Klank

Klank word gedefinieer as meganiese saampersing van verplasingslyngolwe wat deur 'n medium (vastestof, vloeistof of gas) propageer. Meeste klanke is kombinasies van seine, maar 'n teoretiese suiwer klank kan gedefinieer word as iets met 'n sekere tempo van ossilasie of frekwensie wat in Hertz (Hz) gemeet word, asook 'n amplitude of klankdruk wat gemeet word in desibel (dB).

Die omvang van klank wat vir die menslike oor hoorbaar is val ongeveer tussen 20 Hz en 20 kHz. Bo en onder hierdie omvang lê onderskeidelik ultraklank en infraklank. Klank beweeg teen 332 m s ${}^{-1}$ by 273 K in lug. (Sien die spoed van klank)

Mense en heelwat diere neem klank waar met die sintuig van gehoor in hulle ore, maar klanke met lae frekwensie kan ook deur ander liggaamsdele waargeneem word. Klank word op verskeie maniere gebruik, veral vir kommunikasie deur middel van spraak of, byvoorbeeld, musiek. Klankwaarneming kan ook gebruik word om inligting te versamel oor die omliggende omgewing soos ruimtelike eienskappe en die teenwoordigheid van ander diere of voorwerpe.

Vlermuise, byvoorbeeld, gebruik 'n soort eggo-plasing om te vlieg. Skepe en duikbote gebruik sonar. Mense versamel en gebruik ruimtelike inligting wat in klanke waargeneem word. Die gehooromvang varieer tussen verskillende diere: Vlermuise het 'n buitengewoon groot omvang, terwyl paddas 'n klein omvang het. Tipiese frekwensies (in Hertz) word hier gegee:

Groot wasmot: tot 300,000 Hz ^[1]
Vlermuis: 100 - 100,000 Hz
Hond: 10 - 35,000 Hz
Olifant: 1 - 20,000 Hz
Padda: 100 - 2,500 Hz
Mens: 20 - 20,000 Hz

Alles wat ons hoor, is klank. Dit kan aangenaam of onaangenaam, hard of sag, hoog of laag wees. Klank word veroorsaak deur voorwerpe wat tril of vibreer, d.w.s. vinnig heen en weer beweeg. As ons 'n rubberband styf span tussen ons vingers en dit 'n plukkie gee, kan ons dit sien beef en ook die klank hoor wat daardeur veroorsaak word. In ons keel is stembande. Soos die rubberband, tril hulle.

Maar hul beweging word veroorsaak deur die lug wat van die longe by hulle verbygaan. Ons kan hierdie trillings voel. As ons ons vingers op die keel hou terwyl -ons praat. Die gezoem van 'n muskiet se vlerke en die geruis van die wind deur bome is ook klank. Wanneer die muskiet se vlerke nie meer beweeg nie en die wind gaan lê, hou die klank op. Ons moet dus beweging hê om klank te kry.

Hoe beweeg klank?

Ons kan 'n donderslag kilometers ver hoor; of die gefluister van iemand naby. Die oorsprong van klank kan naby of ver wees, maar die klank moet beweeg. Dit kan deur soliede materiaal soos metaal, vloeistowwe soos water, of gasse soos die lug beweeg, en in enige rigting.

Klank beweeg van die trillende voorwerp in elke rigting, byna soos die golfies van 'n klip wat in 'n dam water gegooi word. Die klankgolwe, soos die golfies in die water, beweeg buitentoe in steeds groter wordende sirkels. Wanneer die rubberband vorentoe en agtertoe beweeg, doen die lugmolekule daaromheen presies dieselfde. Hulle word vorentoe gedruk deur elke voorwaartse beweging van die rubberband, keer dan terug na hul oorspronklike posisie, om dan weer vorentoe gedruk te word wanneer die trillende voorwerp vorentoe beweeg.

Die lugmolekule naaste aan die band stamp teen die molekule langs hulle, wat op hul beurt weer teen die volgende molekule stamp, ens., totdat die trilling ons oor bereik. 'n Mens se oortrom is soos die trom in 'n orkes. Wanneer die bewegende lugmolekule daarteen aandruk, is daar geen lugmolekule meer waarteen hulle kan stamp nie, en hulle laat die oortrom tril. Hierdie trillings word verander in senu-impulse, wat na die brein gaan. Ons brein neem hierdie trilling dan as klank waar.

Harde en sagte klanke

Wanneer 'n tamboerspeler hard op sy trom slaan, word 'n harder geluid gehoor as wanneer hy net daarteen sou tik, want die amplitude (trillingswydte) is groter by die harde slag. 'n Groter amplitude laat die oortrom heftiger tril. Die afstand van die bron van trilling het 'n belangrike invloed op die hardheid van die geluid. Hoe verder die klankgolwe deur die lug moet beweeg, hoe swakker word hulle en hoe sagter word die klank.

Die gehalte van klank

Wanneer twee musiekinstrumente, bv. 'n klarinet en 'n viool, presies dieselfde deuntjie speel, die een so hard soos die ander, kan mens die verskil tussen hulle klanke duidelik opmerk vanweë die gehalte van hul tone. Hierdie eienskap van 'n musiekinstrument word timbre of klanktint genoem. Die twee instrumente klink verskillend omdat elke instrument 'n verskillende kombinasie van trillings veroorsaak.

Klankbeheer

Teaters het partykeer geboë mure agter die verhoog. Wanneer klank van die verhoog die geboe oppervlak tref, word dit gekonsentreer en na die gehoor teruggekaats en nie verstrooi nie. Megafone word gebruik as mense oor 'n afstand met mekaar wil praat. Die instrumente maak die klank harder en duideliker omdat hulle die klankgolwe in een rigting konsentreer. Klank kan ook verdof word. Spesiale materiaal wat die energie van die klankgolwe absorbeer, word gebruik om die mure van skole en hospitale klankdig te maak.

Enige poreuse materiaal, soos komberse, pleister en vesels, verdof klank. As ons in 'n kamer sit en ons praat met 'n vriend in die kamer langsaan, gaan die klankgolwe om hoeke en word dus gebuig. Klankgolwe wat deur luglae van verskillende temperatuur gaan, verander ook hul rigting. Twee mense wat aan weerskante van 'n groot vuur staan, kan mekaar nie hoor wanneer hulle praat nie, omdat die klankgolwe van rigting verander wanneer hulle deur die hitte van die vuur gaan. Klankgolwe kan beweeg, hulle word deur dinge in hul pad weerkaats, en hulle kan gefokuseer, opgevang, gebuig en saamgepers word.

Hoë en lae klanke

Die toonhoogte van 'n noot hang af van die aantal trillings per sekonde (frekwensie). As die frekwensie hoog is, is die noot hoog; as die frekwensie laag is, is die noot ook laag. Middel-C op die klavier tril 256 keer per sekonde. Die mens kan nie alle klanke of note hoor nie, want party is te hoog. Honde kan geroep word met 'n fluitjie wat geluide voortbring waarvan die frekwensie te hoog is om deur die menslike oor gehoor te word, omdat honde se ore gevoelig is vir klank van sulke hoe frekwensies. Die gemiddelde mens kan geluide hoor met 'n frekwensie van tussen 20 en 30 000.

Die snelheid van klank

Dit duur 'n rukkie vir klankgolwe om van die een plek na 'n ander te beweeg. Almal van ons wat al atletiekbyeenkomste bygewoon het, het al opgemerk dat ons die rokie uit die rewolwer se loop sien trek ŉ paar oomblikke voordat ons die geluid hoor. Net so sien mens by 'n krieketwedstryd eers die bal trek en 'n rukkie daarna hoor mens die kolfslag. En tydens donderstorms sien mens eers die weerligstraal en daarna hoor jy die donderweer.

Lig beweeg teen 'n snelheid van 300 000 km/s (kilometer per sekonde) en ons kan aanneem dat, as die waarnemer nie meer as 'n kilometer van die bron is nie, die lig hom feitlik oombliklik bereik. Klank beweeg egter heelwat stadiger. By seevlak, en teen 'n temperatuur van 0°C, beweeg klank teen 'n snelheid van ongeveer 330 m/s, of 1 220 km/h. Die snelheid neem toe met ongeveer 0,6 m/s vir elke 1°C wat die lugtemperatuur styg.

Die snelheid van klank word nie deur veranderinge in druk beïnvloed nie, maar wel deur wind, en klank beweeg ook nie deur 'n lugleegte nie. In water beweeg klank vier keer so vinnig as in lug en in party metale beweeg dit vier keer so vinnig as in water.

Eggo’s of weerklanke

Wanneer klankgolwe 'n voorwerp in hul pad tref, word hulle teruggekaats, byna soos 'n bal wat teen 'n muur gegooi word. 'n Eggo word veroorsaak deur die terugkeer van klankgolwe na ons ore. Wanneer 'n mens op 'n afstand van 'n kloof staan en skreeu, word die klankgolwe van die berge teruggekaats, en jy hoor die eggo 'n rukkie nadat jy geskreeu het. Wanneer ons in ŉ vertrek praat, word die klankgolwe ook van die mure teruggekaats, maar die afstand wat die klankgolwe na die muur en terug moet aflê, is so kort dat ons stem en die eggo gelyktydig gehoor word.

Ons kan slegs 'n eggo hoor wanneer ons minstens 16,5 m weg staan van die oppervlak wat die klank weerkaats. Dan, wanneer ons skreeu, trek die klank 16,5 m na die muur en 16,5 m terug, 'n totaal van 33 m. Aangesien klank met 'n snelheid van 330 m/s beweeg, sal dit hierdie afstand in een-tiende van 'n sekonde aflê. Ons sal dan die eggo hoor onmiddellik nadat ons geskreeu het. As 'n mens verder weg staan, sal meer tyd verstryk. Die klankgolwe wat deur 'n afgeleë berg teruggekaats word, kan so lank vat om terug te kom dat mens verskeie woorde kan hoor.

Hoe word ŉ klankgrens gebreek?

Indien 'n vliegtuig teen 1 175 km/h vlieg, beweeg die klankgolwe wat deur die motore veroorsaak word, vinniger as die vliegtuig self en beweeg hulle voor die vliegtuig uit. Maar wanneer die vliegtuig nou teen 1 200 km/h vlieg, is sy snelheid dieselfde as dié van klank.

Die klankgolwe wat deur die vliegtuig se motore veroorsaak word, beweeg nou nie meer voor die vliegtuig uit nie, maar bly reg voor die vliegtuig. Die vliegtuig is vasgevang in sy eie trillings en dit ruk en skud geweldig. Hierdie “muur" van trillings is die klankgrens. Die geweldige geraas wat 'n mens hoor wanneer 'n vliegtuig deur die klankgrens bars, word deur hierdie trillings veroorsaak net voordat die vliegtuig versnel en dwarsdeur hulle bars. Wanneer die vliegtuig vinniger as die snelheid van klank vlieg, bly die klankgolwe wat hy veroorsaak agter en het dit geen uitwerking meer op die vliegtuig nie.

Sien ook

Bronne

KENNIS, 1980, ISBN 079810824X, volume 2, bl. 250, 251

Verwysings

↑ Phys.org 8 Mei 2013.

Eksterne skakels

Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Klank.
HyperPhysics: Sound and Hearing

[1] Phys.org 8 Mei 2013.

[1]