Lyd topbillede

Lär dig mer om ljud

Ljud påverkar våra innersta känslor; de skrämmer oss, gör oss rädda, glada eller rörda till tårar. Men vad är ljud - och hur uppstår det?

6 juli 2015

Vad är ljud?

I fysikens värld är ljud inget annat än osynliga vibrationer i luften som i våra öron omvandlas till nervsignaler som hjärnan tolkar.

Mozarts symfonier, ljudet från en borrhammare eller skriket från en fladdermus. Det är bara vårt inneröra och vår hjärna som i samarbete avgör hur vi upplever ljuden.

Hur uppstår ljud?

Oavsett om du klappar med händerna, sjunger en vers eller spelar upp en sång via en högtalare så sätter du luftens molekyler i rörelse – du producerar ljudvågor. Densiteten av molekyler (ljudtrycket) varierar och är avgörande för hur ljudet slutligen uppfattas.

Hur hör vi ljud?

Våra öron har form efter funktion och är "utformade" för att fånga upp ljudvågor. De består av tre delar; det yttre örat, mellanörat och det inre örat:

1. Ytterörat fångar ljudet.

De ljudvågor som vi har skapat träffar det yttre örat, som leder vågorna in genom hörselgången och in till trumhinnan i mellanörat.

2. Mellanörat förstärker ljudet.

Ljudvågorna slår emot trumhinnan, som börjar vibrera. Rörelsen aktiverar tre mikroskopiska ben, som förstärker ljuden och skickar det genom ett membran till innerörat.

3. Innerörat översätter ljuden.

Innerörat är fyllt med vätska som sätts i rörelse när ljudvågorna anländer. Rörelserna sätter tusentals mikroskopiska, känsliga hårceller i rörelse, vilket skapar elektriska signaler som hjärnan – tack vare den aukustiska nerven – känner igen som ljud.

Vilka ljud hör vi?

Örat kan bara fånga vissa ljud, vilka beror på antalet ljudvågor per sekund, det som kallas för frekvens och uttrycks i måtenheten hertz. Frekvensen avgör tonhöjden.

TESTA DIG SJÄLV: Hur bra hör du?

Människor kan vanligtvis höra ljud med frekvenser på mellan 20 och 20 000 hertz, medan många djur kan höra ljud med högre frekvens (ultraljud). Ljud med frekvenser under 20 hertz kallas för infraljud och går inte att höra.

Hur mäts ljud?

Ljud mäts med olika metoder beroende på vilken av ljudets egenskaper som du vill veta något om.

? Tonhöjden mäts genom att registrera antalet vågor per sekund, uttryckt i hertz.

? Volymen mäts i decibel. Decibelskalan är logaritmisk, så vid de ljudtrycksnivåer som är 10 gånger större än vid 0 decibel är volymen 10 decibel, och vid ett 100 gånger så kraftigt ljud är den på 20 decibel. Vid cirka 85 decibel börjar volymen att vara så våldsam att man bör skydda sina öron. Smärtgränsen går vid cirka 125 decibel.

? Hastigheten på luftmolekylerna kan (som allt annat) uttryckas i kilometer per timme, men den växlar beroende på tryck, luftfuktighet och särskilt temperatur.

Vid normalt lufttryck vid havets yta och en temperatur på 15 grader Celsius rör sig ljudet med 1 225 kilometer i timmen. I vatten rör sig ljudet drygt fyra gånger så snabbt, och i fasta material fortplantar sig ökidet ännu snabbare.

Hur snabbt ett föremål rör sig i förhållande till ljudet kan uttryckas i mach. Världens hittills snabbaste flygplan, Lockheed SR-71 Blackbird, flög med en hastighet över mach 3 – alltså tre gånger så snabbt som ljudet.

Vad kan ljud användas till?

Även om ljud enbart är ett uttryck för vibrationer – eller vågor – i luften påverkar den omgivningen på många olika sätt. Speciellt ljud med frekvenser som ligger bortom vår förmåga att uppfatta, används bland annat till:

? Djur jagar med ljud

Vissa djur använder mycket höga ljud – det vill säga ultraljud – för att navigerar eller jaga byten. Det gäller exempelvis fladdermöss och tandvalar som tumlare och delfiner. Djuren sänder ut pulser med ultraljud och lyssnar efter ekot av ljuden. Ekot berättar för djuren vad ultraljudet har träffat och på vilket avstånd det befinner sig.

? Sonar härmar djuren

Vi människor har hittat sätt att utnyttja de ohörbara ljuden med höga frekvenser. En sonar (eller ett så kallat ekolod) skickar ut kosta pulser av ultraljud under vattnet och det tillbakakastade ljudet fångas upp och analyseras.

På så sätt kan fartygen avgöra avståndet till havsbotten eller lokalisera fiskstim, ubåtar eller skeppsvrak under vattnet.

? Ultraljud krossar cancer

Ultraljud kan också användas för medicinskt bruk, då olika typer av vävnad reflekterar ljuden olika. Vid en ultraljudsundersökning används ljud med frekvenser på flera miljoner hertz och metoden är effektiv för att undersöka inre organ.

De flesta gravida kvinnorna gör en ultraljudsundersökning för att se att graviditeten fortskrider normalt. Med moderna ultraljudsundersökningar kan man få otroligt detaljerade 3D-bilder av fostret.

Mycket intensiva, fokuserade ultraljudsvågor kan även användas till att förstöra vissa cancertumörer.

3D-bilder gjorda med ultraljud kan ge både läkare och de blivande föräldrarna en god uppfattning om hur fostret utvecklas i livmodern.

Infraljud spårar explosioner

Även ljud med mycket låg frekvens – så kallat infraljud – är ohörbara för människor. Men om ljudet är tillräckligt kraftfullt kan det kännas i stället. Vissa valar kommunicerar med infraljud, och vi människor har hittat ett sätt att använda det låga ljudet för att kartlägga jordbävningar och söka efter oljekällor.

Vet du mer om ljud nu?

Gör vårt quiz och testa dina kunskaper i ämnet. Eller testa din hörsel och se om du hör lika bra som ett spädbarn:

Tema

Läs också

PRENUMERERA PÅ ILLUSTRERAD VETENSKAPS NYHETSBREV

Du kan ladda ned ditt gratis specialnummer, Vår extrema hjärna, så snart du har beställt vårt nyhetsbrev.

Kanske är du intresserad av...

Hittade du inte vad du söker? Sök här: