Lydbølger

Lyd er trykkbølger

Hvis du står nær en høyttaler, kan du kjenne vibrasjoner i kroppen. Da er det lydbølger du kjenner, for lyd er trykkbølger som setter molekylene i lufta i bevegelse. Bevegelsene forplanter seg som bølger fra høyttaleren og fram til deg. Lydbølger beveger seg på samme måte som andre bølger.

Visste du at ...

Når du lager et smell, for eksempel ved å sprekke en ballong, presser du luftmolekylene raskt sammen slik at trykket plutselig øker? Denne trykkøkningen sprer seg som en bølge gjennom lufta, og derfor kan folk langt unna høre smellet – og bli skremt!

Egenskaper til lydbølger

Akkurat som bølger i vann og lysbølger har lydbølger flere spesielle egenskaper. Disse kan forklare hvorfor vi hører ekko, hvorfor lyden bærer bedre noen steder, og hvorfor toner kan bli ekstra sterke. Her ser vi på noen av disse egenskapene.

Refleksjon gir ekko

Ekko, eller gjenklang, får vi når lyd reflekteres tilbake fra en glatt flate. Da hører vi lyden om igjen, bare svakere. Dette kan for eksempel skje når vi roper mot en fjellvegg.

Reflekterte lydbølger blir også brukt til å danne et bilde ved ultralydundersøkelser i medisinsk sammenheng og til å kontrollere sveiseskjøter.

Ekkolodd er en teknologi som bruker reflekterte lydbølger til å lage bilder av fiskestimer og kartlegge havbunnen. Dette prinsippet er det samme som flaggermus og hvaler bruker for å lokalisere byttet sitt.

Bøying og brytning – lyden endrer retning

Vi vet at bølger bøyes i åpninger og rundt kanter. Det gjelder også for lydbølger. Det er det som gjør at du kan høre hva som blir sagt i rommet ved siden av, når døra står åpen.

Bølger skifter retning dersom farten de forplanter seg med, endres. Dette kalles brytning. Brytning registrerer vi også for lydbølger. I luft har lydbølgene en fart på cirka 330 m/s. Men denne farten øker med temperaturen, så vi får ulik fart i luftlag med ulik temperatur. Dette er grunnen til at lyden bærer så godt over en innsjø.

Interferens – bølger møtes

En annen viktig bølgeegenskap som vi tydelig kan registrere for lydbølger, er at bølgeutslagene summeres eller overlagres. To eksakt like bølger som møtes, vil få et dobbelt så stort utslag, og to bølger med motsatte utslag vil kansellere (nulle ut) hverandre.

For eksempel kan to høyttalere som spiller nøyaktig samme tone, gi sterkere lyd et sted i rommet og svakere lyd et annet, avhengig av hvordan bølgene møtes. På samme måte kan støydempende hodetelefoner bruke interferens: De registrerer lyden utenfra og lager en motsatt lydbølge, slik at de to bølgene kansellerer hverandre og lyden forsvinner.

Resonans – bølger bygger seg opp

Resonans oppstår når et system blir påvirket av en kraft som svinger i samme takt som systemets egenfrekvens. Da blir svingningene sterkere og sterkere, og lyden forsterkes tydelig.

Når du slår an en gitarstreng eller bruker en stemmegaffel på ei trekasse, forsterker du lyden. Når du slår på stemmegaffelen, begynner den å svinge med sin egenfrekvens og lager en svak lyd. Plasserer du den på ei resonanskasse, svinger lufta inne i kassa med samme frekvens. Siden kassa passer til frekvensen fra stemmegaffelen, oppstår resonans. Da forsterker svingningene hverandre, og lyden blir kraftigere.

Visste du at ...

Den britiske hæren ga ordre om å slutte å marsjere i takt over bruer etter at ei hengebru i Broughton, England, kollapset i 1831? Årsaken var at en tropp marsjerte taktfast over brua, noe som førte til vibrasjoner som samsvarte med bruas egenfrekvens. Dette førte til resonans – svingningene ble forsterket, brua begynte å gynge kraftigere, og til slutt raste den sammen. Soldatene falt i elva, men heldigvis var det ingen som mistet livet!

Oppgaver

Velg riktig alternativ.