Zvuk

Zvuk je forma energie, která vzniká vibrací hmoty. Při chvění materiálu se toto chvění přenáší na materiály v okolí, například i vzduch. Z toho vyplývá, že zvuk vzniká pohybem materiálu (hmoty). Pokud rozkmitané částice vzduchu narazí na sluchový orgán člověka, ten chvění vnímá jako zvuk. Tím, že se chvění částic přenáší na další částice materiálu, energie chvění se postupně ztrácí. Zvuk se zeslabuje až úplně mizí (když už je energie chvění nedostatečná na rozkmitání dalších okolních částic). Postupný přenos a zeslabování zvuku je možné přirovnat k šíření vln ve vodě po vhození kamene na klidnou hladinu. Pokud částice materiálu kmitají rychle, člověk vnímá vznikající chvění jako zvuk s vysokou frekvencí (vysoké tóny). Když částice kmitají pomaleji, intenzita zvuku je slabší (nízké tóny). Jinou vlastností zvuku je hlasitost. Tu měříme v decibelech. Šepot člověka má přibližně 15 – 20 decibelů. Zvuk, který má více než 85 decibelů a jsme mu vystavováni pravidelně, může poškodit náš sluch. Bolest v  uchu cítíme při 130 decibelech a  takovýto zvuk může mechanicky poškodit sluch tak akutně, že sluchový orgán přestane fungovat.

Přenos zvuku

Na rozdíl od světla, zvuk se přenáší jen přes materiály. Jelikož přenos zvuku znamená přenos kmitání částic na další částice, které se nacházejí v blízkosti těch kmitajících, zvuk se přenáší lépe materiály, ve kterých jsou částice uloženy blíž k sobě. To znamená, že zvuk se lépe přenáší pevnými než kapalnými a  lépe kapalnými než plynnými látkami. Například, zatímco v suchém vzduchu se zvuk šíři rychlostí 343 metrů za jednu sekundu, ve vodě za ten stejný čas zvuk přejde až 1 482 metrů a v oceli 4 512 metrů. Z uvedeného taktéž vyplývá, že v prostoru, ve kterém se žádný materiál (hmota) nenachází (ve vakuu) se zvuk nepřenáší.

Sluchové orgány

Člověk má sluchové orgány vyvinuty přiměřeně jeho způsobu života. Jelikož není častou kořistí jiných druhů živočichů a zároveň není odkázán na lov kořisti z blízka (na lov umí použít různé nástroje), nemá tak vyvinuté sluchové orgány jako jiné druhy živočichů. Typickým znakem živočichů, kteří dokážou vnímat i zvuky, které jsou pro člověka už neslyšitelné, jsou například různí draví živočichové, jako např. liška, vlk, ale také různá kořist, jakou je například srna nebo zajíc. Tito živočichové mají obvykle větší ušní boltce, které zabezpečí zachycení zvukových vln z  většího prostoru a  jejich soustředění do vnitřního ucha, přičemž boltci dokážou otáčet do různých stran bez pohybu těla.

Zajímavý je také fakt, že boltce člověku rostou celý život. Sluch člověka se postupně opotřebovává a zvětšený boltec může zabezpečit o něco lepší zachytávání zvuků z prostředí při samotném oslabování sluchu v  důsledku menší funkčnosti středního a  vnitřního ucha. Někdy potřebujeme, aby se zvuk v prostoru šířil dobře (například v přednáškových místnostech nebo v koncertních halách) a jindy potřebujeme, aby se zvuk nešířil (například v knihovnách). Mluvíme o akustických vlastnostech místností. Při jejich konstrukci se využívají informace o  materiálech a  jejich chování vůči zvuku. Některé materiály zvuk pohlcují, a to hlavně tím, že zvuk rozkmitá částice tohoto materiálu a ty už mnohem méně rozkmitají další částice. Od jiných materiálů se může zvuk odrazit. Jde hlavně o  pevné materiály.

Echo/ozvěna

Echo vnímáme tehdy, když se materiál, od kterého se zvuk odráží nachází v určité vzdálenosti, takže odražený zvuk zpětně vnímáme, t. j. nezanikne při odrazu a zpětném putování do našeho ucha. Pokud chceme na někoho zavolat a je poměrně daleko od nás nebo se nacházíme v rušném prostředí, intuitivně přiložíme dlaně k ústům a vytvoříme jakýsi trychtýř, pomocí kterého se snažíme způsobit, aby se zvuk dostal dále. Vytváříme tak jednoduchý megafon. S určitostí tento způsob zlepšení šíření zvuku vznikajícího v hlasivkách funguje. Příčinou jsou dva odlišné jevy. Prvním z nich je, že pomocí vytvoření jakéhosi trychtýře usměrňujeme zvuk tak, aby se nešířil z úst hned do všech stran, ale aby putoval přímočařeji směrem k adresátovi. Druhý princip má na zlepšení šíření zvuku větší efekt. Kdykoliv se zvuk šíří z užšího prostoru do širšího, část zvukových vln se odrazí nazpět. Tvar trychtýře způsobí, že tyto zvukové vlny se neodrážejí nazpět ale přes specifický tvar trychtýře se odrážejí směrem ven, tedy tam, kam chceme, aby se dostaly. Zvuk vznikající v hlasivkách se dostává do úst a z nich se přímým kontaktem s trychtýřem (dlaně nebo přímo megafon) dostává ven, v trychtýři se odráží a usměrňuje a dostane se tak dále bez větší ztráty energie. Aby megafon fungoval dobře, měl by mít z tohoto důvodu takovou délku, jakou mají zvukové vlny, které chceme pomocí megafonu zesílit. Lidský hlas má vlnovou délku několika desítek centimetrů, proto jsou pro šíření hlasu vhodné megafony s délkou okolo 80 cm (oficiální hlasový megafon má délku 81,28 cm).