lyd

Lyd kan beskrives som mekaniske svingninger eller periodiske trykkvariasjoner avhengig av hvilket medium (fast stoff, væske eller gass) lyden opptrer i. Lydhastigheten, det vil si den hastigheten som svingningene eller trykkvariasjonene brer seg utover med, er avhengig av de fysiske egenskapene til mediet. Figuren viser omtrentlige verdier for hastigheten gjennom fire forskjellige medier.

Lyd av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

Når en sirkulær metallskive med jevnt fordelte hull langs kanten blir satt i rotasjon om en akse gjennom sentrum, og man blåser luft gjennom et rør mot hullkransen, vil trykkforandringene som regelmessig oppstår i luften, bli oppfattet som en tone hvis skiven roterer fort nok. Tonens svingetall, frekvens, er bestemt av antallet hull som passerer rørmunningen per sekund. For kammertonen a skal frekvensen etter internasjonal standard være 440 svingninger per sekund.

Lyd av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

Når en stemmegaffel svinge vil luftmolekylene nærmest gaffelen bli påvirket så det oppstår små trykkvariasjoner (fortetting og fortynning av luften). Disse trykkvariasjonene vil påvirke de omkringliggende luftmolekylene, som igjen virker på nabomolekylene og så videre, slik at trykkvariasjonene, altså lyden, brer seg ut som bre seg utover som longitudinalbølger (langsbølger) med en hastighet på ca. 340 meter i sekundet. Avstanden mellom en fortetning (trykkmaksimum) og den neste kalles en bølgelengde. Den betegnes vanligvis med λ (gresk bokstav lambda). For illustrasjonsformål blir longitudinalbølger ofte tegnet som transversalbølger (tversbølger) hvor partiklene beveger seg på tvers av bølgenes forplantningsretning i stedet for på langs. Nedre del av figuren illustrerer samsvaret mellom longitudinale og transversale bølger med samme bølgelengde.

Lyd av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

Lyd er sanseinntrykk som vi kan sanse ved hjelp av hørselen. Lyd er trykkvariasjoner (bølger) i luften. Mennesket er i stand til å oppfatte 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.

Frekvens

Antall variasjoner i sekundet kalles frekvens. Denne størrelsen måles i Hertz (Hz), etter den tyske fysikeren Heinrich Hertz (1857–1894). 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.

For rapportering av akustiske målinger, for eksempel audiogram, finnes det en standard for foretrukne frekvenser (ISO 266). En tabell med resultat skal inneholde frekvensen 1000 Hz, og oktavverdier i forhold til denne, for eksempel: 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz.

Dannelse av lyd

Lyd i luft oppstår ved hurtige virveldannelser, for eksempel 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, for eksempel en fiolinstreng eller en høyttalermembran.

Lydkildene lager hurtige trykkvariasjoner i luften, og disse brer seg utover som trykkbølger, lydbølger.

Spredning av lyd

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 er den 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 på de dypeste lydene (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.

Klang

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.

Resonans

Når lydbølger treffer et legeme, kan dette bli satt i svingninger i takt med bølgene, for eksempel 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.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg