ZŠ VNB I / 13

Lekce I / 13 - Zvuk

Cíl lekce:

Žáci získají základní představu o tom, co je zvuk, jak vzniká a jak se přenáší. Dále si vytvoří funkční model telefonu.

Zeptejte se Vašich dětí:

Co je zvuk?
Co je zdrojem zvuku, jak vzniká?
Kde nic neuslyšíme a proč?
Jak se šíří zvuk?
Kde všude se může zvuk šířit?
Jak vzniká řeč?
Jak lze u strunných nástrojů ovlivnit hloubku či výšku jejich tónu?

Zvuk

Zvuk je mechanické vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vyvolat sluchový vjem. Část zvuků se projevuje jako slyšitelný zvuk. Frekvence tohoto vlnění, které je člověk schopen vnímat, jsou značně individuální (závisí mj. na věku) a leží v intervalu přibližně 16 Hz - 20 000 Hz. Zvuky mimo toto pásmo neslyšíme, přesto jsme je schopni vnímat a mohou mít i nepříznivý vliv na zdraví či psychiku. Zvuky pod slyšitelnou hranicí (0,7 - 16 Hz) označujeme jako infrazvuk (je schopen rozvibrovat celý povrch těla či bránici), zvuky nad slyšitelnou hranicí (do 50 000 Hz) jako ultrazvuk. Vědní obor zabývající se zvukem se nazývá akustika.

Záznam zvuku
Obrázek Průběh ovzorkovaného řečového signálu

Zdroje zvuku

Zdrojem zvuku může být každé chvějící se (vibrující) těleso. Vodič zvuku, obyčejně vzduch, zprostředkuje spojení mezi zdrojem zvuku a jeho přijímačem (ucho, mikrofon nebo snímač). Zvuky se šíří i kapalinami (např. vodou) a pevnými látkami (např. stěnami domu). Vzduchoprázdno, vakuum, je dokonalou zvukovou izolací. Zdrojem zvuku mohou být kromě těles kmitajících vlastními kmity i tělesa kmitající kmity vynucenými. K nim patří např. ozvučnice mnohých hudebních nástrojů, reproduktory, sluchátka a další zařízení pro generování nebo reprodukci zvuku.

Příklady zdrojů zvuku
Obrázky Tambourine od gramzon [Public domain]; Speakers gsagri04 [Public domain];Football referee’s whistle od casino [Public domain], via openclipart

Vznik zvuku

Zvuk vzniká kmitáním tělesa. Rozlišujeme dva základní zvuky: tón (periodické kmitání tělesa) a hluk (neperiodické kmitání tělesa). Tělesa mohou být rozkmitána několika způsoby: údery (struna na klavíru, blána na bubnu, činely, zobání), drnkání (kytara, harfa, luční kobylka), smýkání (smyčec u houslí, křída po tabuli, brzdy auta), trvalá deformace, drcení (muchlání papíru, trhání látky, rozbití sklenice), rychlý pohyb těles (prásknutí bičem, letící letadlo, švihnutí proutkem), proudění vzduchu kolem ostré hrany tělesa (flétna, píšťalka, dráty ve větru), prudká změna tlaku (výstřel z pušky, otevírání syceného nápoje, mlaskání), proudění vzduchu mezi blízkými pružnými tělesy (hlasivky).

Šíření zvuku
Obrázek speaker-volume-loud-sound-voice-98507 od OpenIcons [Public domain], via Pixabay

Hlas

Hlas je zvuk vytvářený hlasivkami. Lidský hlas vzniká tak, že proud vzduchu z plic rozechvívá sevřené hlasivky (svaly, vazy a chrupavky v hrtanu), čímž vznikají zvuky o různých frekvencích. Napnutí hlasivek se spolupodílí na barvě hlasu. Takto vytvářené zvuky se dále mění rezonancí vzduchu v nosohltanové, hrudní a ústní dutině. Mluvčí pak záměrně ovlivňuje rezonanci při řeči polohou mluvidel (jazyk, rty, zuby, patro). Celý proces se nazývá artikulace.

Hlasivky
Obrázek Larynx and nearby structures od Alan Hoofring [Public domain], via Wikimedia Commons

Vlastnosti zvuku

Jako vlastnosti zvuku se uvádí výška, barva, hlasitost (intenzita).

Výška zvuku

Výška zvuku je dána jeho frekvencí, tj. počtem opakování periodického děje za jednotku času. Čím vyšší je frekvence, tím je vyšší tón.

Normální hovor – 200 až 500 Hz
Nejvyšší hudební tóny – 4000 Hz
Pronikavý křik – 8000 Hz
Horní mez lidského sluchu – 20 000 Hz
Horní mez sluchu psů a koček – 30 000 Hz
Horní mez sluchu netopýrů – 100 000 Hz

Barva zvuku

Zvuky se i při stejné výšce mohou lišit odlišným zabarvením. Rozdílná barva zvuku různých zdrojů zvuku je dána různým způsobem vzniku zvuku v různých rezonátorech, které se liší tvarem, velikostí, materiálem. Sluchem podle barvy zvuku rozeznáváme hudební nástroje a hlasy lidí.

Intenzita zvuku

Každý zvuk se vyznačuje svou fyzikální intenzitou, odpovídající veličina se nazývá hladina intenzity zvuku a bývá udávána v Decibelech (dB). Intenzitě odpovídá fyziologická veličina hlasitost.

Zpracování zvuku

Zvuk, který prochází zvukovodem, naráží do bubínku, ten se rozechvěje a vibrace se přenáší až do vnitřního ucha. Tam na vibrace reagují smyslové buňky, které informace o zachyceném zvuku vedou pomocí sluchového nervu k dalšímu zpracování do mozku.

Sluchové ústrojí
Obrázek Anatomy of the Human Ear (upraveno H.Karasek) od Chittka L, Brockmann A [CC-BY-2.5], via Wikimedia Commons

Sluch

Sluch je schopnost vnímat zvuky, která je společná všem vyšším živočichům, kteří jsou vybaveni speciálním smyslovým orgánem, uchem. Sluchové ústrojí se vyvinulo až u živočichů žijících na souši. U člověka má největší význam pro interindividuální komunikaci při navazování vztahů ve společenském prostředí. Sluchové ústrojí má také velký význam pro rozvoj myšlení, citového života, poskytuje estetické zážitky (poslech hudby, recitace,..). Na základě sluchu se vytvořila řeč jako sluchový reflex.

Ucho

Ucho je sluchový orgán obratlovců. Jeho základními částmi jsou vnější, střední a vnitřní ucho. Ucho mladého člověka dokáže vnímat zvuk v rozsahu frekvencí 20 – 20 000 Hz, starší člověk obvykle slyší jen v rozmezí frekvencí 50 – 8000 Hz. Nejcitlivější je kolem 2000 Hz, tedy v oblasti, kolem které se často pohybuje frekvence lidského hlasu.

Ucho
Obrázek Ucho od Dezidor [CC-BY-3.0], via Wikimedia Commons

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: