1 00:00:01,004 --> 00:00:02,336 Kiedy zamkniesz oczy 2 00:00:02,436 --> 00:00:05,220 na środku gwarnego szkolnego boiska 3 00:00:05,376 --> 00:00:07,730 możesz całkiem dokładnie zlokalizować 4 00:00:07,830 --> 00:00:10,544 źródła dochodzących do Ciebie dźwięków. 5 00:00:10,752 --> 00:00:13,170 Wiesz, że kolega przebiegł z lewej strony 6 00:00:13,170 --> 00:00:15,505 na prawą krzycząc „podaj!” 7 00:00:15,505 --> 00:00:17,608 do rówieśnika z drużyny. 8 00:00:17,920 --> 00:00:20,268 Słyszysz, jak koleżanka oddala się 9 00:00:20,268 --> 00:00:23,084 pod ogrodzenie, gadając do przyjaciółek. 10 00:00:23,552 --> 00:00:25,127 Możesz też zorientować się 11 00:00:25,127 --> 00:00:26,624 że Jasiek z siódmej B 12 00:00:26,710 --> 00:00:29,562 właśnie wdrapał się na płot i stamtąd 13 00:00:29,562 --> 00:00:31,832 komentuje, co się dzieje na boisku. 14 00:00:32,236 --> 00:00:33,566 Jak to się dzieje 15 00:00:33,566 --> 00:00:36,652 że możesz podać tak precyzyjne informacje? 16 00:00:37,346 --> 00:00:40,088 Kluczem do sukcesu jest posiadanie 17 00:00:40,088 --> 00:00:43,115 pary sprawnie działających uszu, w tym 18 00:00:43,115 --> 00:00:45,568 i nastawionych na słuchanie małżowin. 19 00:00:46,136 --> 00:00:48,589 Nasz mózg wyciąga w ułamku sekundy 20 00:00:48,589 --> 00:00:51,495 potrzebne wnioski na podstawie różnic 21 00:00:51,495 --> 00:00:53,873 między tym co słyszy lewe ucho 22 00:00:53,873 --> 00:00:55,696 a tym co słyszy prawe. 23 00:00:56,064 --> 00:00:58,354 Jest tak dokładny, że rozróżnia 24 00:00:58,454 --> 00:01:00,291 źródła oddalone od siebie 25 00:01:00,391 --> 00:01:02,508 zaledwie o 2 stopnie kątowe. 26 00:01:02,876 --> 00:01:04,646 Bierze przy tym pod uwagę 27 00:01:04,746 --> 00:01:07,470 zarówno różnice w głośności jak i 28 00:01:07,470 --> 00:01:09,832 w częstotliwości odbieranych dźwięków. 29 00:01:10,456 --> 00:01:12,548 W tej lekcji opowiem Ci o tych 30 00:01:12,704 --> 00:01:15,564 i jeszcze innych właściwościach dźwięku. 31 00:01:28,370 --> 00:01:31,545 Mózg analizuje dane, których dostarczają 32 00:01:31,545 --> 00:01:34,700 mu dwa wyspecjalizowane detektory dźwięku 33 00:01:34,700 --> 00:01:36,400 czyli nasze uszy. 34 00:01:36,512 --> 00:01:38,866 Ale co tak w zasadzie one wykrywają 35 00:01:39,106 --> 00:01:41,520 i czym właściwie jest ten dźwięk? 36 00:01:45,472 --> 00:01:48,744 Fizyk powie Ci, że dźwięk jest falą 37 00:01:48,956 --> 00:01:51,660 i to taką wywołaną przez drgania. 38 00:01:52,028 --> 00:01:54,442 Każde źródło dźwięku wywołuje 39 00:01:54,442 --> 00:01:57,092 drgania ośrodka, w którym się znajduje. 40 00:01:57,248 --> 00:02:00,464 Najczęściej tym ośrodkiem jest powietrze. 