Samostatná práce č. 1.

Zvuk je mechanické vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vydat sluchový vjem. Mechanické vlnění mimo frekvenční rozsah 16 až 20 000 Hz sluchový vjem nevyvolává, i přesto se ale toto vlnění označuje jako zvuk. Frekvenci nižší než 16 Hz má infrazvuk, slyší jej například sloni, ale frekvenci vyšší než 20 kHz má ultrazvuk a mohou jej vnímat například psi, netopýři a delfíni. Zdroj zvukového vlnění se stručně nazývá zdroj zvuku a hmotné prostředí, ve které se toto vlnění šíří. Vodičem vzduchu je obvykle vzduch, který zprostředkuje spojení mezi zdrojem zvuku a jeho přijímačem (detektorem), kterým je ucho, mikrofon anebo snímač zvuku. Můžeme je šířit i kapalinami, například vodou anebo pevnými látkami (stěny domů apod.).

Zdrojem zvuku je například chvějící se těleso. O samotném vlnění zvuku v okolí nerozhoduje jen chvění tělesa, ale také i okolnosti kolem.

Zvuk vzniká různými způsoby, nejčastěji však úderem, drnkáním třeba na harfu, smýkáním, rychlým pohybem (úderem biče), prouděním vzduchu okolo ostré hrany anebo prudkou změnou tlaku (například: zatřepáním a otevřením limonády anebo produkováním "Pssst"). Většina těchto způsobů má praktické využití u hudebních nástrojů.

Zvuky můžeme rozdělit na tony a hluky. Tony bývají označovány jako zvuky hudební, hluky jako zvuky nehudební. Tony vznikají při pravidelném, v čase přibližně periodicky probíhajícím pohybu - kmitání. Při jejich poslechu vzniká v uchu vjem zvuků určité výšky, proto se tonů využívá v hudbě. Zdrojem tonů mohou být například lidské hlasivky nebo různé hudební nástroje. Jako hluky označujeme nepravidelné vlnění. I hluky jsou využívány v hudbě (bicí). Každý zvuk se vyznačuje svojí fyzikální intenzitou, odpovídající veličina se nazývá hladina intenzity zvuku a je udávaná v "dB". Intenzitě odpovídá fyziologická veličina, která se nazývá "hlasitost". Druhou fyzikální veličinou je frekvence.

Hlasivky:

Jsou párovým orgánem a nacházejí se v hrtanu. Jejich činnost je taková, že umožňují vytvářet hlas. Strukturu hlasivek tvoří hlasivkový sval, vaz a sliznice. V přední části jsou přichyceny ke štítné chrupavce. A v zadní části k hlasivkové chrupavce.

Princip: vzduch, který projde hlasivkovou štěrbinou rozechvěje napjaté hlasivky, čímž vznikne hlas či zvuk.

Lékařský obor, který se zabývá zdravím hlasivek se nazývá foniatrie.

Při pohledu z ústní dutiny jsou hlasivky vidět hned za hrtanovou příklopkou, která při polykání chrání vstup do hrtanu (viz. obrázek).

Hlasivky jako takové jsou velice pružné. Hlasivkový vaz je vlastně jakousi zesílenou fibroelastickou membránou hrtanu a je tvořen elastickými vlákny, výběžkem a elastickou chrupavkou. Vaz slouží jako opora měkčí sliznice. Mezi vazy se nachází hlasivková štěrbina anebo také latinsky řečeno "rima glottidis", která má při dýchání tvar protáhlého rovnoramenného trojúhelníku.

Šeptání: je to způsob artikulace řeči, který se využívá hlavně v situaci, kdy je nezbytné ticho. Při šeptání nedochází k aktivní tvorbě základního tonu hlasu tzv. "fonaci" v hlasivkách. Hlasivky jsou při šeptání sevřeny a je mezi nimi úzký prostor pro proudění vzduchu - dochází k tvorbě třecího šumu, který nahrazuje práci s hlasem při běžném hovoru. Šeptání je pro lidský hlas velice nezdravé - vznikají poruchy hlasu. Při šeptání je možné rozlišit znělé a neznělé souhlásky. Můžeme rozlišit i intonaci.

Úkol č. 1.: vytvoření prezentace v hodině

Vytvořte prezentaci na téma "zvuk šířený v kapalině" anebo "zvuk šířený v pevné látce" a zašlete jí na e-mail pedagoga do konce vyučovací hodiny.

Prezentace musí být vytvořena v MS Office Power Point, minimálně musí mít 10 slide a text nesmí být kopírován z Wikipedie. Bližší informace, jak má prezentace vypadat naleznete zde:  https://galaxie39.webnode.cz/pozadavky/

Samostatná práce č. 2.

Frekvenční rozsah zvuku, který většina lidí vnímá, začíná kolem 16 Hz a dosahuje k 16000 Hz = 16 kHz (teoreticky je oblast slyšitelnosti 16 Hz - 20 kHz). S rostoucím věkem horní hranice výrazně klesá. Nejvýznamnější rozsah je 2-4 kHz, který je nejdůležitější pro srozumitelnost řeči a na nějž je lidské ucho nejcitlivější. Nejvyšší informační hodnota řeči je přenášena v pásmu 0,5-2 kHz.

Dynamický rozsah lidského ucha (rozdíl mezi nejhlasitějším a nejtišším vnímatelným zvukem) je uprostřed slyšitelného frekvenčního pásma asi 120 dB. Na okrajích pásma je mnohem menší.

Schopnost rozlišit frekvence tónů se u každého člověka liší a je frekvenčně závislá. Uprostřed slyšitelného frekvenčního pásma za ideálních podmínek lze rozlišit změnu frekvence o několik centů. Na okrajích pásma je rozlišovací schopnost výrazně nižší.

Schopnost odlišit dva frekvenčně blízké tóny je ovlivněna frekvenčním maskováním. Pokud znějí dva tóny současně, může jeden z nich potlačit slyšitelnost toho druhého. Tato neschopnost slyšet oba současné tóny se nazývá frekvenční maskování. Maximální úroveň maskovaného signálu je závislá na frekvenční vzdálenosti a úrovni maskujícího signálu. Maskovací schopnost je též závislá na frekvenci maskujícího tónu. Vnímání tónů s blízkými frekvencemi je ovlivněno šířkou kritického pásma. To má na nejnižších frekvencích velikost kolem 100 Hz, zatímco na nejvyšších frekvencích dosahuje až 4 kHz. Maskování se využívá u některých algoritmů pro kompresi zvukových dat, např. MP3, Ogg Vorbis nebo ATRAC.

Pokud po hlasitém tónu následuje stejný tón s menší hlasitostí, je jeho vnímání potlačeno. Potlačen může být i tichý tón předcházející maskovacímu tónu.

Zvuková vlna je dána periodickým stlačováním a rozpínáním hmotného prostředí, v němž postupuje rychlostí závislou na okamžitých fyzikálních podmínkách (např. tlak, teplota, vlhkost). Zvukové vlny se šíří různými prostředími různou rychlostí, čímž se zeslabují. Zvuk se šíří podélným vlněním, při kterém kmitají jednotlivé částice prostředí uspořádaně kolem středních poloh. Vychýlení u objemového elementu prostředí ze střední polohy při vlnění nazýváme akustickou (zvukovou) výchylkou. Akustickou výchylku lze matematicky zapsat:

Tam, kde "A" je amplituda akustické výchylky a "vz" je rychlost zvuku.

Zvukové vlnění: neabsorbuje-li se rovinná vlna s rostoucí vzdáleností od zvukového zdroje, má amplituda akustické výchylky konstantní hodnotu.

Záznam a reprodukce zvuku: mezi první jedince, co zaznamenali zvuk patří Thomas Alva Edison, který zvuk zaznamenal pomocí fonografu, jehož součástí byl válec z vosku na nějž se zvuk zaznamenával. Tento voskový válec ale nevydržel hrát příliš moc dlouho. V roce 1895 Emil Berliner zaznamenal zvuk pomocí gramofonu, který byl poháněný klikou (později byl poháněn elektrickým proudem). 

Rychlost zvuku: je závislá na vlastnostech a teplotě.

Samostatná práce č. 3.

Výška zvuku: je dána hlavně frekvencí zvuku, čím je vyšší, tím je vyšší i výška zvuku. U jednoduchých tonů s harmonickým průběhem určuje jejich frekvence absolutní výšku tonu (určuje se pomocí různých přístrojů). Hudební akustika určuje jako základní ton 440 Hz, v technické praxi se jako základní referenční ton udává 1000 Hz (1 kHz). U zvuků s neharmonickým průběhem je určení výšky obtížnější. 

Barva zvuku: zvuky se i při stejné výšce tonu mohou lišit odlišným zabarvením. Je především určena počtem vyšší harmonických tonů ve složeném tonu a jejich amplitudami. Sluchem, podle barvy zvuku můžeme rozeznat hudební nástroje a hlasy lidí, které máme zafixované ve své paměti. Některé hudební nástroje vydávají doprovodné zvuky o frekvencích, které nejsou v harmonickém poměru k frekvenci základních tonů.

Hlasitost: jedná se o subjektivní veličinu, která je závislá na velikosti akustického tlaku, co působí pomocí vlnění na sluch.

Dynamika lidského sluchu od prahu slyšení po práh bolesti je z pravidla od 120 do 125 dB. při vysokých intenzitách může dojít k poškození sluchu. Více informací níže.

Intenzita zvuku: je definovaná jako zvuková energie dopadající na jednotku plochy za jednotku času, tedy akustický výkon na jednotku plochy. Hladina intenzity zvuku se označuje "L" a jedná se o veličinu udávající intenzitu zvuku v jednotkách, které nazýváme "dB" (decibel).

Dopplerův jev: nastává při relativním pohybu zdroje zvuku a pozorovatele, který zvuk přicházející od zdroje vnímá. Pozorovatel slyší zvuky jiné frekvence, než je frekvence zdroje.

Ochrana před hlukem: pobyt v hlučném prostředí (diskotéka, strojírenské dílny apod.) bez ochrany sluchu může vést k trvalému anebo dočasnému poškození sluchu. Člověk není schopný se na nadměrný hluk adaptovat. S narušením hladiny hluku se můžete setkat i v bytech sousedící se silnicí, proto se volí vhodné izolace pro snížení hladiny hluku - plst, koberec, vakuové vrstvy apod. Poškození sluchu se nemusí projevit hned. Dospívající často poslouchají hudbu pomocí sluchátek na vyšší decibel, jelikož člověk je ve vývinu a jeho somatologie (tělesnost) se mění, tak nepostřehne poškození sluchu - vše se změní až v době, kdy jeho tělo bude dospělé.

Úkol č. 2.: vytvoření prezentace v hodině

Během hodiny vytvoříte prezentaci (min. 10 slide) v MS Office na vybrané téma: zvuk na diskotéce, zvuk v dopravě, bydlení a izolace domu u dálnice, bydlení/zvuk/izolace u letiště, práce ve slévárně a problémy se sluchem, ochrana sluchu v zaměstnání s vyšším procentem poškození.

Bližší informace, jak má prezentace vypadat naleznete zde: https://galaxie39.webnode.cz/pozadavky/ 

Hlasitost:

Dané intenzitě zvuku o určité frekvenci přiřazujeme subjektivně hlasitost. Pro kvantitativní vyjádření hlasitosti se používá jednotka fón (Ph), která byla určena měřením křivek stejné hladiny hlasitosti (izofóny) u zdravých osob. Každá křivka odpovídá stejnému sluchovému vjemu při různých frekvencích. Počet fónu byl každé křivce přiřazen podle počtu dB při frekvenci 1 kHz. Hladinu hlasitosti tedy u libovolného tónu určíme tak, že intenzitu referenčního tónu (f = 1 kHz) měníme tak dlouho, dokud nemá stejnou hlasitost jako určovaný tón a počet fónu určovaného tónu se rovná počtu absolutních dB referenčního tónu.