Zvuk je mechanické vlnění v prostředí, které je schopno vyvolat sluchový vjem. Zvuk si můžeme představit jako uspořádaný kmitavý pohyb částic prostředí, kterým se zvuk šíří - např. molekul plynu, kapaliny nebo atomů pevné látky.
Zvuková vlna je dána periodickým stlačováním a rozpínáním hmotného prostředí, v němž postupuje rychlostí závislou na okamžitých fyzikálních podmínkách (např. tlak, teplota, vlhkost).
Zvuk se šíří v různém prostředí různou rychlostí, ve vzduchu je to rychlost kolem 340 m/sek, ve vodě zhruba 5x vyšší. Proto se zvuk lépe šíří, pokud je vzduch vlhký - např. před deštěm.
Zvuk je charakterizován především svým
Vlnová délka zvuku je úměrná převrácené hodnotě kmitočtu a je určena délkou jedné periody zvukové vlny. Takže např. zvuku o kmitočtu 100Hz odpovídá vlnová délka ve vzduchu kolem 3,4 metrů, 10Hz odpovídá vlnová délka 34m.
V případě neperiodického signálu může mít signál různý charakter:
V akustice se rozlišují 3 kmitočtová pásma:
V tomto článku nás ultrazvuk (kmitočty vyšší než 20 kHz) nezajímá a nebudeme se mu věnovat.
Jako slyšitelný zvuk se uvádí kmitočtový rozsah 20Hz až 20kHz, přičemž stárnutím klesá horní hranice slyšitelnosti (ve 40 letech je horní hranice v průměru 15 kHz a v 50 - 60 letech 10 kHz). Lidské ucho je nejcitlivější v rozmezí 1-3 (5) kHz.
Citlivost ucha je kmitočtově závislá, takže u tichého zvuku je poměr mezi subjektivní vnímanou hlasitostí středních a okrajových kmitočtů značný, u zvuku vyšších intenzit tento rozdíl není tak vysoký.
Následující graf, převzatý z Wikipedie, ukazuje tzv. Fletcher-Munsenovy křivky, které popisují závislost vnímané hlasitosti (měřené ve Fonech) na kmitočtu pro různé hodnoty hladiny akustického tlaku. Jinými slovy, udává pro daný kmitočet potřebnou hladinu akustického tlaku pro vyvolání zvuku o určité vnímané hlasitosti.
Jako infrazvuk jsou definovány kmitočty pod 20 (někdy pod 16) Hz.
Infrazvuk je významným zdrojem problémů generovaných větrnými elektrárnami a je mu zde věnována samostatná stránka.
Hladina akustického tlaku se udává v logaritmických jednotkách - decibelech (dB), které určují poměr intenzity akustického tlaku k prahovému tlaku dolní hranice slyšitelnosti (zjednodušeně řečeno).
je jednotkou hladiny hlasitosti. Hladinou hlasitosti je nazývána subjektivní hlasitost, která je vnímána sluchem. Hladina hlasitosti je definována tak, že hladina hlasitosti 1 fón je při frekvenci 1 kHz stejně velká jako jednotka hladiny zvuku 1 dB. Pro zvuky ostatní frekvencí jsou hladiny hlasitosti definovány subjektivním porovnáváním s hladinou hlasitosti referenčního tónu - viz Fletcher-Munsenovy křivky v předchozím textu.
Son (sone) je psychoakustická jednotka vyjadřující subjektivně vnímanou hlasitost zvuku. Jedná se (na rozdíl od decibelu) o lineární jednotku.
Jeden son je definován jako hlasitost tónu o frekvenci 1000 Hz a hladině intenzity zvuku L(I) = 40 dB. Tato jednotka je poměrně málo používaná.
| son | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| fon | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
Nyní se můžeme podívat na to, jak je zvuk (včetně infrazvuku) vnímán lidským tělem. Záměrně nepíši lidským uchem, protože v těle se na vnímání zvuku podílí mnohem více orgánů.