andre væsker eller gennem faste stoffer som træ eller sten. Lyd er trykbølger i luften Prøv at slå på en ting en metalstang fx, det kan være et skilt, et bordben eller noget andet. Hvad sker der? Du hører en lyd. Hvorfor? Når du slår på metalstangen overfører du energi til den. Det får metalstangen til at svinge med små hurtige svingninger, som man kan se i slowmotion og med forstørrelsesglas. Hvis vi nu kigger helt tæt på den ene side af metalstangen, så vil stangens svingninger få luften omkring stangen til at svinge og danne bølger af tryk lydbølger. Det sker sådan her, hvis vi ser det i slowmotion:
Først skubber stangen til luftens molekyler, så de bliver pakket tættere sammen. Molekylerne i luften skubber til molekylerne længere ude, så de bliver pakket tættere sammen man kan sige at der bliver dannet en bølge af fortættet luft, som løber ud fra stangen i alle retninger. Derpå svinger metalstangen til den anden side, så bliver der dannet et lille sug, som gør at der kommer større afstand mellem luftens molekyler det kan man kalde en bølge af fortyndet luft. Og så svinger stangen tilbage igen og danner en ny bølge af fortættet luft. Osv. Lyd opstår altså ved, at der dannes tryk-bølger af fortætninger og fortyndinger af molekyler i luften. Det er det vi kalder lydbølger. Man kan forestille sig lydbølger som fortætninger og fortyndinger af molekyler i luften. Tegning: Eva Wulff. Lyd er trykbølger Det enkelte luft-molekyle flytter sig næsten ikke. Det svinger og skubber til molekylerne ved siden af så energien løber som trykbølger gennem luften, fra lydkilden og over til vores øre. I øret sætter lydbølgen vores trommehinde i bevægelse, så lyden bliver omdannet til små elektriske impulser i vores nervesystem, som hjernen opfatter som lyd.
Øret og hørelsen Dit øre består af det ydre øre med øreflip og øregang, som du kan mærke med fingeren. Inde bagved trommehinden ligger mellemøret og endnu længere inde i hovedet ligger det indre øre. 1 og 2: Ydre øre. 3. Mellemøre. 4: Indre øre. Foto: Malene Bendix. Hvordan virker øret Det ydre øre er som en tragt, der fanger lyden ind. Når en lydbølge rammer dit øre, løber den ind i øregangen og sætter din trommehinde i bevægelse. I mellemøret, lige indenfor trommehinden, sidder tre bittesmå knogler: Hammeren, ambolten og stigbøjlen. Når lydbølgen får trommehinden til at svinge, så svinger de tre små knogler også og overfører bevægelsen til sneglen i det indre øre. Sneglen er formet som et sneglehus og fyldt med væske. Sneglehusets indre vægge er beklædt med bittesmå hår-celler. Det er nerveceller, som kan opfatte bittesmå bevægelser. Når en lydbølge får din trommehinden til at bevæge hammeren, armbolten og stigbøjlen, så overfører de bevægelsen til væsken i sneglen. De små hårceller opfanger bevægelsen og sender en nerve-impuls til høre-nerven. Via hørenerven løber impulsen til hjernen, som hitter ud af, hvad det er for en lyd vi har hørt. Det sker ude i hjernebarken. Så det er en lang vej, for en lille lyd.