41 00:02:00,988 --> 00:02:03,459 Wprawione w drganie cząsteczki powietrza 42 00:02:03,559 --> 00:02:05,959 uderzają o siebie i w ten sposób 43 00:02:06,059 --> 00:02:08,400 przekazują drgania kolejnym. 44 00:02:08,768 --> 00:02:10,708 Rozchodzenie się dźwięku nazywamy 45 00:02:10,708 --> 00:02:12,040 falą dźwiękową. 46 00:02:12,352 --> 00:02:15,268 Jeśli znasz już inne filmy z tej playlisty 47 00:02:15,424 --> 00:02:18,184 to wiesz, że jest to fala podłużna 48 00:02:18,496 --> 00:02:19,878 gdyż cząsteczki drgają 49 00:02:19,978 --> 00:02:22,536 wzdłuż kierunku jej rozchodzenia się. 50 00:02:23,104 --> 00:02:26,020 Falę podłużną porównywaliśmy z taką 51 00:02:26,176 --> 00:02:28,836 jaką wywoła pchnięcie osoby w tłumie. 52 00:02:29,148 --> 00:02:31,324 Zachwieje się ona do przodu 53 00:02:31,424 --> 00:02:33,700 popychając następne osoby 54 00:02:33,856 --> 00:02:36,716 by po chwili wrócić do stanu równowagi. 55 00:02:37,184 --> 00:02:39,076 Kolejna popchnięta osoba 56 00:02:39,232 --> 00:02:41,124 wpadnie jednak na następną 57 00:02:41,280 --> 00:02:43,784 i zakłócenie to będzie się przemieszczać. 58 00:02:44,664 --> 00:02:47,524 Fala dźwiękowa składa się z obszarów 59 00:02:47,680 --> 00:02:49,984 w których powietrze jest rozrzedzone 60 00:02:50,240 --> 00:02:52,744 i takich, gdzie jest zagęszczone. 61 00:02:53,146 --> 00:02:55,345 Obszary te występują na zmianę 62 00:02:55,345 --> 00:02:58,078 podobnie jak w falach na powierzchni wody 63 00:02:58,178 --> 00:03:01,236 grzbiety występują na zmianę z dolinami. 64 00:03:01,404 --> 00:03:03,153 W powietrzu dźwięk rozchodzi się 65 00:03:03,253 --> 00:03:05,558 od źródła w każdym kierunku 66 00:03:05,819 --> 00:03:08,110 dlatego rysując obraz takiej fali 67 00:03:08,210 --> 00:03:09,940 otrzymamy sferę. 68 00:03:12,724 --> 00:03:14,660 Skoro dźwięk rozchodzi się 69 00:03:14,816 --> 00:03:16,558 przez przekazywanie drgań 70 00:03:16,658 --> 00:03:18,500 kolejnym cząsteczkom ośrodka 71 00:03:18,656 --> 00:03:21,060 coraz bardziej oddalonym od źródła 72 00:03:21,372 --> 00:03:23,292 prędkość tego rozchodzenia 73 00:03:23,392 --> 00:03:25,512 zależy od gęstości ośrodka. 74 00:03:25,824 --> 00:03:28,296 Im bliżej siebie znajdują się cząsteczki 75 00:03:28,296 --> 00:03:30,862 czy atomy, tym szybciej przekazują 76 00:03:30,862 --> 00:03:33,195 sobie drgania, a co za tym idzie 77 00:03:33,295 --> 00:03:34,849 z tym większą prędkością 78 00:03:34,849 --> 00:03:36,208 rozchodzi się dźwięk. 79 00:03:36,832 --> 00:03:39,761 Na przykład w powietrzu prędkość dźwięku 80 00:03:39,861 --> 00:03:42,664 to 340 metrów na sekundę 81 00:03:42,996 --> 00:03:48,908 w wodzie 1450, a w diamencie 18 000. 82 00:03:49,426 --> 00:03:50,803 Idąc tym tropem 83 00:03:50,803 --> 00:03:53,416 jaka będzie prędkość dźwięku w próżni? 