ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

Παραγωγή κύματος

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Όταν φυσάει ο άνεμος,το ύφασμα της σημαίας αναδιπλώνεται και η αναδίπλωση αυτή διαδίδεται κατά μήκος του υφάσματος.Λέμε τότε ότι η σημαία κυματίζει.

Η Ελληνική σημαία κυματίζει 

 Όταν ένα πλοίο κινείται,ταράζεται το νερό της θάλασσας.Η διαταραχή αυτή διαδίδεται στην επιφάνεια της θάλασσας και τις περισσότερες φορές φθάνει μέχρι την ακτή.Λέμε τότε ότι στην επιφάνεια της θάλασσας σχηματίζονται κύματα.

Το πλοίο προκαλεί θαλάσσια κύματα

 Ο ασυρματιστής ενός πλοίου,που κινδυνεύει από τα κύματα της θάλασσας,εκπέμπει σήματα S.O.S με την βοήθεια άλλων κυμάτων,των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Το θαλάσσιο κύμα

  Πρέπει λοιπόν να μελετήσουμε τα κύματα γιατί η γνώση των κυμάτων μας είναι απαραίτητη,γιατί τα κύματα έχουν στενή σχέση με τον ήχο,το φως,τη ραδιοφωνία,την τηλεόραση κτλ.

ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

  Αν ρίξουμε μια μπάλα προς ένα αμαξάκι και συγκρουστεί με αυτό, το αμαξάκι θα μετακινηθεί. Μετά τη σύγκρουση το αμαξάκι αποκτά κινητική ενέργεια. Με αυτό τον τρόπο μεταφέρεται κινητική ενέργεια από την μπάλα στο αμαξάκι. Αν δέσεις στο αμαξάκι ένα σκοινί, το τεντώσεις και κουνήσεις την ελεύθερη άκρη του δεξιά ή αριστερά, το αμαξάκι θα μετακινηθεί.Το σκοινί θα παραμένει στη θέση του. Το αμαξάκι όμως αποκτά κινητική ενέργεια.

 Λέμε ότι μέσω του σκοινιού διαδίδεται ένα κύμα το οποίο μεταφέρει ενέργεια.Κύματα μπορούν να δημιουργηθούν όταν ένα σύστημα, όπως για παράδειγμα ο αέρας, η επιφάνεια της θάλασσας, ένα σκοινί, ο φλοιός της γης κ.λπ., διαταράσσεται από την κατάσταση ισορροπίας του και ενέργεια ταξιδεύει από μια περιοχή του συστήματος σε μια άλλη.

  Τα κύματα στο νερό, τα κύματα που διαδίδονται κατά μήκος ενός σκοινιού ή ελατηρίου, τα ηχητικά και τα σεισμικά κύματα ονομάζονται μηχανικά κύματα γιατί μεταφέρουν μηχανική ενέργεια. Στα κύματα αυτά η ενέργεια μεταφέρεται μέσω του νερού, του αέρα, των πετρωμάτων στο εσωτερικό της γης, καθώς και των ελατηρίων ή των σκοινιών.

Μηχανικά κύματα

 Μηχανικά κύματα ονομάζονται τα κύματα που μεταφέρουν μηχανική ενέργεια.Παραδείγματα μηχανικών κυμάτων είναι τα κύματα στο νερό, τα θαλάσσια κύματα,τα κύματα που διαδίδονται κατά μήκος ενός σκοινιού  ή ελατηρίου, τα ηχητικά και τα σεισμικά κύματα.

Ηλεκτρομαγνητικό κύμα

 Ηλεκτρομαγνητικά κύματα ονομάζονται τα κύματα που μεταφέρουν ηλεκτρομαγνητική  ενέργεια.

   Η ενέργεια των κυμάτων αυτών μεταφέρεται μέσω του νερού,του σκοινιού, του ελατηρίου, του αέρα, του εδάφους κ.α.

Κυκλικά κύματα στην επιφάνεια νερού   

 Μέσο διάδοσης του κύματος ονομάζεται το υλικό μέσα που απαιτείται για για η δημιουργία κάθε είδους μηχανικού κύματος νερό, σκοινί, ελατήριο, αέρας, έδαφος

Τα κοινά χαρακτηριστικά των μηχανικών κυμάτων είναι:

α) Διαδίδονται μέσα στα υλικά μέσα.

β) Μεταφέρουν μηχανική ενέργεια.

ΕΙΔΗ ΚΥΜΑΤΩΝ

  Η κατεύθυνση του διαταρασσόμενου μεγέθους μπορεί να είναι κάθετη ή παράλληλη ως προς την κατεύθυνση διάδοσης των κυμάτων.Διακρίνουμε δύο βασικούς τύπους κυμάτων ανάλογα με τον τρόπο τρόπο κίνησης των σωματιδίων του μέσου διάδοσης κίνησης των σωματιδίων του μέσου διάδοσης.

  Αν ταλαντώσουμε το ένα άκρο τεντωμένου ελατηρίου που βρίσκεται πάνω σε λείο πάτωμα, κάθετα στον άξονά του, παρατηρούμε ότι η διαταραχή «ταξιδεύει» κατά μήκος του ελατηρίου. Οι σπείρες όμως του ελατηρίου κινούνται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.

Διαδοχικά τμήματα του σχοινιού κάνουν την ίδια κίνηση που προκαλέσαμε στο άκρο του αλλά σε επόμενους χρόνους

  Αν κουνήσουμε δεξιά ή αριστερά το άκρο οριζόντιου τεντωμένου σχοινιού, η παραμόρφωση ταξιδεύει κατά μήκος του σχοινιού. Διαδοχικά τμήματα του σχοινιού κάνουν την ίδια κίνηση που προκαλέσαμε στο άκρο του αλλά σε επόμενους χρόνους. Τα σωματίδια του σχοινιού μετατοπίζονται κάθετα στη διεύθυνσή του .

  Στα δύο προηγούμενα παραδείγματα τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος. Ένα τέτοιο κύμα ονομάζεται εγκάρσιο κύμα. Τα κύματα στις χορδές της κιθάρας ή του πιάνου είναι επίσης εγκάρσια κύματα.

Εγκάρσια κύματα ονομάζονται τα κύματα στα οποία τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος

 Εγκάρσια κύματα ονομάζονται τα κύματα στα οποία τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.Παραδείγματα εγκάρσιων κυμάτων είναι ένα κύμα σε σχοινί, οι χορδές της κιθάρας διαδίδονται στα στερεά και υγρά,του πιάνο.
  Τα εγκάρσια κύματα σχηματίζονται μόνο στα στερεά σώματα και κατά προσέγγιση στην επιφάνεια των υγρών.Κατά την διάδοση των εγκάρσιων κυμάτων τα μόρια του ελαστικού μέσου δημιουργούν <<όρη>> και <<κοιλάδες>>,που μετακινούνται συνεχώς,έτσι ώστε να απομακρύνονται από την πηγή.

Όρος και κοιλάδα σε ένα εγκάρσιο κύμα

  Όρος ή Κορυφή ονομάζεται  το σημείο στο οποίο υπάρχει η μέγιστη τιμή του διαταρασσόμενου μεγέθους. Για παράδειγμα, λέμε όρος του κύματος είναι στη λέμβο αν αυτή βρίσκεται στο ανώτερο σημείο που μπορεί να βρεθεί.

 Κοιλάδα ονομάζεται το σημείο στο οποίο υπάρχει η ελάχιστη τιμή του διαταρασσόμενου μεγέθους. Για παράδειγμα, λέμε κοιλία του κύματος είναι στη λέμβο αν αυτή βρίσκεται στο κατώτερο σημείο που μπορεί να βρεθεί.

  Σε ελατήριο είναι δυνατόν να διαδοθεί και ένας άλλος τύπος κύματος: Αν στο ένα άκρο του ελατηρίου πλησιάσουμε με τα δύο μας χέρια τις σπείρες του ελατηρίου έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένα πύκνωμα σπειρών και μετά τις αφήσουμε ελεύθερες, τότε το πύκνωμα των σπειρών διαδίδεται κατά μήκος του ελατηρίου.

  Βλέπουμε ένα σωλήνα ο οποίος είναι κλειστός στο ένα άκρο του, ενώ το άλλο κλείνεται με ένα έμβολο. Αν μετακινήσουμε το έμβολο μπρος ή πίσω, τότε στο χώρο μέσα στο σωλήνα που είναι ακριβώς πίσω από το έμβολο δημιουργούνται στρώματα αέρα μεγάλης και μικρής πίεσης ή μεγάλης και μικρής πυκνότητας αντίστοιχα (πυκνώματα ή αραιώματα). Τα πυκνώματα και αραιώματα αυτά διαδίδονται κατά μήκος του σωλήνα μέσα στο αέριο.

  Σ' αυτά τα παραδείγματα τα σωματίδια του μέσου μέσα στο οποίο διαδίδεται το κύμα ταλαντώνονται κατά την ίδια διεύθυνση που διαδίδεται το κύμα. Ένα τέτοιο κύμα ονομάζεται διάμηκες κύμα. Παράδειγμα διαμήκους κύματος είναι τα ηχητικά κύματα. Τα διαμήκη κύματα διαδίδονται στα στερεά, στα υγρά και στα αέρια, ενώ τα εγκάρσια διαδίδονται μόνο στα στερεά.