Lydens frekvens og tonehøjde Hvis du hører en sangerinde synge en ren tone, så kan vi tegne lyden som en bølge af højere tryk og lavere tryk, der går fra sangerindens mund gennem luften og til dit øre. Hvis sangerinden tager det høje C, så vil de lydbølger der kommer ud af hendes mund svinge hurtigere, end hvis hun brøler Så er det ned fra scenen, møgunger, med sin dybeste stemme. Lydbølger svinger hurtigt ved høje toner - og langsomt ved lave lyde. Tegning: Eva Wulff. Frekvens Lydens bølgelængde måles som afstanden fra bølgetop til bølgetop i meter og angiver tonehøjden. Lydens tonehøjde er afhængig af, hvor mange gange lydbølgen svinger for hvert sekund. Svinger den hurtigt, er tonen høj. Svinger den langsomt er tonen lav. Svingningshastigheden kalder man lydens frekvens og det måles i antal bølger pr tid. Prøv at synge en lyd med en høj frekvens og så en med en lav. Frekvens måles i hertz (antal svingninger/sek). De dybeste toner vi mennesker kan høre er på cirka 20 hertz. Deres lydbølger svinger altså 20 gange pr. sekund. De højeste toner vi mennesker kan høre er omkring 20.000 hertz og svinger altså 20.000 gange pr. sekund?
Lydens styrke Prøv at synge helt stille. Når du synger svagt, er de lydbølger du frembringer, lave. Prøv så at synge kraftigt! De lydbølger du frembringer nu er høje ligesom den larm du laver. Lydbølgernes højde (eller amplitude) fortæller noget om lydstyrken, dvs. om hvor kraftig lyden er. Høje lydbølger er kraftig lyd. Lave lydbølger er svag lyd. Tegning: Eva Wulff. Lydens styrke måler man i en enhed, man kalder decibel (db). Decibel et mål for lydstyrke Lydens styrke måler man i decibel (db). Vores ører kan lige akkurat opfatte en lydforskel på én decibel. Her er eksempler på lydes styrke: 0 db: Høretærsklen for et normalt menneskeøre 10 db: Svag raslen af blade 30 db: Fuglesang 50 db: Dæmpet tale 70 db: En støjende restaurant med mange mennesker 80 db: En gade med meget trafik 85 db: Den maksimale grænse for arbejdsstøj og larm i klassen 90 db: Høj og voldsom råben skæld ud :( 110 db: Musikken på et diskotek eller i øvelokalet hos et rockband 120 db: Kraftig støj fra en flyvemaskine 125 db: Smertetærsklen 135 db: Det højeste man må spille ved en udendørs rockkoncert 160 db: Et kraftigt skud 180 db: Lyden af en kanon helt tæt på. Trommehinden brister.
eller: Sanser og lyd
Masser af lydbølger Ude i virkeligheden er der masser af lyde. Prøv at lytte. Måske kan du høre stemmer, der snakker inde ved siden af, udenfor synger solsorten og langt væk kører en bil. Lydbølger med forskellige frekvens, forskellig styrke og forskellig varighed blander sig sammen. Men vores ører er udviklet til at skille de forskellige bølgemønstre ad og til at genkende og huske lyde. Det betyder fx, at du ved, at det er en bil, der kommer bagved dig, når du cykler af sted. Lydens hastighed Lyd er langsommere end lys Måske har du stået på en bakketop og kigget ud over et landskab. Langt borte står en mand og hugger brænde. Du kan se ham. Han stiller et stykke træ op på huggeblokken. Så løfter han kløveøksen op over hovedet og lader den falde ned på brændestykket, så det flækker. Du ser det ske, men først lidt efter hører du lyden af øksen, der rammer træet. Lydbølgerne bevæger sig hurtigt men lysets bølger bevæger sig endnu hurtigere og derfor når lyden af mandens økse dig lidt senere end synet. Hvor lyd ved stuetemperatur drøner af sted ca. 340 meter pr. sekund, så farer lyset af sted med ca. 300.000 km pr. sekund. Og ja, det er noget hurtigere. Torden og lynild Når det tordner, er det braget fra lynet, som du hører. Men tit vil du se lynet først og så hører tordenbraget efter et stykke tid. Da jeg var lille sad vi altid oppe, når det var tordenvejr om aftenen. Vi tændte stearinlys og drak tordenkakao og var lidt bange for, at lynet skulle slå ned i vores hus. For at finde ud af, hvor langt lynet var væk, talte vi altid sekunderne fra vi så et lyn og til vi hørte braget. Vi talte: En spande vand. To spande vand. Tre spande vand, og hver spand vand tog cirka 1 sekund at tælle. Jo færre sekunder der gik, desto tættere var lynet på vores hus. Men hvor tæt? Vi ved at lyden bevæger sig omkring 340 meter/sekund. Hver gang vi talte en spande vand gik der ét sekund. Vi skulle altså tælle 3 spande vand, for at lynet var 3 x 340 = cirka 1 kilometer væk. Huha.