84 00:03:56,288 --> 00:03:58,180 W próżni nie ma cząsteczek 85 00:03:58,336 --> 00:04:00,996 którym źródło mogłoby przekazać drgania 86 00:04:01,208 --> 00:04:03,756 a więc dźwięk nie może się rozchodzić. 87 00:04:04,024 --> 00:04:06,297 Dlatego prędkość dźwięku w próżni 88 00:04:06,297 --> 00:04:07,652 jest równa zeru. 89 00:04:11,326 --> 00:04:14,120 Wiedząc, jak rozchodzi się fala dźwiękowa 90 00:04:14,120 --> 00:04:16,300 możemy narysować jej wykres. 91 00:04:16,512 --> 00:04:18,055 Musimy tylko pamiętać 92 00:04:18,155 --> 00:04:20,685 że dołki i górki na takim wykresie 93 00:04:20,785 --> 00:04:23,639 nie będą obrazować ruchu w górę i w dół 94 00:04:23,639 --> 00:04:26,151 jak to miało miejsce w fali na powierzchni 95 00:04:26,151 --> 00:04:29,099 wody, a zagęszczenie cząsteczek. 96 00:04:29,567 --> 00:04:31,715 Szczyt na wykresie to obszar 97 00:04:31,871 --> 00:04:33,869 gdzie na daną objętość ośrodka 98 00:04:33,969 --> 00:04:36,067 przypada najwięcej cząsteczek 99 00:04:36,379 --> 00:04:39,295 a najniższy punkt, czyli dołek wykresu 100 00:04:39,451 --> 00:04:41,231 pokazuje, gdzie ich zagęszczenie 101 00:04:41,231 --> 00:04:42,667 jest najmniejsze. 102 00:04:43,391 --> 00:04:45,539 Pobawmy się teraz parametrami 103 00:04:45,695 --> 00:04:48,043 naszego wirtualnego głośnika. 104 00:04:48,567 --> 00:04:50,075 Ustawmy go najpierw tak 105 00:04:50,175 --> 00:04:52,699 żeby grał cicho, a następnie stopniowo 106 00:04:52,799 --> 00:04:54,553 zwiększajmy głośność. 107 00:04:54,711 --> 00:04:56,847 Obserwuj uważnie, co dzieje się 108 00:04:56,847 --> 00:04:59,207 z cząsteczkami i wykresem. 109 00:05:12,131 --> 00:05:14,801 Im głośniejszy dźwięk, tym membrana 110 00:05:14,901 --> 00:05:17,654 bardziej się odchyla, silniej wytrącając 111 00:05:17,654 --> 00:05:19,575 cząsteczki z równowagi. 112 00:05:19,991 --> 00:05:21,615 To tak, jakbyśmy w tłumie 113 00:05:21,615 --> 00:05:23,939 mocniej kogoś przed sobą popchnęli. 114 00:05:24,151 --> 00:05:26,541 Ta osoba, tracąc równowagę 115 00:05:26,541 --> 00:05:27,942 bardziej odchyli się 116 00:05:27,942 --> 00:05:30,539 od swojego początkowego położenia. 117 00:05:30,751 --> 00:05:32,719 Podobnie zachowają się popchnięte 118 00:05:32,819 --> 00:05:35,303 przez membranę cząsteczki powietrza. 119 00:05:35,771 --> 00:05:38,125 Zostaną mocniej popchnięte do przodu 120 00:05:38,225 --> 00:05:40,579 dając falę o większej amplitudzie 121 00:05:40,735 --> 00:05:42,515 co potwierdza wykres. 122 00:05:45,257 --> 00:05:48,383 Drugim poza głośnością, parametrem dźwięku 123 00:05:48,493 --> 00:05:50,151 jest jego wysokość. 124 00:05:50,463 --> 00:05:52,255 Może być on wysoki 125 00:05:52,641 --> 00:05:53,891 lub niski. 126 00:05:54,203 --> 00:05:56,116 Co się dzieje z falą dźwiękową 127 00:05:56,216 --> 00:05:57,575 kiedy ją modulujemy? 128 00:05:58,455 --> 00:06:00,703 Sprawdźmy to na naszej animacji. 129 00:06:01,205 --> 00:06:03,337 Ustawmy stałą głośność. 130 00:06:03,419 --> 00:06:06,179 Zmieniać będziemy tylko wysokość dźwięku. 131 00:06:06,235 --> 00:06:12,579 Ciii! Słuchamy i obserwujemy. 132 00:06:25,795 --> 00:06:27,071 Co możesz powiedzieć 133 00:06:27,071 --> 00:06:29,011 o zmianach na wykresie? 134 00:06:31,067 --> 00:06:33,705 Tym razem widzimy, że zmianie ulega 135 00:06:33,705 --> 00:06:37,189 długość fali, a więc i jej częstotliwość 136 00:06:37,311 --> 00:06:40,221 czyli ilość pełnych drgnięć membrany 137 00:06:40,221 --> 00:06:42,028 a przez to także powietrza 138 00:06:42,028 --> 00:06:43,399 w ciągu sekundy. 139 00:06:43,767 --> 00:06:47,047 Wyższy dźwięk to większa częstotliwość. 140 00:06:50,423 --> 00:06:53,595 Własności fal dźwiękowych można sprawdzić 141 00:06:53,695 --> 00:06:55,075 i w realnym życiu. 142 00:06:55,231 --> 00:06:58,403 Aby to zrobić, potrzebna będzie nam gitara 143 00:06:58,559 --> 00:07:01,087 albo inny instrument ze strunami 144 00:07:01,087 --> 00:07:02,899 które można szarpać. 145 00:07:03,067 --> 00:07:05,059 Szarpnij jedną ze strun. 146 00:07:05,215 --> 00:07:06,795 Najpierw lekko. 147 00:07:12,077 --> 00:07:13,957 A później mocniej. 148 00:07:20,119 --> 00:07:21,543 Co obserwujesz? 149 00:07:23,391 --> 00:07:25,806 Jeśli szarpiesz strunę lekko 150 00:07:25,806 --> 00:07:27,531 dźwięk będzie cichy. 151 00:07:27,799 --> 00:07:29,883 Zauważ też, że jej drgania 152 00:07:29,883 --> 00:07:31,683 będą niewielkie. 153 00:07:31,839 --> 00:07:33,731 Jeśli szarpiesz ją mocniej 154 00:07:33,887 --> 00:07:36,021 amplituda drgań będzie większa 155 00:07:36,021 --> 00:07:38,299 przez co większa będzie też amplituda 156 00:07:38,299 --> 00:07:40,331 rozchodzącej się fali dźwiękowej. 157 00:07:40,799 --> 00:07:44,171 Efekt? Usłyszysz głośniejszy dźwięk. 158 00:07:45,161 --> 00:07:47,111 Głośność to jednak tylko jeden 159 00:07:47,111 --> 00:07:48,868 z parametrów dźwięku 160 00:07:48,898 --> 00:07:51,225 jaki wydaje gitarowa struna. 161 00:07:51,371 --> 00:07:54,743 Innym jest wysokość dźwięku. 162 00:08:01,545 --> 00:08:03,601 Aby zrozumieć różnice w wysokościach 163 00:08:03,601 --> 00:08:06,755 dźwięków wydawanych przez struny gitary 164 00:08:06,911 --> 00:08:09,010 musimy się odwołać do wiadomości 165 00:08:09,110 --> 00:08:11,918 z innej lekcji tej playlisty, w której 166 00:08:11,918 --> 00:08:14,947 omawialiśmy drgania ciężarka na sprężynie 167 00:08:15,103 --> 00:08:18,599 oraz wahadło matematyczne, czyli ciężarek 168 00:08:18,599 --> 00:08:20,935 zawieszony na nieważkim sznurku. 