Διαμήκη κύματα 

  Διαμήκη κύματα ονομάζονται τα κύματα στα οποία τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κατά την ίδια διεύθυνση που διαδίδεται το κύμα Παραδείγματα διαμήκη κυμάτων είναι τα ηχητικά κύματα και  μια διαταραχή που διαδίδεται στις σπείρες ενός ελατηρίου.Διαδίδονται  στα στερεά, στα υγρά και στα αέρια.

Πυκνώματα και αραιώματα σε ένα ελατήριο

  Πύκνωμα ονομάζεται το σημείο στο οποίο υπάρχει η μέγιστη τιμή του διαταρασσόμενου μεγέθους. Στο παράδειγμα του ελατηρίου αντιστοιχεί σε πύκνωμα στις σπείρες.

  Αραίωμα ονομάζεται το σημείο στο οποίο υπάρχει η ελάχιστη τιμή του διαταρασσόμενου μεγέθους. Στο παράδειγμα του ελατηρίου αντιστοιχεί σε αραίωμα στις σπείρες.Κύματα ίδιας συχνότητας, ίδιου πλάτους, στην ίδια περιοχή του ίδιου μέσου όπου το ένα είναι εγκάρσιο και το άλλο διαμήκες, το διαμήκες έχει μεγαλύτερη ταχύτητα από το εγκάρσιο.

ΤΟ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΟ ΚΥΜΑ

 Αν και τα κύματα που δημιουργούνται στο βάθος μιας λίμνης ή της θάλασσας είναι διαμήκη, τα κύματα που δημιουργούνται στην επιφάνεια του νερού δεν μοιάζουν με αυτά. Καθώς διαδίδεται ένα κύμα στην επιφάνεια ενός υγρού, τα σωματίδια κινούνται τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, με τελικό αποτέλεσμα οι τροχιές τους να είναι κυκλικές. Το κύμα που διαδίδεται με αυτό τον τρόπο αποτελεί ένα μίγμα εγκαρσίων και διαμηκών κυμάτων.

Τα επιφανειακά κύματα είναι ένα μίγμα εγκαρσίων και διαμηκών κυμάτων

  Επιφανειακά κύματα ονομάζονται τα κύματα στα οποία τα κύματα που δημιουργούνται στην επιφάνεια του νερού.Είναι ένα μίγμα εγκαρσίων και διαμηκών κυμάτων.Άλλο παράδειγμα επιφανειακών κυμάτων είναι τα σεισμικά κύματα.

Σεισμικά κύματα

  Σεισμικά κύματα ονομάζονται τα ελαστικά κύματα τα οποία στις θέσεις διατάρραξης της μηχανικής ισορροπίας των πετρωμάτων, δηλαδή στην εστία του σεισμού, απελευθερώνεται μηχανική ενέργεια που διαδίδεται μέσα στην Γη.
  Διακρίνουμε δύο βασικές κατηγορίες σεισμικών κυμάτων,τα κύματα χώρου τα οποία διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις στο εσωτερικό της Γης και τα επιφανειακά κύματα τα οποία διαδίδονται μόνο κατά μήκος των επιφανειακών στρωμάτων της Γης.

ΚΥΜΑ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Τα κύματα της θάλασσας δημιουργούνται συνήθως εξαιτίας των ανέμων.Η μηχανική τους ενέργεια προέρχεται από την κινητική ενέργεια των ανέμων.

Η αρχαιότερη μορφή εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας ήταν τα πανιά των πρώτων ιστιοφόρων πλοίων

 Αιολική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που παράγεται από την εκμετάλλευση του  ανέμου.  Η αρχαιότερη μορφή εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας ήταν τα πανιά των πρώτων ιστιοφόρων πλοίων και αργότερα οι ανεμόμυλοι στην ξηρά. Ονομάζεται αιολική γιατί στην ελληνική μυθολογία ο Αίολος ήταν ο θεός του ανέμου.

Αίολος ο θεός του ανέμου.

  Η αιολική ενέργεια αποτελεί σήμερα μια ελκυστική λύση στο πρόβλημα της ηλεκτροπαραγωγής. Δεν εκλύονται αέρια θερμοκηπίου και άλλοι ρύποι, και οι επιπτώσεις στο περιβάλλον είναι μικρές σε σύγκριση με τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής από συμβατικά καύσιμα. Επίσης, τα οικονομικά οφέλη μιας περιοχής από την ανάπτυξη της αιολικής βιομηχανίας είναι αξιοσημείωτα.

  Θα εκτελέσουμε ένα απλό πείραμα.Κρατάμε με το χέρι μας το άκρο ενός ελατηρίου. Το ελατήριο βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας.Τινάζουμε  απότομα το άκρο και το επαναφέρουμε γρήγορα στη αρχική του θέση.Έτσι θα δούμε έναν παλμό, μια διαταραχή, να ταξιδεύει από το ένα άκρο του ελατηρίου στο άλλο. Κάθε σφαιρίδιο του ελατηρίου βρισκόταν αρχικά σε ισορροπία. Όταν φθάσει σ' αυτό ο παλμός, τότε μετατοπίζεται από τη θέση όπου ισορροπούσε. Η διαταραχή δεν είναι παρά η μετατόπιση των σφαιριδίων του ελατηρίου από τη θέση ισορροπίας τους.

  Μεταξύ των γειτονικών σπειρών του ελατηρίου ασκούνται δυνάμεις. Οι δυνάμεις αυτές επαναφέρουν κάθε σφαιρίδιο στην αρχική θέση ισορροπίας του. Ταυτόχρονα μέσω του έργου που παράγουν μεταφέρουν ενέργεια από σφαιρίδιο σε σφαιρίδιο. Έτσι κάθε σφαιρίδιο θα μετατοπιστεί με τη σειρά του από τη θέση ισορροπίας του.

Τα κύματα μεταφέρουν ενέργεια από το ένα μόριο του μέσου στο άλλο χωρίς να μεταφέρουν την ύλη του μέσου αυτού

  Ο παλμός ταξιδεύει μεταφέροντας ενέργεια. Τα σφαιρίδια μετατοπίζονται και όταν η ενέργεια που προσέλαβαν μεταφερθεί στα επόμενα επιστρέφουν στην αρχική θέση ισορροπίας τους. Έτσι αυτή η κίνηση διαδίδεται τελικά σε όλα τα σφαιρίδια του ελατηρίου. Λέμε τότε ότι ένα κύμα διαδίδεται κατά μήκος του ελατηρίου. Το κύμα μεταφέρει ενέργεια σε κάθε σφαιρίδιο του ελατηρίου χωρίς να μεταφέρει ύλη. Μια πηγή που ταλαντώνεται μπορεί να παράγει κύμα. Η ενέργεια που μεταφέρει το κύμα προσφέρεται από την πηγή.Άρα:

  Τα κύματα μεταφέρουν ενέργεια από το ένα μόριο του μέσου στο άλλο χωρίς να μεταφέρουν την ύλη του μέσου αυτού.

  Τα κύματα προκαλούνται από διαταραχές. Οι διαταραχές καταστρέφουν κάποιο είδος ισορροπίας, άρα μεταφέρουν ενέργεια, δηλαδή το κύμα μεταφέρει ενέργεια. Η ενέργεια αυτή αξιοποιείται στη μεταβολή του  μεγέθους, άρα και στη διάδοση του κύματος, και ένα μέρος αποθηκεύεται προσωρινά στην περιοχή διάδοσης. Επίσης, παρατηρείται το φαινόμενο η ενέργεια να μετατρέπεται περιοδικά μεταξύ δύο διαφορετικών ειδών ενέργειας, για παράδειγμα κινητική ενέργεια, δυναμική ενέργεια στα μηχανικά κύματα ή ηλεκτρική δυναμική ενέργεια και μαγνητική δυναμική ενέργεια στα ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

 Αυτή η ενέργεια προσφέρεται από την πηγή του κύματος. Μια πηγή  που ταλαντώνεται μπορεί να παράγει κύμα.Τα κύματα εκπέμπονται από την πηγή ομοιόμορφα μέσα στο μέσο ή το κενό που διαδίδονται. Το φως του ήλιου εκπέμπεται ως κύμα μεταφέροντας ενέργεια. Τα διάφορα ουράνια σώματα λαμβάνουν αυτήν την ενέργεια και την επανεκπέμπουν. Μόλις επέλθει ισορροπία σταθεροποιείται η θερμοκρασία του σώματος.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΤΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ

 Για να περιγράψουμε ένα κύμα χρησιμοποιούμε ορισμένα χαρακτηριστικά φυσικά μεγέθη: 

α) την περίοδο 

β) την περίοδο

γ)  το μήκος κύματος

δ) το πλάτος ταλάντωσης των σωματιδίων

ε) την ταχύτητα  κύματος.

 Έχουμε ένα σκοινί κατά μήκος του οποίου διαδίδεται ένα κύμα. Αν παρατηρήσουμε την κίνηση ενός σημείου του σχοινιού (Α), διαπιστώνουμε ότι αυτό ταλαντώνεται μεταξύ των θέσεων ΟΟ’, ενώ η διαταραχή προχωρεί σταθερά προς τα αριστερά. Τα σωματίδια από τα οποία αποτελείται το σκοινί εκτελούν ταλαντώσεις. Το ίδιο συμβαίνει και με τα σωματίδια κάθε άλλου μέσου στο οποίο διαδίδεται ένα παρόμοιο κύμα.Η περίοδος Τ και συχνότητα f αυτών των ταλαντώσεων ονομάζεται περίοδος και συχνότητα του κύματος αντίστοιχα.

