Paljud inimesed tahavad leida vastuseid küsimustele, mis on helinähtused, kuidas ja kust need tulevad. Kuidas erinevad helid teistest? Miks me neid kuuleme?
Täna uurime füüsika osa, mis uurib helinähtusi. Seda jaotist nimetatakse akustikaks.
Vinkumine on kõigi planeedi helide põhjus
Kui me kuuleme mingit müra, siis võime vaimselt ette kujutada seda allikat, mis seda tekitab. Nii et kui me seda vaatame, siis näeme, mis kõikub. Kui me räägime, vibreerivad häälepaelad meie keha sees. Seega kuuleme oma häält. Me vaatleme ja kuuleme füüsika helinähtuste näiteid iga päev.
Ajalooline taust
Uurib helinähtuste füüsikat iidsetest aegadest peale. Meie igavesteks kaaslasteks elus on mürad ja helid. On müra vibratsioone, mis on meile meeldivad, teised aga häirivad. Nendest sõnadest võime järeldada, et helid ja helinähtused mõjutavad inimese teadvust ja heaolu erineval viisil. Teatavasti võivad mõned mürad inimese hulluks ajada, kuid on helisid, missuudab ravida inimese mis tahes haigust. Kõik need avastused tegi inimene enne meie ajastut. Veidi hiljem saate teada, mis on helinähtused. Seniks aga räägime avastustest akustika vallas.
Iidsed tsivilisatsioonid
Vana-Egiptuse templite vaimulikud märkasid heli hämmastavat tervendavat mõju inimesele. Loomulikult kasutasid nad seda nähtust religioossetel eesmärkidel. Nüüd ei olnud egiptlaste rituaalsed pühad ilma kooride ja lauludeta. Veidi hiljem tungisid muusika ja helid kristlaste kirikutesse. Indiaanlased olid esimesed, kes omandasid kõrgetasemelised muusikalised oskused. Neil kaugetel aegadel lõid ja kasutasid nad aktiivselt noodikirja. Indiaanlased andsid igale noodile teatud tähenduse. Skaala viimane noot "Ne" tähistas kurbust, noot "Pa" rõõmu.
Pythagoras – akustika isa
Iidsetest aegadest peale on inimesed püüdnud uurida helinähtusi. Näiteks Vana-Kreeka matemaatik ja filosoof Pythagoras, kes elas umbes 2,5 tuhat aastat tagasi, viis läbi erinevaid katseid helidega. Tänu oma avastustele tõestas ta, et pillide madal toon on omane ainult neile, millel on pikad keeled. Kui keel on poolitatud, tõuseb heli ühe oktavi võrra. Tänu nendele Pythagorase järeldustele pandi alus füüsika harule - akustikale. Esimesed akustilised seadmed lõid kreeklased, kes elasid antiikaja ajastul. Nad kasutasid neid teatrites. Need seadmed olid väikeste sarvede kujul, mille näitlejad pistsid selleks oma maskiheli võimendada. Muide, Vana-Egiptuse jumalakujude sosistamise fenomen oli väga huvitav.
Renessanss ja uusaeg
Paljude sajandite jooksul on helinähtusi uuritud. Näiteks isegi maalikunstnik Leonardo da Vinci tegeles akustikaga. Oma kirjutistes sõnastas ta helilainete erinevatest allikatest sõltumatuse põhimõtte. Pärast 400 aastat Prantsusmaal Pariisi Teaduste Akadeemias avaldas Joseph Saver "Memuaarid akustika kohta". Seejärel uuris Newton Saveri tööd. Oma leidude ja järelduste põhjal töötas ta välja helilaine pikkuse arvutuse. Newton jõudis järeldusele, et helilaine lainepikkus on kaks korda pikem kui toru, mis seda heli reprodutseerib.
