Wysokość dźwięku to jedna z podstawowych cech, którą odczuwamy. To właśnie ona pozwala nam rozróżnić, czy słyszymy niski pomruk niedźwiedzia, czy wysokie piszczenie myszy. Ale od czego właściwie zależy, czy dźwięk będzie wysoki, czy niski? Odpowiedź tkwi w fizyce i właściwościach źródła dźwięku.
Podstawową jednostką, która określa wysokość dźwięku, jest częstotliwość. Częstotliwość mówimy o tym, jak szybko coś drga. Mierzona jest w hercach (Hz). Jeden herc oznacza jedno drganie na sekundę. Im wyższa częstotliwość, tym dźwięk jest wyższy. Im niższa częstotliwość, tym dźwięk jest niższy.
Wyobraźmy sobie strunę gitary. Kiedy ją szarpniemy, zaczyna ona drgać i wytwarza dźwięk. Jeśli struna jest krótka i cienka, drga bardzo szybko. Taka szybka wibracja generuje dźwięk o wysokiej częstotliwości, czyli dźwięk wysoki. Przeciwnie, jeśli struna jest długa i gruba, drga wolniej. Taka wolniejsza wibracja daje nam dźwięk o niskiej częstotliwości, czyli dźwięk niski.
Must Read
Podobne zasady działają w innych źródłach dźwięku. W instrumencie dętym, takim jak flet, krótsza rurka generuje wyższy dźwięk, ponieważ powietrze w niej drga szybciej. Dłuższa rurka w tubie powoduje wolniejsze drgania powietrza i w efekcie dźwięk jest niższy.
Innym ważnym czynnikiem wpływającym na częstotliwość, a tym samym na wysokość dźwięku, jest napięcie. W przypadku strun instrumentów, im mocniej naciągniemy strunę, tym szybciej będzie ona drgać po szarpnięciu. To z kolei spowoduje wydanie dźwięku o wyższej częstotliwości. Dlatego właśnie muzycy stroją swoje instrumenty, dostosowując napięcie poszczególnych strun.
Doświadczenie związane z wysokością dźwięku możemy przeprowadzić sami. Weźmy na przykład gumkę recepturkę. Naciągnijmy ją między dwoma palcami. Po jej szarpnięciu usłyszymy dźwięk. Jeśli naciągniemy gumkę mocniej, dźwięk będzie wyższy, ponieważ gumka będzie drgać szybciej. Gdy naciągniemy ją słabiej, dźwięk będzie niższy.
Warto też wspomnieć o zakresie słyszalności człowieka. Nasze uszy potrafią słyszeć dźwięki o częstotliwościach od około 20 Hz do 20 000 Hz. Dźwięki poniżej 20 Hz nazywamy infradźwiękami, a te powyżej 20 000 Hz to ultradźwięki. Zwierzęta, takie jak psy czy nietoperze, potrafią słyszeć dźwięki o znacznie wyższych częstotliwościach niż ludzie.
Podsumowując, wysokość dźwięku jest bezpośrednio związana z jego częstotliwością. Na częstotliwość tę wpływają takie cechy źródła dźwięku jak jego wielkość (długość, grubość) oraz napięcie. Zrozumienie tych prostych zasad pozwala nam lepiej pojąć, jak powstają dźwięki, które nas otaczają.