Περίοδος (T)  ονομάζεται το χρονικό διάστημα μεταξύ της δημιουργίας δύο διαδοχικών διαταραχών

  Περίοδος (T)  ονομάζεται το χρονικό διάστημα μεταξύ της δημιουργίας δύο διαδοχικών διαταραχών για παράδειγμα δυο κορυφών του κύματος από ένα συγκεκριμένο σημείο του χώρου. Συμβολίζεται με Τ και μετριέται σε s (δευτερόλεπτα). Εξ'ορισμού προκύπτει ότι Τ=Δt/Ν, όπου Ν είναι ο αριθμός των διαταραχών που πέρασαν σε χρονικό διάστημα Δt. Για παράδειγμα, έστω ότι μετράμε την περίοδο των κυμάτων της θάλασσας. Σε χρόνο 4 s μετρήσαμε 2 κύματα που έσκασαν στην παραλία, άρα η περίοδος των κυμάτων της θάλασσας της συγκεκριμένης παραλίας είναι 4/2=2 s

Συχνότητα (f) ονομάζεται ο αριθμός των διαταραχών που δημιουργήθηκαν ή πέρασαν από ένα συγκεκριμένο σημείο ανά μονάδες χρόνου

  Συχνότητα (f) ονομάζεται ο αριθμός των διαταραχών που δημιουργήθηκαν ή πέρασαν από ένα συγκεκριμένο σημείο ανά μονάδες χρόνου, δηλαδή ο αριθμός των διαταραχών προς του χρονικού διαστήματος στο οποίο μετρήσαμε τον αριθμό των διαταραχών. Συμβολίζεται με f  και μετριέται σε δευτερόλεπτα εις τη μείον ένα ή s-1, ή hz. Έτσι, ισχύει f=N/Δt, όπου Ν είναι ο αριθμός των διαταραχών που πέρασαν σε χρονικό διάστημα Δt. 

  Αν φωτογραφήσουμε το παλλόμενο σκοινί μια ορισμένη χρονική στιγμή, τότε λαμβάνουμε ένα στιγμιότυπο ολόκληρου του κύματος. Παρατηρώντας το στιγμιότυπο του κύματος συμπεραίνουμε ότι η μορφή του επαναλαμβάνεται ίδια σε ίσες αποστάσεις. Η μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο σημείων με την ίδια απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας και την ίδια κατεύθυνση κίνησης ονομάζεται μήκος κύματος και συμβολίζεται με λ.

Μήκος κύματος (λ) ονομάζεται η μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο σημείων με την ίδια απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας και την ίδια κατεύθυνση κίνησης

 Μήκος κύματος (λ) ονομάζεται η μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο σημείων με την ίδια απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας και την ίδια κατεύθυνση κίνησης.Μήκος κύματος είναι η απόσταση που διανύει το κύμα σε χρόνο μιας περιόδου. Το κύμα είναι περιοδικό φαινόμενο, ουσιαστικά η επανάληψη μιας διαταραχής. Το μήκος αυτής της διαταραχής είναι το μήκος κύματος. Συμβολίζεται με λ και μετριέται όπως και το πλάτος του κύματος σε μονάδες μήκους, συνήθως σε μέτρα. 

 Σ' ένα εγκάρσιο κύμα σχηματίζονται «όρη» και «κοιλάδες». Το μήκος κύματος ισούται με την απόσταση δύο διαδοχικών κοιλάδων ή δύο διαδοχικών ορέων.

  Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα ρευστό μέσο στο οποίο διαδίδεται ένα διάμηκες κύμα. Στην προηγούμενη παράγραφο αναφέραμε ότι σ’ αυτή την περίπτωση δημιουργούνται περιοχές αυξημένης πίεσης (πυκνότητας) (πυκνώματα) και περιοχές μειωμένης πίεσης (αραιώματα). Το μήκος κύματος ισούται με την απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων ή αραιωμάτων.

  Μια χορδή μπορεί να διεγερθεί αν τη χτυπήσουμε με μικρή ή μεγάλη δύναμη. Ένας ήχος μπορεί να είναι δυνατός ή ασθενής. Ένα θαλάσσιο κύμα μπορεί να είναι ένα γιγάντιο παλιρροϊκό κύμα (τσουνάμι) ή ένας ελαφρύς κυματισμός. Στα παραδείγματα αυτά λέμε ότι τα κύματα έχουν διαφορετικό πλάτος.

Πλάτος (A) ονομάζεται η μέγιστη απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας ταλάντωσης  των σωματιδίων

  Πλάτος (A) ονομάζεται η μέγιστη απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας ταλάντωσης  των σωματιδίων.Το μέγεθος που διαταράσσεται λαμβάνει μία μέγιστη και μία ελάχιστη τιμή. Συμβολίζεται με Α και μετριέται σε μονάδες μήκους, συνήθως μέτρα. Το πλάτος ενός κύματος δεν είναι πάντα σταθερό και συνήθως εξαρτάται  από τη θέση και το χρόνο στον οποίο μελετάμε ένα σημείο. Το πλάτος του κύματος σε ένα σημείο έχει άμεση σχέση με την ενέργεια του κύματος σε αυτό το σημείο.Όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος τόσο μεγαλύτερη είναι και η ενέργεια που μεταφέρεται. 

  

 Ταχύτητα διάδοσης (υδ) ονομάζεται η ταχύτητα που διαδίδεται από το κύμα στο μέσο

ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ

   Σε χρόνο μιας περιόδου Τ η απόσταση που διανύει η διαταραχή είναι ίση με ένα μήκος κύματος λ. Σύμφωνα με τον ορισμό της ταχύτητας υ του κύματος υ=Δx/ Δt,αν Δt=Τ, τότε Δx=λ, οπότε προκύπτει: υ=λ/T. 

Επειδή όμως T=1/f, όπου f η συχνότητα, η προηγούμενη σχέση παίρνει τη μορφή:

 υ=λ · f

Η ταχύτητα διάδοσης του κύματος σ' ένα ένα μέσο ισούται με το γινόμενο της συχνότητας του επί το μήκος κύματος

Η σχέση αυτή ονομάζεται θεμελιώδης νόμος της κυματικής: 

 Η ταχύτητα διάδοσης του κύματος σ' ένα ένα μέσο ισούται με το γινόμενο της συχνότητας του επί το μήκος κύματος.

                                            υ=λ · f

 Η ταχύτητα διάδοσης δεν εξαρτάται από το πλάτος του κύματος (Α) άλλα εξαρτάται από τις ιδιότητες του μέσου διάδοσης π.χ από πόσο σκληρό ή μαλακό είναι ένα ελατήριο.Στο ίδιο μέσο διάδοσης τα εγκάρσια κύματα διαδίδονται με μικρότερη ταχύτητα απ`ότι τα διαμήκη.

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΗΧΟΥ

  O ήχοs , για χιλιάδεs xρόνια , αποτέλεσε αντικείμενο μελέτηs διαφόρων πολιτισμών, που πίστευαν ότι είναι ένα μονοπάτι που αν το ακολουθήσουμε, μπορούμε να εισχωρήσουμε στα βάθη της ψυχής μας. Πολιτισμοί όπως ο Αιγυπτιακός και ο Κινεζικός είχαν κατασκευάσει μουσικά όργανα και είχαν ενδιαφερθεί για τις ιδιότητες του ήχου. Οι λαοί της Μεσοποταμίας όπως Σουμέριοι, Ασσύριοι, Χαλδαίοι, Βαβυλώνιοι και Πέρσες είχαν επίσης κατασκευάσει μουσικά όργανα όλων των οικογενειών και συνέδεαν τους ήχους τους με τις φωνές των θεών. Στην Άπω Ανατολή και στα θρησκευτικο-φιλοσοφικά συστήματα που αναπτύχθηκαν εκεί, υπάρχουν αρκετές αναφορές στον ήχο.

Oι Αρχαίοι Έλληνες ασχολήθηκαν αρκετά νωρίς με θέματα ήχου και ακουστικής

  Oι Αρχαίοι Έλληνες ασχολήθηκαν αρκετά νωρίς με θέματα ήχου και ακουστικής. Ήταν κατά πάσα πιθανότητα γνωστό σε αυτούς ότι ο ήχος είναι ένα κυματικό φαινόμενο, συμπέρασμα στο οποίο προφανώς κατέληξαν μετά από παρατηρήσεις στα υδάτινα κύματα, τα οποία σχηματίζονται αν ρίξουμε π.χ μια πέτρα σε ήρεμα νερά.

 Ο Πυθαγόρας από τη Σάμο(580π.Χ.-500π.Χ.) ήταν ο πρώτος που παρατήρησε ότι ο φθόγγος πού παράγεται από μια τεντωμένη χορδή είναι ανάλογος με το μήκος της και ότι η κρούση τεντωμένων χορδών παράγει αρμονικούς τόνους όταν οι αναλογίες των μηκών των χορδών είναι ακέραιοι αριθμοί. Επινόησε το μονόχορδο

  Από τους πρώτους που ασχολήθηκαν με θέματα ακουστικής ήταν ο Πυθαγόρας από τη Σάμο(580πΧ-500πΧ). Η τυραννική διακυβέρνηση του Πολυκράτη τον εξαναγκάζει να εγκαταλείψει τη Σάμο και να εγκατασταθεί στον Κρότωνα, πόλη της Νότιας Ιταλίας, όπου ίδρυσε μια φιλοσοφική και θεολογική σχολή.Ήταν ο πρώτος που παρατήρησε ότι ο φθόγγος πού παράγεται από μια τεντωμένη χορδή είναι ανάλογος με το μήκος της και ότι η κρούση τεντωμένων χορδών παράγει αρμονικούς τόνους όταν οι αναλογίες των μηκών των χορδών είναι ακέραιοι αριθμοί. Επινόησε το μονόχορδο, το οποίο αποτέλεσε όργανο μελέτης της ηχητικής απόδοσης των υπό δόνηση χορδών. Το όργανο αυτό, γνωστό επίσης και ως ηχόμετρο, απέκτησε αργότερα και περισσότερες από μια χορδές χαρακτηριζόμενο από τον αριθμό των χορδών του ως δίχορδο, τρίχορδο κ.ο.κ.

Ο Πλάτων (428-347π.Χ.) φιλόσοφος της αρχαιότητας, μαθητής του Σωκράτη ασχολήθηκε με θέματα ακουστικής και μουσικής

  Ο Πλάτων (428-347π.Χ.) υπήρξε ένας από τους επιφανέστερους φιλοσόφους της αρχαιότητας, μαθητής του Σωκράτη. Δίδαξε στην Αθήνα και σε μερικά από τα έργα του, τα οποία συνέταξε με την μορφή διαλόγων, ασχολήθηκε με θέματα ακουστικής και μουσικής. Στην "Πολιτεία", δια στόματος Σωκράτη, δείχνει να ειρωνεύεται τους μουσικούς οι οποίοι "ζητούνε αριθμούς μέσα στις συμφωνίες που ακούονται με τα αυτιά και δεν ανεβαίνουν σε προβλήματα, για να εξετάσουν και να δούν, ποιοι αριθμοί είναι αρμονικοί και ποιοι όχι και γιατί". 

Ο Ανίκιος Μάνλιος Σεβερίνος Βοήθιος (470-524 μ.Χ.), Ρωμαίος φιλόσοφος και πολιτικός μελέτησε τον ήχο και την μουσική

  Ένα από τα μεγαλύτερα πνεύματα και ίσως ο πλέον μορφωμένος άνθρωπος της εποχής του ήταν ο Ανίκιος Μάνλιος Σεβερίνος Βοήθιος (470-524 μ.Χ.), Ρωμαίος φιλόσοφος και πολιτικός, ο οποίος συνέγραψε το ονομαστό έργο Περί της παρηγορίας της φιλοσοφίας". Άριστος γνώστης της Ελληνικής γλώσσας, μετέφρασε και σχολίασε τις Πλατωνικές φιλοσοφίες της εποχής του.Πολύ σημαντική όμως ήταν η συνεισφορά του και στην μελέτη του ήχου και της μουσικής. 

Ο  Άγγλος  Robert Grosseteste (1168-1253) διατύπωσε μια ικανοποιητική θεωρία για την διάδοση του ήχου και του φωτός

  Ο Robert Grosseteste (1168-1253), Άγγλος στην καταγωγή, προσπάθησε με την σειρά του να διατυπώσει μια ικανοποιητική θεωρία για την διάδοση του ήχου και του φωτός.  Ο Grosseteste μίλησε και για τις ανακλάσεις που υφίσταται ο ήχος όταν προσκρούει σε εμπόδια, λέγοντας χαρακτηριστικά ότι μετά την πρόσκρουση ο ήχος " αναγεννάται γυρνώντας προς τα πίσω".

Ο Ιταλός μαθηματικός, αστρονόμος και φυσικός Galileo Galilei(1564 1642) μελέτησε τις παλμικές κινήσεις των ηχογόνων σωμάτων και διατύπωσε νόμους

  Θεμελιωτής της σύγχρονης μηχανικής και της πειραματικής φυσικής, με τεράστια συνεισφορά στην μοντέρνα επιστημονική σκέψη, υπήρξε ο Ιταλός μαθηματικός, αστρονόμος και φυσικός Galileo Galilei, o οποίος γεννήθηκε το 1564 στην Πίζα και πέθανε το 1642 στο Αρτσέτρι. Μελέτησε τις παλμικές κινήσεις των ηχογόνων σωμάτων και διατύπωσε νόμους όπως: 

α) Το ύψος ενός ήχου εξαρτάται από τον αριθμό των παλμικών κινήσεων που εκτελεί το ηχογόνο σώμα και 

β) Το ύψος του ήχου μίας χορδής είναι αντιστρόφως ανάλογο του μήκους της. 

Ο Marin Mersenne (1588-1648), Γάλλος φιλόσοφος, θεολόγος και μαθηματικός, που θεωρείται "πατέρας της ακουστικής",ασχολήθηκε με την μουσική, τα μουσικά όργανα και την ακουστική

  Ο Marin Mersenne (1588-1648), Γάλλος φιλόσοφος, θεολόγος και μαθηματικός, που θεωρείται "πατέρας της ακουστικής", υπήρξε υπερασπιστής του Descartes και του Galilei στην αυστηρή που δέχονταν από τον κλήρο. Το 1627 εξέδωσε το βιβλίο του "Traiti d'harmonie universelle", στο οποίο ασχολήθηκε με την μουσική, τα μουσικά όργανα και την ακουστική.

ΗΧΟΣ

  Όπως γνωρίζουμε,καθετί που γίνεται αντιληπτό με το αισθητήριο όργανο της ακοής,δηλαδή το αυτί,το ονομάζουμε ήχο.Ο ήχος είναι η αίσθηση που προκαλείται λόγω της διέγερσης των αισθητηρίων οργάνων της ακοής από μεταβολές πίεσης του ατμοσφαιρικού αέρα. Αυτές οι μεταβολές διαδίδονται με τη μορφή ηχητικών κυμάτων.

Οι πρωτόγονοι άνθρωποι παρήγαν ήχους όχι μόνο με το στόμα τους αλλά και με τα τύμπανα, τα κρόταλα και τις σφυρίχτρες

    Ο ήχος και η μουσική αποτελούν σημαντικά στοιχεία της ανθρώπινης εμπειρίας. Οι πρωτόγονοι άνθρωποι παρήγαν ήχους όχι μόνο με το στόμα τους αλλά και με τα τύμπανα, τα κρόταλα και τις σφυρίχτρες. Τα έγχορδα όργανα έχουν ιστορία τουλάχιστον 3.000 ετών.

Ήχους πολύ μεγάλης συχνότητας ,τους οποίους οι άνθρωποι δεν αντιλαμβάνονται,εκπέμπουν οι νυχτερίδες όταν κυνηγούν έντομα

  Τα έμβια όντα χρησιμοποιούν τους ήχους για να συλλέξουν πληροφορίες που αφορούν το περιβάλλον τους και για να επικοινωνήσουν μεταξύ τους. Ορισμένα ζώα, για να γνωρίσουν το περιβάλλον τους και να επιβιώσουν, χρησιμοποιούν ήχους πολύ μεγάλης συχνότητας (υπέρηχους) τους οποίους οι άνθρωποι δεν αντιλαμβάνονται. Τέτοιους ήχους για παράδειγμα εκπέμπουν οι νυχτερίδες όταν κυνηγούν έντομα. Αυτά τα ηχητικά κύματα ανακλώμενα στο έντομο βοηθούν τη νυχτερίδα να διαπιστώσει το μέγεθός του, τη θέση του, την απόστασή του και τη σχετική ταχύτητά του .

Τα δελφίνια εκπέμπουν υπερήχους υπό μορφή σφυριγμάτων  

 Με παρόμοιο τρόπο καταφέρνουν να διακρίνουν τα έντομα από τη βλάστηση όταν κυνηγούν στα δάση. Τα δελφίνια εκπέμπουν υπερήχους υπό μορφή σφυριγμάτων. Τα ανακλώμενα ηχητικά κύματα παρέχουν στο δελφίνι πληροφορίες για το περιβάλλον του σε αποστάσεις μεγαλύτερες απ' ό,τι του επιτρέπει η όρασή του μέσα στο νερό. Τα δελφίνια χρησιμοποιούν αυτές τις πληροφορίες κυρίως για να εντοπίσουν μικρά ψάρια με τα οποία τρέφονται.

ΗΧΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

   Θα εξετάσουμε τώρα τι συμβαίνει στον αέρα,όταν πάλλεται ένα διαπασών και ακούμε τον ήχο που παράγεται.Όταν το σκέλος ενός διαπασών κινείται προς τα δεξιά,συμπιέζει τον αέρα που είναι κοντά του,με αποτέλεσμα να σχηματιστεί ένα πύκνωμα μορίων.Στην περιοχή του πυκνώματος η πίεση είναι μεγαλύτερη από πριν.Τα μόρια του πυκνώματος αυτού ωθούν στη συνέχεια τα γειτονικά μόρια,οπότε μετατοπίζεται το πύκνωμα στα γειτονικά μόρια .Διαπιστώνουμε λοιπόν ότι το αρχικό πύκνωμα των μορίων,δηλαδή η αρχική διαταραχή ,διαδίδεται μέσα στον αέρα.

