Ar kada susimąstėte, kodėl ne kiekvienas vibruojantis daiktas sukuria girdimą garsą? Juk aplink mus nuolat vyksta įvairūs virpesiai, tačiau tik dalis jų pasiekia mūsų ausis kaip garsas. Atsakymas slypi fizikos dėsniuose ir mūsų klausos ypatumuose. Panagrinėkime, kas lemia, kada virpesys tampa girdimas.
Kas yra garsas ir kaip jis atsiranda?
Garsas, paprasčiausiai tariant, yra energijos forma, kuri sklinda bangomis. Šios bangos atsiranda, kai kažkas virpa. Pavyzdžiui, kai kalbame, mūsų balso stygos virpa, sukurdamos oro slėgio svyravimus, kurie sklinda per orą. Panašiai, kai mušame būgną, jo membrana virpa ir taip pat sukelia oro slėgio bangas. Šios bangos keliauja iki mūsų ausų, kur jos yra transformuojamos į nervinius signalus, kuriuos smegenys interpretuoja kaip garsą.
Bet ne bet koks virpėjimas sukelia garsą. Tam, kad virpesys taptų girdimas, jis turi atitikti tam tikrus reikalavimus. Vienas iš svarbiausių faktorių yra virpesių dažnis. Dažnis matuojamas hercais (Hz) ir nurodo, kiek kartų per sekundę objektas virpa. Žmogaus ausis gali girdėti garsus, kurių dažnis yra maždaug nuo 20 Hz iki 20 000 Hz. Garsai, kurių dažnis yra žemesnis nei 20 Hz, vadinami infragarsais, o aukštesni nei 20 000 Hz – ultragarsais. Šių garsų mes negirdime.
Pavyzdžiui, jei lėtai mosuosite ranka, ji virpės, bet nesukels girdimo garso, nes virpesių dažnis bus per mažas. Kita vertus, jei plaktuku trinktelsite į metalo gabalą, jis virpės didesniu dažniu ir sukels girdimą garsą.
Kodėl ne visi virpesiai sukuria garsą?
Taigi, dabar jau aišku, kad virpesių dažnis yra svarbus faktorius, bet jis nėra vienintelis. Yra ir kitų priežasčių, kodėl ne visi virpantys daiktai sukuria garsą:
- Virpesių amplitudė: Amplitudė nurodo, kaip stipriai objektas virpa. Jei virpesiai yra labai silpni, jie gali nesukelti pakankamai stiprių oro slėgio bangų, kad mūsų ausys jas užfiksuotų. Pavyzdžiui, jei labai švelniai paliesite stalo paviršių, jis virpės, bet šis virpėjimas bus toks silpnas, kad nesukels girdimo garso.
- Virpesių terpė: Garsas sklinda per terpę, dažniausiai orą, bet taip pat gali sklisti per skysčius ir kietus kūnus. Jei virpesiai vyksta vakuume, kur nėra jokių molekulių, per kurias galėtų sklisti garso bangos, garsas nebus girdimas. Pavyzdžiui, kosmose nėra oro, todėl jame nėra ir garso.
- Atstumas iki klausytojo: Kuo toliau esame nuo virpančio daikto, tuo silpnesnis garsas mus pasiekia. Garso bangos, sklindančios per orą, silpsta su atstumu. Todėl, net jei objektas virpa pakankamai stipriai ir tinkamu dažniu, jis gali būti negirdimas, jei esame per toli.
- Aplinkos triukšmas: Garsai aplinkoje gali užmaskuoti silpnesnius virpesius. Jei aplinkoje yra daug kitų garsų, silpnesnis virpesys gali būti tiesiog negirdimas, nes jį užgožia stipresni garsai.
Būtina paminėti, kad garso bangos gali būti labai įvairios. Jos gali skirtis ne tik dažniu, bet ir banga, jos forma, trukme ir kitais parametrais. Šie parametrai lemia, kaip mes suvokiame garsą – jo aukštį, tembrą, garsumą ir kitas savybes.
Pavyzdžiai iš gyvenimo
Paimkime kelis pavyzdžius, kad būtų aiškiau:
- Bitės sparnai: Bitės sparnai virpa labai greitai, maždaug 230 kartų per sekundę, todėl mes girdime jų dūzgimą. Tai yra dažnis, kuris patenka į girdimo garso diapazoną.
- Mobilusis telefonas vibruojant: Telefonas vibruoja, bet dažniausiai mes negirdime garso, nes vibracijos dažnis yra per žemas, kad būtų girdimas, arba jis yra užmaskuojamas kitų garsų. Tačiau, jeigu telefonas vibruoja ant kieto paviršiaus, jis gali pradėti skleisti garsą, nes virpesiai perduodami paviršiui, kuris taip pat pradeda virpėti.
- Žemės drebėjimas: Žemės drebėjimo metu žemė virpa, bet mes negirdime garso, nes virpesių dažnis yra per žemas (infragarsas). Tačiau šie virpesiai gali būti juntami kaip žemės drebėjimas.
Apibendrinant, garsą sukelia virpesiai, kurių dažnis patenka į girdimą diapazoną, yra pakankamai stiprūs, sklinda per terpę ir nėra užmaskuojami kitų garsų. Tai, kad ne kiekvienas virpantis daiktas skleidžia garsą, yra natūralus fizikos dėsnis, kurį lemia įvairūs veiksniai.