Heli määratlus
Mis viitab helinähtustele? Liigume edasi mõiste "heli" määratluse juurde. Need on mehaanilised vibratsioonid, mis levivad elastses keskkonnas, nagu gaas, vedelikud ja tahked ained. Selliseid mehaanilisi vibratsioone tajuvad kuulmisorganid, see tähendab meie kõrvad. Lihtsaim näide, mis heli olemust selgitab, on mis tahes muusikariista keel. See edastab vibratsiooni ümbritsevatele õhuosakestele. Vibratsioonid levivad kaugele ja kõrva jõudes panevad kuulmekile vibreerima. Nii kuuleme heli erinev alt.
Heli nähtused looduses
Heli laineid pole näha. Siiski võite ette kujutada, kuidas need välja näevad. Selleks peate minema mis tahes veekogusse. Kui sa lõpetadkivi järve või tiiki, siis alguses näete lohku. Seejärel vesi tõuseb ja selle tulemusena tekivad reservuaari pinnale lained, mis on vaheldumisi lohud ja kaljud. Need levivad igas suunas.
Akustika sektsioonid
Heli tekke ja levimise, aga ka neeldumise küsimustega tegeleb akustika. Viimase 10 aasta jooksul on füüsiline akustika avastanud helisid, mis ulatuvad väljaspool kuulmispiire. Neid uuritakse ultraheliga. Tehniline akustika tegeleb helisalvestiste vastuvõtmise, edastamise ja vastuvõtmise protsessidega elektriseadmete abil. Järgmine osa, mis uurib heli levimist ruumis, on arhitektuurne akustika. Tema jaoks pole olulised mitte ainult ruumi mõõtmed ja kujundid, kus heli uuritakse, vaid ka materjalid, mis katavad ruumi seinu ja lagesid. Muusikaline akustika uurib muusikahelide olemust ja päritolu. Koos teiste sektsioonidega on ka mereakustika (hüdroakustika). See on mõeldud helinähtuste uurimiseks veekeskkonnas. Hüdroakustika on arendamiseks vajalik, samuti allveelaevadel kasutatavate heliseadmete loomine. On veel üks tüüp - atmosfääriakustika. Ta uurib helinähtusi atmosfääris. Füsioloogiline akustika valvab kuulmisorganeid. Tänu sellele teame oma elundite võimeid, nende ehitust ja tegevust. Seda tüüpi akustika uurib kõneorganite helide moodustumist. Ja viimane tüüp on bioloogiline akustika. Ta tegeleb ultraheli ja ultraheligaloomade suhtlemine. Ta uurib ka loomade poolt kasutatavaid asukohamehhanisme, lisaks on bioakustika loodud müra ja vibratsiooni probleemide uurimiseks, see on vajalik kahjuliku müraga võitlemiseks ja keskkonna parandamiseks.
Anomaalsed loomulikud helinähtused
Meie planeedil on kohti, mis on tuntud suminanähtuse poolest. Seda kirjeldatakse kui pidevat ja madala sagedusega suminat. Selle heli allikat pole veel leitud. Talase linnal New Mexicos on selline ebanormaalne heliallikas. Üllataval kombel kuuleb seda suminat vaid 2% linna kohalikest elanikest, nende sõnul on heli äärmiselt häiriv.
Anomaalsed loomulikud helinähtused
Üks meeldivaimaks heliks, mida inimesed peavad kasside nurrumist. Teadlased uurivad seda nähtust endiselt. Selle heli päritolu on siiani teadmata. Looduses pole vähem hämmastavad isaste küürvaalade väga keerulised ja pikad helid. Paljud teadlased arvasid, et see oli vajalik emaste ligimeelitamiseks, kuid hiljutised uuringud on tõestanud, et heli ei tõmba üldse emaseid, vaid isaseid.
Looduses on tohutult palju helisid. Me kuuleme äikest. Talvel lumi krõbiseb meie jalge all. Kui metsas karjute, kuuleme kaja. See on ka näide helinähtustest looduses.
Seega oleme käsitlenud näiteid helinähtuste kohta füüsikas ja looduses. Nüüd ei karda te ühtegi katsetööd.