Όταν το σκέλος ενός διαπασών κινείται προς τα δεξιά,συμπιέζει τον αέρα που είναι κοντά του,με αποτέλεσμα να σχηματιστεί ένα πύκνωμα μορίων

  Άρα όταν ένα σώμα ταλαντώνεται στον αέρα, αλληλεπιδρά με τα μόρια του και προκαλεί την κίνησή τους. Τα μόρια πλησιάζουν ή απομακρύνονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται πυκνώματα και αραιώματα και η πίεση του αέρα να μεταβάλλεται περιοδικά γύρω από μια μέση τιμή .

  Από αυτό συμπεραίνουμε ότι σχηματίζονται κύματα ελαστικότητας μέσα στον αέρα που περιβάλει το διαπασών.Τα κύματα αυτά είναι διαμήκη,γιατί τα μόρια του αέρα πάλλονται κατά την διεύθυνση που διαδίδεται η διαταραχή και σχηματίζονται πυκνώματα και αραιώματα.Τα κύματα αυτά λέγονται ηχητικά.Όταν τα ηχητικά κύματα φθάσουν στο αυτί μας και το ερεθίσουν λέμε ότι ακούμε κάποιο ήχο.

Ηχητικά κύματα

Άρα:

 Ηχητικά κύματα(ήχος) ονομάζονται τα κύματα ελαστικότητας που έχουν κατάλληλη συχνότητα,ώστε,ερεθίζοντας το αυτί,να δημιουργούν διάφορα ακουστικά αισθήματα.Είναι δηλαδή τα µηχανικά κύµατα που παράγονται από ταλαντούµενα σώµατα εντός ελαστικού µέσου  µε συχνότητα που καθίσταται αντιληπτή από το ανθρώπινο αυτί.

  Μέσω των αλληλεπιδράσεων των μορίων μεταφέρεται ενέργεια από μόριο σε μόριο και τελικά ενέργεια από το σώμα που ταλαντώνεται διαδίδεται στο χώρο. 

Ηχητικά κύματα του αέρα είναι διαμήκη κύματα

  Επειδή τα μόρια του αέρα κινούνται κατά τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, τα ηχητικά κύματα του αέρα είναι διαμήκη κύματα. Τα ηχητικά κύματα που διαδίδονται μόνο στα ρευστά,δηλαδή στα υγρά και στα αέρια,είναι μόνο διαμήκη,ενώ τα ηχητικά κύματα που διαδίδονται στα στερεά είναι διαμήκη ή εγκάρσια.

Όταν ηχητικά κύματα που η συχνότητά τους είναι μεγαλύτερη από 20 Ηz και μικρότερη από 20.000 Ηz φθάνουν στο ανθρώπινο αφτί προκαλούν το αίσθημα της ακοής

  Τα όρια συχνοτήτων που γίνονται αντιληπτά είναι από 20 Hz έως 20.000 Hz.Όταν ηχητικά κύματα που η συχνότητά τους είναι μεγαλύτερη από 20 Ηz και μικρότερη από 20.000 Ηz φθάσουν στο ανθρώπινο αφτί προκαλούν το αίσθημα της ακοής και ονομάζονται απλώς ήχος. Κύματα με συχνότητα μικρότερη των 20 Ηz ονομάζονται υπόηχοι, ενώ με συχνότητα μεγαλύτερη των 20.000 Ηz ονομάζονται υπέρηχοι.

  Υπόηχος ονομάζεται  κάθε ήχος του οποίου η συχνότητα είναι χαμηλότερη από το κατώτατο όριο συχνοτήτων που μπορούν να γίνουν αντιληπτές από την ανθρώπινη ακοή,δηλαδή έχουν συχνότητα μικρότερη από 20 Ηz. Οι υπόηχοι χρησιμοποιούνται στη σεισμολογία για την παρακολούθηση των σεισμών. Οι υπόηχοι μπορούν να διαδοθούν σε μεγάλες αποστάσεις, ειδικά μέσα σε στερεά ή υγρά μέσα και να παρακάμψουν εμπόδια χωρίς σημαντική εξασθένιση.

Η περιστρεφόμενη δίνη στους τυφώνες δημιουργεί υποηχητικά κύματα  

  Οι επιστήμονες κατά σύμπτωση ανακάλυψαν ότι η περιστρεφόμενη δίνη στους τυφώνες και τους σίφωνες δημιουργεί υποηχητικά κύματα. Όταν η δίνη είναι μεγάλη, οι συχνότητες είναι χαμηλότερες. Τα κύματα αυτά μπορούν να εντοπιστούν σε αποστάσεις έως και 160 χιλιομέτρων και έτσι να προειδοποιήσουν για την ύπαρξη κάποιου τυφώνα ή σίφωνα.

Κατά τη διάρκεια του Σεισμού στην Ινδονησία και του τσουνάμι που ακολούθησε το 2004, τα ζώα απομακρύνθηκαν από τις ακτές πολύ πριν το τσουνάμι φτάσει σε αυτές

  Τα ζώα είναι γνωστό ότι αντιλαμβάνονται τους υπόηχους που μεταδίδονται μέσα στη γη ή στο νερό και υποστηρίζεται ότι αυτή τους η ικανότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως προειδοποίηση για φυσικές καταστροφές που γεννούν υπόηχους. Κατά τη διάρκεια του Σεισμού στην Ινδονησία και του τσουνάμι που ακολούθησε το 2004, παρατηρήθηκε ότι τα ζώα απομακρύνθηκαν από τις ακτές πολύ πριν το τσουνάμι φτάσει σε αυτές.Από άλλους όμως ερευνητές υποστηρίζεται ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα προειδοποίησαν τα ζώα και όχι οι υπόηχοι.

  Επίσης έχει διαπιστωθεί ότι οι υπόηχοι προκαλούν αισθήματα δέους ή φόβου στους ανθρώπους.

 Υπέρηχος ονομάζεται ο ήχος που έχει συχνότητα μεγαλύτερη από 20000 Ηz .

Οι υπέρηχοι έχουν σήμερα πολλές εφαρμογές κυρίως στην Ιατρική  

  Οι υπέρηχοι έχουν σήμερα πολλές εφαρμογές στη βιομηχανία,στην Ιατρική,στη Χημεία,στη Βιολογία κ.λπ. Στη βιομηχανία η παραγωγή υπέρηχων χρησιμεύουν για το τρύπημα διάφορων μεταλλικών αντικειμένων.Στην ιατρική χρησιμοποιούνται για την καταστροφή ορισμένων κυτταρικών όγκων που γίνεται με ειδικές συσκευές. 

  

Ηχητική πηγή

  Ηχητικές πηγές ονομάζονται τα σώµατα τα οποία όταν ταλαντώνονται παράγουν ήχους . Παραδείγματα ηχητικών πηγών είναι ένα διαπασώνƒ,µια τεντωµένη χορδή βιολιούƒ,µια µεταλλική πλάκαƒ,µια µεµβράνη µεγαφώνου ή ακουστικού τηλεφώνου,µια αέρια µάζα σε ταλάντωση στο εσωτερικό ενός σωλήνα κ.α./Όταν διαδίδονται στον αέρα µεταβάλλεται η πίεση του ατµοσφαιρικού αέρα.

ΔΙΑΦΟΡΑ ΗΧΗΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ

 Τα ηχητικά κύματα έχουν τα ίδια τα κοινά χαρακτηριστικά με τα μηχανικά κύματα δηλαδή πλάτος, συχνότητα, μήκος κύματος και ταχύτητα διάδοσης.

α) Συχνότητα του ήχου ονομάζεται η συχνότητα της παλμικής κινήσεως της ηχητικής πηγής(π.χ. του διαπασών).Η συχνότητα του ήχου φανερώνει τον αριθμό των πυκνωμάτων ή των αραιωμάτων που παράγονται από την ηχητική πηγή σε μία χρονική μονάδα (1sec).

β) Περίοδος του ήχου ονομάζεται η περίοδος της παλμικής κινήσεως της ηχητικής πηγής.

γ) Μήκος κύματος του ήχου ονομάζεται η απόσταση στην οποία φθάνει η διαταραχή(πύκνωμα ή αραίωμα) σε χρόνο ίσο προς την περίοδο του ήχου.Το μήκος κύματος είναι ίσο με την απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων (περιοχών μεγίστης πίεσης) ή αραιωμάτων (περιοχών ελάχιστης πίεσης). 

Η ταχύτητα του ήχου σε ατμοσφαιρικό ξηρό αέρα στους 20 °C είναι 344 m/s 

δ) Ταχύτητα του ήχου ονομάζεται η ταχύτητα με την οποία διαδίδονται τα ηχητικά κύματα σε ένα μέσο. Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από το υλικό μέσο,στο οποίο διαδίδεται ο ήχος.Αποδεικνύεται  ότι η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων είναι μεγαλύτερη στα στερεά από ότι στα υγρά και στα υγρά μεγαλύτερη απ’ ότι στα αέρια.Η ταχύτητα του ήχου σε ατμοσφαιρικό ξηρό αέρα στους 20 °C είναι 344 m/s . Γενικά δεν είναι σταθερή , αλλά εξαρτάται από την πίεση και την θερμοκρασία.Η ταχύτητα τους αυξάνεται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου μέσα στο οποίο διαδίδονται,όχι όμως ανάλογα. 

Η ΤΑΧYΤΗΤΑ ΤΟY ΗΧΟY ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΑ YΛΙΚΑ ΣΕ m/s

Αέρια

Αέρας         (20°C)     344

Ήλιο           (20°C)     999

Yδρογόνο    (20°C)    1.330

Υγρά

Yγρό ήλιο    (269°C)  211

Yδράργυρος (20°C)    1.451

Νερό           (0°C)     1.402

Νερό           (20°C)   1.482

Νερό           (100°C)  1.543

Στερεά

Κόκαλο                     3.445

Ορείχαλκος               3.480

Γυαλί pyrex               5.170

Χάλυβας                   5.790

ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΗΧΟ

ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΗΧΟ

   Για τα ηχητικά κύματα όπως και για τα άλλα είδη κυμάτων η σχέση που συνδέει τη ταχύτητα διάδοσης υ,το μήκος κύματος λ (απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων ή αραιωμάτων) και τη συχνότητα f είναι:

                                       υ=λ · f

όπου:

υ είναι η ταχύτητα διάδοσης του ήχου

λ είναι το μήκος κύματος του ήχου

f είναι η συχνότητα του ήχου
   Αυτή η εξίσωση ονομάζεται θεμελιώδης νόμος της κυματικής για τον ήχο.

Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από την ελαστικότητα και τη πυκνότητα του μέσου στο οποίο διαδίδονται

   Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από την ελαστικότητα και τη πυκνότητα του μέσου στο οποίο διαδίδονται. Γι' αυτό και ταχύτητα διάδοσης του ήχου είναι μεγαλύτερη στα στερεά από ότι στα υγρά ενώ στα αέρια είναι μικρότερη σε σχέση με τα υγρά.

Η ταχύτητα του ήχου σε ατμοσφαιρικό ξηρό αέρα στους 20 °C είναι 343 m/s (1235 km/h)

  Η ταχύτητα του ήχου σε ατμοσφαιρικό ξηρό αέρα στους 20 °C είναι 343 m/s (1235 km/h).

  Γενικά δεν είναι σταθερή, αλλά εξαρτάται από τις καταστατικές μεταβλητές του συστήματος.

Μέτρηση της ταχύτητας του ήχου

   Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων σε ένα αέριο εξαρτάται:
α) από τη θερμοκρασία,
β) από την υγρασία και
γ) από την ατμοσφαιρική πίεση.
   Ο παρακάτω πίνακας μας δείχνει την ταχύτητα διάδοσης του ήχου σε διαφορετικά υλικά:

Υλικό	Ταχύτητα σε ms
Αέρας Πολυαιθυλαίνιο Ήλιο Νερό Μάρμαρο Ξύλο Αλουμίνιο Σίδηρος	340 920 977 1500 3810 3850 5000 5120

ΔΙΑΔΟΣΗ ΗΧΗΤΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ

  Όπως είδαμε ανάμεσα στην ηχητική πηγή που είναι το διαπασών και στο αυτί μας υπάρχει αέρας.Επειδή ακούμε τον ήχο του διαπασών,συμπεραίνουμε ότι ο ήχος διαδίδεται στον αέρα.

   Όταν βάλουμε το κεφάλι μας μέσα στη θάλασσα και χτυπήσουμε μέσα στο νερό δύο πέτρες που κρατάμε στα χέρια μας,ακούμε τον ήχο του χτυπήματος.Όταν βυθίσουμε το κεφάλι μας στο νερό της θάλασσας ακούμε τον ήχο της μηχανής κάθε βάρκας που κινείται προς το μέρος μας.Από αυτά συμπεραίνουμε ότι ο ήχος διαδίδεται στο νερό.

Επειδή ακούμε τον ήχο του διαπασών,συμπεραίνουμε ότι ο ήχος διαδίδεται στον αέρα.

   Τοποθετούμε ένα ρολόι στο άκρο ενός ξύλινου τραπεζιού.Εφαρμόζουμε το αυτί μας στο άλλο άκρο του τραπεζιού και ακούμε καθαρά τους χτύπους του ρολογιού.Από αυτά καταλαβαίνουμε ότι ο ήχος διαδίδεται στο ξύλο.Οι ινδιάνοι άκουγαν από πολύ μεγάλη απόσταση τον ήχο που δημιουργούσε η μηχανή του τρένου,όταν φέρνανε το αυτί τους σε επαφή με τις γραμμές.Άρα συμπεραίνουμε ότι ο ήχος διαδίδεται στα στερεά.

Τοποθετούμε ένα ρολόι στο άκρο ενός ξύλινου τραπεζιού και εφαρμόζουμε το αυτί μας στο άλλο άκρο του τραπεζιού και ακούμε καθαρά τους χτύπους του ρολογιού

  Τοποθετούμε κάτω από τον κώδωνα αεραντλίας ένα ηλεκτρικό κουδούνι που λειτουργεί.Όταν ο κώδωνας περιέχει αέρα,ακούμε τον ήχο του κουδουνιού.Όταν όμως αφαιρέσουμε τον αέρα από τον κώδωνα,δεν ακούμε ήχο,αν και το πλήκτρο του κουδουνιού συνεχίζει να χτυπάει το τύμπανο.Από αυτό συμπεραίνουμε ότι ο ήχος δεν διαδίδεται στο κενό.

  Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι:

  Ο ήχος διαδίδεται μόνο στα υλικά μέσα,δηλαδή στα στερεά,στα υγρά και στα αέρια,ενώ δεν διαδίδεται στο κενό.

  Δεν διαδίδονται στο κενό γιατί εκεί δεν υπάρχουν μόρια για να αλληλεπιδράσουν ώστε να μεταφερθεί η μηχανική ενέργεια του ηχητικού κύματος. 

Όταν αφαιρέσουμε τον αέρα από τον κώδωνα,δεν ακούμε ήχο,αν και το πλήκτρο του κουδουνιού συνεχίζει να χτυπάει το τύμπανο

  Για τη μετάδοση των ηχητικών κυμάτων είναι απαραίτητη η ύπαρξη κάποιου υλικού μέσου μεταξύ πομπού και δέκτη.Το μέσο μπορεί να βρίσκεται σε οποιαδήποτε κατάσταση ύλης(στερεό, υγρό και αέριο),καθώς ο ήχος δεν διαδίδεται στο απόλυτο κενό. Όταν, εξαιτίας κάποιου ερεθίσματος, δημιουργηθεί μια μορφή διατάραξης στο υλικό μέσο, τότε τα μετατοπισμένα μόρια ύλης ασκούν δυνάμεις στα γειτονικά μόρια, αναγκάζοντάς τα να έλθουν εκτός θέσης ισορροπίας.Με αυτό τον τρόπο η διατάραξη ταξιδεύει στο μέσο και γι'αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διάδοση.

  Ιδιαίτερη σημασία για μας έχει η διάδοση του ήχου στον αέρα,γιατί ζούμε μέσα στην ατμόσφαιρα.

ΚΥΜΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΤΟΥ ΗΧΟΥ

  Τα ηχητικά κύματα παρουσιάζουν τις γενικές ιδιότητες των άλλων κυμάτων.Έτσι

αντανακλώνται από αντικείμενα όπως είναι οι τοίχοι ενός δωματίου.

Όταν τα κύματα συναντούν ένα εμπόδιο, ένα μέρος τους απορροφάται κι ένα μέρος τους ανακλάται

  Ηχώ ονομάζεται το ακουστικό φαινόμενο της επανάληψης ενός ήχου που οφείλεται στην ανάκλαση ενός ηχητικού κύματος.Στην καθημερινότητα η ηχώ λέγεται και αντίλαλος.Με λίγα λόγια η ηχώ είναι η ικανότητα των ηχητικών κυμάτων να ανακλώνται όταν προσκρούσουν σε ορισμένους τύπους επιφανειών.Ο ήχος, όπως και το φως, αποτελείται από κύματα. Για την ακρίβεια, αποτελείται από κρουστικά κύματα που διαδίδονται στον αέρα με ταχύτητα περίπου 343 μέτρων το δευτερόλεπτο. Όταν αυτά τα κύματα συναντούν ένα εμπόδιο, ένα μέρος τους απορροφάται κι ένα μέρος τους ανακλάται. H μέγιστη απορρόφηση επιτυγχάνεται με τα ηχομονωτικά υλικά, ενώ η ελάχιστη παρουσιάζεται με τις σκληρές και λείες επιφάνειες, όπως αυτές των πετρωμάτων, τα οποία έχουν την τάση να ανακλούν τον ήχο.