169 00:08:21,463 --> 00:08:23,962 Takie wahadło ma tym mniejszą 170 00:08:23,962 --> 00:08:26,683 częstotliwość drgań, im dłuższego 171 00:08:26,683 --> 00:08:28,003 użyjemy sznurka. 172 00:08:28,545 --> 00:08:31,573 Natomiast dla ciężarka zawieszonego 173 00:08:31,573 --> 00:08:34,223 na sprężynie, częstotliwość maleje 174 00:08:34,323 --> 00:08:36,807 wraz ze wzrostem masy ciężarka. 175 00:08:37,431 --> 00:08:40,039 Struna gitary może być traktowana 176 00:08:40,039 --> 00:08:42,751 jako połączenie wahadła matematycznego 177 00:08:42,907 --> 00:08:45,767 i drgającego na sprężynie ciężarka. 178 00:08:46,385 --> 00:08:49,763 Im grubsza struna, czyli większa masa 179 00:08:50,075 --> 00:08:53,022 tym mniejsza częstotliwość jej drgań 180 00:08:53,122 --> 00:08:54,727 a więc niższy dźwięk. 181 00:08:55,591 --> 00:08:58,445 Jeśli natomiast tę samą strunę zaczniemy 182 00:08:58,445 --> 00:09:02,051 skracać kładąc palec na kolejnych progach 183 00:09:02,503 --> 00:09:05,279 to podobnie jak w wahadle matematycznym 184 00:09:05,435 --> 00:09:07,839 częstotliwość jej drgań wzrośnie 185 00:09:08,115 --> 00:09:10,087 a dźwięk będzie wyższy. 186 00:09:13,175 --> 00:09:15,363 Tak jak w przypadku innych fal 187 00:09:15,519 --> 00:09:17,496 częstotliwość fal dźwiękowych 188 00:09:17,496 --> 00:09:19,001 podajemy w hercach. 189 00:09:19,103 --> 00:09:22,043 Przykładowo struny gitary tworzą fale 190 00:09:22,043 --> 00:09:23,389 o częstotliwościach od 191 00:09:23,389 --> 00:09:24,955 osiemdziesięciu trzech 192 00:09:24,991 --> 00:09:27,183 do trzystu trzydziestu herców. 193 00:09:27,607 --> 00:09:29,234 Nasze uszy są w stanie 194 00:09:29,334 --> 00:09:31,647 rejestrować zakres od szesnastu 195 00:09:31,903 --> 00:09:34,563 do około dwudziestu tysięcy herców 196 00:09:34,719 --> 00:09:37,891 ale wartości te różnią się u różnych osób 197 00:09:38,047 --> 00:09:39,939 i zmieniają wraz z wiekiem. 198 00:09:40,647 --> 00:09:43,879 Na tle chociażby psowatych wypadamy blado. 199 00:09:44,191 --> 00:09:47,139 One słyszą dźwięki nawet o częstotliwości 200 00:09:47,139 --> 00:09:49,511 trzydziestu ośmiu tysięcy herców. 201 00:09:49,879 --> 00:09:52,062 Co wykorzystuje się przy produkcji 202 00:09:52,062 --> 00:09:54,356 gwizdków dla tych zwierząt, zupełnie 203 00:09:54,356 --> 00:09:56,523 niesłyszalnych dla ludzkiego ucha. 204 00:09:57,247 --> 00:09:59,432 Delfiny mogą usłyszeć dźwięki nawet 205 00:09:59,532 --> 00:10:02,311 o częstotliwości dwustu tysięcy herców. 206 00:10:02,679 --> 00:10:04,578 Dźwięki o częstotliwości 207 00:10:04,578 --> 00:10:06,663 powyżej dwudziestu tysięcy herców 208 00:10:06,819 --> 00:10:08,867 niesłyszalnych dla ludzkich uszu 209 00:10:09,023 --> 00:10:11,115 nazywamy ultradźwiękami. 