Rola fal dźwiękowych w przyrodzie

1. Dźwięk

Fiz. zaburzenie falowe w ośrodku sprężystym zdolne do wywołania wrażenia słuchowego, a także wrażenie słuchowe wywołane tym zjawiskiem; dźwięk stanowią zachodzące z odpowiednią częstotliwościach zmiany ciśnienia akustycznego; źródłem dźwięku są ciała drgające i zawirowania powietrza; dla człowieka słyszalne są dźwięki w zakresie częst. 16 Hz?20 kHz; dźwięk o częstotliwościach mniejszych to infradźwięki, większych ultradźwięki, hiperdźwięki.

Poziom natężenia dźwięku określa się w jednostkach zwanych belami(B). W praktyce stosuje się jednak mniejszą jednostkę: decybele(dB).

2. Fale dźwiękowe

Fale dźwiękowe są podłużnymi falami mechanicznymi.
Mogą one rozchodzić się w ciałach stałych, cieczach i gazach. Zaburzenia te polegają na przenoszeniu energii mechanicznej przez drgające cząstki ośrodka (zgęszczenia i rozrzedzenia) bez zmiany ich średniego położenia.

3. Infradźwięki

Infradźwięki są to fale dźwiękowe niesłyszalne dla człowieka, których częstotliwość jest za niska, aby odebrało je nasze ucho. Infradźwięki maja bardzo dużą długość fali- powyżej 17m., przez to słabo tłumione mogą rozchodzić się na znaczne odległości. Drugim problemem jest ich słabe tłumienie poprzez ekrany akustyczne.

Źródła infradźwięków można podzielić:
- naturalne:
- wulkany,
- grzmoty,
- silny wiatr,
- trzęsienia Ziemi (fale sejsmiczne),
- duże wodospady.

Sztuczne:
- pojazdy samochodowe (głównie ciężkie a także samoloty, helikoptery),
- przemysł (sprężarki tłokowe, pompy próżniowe i gazowe, wieże wiertnicze, turbodmuchawy),
- eksplozje,
- drgania mostów,
- urządzenia chłodzące i ogrzewające powietrze,
- wieżę chłodnicze,
- rurociągi.

Zastosowanie infradźwięków.
Infradźwięki są też wykorzystywane przez słonie i wieloryby do komunikacji na duże odległości. W medycynie infradźwięki znalazły zastosowanie, w niektórych specjalistycznych przyrządach terapeutycznych.

4. Ultradźwięki

To fale dźwiękowe, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby usłyszał je człowiek. Za granicę uważa się 20 kHz, choć dla większości ludzi granica ta jest znacznie niższa. Niektóre zwierzęta mogą emitować i słyszeć ultradźwięki, np. pies, szczur, delfin, wieloryb, chomik czy nietoperz.

Zastosowania ultradźwięków
- Ultradźwięki wykorzystywane są w urządzeniach echolokacyjnych. Echolokacja to odnajdywanie i lokalizacja różnych przedmiotów z wykorzystaniem fali akustycznej. Echo jest falą dźwiękowa, która powraca do nas po odbiciu się od jakiejś dalekiej przeszkody. Echa- zazwyczaj ultradźwiękowe są często używane do odnajdywania ciał i określania ich dokładnego położenia przez pomiar czasu powrotu echa do źródła wysyłającego dźwięk. Urządzenie echolokacyjne, zwane sonarem, jest wykorzystywane do poszukiwania ławic ryb, mierzenia głębokości i badania dna morskiego. Komputery mogą przetworzyć sygnały echolokacyjne w obraz na ekranie.

- Posługując się podobnymi urządzeniami, inżynierowie mogą stwierdzić, czy nie ma wad lub pęknięć w metalowych elementach konstrukcyjnych samolotów, mostów itp. Ta metoda badania ciał stałych, wykorzystująca echo fali akustycznej, nosi nazwę defektoskopii ultradźwiękowej.

- Ultradźwięki stosuje się również w medycynie, w skanowaniu ultradźwiękowym ciała ludzkiego przy wykorzystaniu urządzeń zwanych ultrasonografami(USG).Kości, tłuszcz, mięśnie w różny sposób odpijają ultradźwięki. Fale odbite przekształcone są przez komputer w impulsy elektryczne tworzące obraz na ekranie. Można w ten sposób zbadać np. dziecko znajdujące się jeszcze w łonie matki.

- Wieloryby i delfiny korzystają z echolokacji, poruszając się w głębinach mórz.

- Ogniskując np. wiązkę ultradźwięków na kamieniach nerkowych można spowodować ich kruszenie.

5. Hałas

Środowisko akustyczne, obejmuje ogół dźwięków i szmerów o różnej sile głośności, różnym przeznaczeniu, odbieranych przez nas w różnych sytuacjach. Hałasem stają się bodźce lub zespół bodźców działających akustycznie, a zarazem psychicznie:
- z nadmierną intensywnością, czyli głośnością dźwięków,
- z określoną częstością i długotrwałością występowania,
- z dużą różnorodnością pobudzeń słuchowych składających się na ogólne pojęcie hałasu.

Słuch
Hałas działa na analizator słuchu, który odgrywa ważną rolę w pracy, a zwłaszcza umysłowej. Organ słuchu podobnie jak inne analizatory składa się z trzech części: receptora, dośrodkowych dróg nerwowych od receptora do mózgu oraz ośrodka korowego.

Wpływ hałasu
Hałas działa na receptor słuchu, stwarzając niebezpieczeństwo uszkodzenia ucha wewnętrznego i ewentualnie błony bębenkowej oraz na układ nerwowy, utrudniając skupienie uwagi, drażniąc system wegetatywny, wprowadzając nadmierne pobudzenie lub wywołując apatie i przygnębienie oraz utrudniając sprawny przebieg czynności psychomotorycznych.