Στα θέατρα των αρχαίων Eλλήνων οι κερκίδες αντανακλούν η μία μετά την άλλη τον ήχο της φωνής και ο ήχος επιστρέφει στους ηθοποιούς με μια καθυστέρηση ανάλογη της απόστασης

 Oι αρχαίοι Έλληνες γνώριζαν πολύ καλά ότι ένα πυκνό ακροατήριο, τοποθετημένο αμφιθεατρικά, βελτιώνει σημαντικά την ακουστική του χώρου. Γιατί το πλήθος απορροφά τους ήχους σχεδόν το ίδιο αποτελεσματικά με τα πιο εξελιγμένα ηχοαπορροφητικά υλικά. Περίφημο για τη μοναδική ακουστική του είναι το αρχαίο θέατρο της Επιδαύρου. Eπί δύο χιλιάδες και πλέον χρόνια, ο άνθρωπος μελετά το πώς διαδίδεται ο ήχος σε χώρους μεγάλων διαστάσεων. Κι όμως, σφάλματα εξακολουθούν να γίνονται. Τα θέατρα των αρχαίων Eλλήνων έχουν ένα ακόμα χαρακτηριστικό. Οι κερκίδες αντανακλούν η μία μετά την άλλη τον ήχο της φωνής και ο ήχος επιστρέφει στους ηθοποιούς με μια καθυστέρηση ανάλογη της απόστασης. Έτσι, o ανακλώμενος ήχος εξαρτάται κυρίως από το ύψος των κερκίδων και λιγότερο από τη φωνή του ηθοποιού.

  Η ηχώ χαρακτηρίζεται πολλαπλή όταν ο ήχος επαναλαμβάνεται πολλές φορές φθίνουσας έντασης, γεγονός που οφείλεται σε πολλαπλές ανακλάσεις από εμπόδια που βρίσκονται σε διάφορες αποστάσεις, από τον ακροατή του φαινομένου.

Μία από τις εφαρμογές της ανάκλασης του ήχου είναι η συσκευή σόναρ

  Ο χρόνος που χρειάζεται ώστε ο ήχος να επιστρέψει στο σημείο όπου βρίσκεται η πηγή του κύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της απόστασης ανάμεσα στην πηγή και τον ανακλαστήρα.Η τεχνολογία έχει αξιοποιήσει με ποικίλους τρόπους το φαινόμενο της ηχούς, όπως στα υπερηχογραφήματα,στις συσκευές σόναρ,στη κατασκευή ηχοπετασμάτων στις εθνικές οδούς,στις αυλές ορισμένων σχολικών κτιρίων κ.α..

ΗΧΩ ΝΥΜΦΗ

  Η Ηχώ  ήταν ορεσίβια Νύμφη στην ελληνική μυθολογία, που οι Μούσες την δίδαξαν άσμα, αυλό και σύριγμα. Έτσι έμεινε γνωστή για τη μελωδική φωνή της. Ως μουσικός, κατά μία παράδοση, συναγωνίζονταν τον Πάνα που, είτε αυτός από καλλιτεχνική αντιζηλία, είτε διότι η Ηχώ περιφρόνησε τον έρωτά του προτιμώντας αντ΄ αυτού ένα σάτυρο (αν και αναφέρεται ως κόρη της Ηχούς και του Πάνα η ομηρική Ίαμβη ή η Βαυβώ των Ορφικών), ενέβαλε μανία στους ποιμένες οι οποίοι την κατακερμάτισαν και σκόρπισαν τα λείψανά της. Όμως η στοργική Γη συνέλεξε τα τεμάχια της Ηχούς και τα έθαβε όπου τα έβρισκε. Αυτά όμως παρέμειναν αναλλοίωτα διατηρώντας τις μουσικές ικανότητες της Ηχούς ώστε να επαναλαμβάνουν, ασθενέστερα, ό,τι ήχους ακούσουν.

Η Ηχώ  ήταν ορεσίβια Νύμφη στην ελληνική μυθολογία, που οι Μούσες την δίδαξαν άσμα, αυλό και σύριγμα

  Κατ΄ άλλη παράδοση η Ηχώ, σε μια περιπλάνησή της στα δάση, είδε και ερωτεύτηκε το Νάρκισσο. Προσπάθησε να τον σαγηνέψει με την ομορφιά της, αλλά εκείνος ήταν απορροφημένος από τη δική του ομορφιά. Χρησιμοποίησε τότε τη φωνή της, χωρίς όμως κανένα αποτέλεσμα. Αυτή η απόρριψη είχε ως αποτέλεσμα η νύμφη να πέσει σε βαθιά θλίψη, να κρύβεται στα δάση και η φυσική της υπόσταση να εξαφανιστεί σιγά σιγά έτσι ώστε να μείνει μόνο η φωνή της, που κι αυτή ακόμα ακούγεται ως επανάληψη λέξεων άλλων. Έτσι όταν οι θεοί από οίκτο τη μεταμόρφωσαν σε βράχο, διατήρησε την ιδιότητα της επανάληψης των τελευταίων συλλαβών της όποιας φωνής έφθανε σ΄ αυτόν.

  Κατά τον Οβίδιο η Ηχώ είχε αναλάβει να βοηθάει τον Δία κατά τις ερωτοτροπίες του με τις Νύμφες απασχολώντας την Ήρα με την ακατάσχετη αλλ΄ ευχάριστη φλυαρία της. Όταν όμως η Ήρα αντελήφθη το στρατήγημα της Ηχούς, της αφαίρεσε τη λαλιά αφήνοντας τόσο λίγη που να μπορεί μόνο να επαναλαμβάνει τις τελευταίες συλλαβές των όσων ακούει.

H Ηχώ, σε μια περιπλάνησή της στα δάση, είδε και ερωτεύτηκε το Νάρκισσο

 Και οι τρεις παραπάνω μύθοι επιβεβαιώνουν την πρώιμη επιστημονική παρατήρηση των ανθρώπων επί των φυσικών φαινομένων, που τα περιέβαλαν με αγάπη και σεβασμό αποδίδοντάς τους αλληγορικές ανθρωπόμορφες ιδιότητες ανάγοντας έτσι ολόκληρη την Ελληνική Μυθολογία σε θαυμαστό σύνολο πρώιμων επιστημών.

 Ο αστεροειδής 60 Ηχώ (60 Echo), που ανακαλύφθηκε το 1860, πήρε το όνομά του από τη νύμφη αυτή.

ΥΠΟΚΕΙΜΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΗΧΟΥ

  Τα ηχητικά κύματα ανιχεύονται με δέκτες τους οποίους θέτουν σε ταλάντωση. Παράδειγμα δέκτη είναι η μεμβράνη που έχουν τα μικρόφωνα ή το τύμπανο του αυτιού μας.Αν συνδέσουμε κατάλληλα το μικρόφωνο με παλμογράφο μπορούμε να έχουμε μια απεικόνιση του ηχητικού κύματος που αυτό ανιχνεύει.

Το ηχητικό κύμα μπορεί να παρασταθεί στην οθόνη ενός παλμογράφου

  Ο άνθρωπος ανιχνεύει τους ήχους με τα τύμπανα των αφτιών του και τους αντιλαμβάνεται με τον εγκέφαλο του.Όταν ακούμε έναν ήχο μπορούμε να βγάλουμε διάφορα συμπεράσματα,όπως π.χ. να πούμε ότι είναι οξύς ή βαρύς,ότι είναι δυνατός ή ασθενής,ακόμα δε ότι είναι ήχος κιθάρας ή η φωνή κάποιου γνωστού μας ανθρώπου.Τα συμπεράσματα αυτά δεν είναι ακριβώς τα ίδια για όλους τους ανθρώπους που ακούνε τον ίδιο ήχο.Λέμε λοιπόν ότι ο ήχος έχει ορισμένα υποκειμενικά γνωρίσματα.

Ο άνθρωπος ανιχνεύει τους ήχους με τα τύμπανα των αφτιών  

  Υποκειμενικά χαρακτηριστικά του ήχου ονομάζονται τα χαρακτηριστικά που συνδέονται με τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τον ήχο.Τα υποκειμενικά χαρακτηριστικά του ήχου είναι το ύψος,η ακουστικότητα και η χροιά.

ΥΨΟΣ ΤΟΥ ΗΧΟΥ

  Όταν ακούσουμε διαδοχικά δύο ήχους με διαφορετικές γνωστές συχνότητες,θα συμπεράνουμε ότι ο ήχος με τη μεγαλύτερη συχνότητα είναι οξύτερος,δηλαδή πιο διαπεραστικός,από τον άλλο.Η γυναικεία φωνή είναι λεπτή(υψηλή) και η ανδρική είναι βαριά(χαμηλή),γιατί η συχνότητα της πρώτης είναι μεγαλύτερη από την συχνότητα της δεύτερης.Επομένως:

  Ύψος του ήχου ονομάζεται το υποκειμενικό χαρακτηριστικό που εξαρτάται από την συχνότητα του ήχου και μας επιτρέπει να συμπεράνουμε αν ο ήχος είναι οξύς(υψηλός) ή βαρύς(χαμηλός).Ο υψηλός ήχος έχει μεγάλη συχνότητα και ο βαρύς μικρή.