210 00:10:11,327 --> 00:10:14,451 Za ich pomocą między innymi nietoperze 211 00:10:14,451 --> 00:10:17,415 lokalizują przeszkody i swoje ofiary. 212 00:10:18,349 --> 00:10:20,528 Ultradźwięki mają też zastosowanie 213 00:10:20,528 --> 00:10:22,971 w medycynie, na przykład do badań 214 00:10:22,971 --> 00:10:25,251 ultrasonograficznych, USG 215 00:10:25,407 --> 00:10:27,499 czy kruszenia kamieni nerkowych. 216 00:10:27,967 --> 00:10:31,651 Z kolei słonie, nosorożce czy wieloryby 217 00:10:31,807 --> 00:10:33,600 potrafią wychwytywać dźwięki 218 00:10:33,700 --> 00:10:36,515 o częstotliwości poniżej szesnastu herców 219 00:10:36,671 --> 00:10:38,663 nazywanych infradźwiękami. 220 00:10:38,975 --> 00:10:41,367 Zdolność zwierząt do słyszenia 221 00:10:41,367 --> 00:10:43,771 infradźwięków wykorzystuje się do 222 00:10:43,771 --> 00:10:46,087 ostrzegania przed katastrofami. 223 00:10:46,399 --> 00:10:48,547 Źródłem takich dźwięków mogą być 224 00:10:48,703 --> 00:10:51,363 trzęsienia ziemi, fale tsunami 225 00:10:51,519 --> 00:10:53,469 wyładowania atmosferyczne 226 00:10:53,569 --> 00:10:56,839 duże elektrownie wiatrowe czy samoloty. 227 00:10:57,207 --> 00:10:59,654 Dźwięki o niskich częstotliwościach 228 00:10:59,754 --> 00:11:02,514 mogą budzić niepokój, ale mogą też 229 00:11:02,514 --> 00:11:05,031 mieć działanie kojące i gojące. 230 00:11:05,243 --> 00:11:08,103 Najlepiej wiedzą o tym właściciele kotów. 231 00:11:08,415 --> 00:11:10,508 Ich mruczenie najczęściej zawiera się 232 00:11:10,608 --> 00:11:12,581 w przedziale dwudziestu pięciu 233 00:11:12,681 --> 00:11:14,959 do czterdziestu czterech herców. 234 00:11:23,293 --> 00:11:26,198 Fala dźwiękowa jest falą mechaniczną 235 00:11:26,198 --> 00:11:28,707 i do rozchodzenia się potrzebuje ośrodka 236 00:11:28,707 --> 00:11:30,375 na przykład powietrza. 237 00:11:30,743 --> 00:11:33,251 Fala dźwiękowa jest falą podłużną 238 00:11:33,251 --> 00:11:35,975 to znaczy, że kierunek drgań cząstek 239 00:11:35,975 --> 00:11:37,891 ośrodka jest taki sam 240 00:11:37,891 --> 00:11:40,203 jak kierunek rozchodzenia się fali. 241 00:11:40,671 --> 00:11:43,509 Infradźwięki to dźwięki o częstotliwości 242 00:11:43,509 --> 00:11:45,991 niższej niż 16 herców. 243 00:11:46,373 --> 00:11:49,287 Ultradźwięki to dźwięki o częstotliwości 244 00:11:49,287 --> 00:11:52,591 wyższej niż 20 000 herców. 245 00:11:55,393 --> 00:11:57,345 Wiesz już, czym jest dźwięk 246 00:11:57,345 --> 00:11:58,791 i jak się rozchodzi. 247 00:11:59,103 --> 00:12:00,963 Jeśli chcesz się dowiedzieć więcej 248 00:12:00,963 --> 00:12:03,268 o falach, oglądaj inne filmy 249 00:12:03,278 --> 00:12:06,438 z tej playlisty na pistacja.tv.