Zvuk

vuk vzniká, keď pružné pevné teleso, alebo aspoň jeho časť, kmitá, keď sa chveje. Kmitajúce teleso je zdrojom zvuku. Zvuk je kmitanie vzduchu, ktoré vnímame uchom a vyvoláva v mozgu sluchový vnem. Pod 20Hz infrazvuk a nad 20kHz ultrazvuk. Pravidelné kmitanie zdroja zvuku – tón. Výška tónu je určená frekvenciou kmitania zdroja zvuku. Ladička je zdroj zvuku, ktoré vydáva tón s presne stanovenou výškou. Tóny rovnakej výšky, ktoré znejú rozlične majú rozličnú farbu.
Absolútny sluch – ľudské ucho je uspôsobené rozkladať zložený zvuk na jeho jednoduchšie zložky. Hlasitosť zvuku sa opisuje veličinou hladina hlasitosti (jednotka fón zn. Ph) (v praxi decibel dB) 1Ph=1dB. Prah hlasitosti – Najnižšia hladina hlasitosti ( pre rôzne frekvencie je rôzny ). Prah bolesti – Najvyššia hladina hlasitosti
zvukové izolanty – látky, ktoré nevedú zvuk. Zvuk sa šíri pružnými pevnými, kvapalnými a plynnými látkami. Vo vákuu sa zvuk nešíri. Rýchlosť šírenia zvuku je cca 340 m/s. Pri zvýšení teploty vzduchu o 1°C rýchlosť o 0,6m/s viac. Pri dopade zvuku na prekážku sa zvuk odráža, mení sa smer jeho šírenia. Pre odraz zvuku platí rovnaký zákon ako pre odraz svetla.

Zvuk vnímame sluchovým orgánom. Ľudské ucho je veľmi zložitá sústava, ktorá reaguje na tlakovú zložku akustického poľa. Zvuk prichádza zvukovodom k bubienku, ktorý sa rozochveje vynútenými kmitmi. Bubienok oddeľuje vonkajšie ucho od stredného ucha. Aby si poslucháč uvedomil zvuk, musí sluchový orgán zistiť jeho kmitočet, čiže previesť analýzu. Pri vysokých kmitočtoch je maximum presne vyjadrené. Príslušné nervy signalizujú do mozgu miesto najväčšieho podráždenia, a tým nepriamo i kmitočet vnímaného zvuku. Pri vysokých kmitočtoch nestačí sluchový nerv prenášať tak vysokú frekvenciu impulzov.

Sluchový orgán – ucho:
Sluchový orgán reaguje na tlak (najčastejšie tlak vzduchu) a patrí preto medzi mechanoreceptory. Je zo všetkých mechanoreceptorov najcitlivejší, zaznamenavá energiu už o hodnote asi 5.10 na 23 Joula. Orgánom sluchu je ucho (latinsky auris). Ľudské ucho vníma zvukové vlny v rozsahu frekvencií 16 - 20 000 Hz a najcitlivejšie je na tóny v oblasti okolo 1000 - 3000 Hz (hovorené slovo). Je schopné rozlíšiť približne 400 000 rozličných druhov zvukov. U zvierat (krysa, pes) je rozsah vnímania zvukových vĺn posunutý väčšinou k vyšším frekvenciám. Tak napríklad kočka vníma zvukové vlnenie o frekvenciách 60 Hz - 65 000 Hz, pes 15 Hz - 50 000 Hz (ultrazvukové píšťalky) a mol dokáže vnímať vlnenie o frekvencii až 150 000 Hz.

Časť ucha, ktorú vidíme sa nazýva vonkajšie ucho. Vonkajšie ucho zachytáva zvukové vlny a ako cez lievik ich posúva do zvukovodu, ušného kanála. Dôležité časti nášho ucha sú uložené tri alebo štyri centimetre v hlave, v oblasti pod okom. Vnútorné časti ucha musia byť dobre chránené vnútri lebky. Menia zvukové vlny na elektrické nervové signály a vysielajú ich do mozgu. Mozog signály tried
i a my na základe toho "počujeme". Je veľmi užitočné, že máme dve uši. Ak zvuk prichádza z jednej strany, zvukové vlny sa dostanú do jedného ucha o zlomok sekundy skôr ako do druhého ucha. Mozog rozpozná tento časový rozdiel a povie nám, odkiaľ zvuk prichádza. Ucho je úžasný a veľmi jemný orgán. Dokáže zachytiť všetky rozličné zvukové vlny pri hre orchestra. Vie zistiť silu (hlasitosť) zvuku a rozlíšiť vysoké a hlboké tóny (výška tónu). Zo signálov, ktoré prichádzajú počas koncertu do mozgu, môžeme rozoznať každý nástroj, hoci všetky hrajú naraz.
Vonkajšie ucho

Vonkajšie ucho sa skladá z ušnice a zo zvukovodu, teda z trubice vedúcej dnu do ucha. Veľa zvierat hýbe ušami, aby zistili, odkiaľ zvuk prichádza.
Koža vnútri zvukovodov vytvára lepkavú žltkastú tekutinu, ktorá sa volá ušný maz. Prach a nečistoty zo vzduchu sa naň lepia, a tým sa udržuje vnútorné ucho v čistote. Pri žuvaní a rozprávaní svaly trochu pohybujú okrajom zvukovodu a starý maz sa takto dostáva postupne von.

