lyd

Lyd som vi kan sanse ved hjelp av hørselen, er trykkvariasjoner (bølger) i luften. Mennesket er i stand til å detektere trykkvariasjoner som skjer fra omkring 20 ganger i sekundet til 20 000 ganger i sekundet. Mange dyr kan oppfatte lydbølger utenfor dette området.

Lydenergi kan også opptre på andre måter, som trykkvariasjoner i væsker eller som vibrasjoner/svingninger i faste stoffer. En gitarstreng som knipses, blir tilført energi slik at strengen begynner å svinge. Strengen er festet til gitarkassen og lydenergien overføres til denne slik at både lokk og bunn begynner å svinge med. Svingningene i gitarkassen virker på luftmolekylene omkring og setter disse i bevegelse slik at lydenergien tilslutt oppfanges av hørselen som lyd.

Antall variasjoner i sekundet kalles frekvens som måles i Hertz (Hz). Lydbølger med frekvens under 20 Hz kalles infralyd mens lydbølger med frekvens over 20 kHz (kilohertz) betegnes som ultralyd. Disse grensene kan være litt glidende.

Lyd i luft oppstår ved hurtige virveldannelser, f.eks. ved hullet i en fløyte eller ved utblåsningsrøret på en jetmotor. Lyd oppstår også ved plutselige trykkforandringer som ved skudd og eksplosjoner og ved støt mellom faste legemer, eller ved regelmessige svingninger av et legeme, f.eks. en fiolinstreng eller en høyttalermembran. Lydkildene lager hurtige trykkvariasjoner i luften, og disse brer seg utover som trykkbølger, lydbølger.

Lydbølger må ha stoff å bre seg i, og de kan gå i alle slags stoff, men med forskjellig hastighet. Lydhastigheten i luft er omkring 340 m/s og i vann omkring 1400 m/s. Lyd brer seg ikke i tomt rom; i verdensrommet er derfor ingen lyder.

Lyd som stråler ut fra en lydkilde, forplanter seg i atmosfæren etter faste fysiske lover. Lydhastigheten er temperaturavhengig, og den øker med økende temperatur. Normalt avtar temperaturen oppover i atmosfæren. For en plan lydbølge som beveger seg langs bakken, vil hastigheten for den nederste delen av bølgefronten være høyere enn for lyden høyere oppe. Lydbølgen vil derfor krumme oppover. Under visse meteorologiske forhold vil imidlertid temperaturen nede ved bakken være lavere enn høyere oppe (temperaturinversjon). Da vil lyden nede ved bakken gå langsommere enn lyden høyere oppe, og lydbølgene vil krumme nedover. Dette er et fenomen som er lett å observere for eksempel om våren. Man kan høre lyden fra båter langt ute på fjorden fordi luften like over vannflaten er kaldere enn høyere oppe.

Lydutbredelsen påvirkes også av vind. Når det blåser er vindhastigheten nede ved bakken oftest lavere enn høyere oppe. I medvind vil lydbølgene derfor krummes nedover, og en lydkilde vil høres bedre på lang avstand. I motvind krummes lydbølgene oppover og lyden blir fortere dempet.

I utgangspunktet kan man forestille seg at lyden går i rette linjer fra kilde til mottaker, og når lyden treffer en hindring, blir den reflektert omtrent som lys fra et speil. Lyd er imidlertid et bølgefenomen og det påvirker lydutbredelsen. For at en gjenstand skal virke som en effektiv hindring, må den være stor i forhold til lydens bølgelengde. Ved 100 Hz er bølgelengden ca 3,5 meter mens den er 35 cm ved 1000 Hz. En skjerm som er satt opp for å dempe veitrafikkstøy, er typisk 2-3 meter høy. Den vil derfor ha liten virkning i bassen, men vil være ganske effektiv i diskanten. Trafikkstøyen bak en slik skjerm vil oppleves som lavfrekvent romling.

Lyd blir reflektert fra store flater som et ekko omtrent som lys i et speil. Ved refleksjon fra krumme flater kan det oppstå en konsentrert stråleretning eller en brennpunktvirkning av lyden. I et rom med buet takhvelving vil lyden samles i brennpunktet for konstruksjonen. Her vil man oppleve en kraftig forsterkning av lyden.

Dopplereffekten skyldes lydens bølgenatur, frekvensen øker slik at tonen blir høyere når lydkilden beveger seg mot oss og den avtar slik at tonen blir lavere når lydkilden fjerner seg. Dette er lett å observere for eksempel når man kjører tog og passerer en planovergang med lydsignal (ringeklokke).

Når to lydkilder har nesten samme svingetall, hører man svevninger. Dette fenomenet skyldes interferens mellom lydbølger.

Lyd kan være satt sammen av flere frekvenser. Den kalles da ofte en klang. Den subjektive opplevelsen av en klang kan være mer eller mindre behagelig – konsonans og dissonans. Det kommer an på forholdet mellom frekvensene til de ulike komponentene i klangen. Når en lyd er satt sammen av et stort antall frekvenser, kan man ofte ikke høre den som en tone. Et brus inneholder alle hørbare frekvenser og kalles gjerne hvit lyd. Støy er et subjektivt begrep. Det defineres som uønsket lyd, enten det er musikk, vanndrypp eller trafikkstøy.

Når lydbølger treffer et legeme, kan dette bli satt i svingninger i takt med bølgene, f.eks. ørets trommehinne eller veggene i et rom. Hvis et legeme har en egentone med bestemt frekvens, og blir truffet av bølger som har denne frekvensen, kommer legemet i resonans.

• akustikk