Lyden bevæger sig hurtigere gennem vand end gennem luft. Foto: Malene Bendix. Lyd gennem luft, vand og fast stof Lyden bevæger sig som bølger gennem luften og gennem andre stoffer. Men det bevæger sig ikke lige hurtigt gennem alle stoffer. Ved stuetemperatur bevæger lyd sig gennem luften med ca. 340 meter pr. sekund. Vidste du, at lyden rejser hurtigere gennem vand? Og endnu hurtigere gennem træ, glas og stål? Det skyldes at molekylerne i faste stoffer er pakket tættere end i gasser og væsker og derfor hurtigere kan overføre lydbølgernes bevægelse til hinanden. I tabellen kan du se, hvor hurtigt det går. Stof Luft 340 Vand 1485 Træ 4000 Glas 5000 Stål 5100 Lydens hastighed i meter/sekund ved 15 grader Celcius Luft og jern Har du nogensinde prøvet at slå på et langt jernrør? I den anden ende af røret, vil slaget kunne høres to gange. Først vil du høre lyden, som er løbet gennem jernet i røret. Og ganske kort efter vil du kunne høre lyden, som har forplantet sig gennem luften i røret.
Stille verdensrum Ude i verdensrummet er der ingen lyd. Der er stille. I verdensrummet er der ikke noget luft og derfor heller ikke noget stof, som lyden kan bølge igennem. Så der er bare stor stilhed. Lyde kan være smukke. Her er en munk - en han med sort kalot. Munken synger smukt. Foto: Morten DD. Hansen, Naturhistorisk Museum, Aarhus. Artiklen er en let redigeret del af Skoven i Skolens delprojekt Naturfag i Naturen, som er støttet af Aage V. Jensens Naturfond. Forfatter: Malene Bendix. Tegning: Eva Wulff. Gitte Petersen. Klaus Schak Laursen, Karen Ravneberg Kerteminde Byskole 2015.
Elevark 1. Hvordan opstår lyd? 2. Hvad menes med fortættet og fortyndet luft? 3. Lav en illustration af lydens vej fra en lydkilde til øre. 4. Hvilke lyde kan vi mennesker høre? 5. Hvordan kan vi høre forskel på forskellige lyde? 6. Hvad hedder de tre små knogler i det indre øre? 7. Hvad er øresneglens opgave?
8. Tegn en lydbølge og marker en bølgelænge samt en bølgehøjde (amplitude) Forklar herunder: - hvilken betydning har bølgelængden? - hvilken betydning har bølgelængden bølgehøjden? 9. Forklar hvad frekvens er og hvilken enhed måles det i. 10. Med hvilken enhed måles lydens styrke? 11. Hvad er smertetærsklen for den menneskelige hørelse? 12. Lydens hastighed er 340 meter i sekundet. Hvad svarer 340 m/s til i km/t? 13. Lyn og torden er et eksempel, der viser at lyd bevæger sig langsommere en lys. Kan I nævne andre ting, der viser det samme?
14. Hvor mange gange er lyset hurtigere en lyden (cirka)? 15. Hvorfor bevæger lyd sig hurtigere igennem f.eks. træ end luft? 16. Hvad betyder lydens hurtige rejse gennem vand for havets dyr, som fx hvaler (hvalernes sang)? 17. Der er stille i verdensrummet, da der ikke er noget luft. Hvor er der ellers helt stille? Ekstra: Når I er færdige med spørgsmålene, tager I en computer og går ind på hjemmesiden: www.tonegenerator.com og prøv jer frem med forskellige eksperimenter.