Stredné Ucho

Keď udrieme na bubon, rozochveje sa alebo vibruje a uvedie do pohybu okolitý vzduch. Tak vznikajú zvukové vlny. Ušný bubienok pracuje opačným spôsobom. Zvukové vlny naň udierajú a on začne vibrovať. Vibrácie sa šíria cez tri kostičky, kladivko, nákovku a strmienok .

Vnútorne ucho

Vnútorná časť ucha je veľmi zložitá
Veľká trubica slimákovitého tvaru sa nazýva slimák (kochlea). Slimák prevádza mechanické kmitanie na elektrické impulzy. Normálne je slimák zložený zo stočeného kanálika (roztočený meria 3,5cm). Slimák je vyplnený kvapalinou a obsahuje tzv. Cortiho orgán s nervovými zakončeniami. Tak ako mnohé hudobné nástroje, je slimák na jednej strane širší , aby zachytil nižšie tóny, a na druhej strane užší, aby zachytil vyššie tóny. Viac ako dva milióny chĺpkov sledujú pohyb cochleárnej tekutiny a prevádzajú ich na signály vo forme elektrických impulzov. Tri polkruhovité kanáliky nesúvisia s počutím, ale s rovnováhou. Každý kanálik registruje pohyb v inej rovine. Obsahujú tekutinu a špeciálne vlasové bunky. Keď sa tekutina pohne, vlasové bunky vyšlú informáciu mozgu o tom, že hlava zmenila svoju polohu. Úzka trubica (Eustachova trubica) vedie z vnútorného ucha dozadu do hrdla. Pri prehĺtaní, žuvaní alebo zívaní sa vchod do trubice otvorí a vzduch môže vchádzať do stredného ucha alebo z neho vychádzať. To spôsobí, že tlak je na obidvoch stranách ušného bubienka rovnaký. Ušný bubienok môže teda ľahko vibrovať a my riadne počujeme.

Poruchy a liečba

Bolesti v ušiach, často sa vyskytujúce v detstve, sú zvyčajne vyvolané infekciou stredného ucha. Človeka postihnutého prevodovou hluchotou spôsobenou poruchou funkcie kostičiek stredného ucha alebo upchatým zvukovodom môže vyliečiť chirurgický zákrok. Percepčná porucha sluchu, pri ktorej je poškodené vnútorné ucho alebo sluchový nerv, niekedy zapríčinená nadmerným hlukom, sa liečiť nedá, ale ťažkosti možno sčasti zmierniť načúvacím prístrojom. Náhle zmeny nadmorskej výšky, napríklad v lietadle, môžu spôsobiť praskanie v ušiach, zapríčinené nevyrovnaným tlakom po oboch stranách ušných bubienkov.

Naše uši sú úžasnými nástroji, schopnými veľmi citlivo identifikovať a analyzovať najrôznejšie zvukové signály. Ale ich zložitosť súčasne spôsobuje ich mimoriadnu náchylnosť k menším či väčším zlyhaním. Zhoršenie sluchu je jedným z najčastejších sprievodných javov staroby, ale nie sú pred ním tak celkom chránení ani ľudia mladší. Jednou z príčin zníženej schopnosti vnímať zvuky môže byť len uzáver zvukovodu nadmerným množstvom mazu uvoľňovaným z mazových žliaz - v tomto prípade je avšak k dispozícií relatívne jednoduchá liečba pomocou prepláchnutia teplou vodou alebo použitím prostriedkov schopných maz rozpustiť.

Horšie je, ak dôjde k pretrhnutiu membrány bubienku alebo k jej perforácii v dôsledku okamžitého intenzívneho zvukového signálu či iného fyzického šoku.

Príklady zvukov rôznej hladiny hlasitosti

Zvuk: hladina hlasitosti [Ph] = hladina intenzity zvuku [dB] Hladina hlasitosti v závislosti od frekvencie zvuku

Zvukový prah 0
Šelest lístia 10
Šum lístia 20
Pouliční hluk v tichom predmestí 30
Tlmený rozhovor 40
Normálni pouliční hluk 50
Hlasitý rozhovor 60
Električka (60 – 78 dB)
Hluk na silných frekventovaných uliciach veľkomesta 70
osobní automobil (75 – 82 dB)
Hluk v tuneloch podzemných železníc 80
nákladné auto (84 – 93 dB)
Hluk motorových vozidiel 90
Maximálny hluk motorky 100
Hlasité obrábacie stroje 110
Štartujúce lietadlo vo vzdialenosti 1 m 120
Hluk spôsobujúci bolesť 130
pretrhnutie bubienku 140

Viac než 75 dB škodí! Hluk asi 50dB v spánku vyvoláva takú istú reakciu ako pri bdení 80 – 90 dB! Hluk nad 100 dB je spôsobuje bolesť. Nad 140 dB dochádza pri jednorázovom pôsobení aj k sluchovému poškodeniu, pretrhnutiu bubienku.