Τι είναι ο ήχος και πώς λειτουργεί;

Ήχος είναι ο τρόπος που μεταφράζει το μυαλό μας τα ηχητικά κύματα, τα οποία προέρχονται από διάφορα αντικείμενα που δονούνται. Μπορεί να είναι η χορδή μιας κιθάρας, οι φωνητικές μας χορδές ή η μηχανή ενός αυτοκινήτου. Ο ήχος είναι ένα κύμα και μεταδίδεται σε κάποιο μέσο, όπως ο αέρας, το νερό κ.λπ.
Παράγεται από μια ταχεία μεταβολή στη μέση πυκνότητα ή την πίεση των μορίων του αέρα πάνω και κάτω από την τρέχουσα ατμοσφαιρική πίεση. Οι μικρές αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση αναφέρονται ως πίεση ήχου (sound pressure) και οι διακυμάνσεις της πίεσης ως ηχητικά κύματα (sound waves).

Η δόνηση ενός σώματος δημιουργεί κίνηση των μορίων του αέρα που βρίσκονται κοντά στο δονούμενο σώμα. Έπειτα, αυτά τα μόρια πιέζουν τα μόρια του αέρα που βρίσκονται πιο μπροστά κ.ο.κ. και έτσι τελικά μεταδίδεται η κίνηση, δηλ. το ηχητικό κύμα. Όταν η πίεση των μορίων του αέρα φτάσει στο τύμπανο του αυτιού (ή σε κάποια συσκευή, όπως το μικρόφωνο), τότε το τύμπανο πάλλεται μετατρέποντας την μηχανική ενέργεια της κίνησης  σε ηλεκτρική ενέργεια που μεταδίδεται στον εγκέφαλο για περαιτέρω επεξεργασία. Στην πράξη, σε όλη αυτή τη διαδικασία δεν υπάρχει κίνηση σωματιδίων, αλλά μετάδοση κινητικής ενέργειας των σωματιδίων που ταλαντώνονται που τελικά φθάνει στο αισθητήριο όργανό μας.

Πως όμως το αυτί μας ξεχωρίζει τους ήχους;
To αυτί διαθέτει σχεδόν 24.000 αραχνούφαντες ίνες(ή χορδές) που είναι τεντωμένες σε μήκος μικρότερο από 15 χιλιοστά του μέτρου! Καθεμία από αυτές τις 24.000 χορδές, όπως και οι χορδές του πιάνου, είναι «κουρδισμένη» σε διαφορετικό τονικό ύψος, συνδέεται με τον εγκέφαλο μας με ένα ξεχωριστό νεύρο και μας κάνει να ξεχωρίζουμε τους διάφορους ήχους! Όταν λοιπόν φτάνει ένας ήχος σε αυτές τις χορδές θέτει σε παλμική κίνηση μόνο τη χορδή που είναι «κουρδισμένη» στο ίδιο τονικό ύψος. Τότε αυτή στέλνει μέσα από το νεύρο που επικοινωνεί με τον εγκέφαλο το μήνυμα…«πάλλομαι»!

Πως διαδίδονται τα ηχητικά κύματα;
Τα ηχητικά κύματα διαδίδονται χρησιμοποιώντας κάποιο  μέσο, συνήθως  τον αέρα, με τις μεταβολές της πίεσης (του αέρα) σε σχέση με το χρόνο. Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση της αρχικής ομιλίας ή πιο έντονη η πίεση της χορδής, αν πρόκειται για μουσική από έγχορδο, τόσο πιο μεγάλη πίεση δημιουργείται στα μόρια του αέρα και τελικά στο τύμπανο του ανθρώπινου αυτιού. Έτσι, η ένταση του ήχου που αντιλαμβανόμαστε είναι αυξημένη.  Όσο μεγαλύτερη είναι η μεταβολή της πίεσης τόσο αυξάνει η ένταση και όσο πιο γρήγορη είναι η μεταβολή της πίεσης τόσο αυξάνει η συχνότητα και ο ήχος γίνεται πιο οξύς.  Αυτές οι αλλαγές του πλάτους (ένταση) και της συχνότητας (τόνος) είναι οι δύο βασικοί παράγοντες του ήχου.

Άλλες συνθήκες όπως ο περιβάλλον χώρος (για παράδειγμα το δωμάτιο) και η πηγή του ήχου, συμβάλουν στη μορφοποίηση του χαρακτήρα του ήχου, επηρεάζοντας το πλάτος και τη συχνότητα που είναι τα δύο βασικά στοιχεία που μας ενδιαφέρουν.

Κάθε ήχος έχει ένα σύνολο από χαρακτηριστικά, κάποια εκ των οποίων εξαρτώνται από την υποκειμενική αντίληψη των ανθρώπων, ενώ κάποια είναι ανεξάρτητα αυτής.

Συχνότητα

Η συχνότητα ενός ηχητικού κύματος εκφράζει το πόσο γρήγορα δονείται αυτό που παράγει τον ήχο. Μια χορδή που ταλαντώνεται 30 φορές το δευτερόλεπτο παράγει έναν ήχο 30 Hz.

Ο άνθρωπος μπορεί να ακούσει ήχους μεταξύ περίπου 20 Hz και 20 kHz. Ήχοι μικρότεροι από 20 Hz ονομάζονται υπόηχοι, ενώ ήχοι μεγαλύτεροι από 20 kHz υπέρηχοι. Το εύρος της ανθρώπινης ακοής όμως δεν είναι ιδιαίτερα μεγάλο. Για παράδειγμα οι σκύλοι μπορούν να ακούσουν μέχρι και 45 kHz, ενώ οι γάτες μέχρι και 64 kHz.  Όσο μεγαλώνουμε βέβαια τόσο πέφτει το άνω όριο των συχνοτήτων που μπορούμε να ακούσουμε.

Όσο αυξάνει η συχνότητα τόσο περισσότερο ψιλός και διαπεραστικός είναι ο ήχος. Οι ήχοι που ακούμε καθημερινά βέβαια σπάνια είναι μίας μόνο συχνότητας, αλλά ένας συνδυασμός συχνοτήτων, γι’ αυτό και συνήθως δεν ακούγονται ενοχλητικοί.