Το ύψος του ήχου εξαρτάται από τη συχνότητα της ταλάντωσης  

  Το ύψος ήχου όπως είπαμε διακρίνεται σε οξύ και βαρύ και είναι αποτέλεσμα των κινήσεων του σώματος που παράγει τον ήχο και του ίδιου του σώματος. Μεγάλος αριθμός ταλαντώσεων παράγει υψηλές συχνότητες ενώ μικρότερος παράγει χαμηλές. Οξείς ήχοι είναι ήχοι υψηλών συχνοτήτων ενώ βαρείς ήχοι είναι αυτοί χαμηλών συχνοτήτων. Το πώς αντιλαμβανόμαστε συνεπώς ένα έγχορδο και η κατάταξη του ήχου αυτού σε οξύ ή βαρύ, εξαρτάται από το μήκος, την διάμετρο και τον αριθμό των ταλαντώσεων που κάνει.

  Το ύψος του ήχου εξαρτάται από τη συχνότητα της ταλάντωσης.Όσο πιο μικρός είναι ο αριθμός των παλμικών κινήσεων, τόσο πιο βαρύς είναι ο ήχος, ενώ όσο πιο μεγάλος είναι ο αριθμός των παλμικών κινήσεων, τόσο πιο οξύς είναι ο παραγόμενος ήχος της ηχητικής πηγής. 

ΤΑ ΟΡΙΑ ΤΩΝ ΑΚΟΥΣΤΙΚΩΝ ΗΧΩΝ

 Τα όρια συχνότητας των ακουστικών ήχων διαφέρουν ελαφρά από άνθρωπο σε άνθρωπο.Για παράδειγμα,ένας νέος άνθρωπος αντιλαμβάνεται βαρύτερους και οξύτερους ήχους από ότι ένας ηλικιωμένος.

Ο τζίτζικας παράγει ήχους από 7000 Ηz ως 10000 Ηz  

 Τα όρια των ακουστικών ήχων διαφέρουν από το ένα ζώο στο άλλο.Τα περισσότερα ζώα ακούν περισσότερους ήχους από εκείνους που παράγουν.Ο τζίτζικας όμως παράγει ήχους από 7000 Ηz ως 10000 Ηz,τρίβοντας τα πόδια του πάνω στη σκληρή κοιλιά του,και ακούει ήχους από 100 Ηzως 15000 Ηz.Ο τζίτζικας λοιπόν,ακούει ένα ελάχιστο μέρος των ήχων που παράγει.

ΑΚΟΥΣΤΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΗΧΟΥ

  Όταν ακούσουμε διαδοχικά δύο ήχους με την ίδια συχνότητα και διαφορετική ένταση,θα συμπεράνουμε ότι οι ήχοι αυτοί έχουν το ίδιο ύψος,άλλα ο ένας ακούγεται πιο δυνατά από τον άλλο.Όταν χτυπάμε με μεγάλη δύναμη το διαπασών,ο ήχος του ακούγεται πιο δυνατά.Όταν τραβήξουμε πιο δυνατά τη χορδή μιας κιθάρας,τότε αυτά πάλλονται με μεγαλύτερο πλάτος.Συγχρόνως ακούμε πιο ισχυρό ήχο.

Όταν τραβήξουμε πιο δυνατά τη χορδή μιας κιθάρας,τότε αυτά πάλλονται με μεγαλύτερο πλάτος.Συγχρόνως ακούμε πιο ισχυρό ήχο.

Επομένως:

  Η ακουστικότητα του ήχου λέγεται το χαρακτηριστικό που εξαρτάται από την ένταση του ήχου και μας επιτρέπει να συμπεράνουμε αν ο ήχος είναι ισχυρός η ασθενής.Ο ήχος που έχει μεγάλη ένταση έχει και μεγάλη ακουστότητα (είναι ισχυρός) και αντίστροφα. 

   Η ακουστότητα είναι το σημαντικότερο χαρακτηριστικό και αφορά στο μέγεθος της αντίληψης που παράγει ο ήχος σε κάθε ακροατή. Το αυτί όπως είναι γνωστό αντιδρά διαφορετικά στις διάφορες συχνότητες. Οι γνωστές καμπύλες ακουστότητας δείχνουν πως πρέπει να μεταβληθεί η ένταση ενός ήχου ανά συχνότητα, έτσι ώστε το ανθρώπινο αυτί να νομίζει ότι ακούει στην ίδια ένταση. Η ανθρώπινη ακοή παρουσιάζει την μεγαλύτερη ευαισθησία στην περιοχή 1kHz-5kHz

  Για να μετρήσουμε την ακουστότητα του ήχου χρησιμοποιούμε τη μονάδα Phon(φων).Για ένα ήχο που μόλις ακούγεται λέμε ότι έχει ακουστότητα μηδέν Phon.Για έναν ήχο πολύ ισχυρό,που προκαλεί πόνο στο αυτί μας λέμε ότι έχει ακουστότητα 130 Phon.

ΕΝΤΑΣΗ ΤΟΥ ΗΧΟΥ

 Δεν πρέπει να συγχέουμε την ένταση του ήχου με την ακουστότητα.Η ένταση του ήχου είναι ανεξάρτητη από τον παρατηρητή που ακούει τον ήχο,ενώ η ακουστότητα του ίδιου ήχου διαφέρει από παρατηρητή σε παρατηρητή.

   Ένταση του ήχου ονομάζεται η ισχύς του ήχου, δηλαδή αν ο ήχος είναι ισχυρός ή ασθενής και εξαρτάται από το πλάτος των παλμικών κινήσεων. Όσο μικρότερο είναι το πλάτος τόσο πιο ασθενής είναι ο ήχος κι όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος τόσο πιο ισχυρός είναι ο ήχος.

Όταν το διαπασών ταλαντώνεται με μεγαλύτερο πλάτος, η ένταση του ήχου που παράγει αυξάνεται

  Για να μετρήσουμε την στάθμη της έντασης ενός ήχου χρησιμοποιούμε τη κλίμακα ντεσιμπέλ (decibel,dB) η οποία βασίζεται στις μεταβολές της πίεσης του αέρα,δηλαδή το πλάτος του κύματος.Τα μηδέν ντεσιμπέλ αντιστοιχούν σε ήχο που μόλις ακούγεται,ενώ ο ήχος 120 dB προκαλεί πόνο στα αυτιά.Μια αύξηση της στάθμης κατά 10 dB αντιστοιχεί σε ήχο έντασης 10 φορές μεγαλύτερης,κατά 20 dB αντιστοιχεί σε ήχο έντασης 100=10² φορές μεγαλύτερης έντασης και κατά 30 dB αντιστοιχεί σε ήχο έντασης 1000=10³ φορές μεγαλύτερης.Ήχοι που διαφέρουν κατά 10 dB οι περισσότεροι άνθρωποι τους αντιλαμβάνονται ως ήχους διπλάσιας ακουστότητας.

Ο Αλεξάντερ Γκράχαμ Μπελ (Alexander Graham Bell, 3 Μαρτίου, 1847–2 Αυγούστου, 1922) ήταν Αμερικανός φυσικός με εξειδίκευση στην ακουστική και έμεινε γνωστός στην ιστορία σαν ο εφευρέτης του τηλεφώνου.

  Όπως είπαμε για να μετρήσουμε την ακουστότητα του ήχου χρησιμοποιούμε τη μονάδα Phon(φων) που δεν είναι τίποτε άλλο από τα dB που μετρούνται σε συχνότητα 1000Hz. Συνεπώς η ακουστότητα έχει σχέση με την ένταση του ήχου.

ΧΡΟΙΑ ΤΟΥ ΗΧΟΥ

 Όταν ακούσουμε διαδοχικά δύο σύνθετους ήχους,που παράγονται από διαφορετικά μουσικά όργανα π.χ. από κλαρίνο και βιολί,θα συμπεράνουμε ότι οι ήχοι αυτοί είναι διαφορετικοί,αν και μας δημιουργούν την ίδια εντύπωση ύψους και ακουστότητας.Ακόμα μπορούμε να καταλάβουμε ποιο όργανο παράγει τον κάθε ήχο,χωρίς βέβαια να το βλέπουμε.Στην περίπτωση αυτή λέμε ότι οι σύνθετοι ήχοι διακρίνονται από τη χροιά τους.

Η χροιά ενός σύνθετου ήχου είναι το γνώρισμα που μας επιτρέπει να διακρίνουμε τον ήχο αυτό από έναν άλλο σύνθετο ήχο του ίδιου ύψους και της ίδιας ακουστότητας

  Η χροιά ενός σύνθετου ήχου είναι το γνώρισμα που μας επιτρέπει να διακρίνουμε τον ήχο αυτό από έναν άλλο σύνθετο ήχο του ίδιου ύψους και της ίδιας ακουστότητας.Η χροιά εξαρτάται από τους απλούς ήχους που αποτελούν το σύνθετο.

α) Από διαφορετικές νότες που προέρχονται από το ίδιο όργανο.
β) Της ίδιας νότας που προέρχεται από διαφορετικά μουσικά όργανα

   Η χροιά είναι το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό με το οποίο διακρίνουμε τον ήχο που παράγουν τα διάφορα μουσικά όργανα.Για παράδειγμα μπορούμε να διακρίνουμε την ομιλία των συμμαθητών μας ακόμη και με κλειστά μάτια,γιατί αναγνωρίζουμε τη διαφορετική χροιά που έχουν οι φωνές τους.Το υλικό κατασκευής, το ακριβές σχήμα, το υλικό της χορδής,ο τρόπος παιξίματος είναι μερικοί από τους παράγοντες που καθορίζουν την χροιά ενός έγχορδου οργάνου.