Σπάει το ποτήρι με ήχο;

Πολλά σχετικά πειράματα πραγματοποιούνται σε μαθήματα ακουστικής στα πανεπιστήμια του εξωτερικού.Κάθε ποτήρι έχει μια συχνότητα συντονισμού,μια συχνότητα δηλαδή που ταλαντώνεται (πάλλεται) πιο εύκολα.Ο συντονισμός είναι υπεύθυνος για καταστροφές γεφυρών παλαιότερα.Για αυτό πλέον όταν περνάει πεζικό από γέφυρες επιτρέπεται ελεύθερο βήμα και όχι συντονισμένο.Το ίδιο ισχύει και με τα ηχητικά κύματα. Στο παρακάτω βίντεο βλέπετε ένα επιτυχές πείραμα από πανεπιστήμιο της Αμερικής.

Ο ήχος στη θάλασσα

Ο ήχος ταξιδεύει γρηγορότερα στα πυκνότερα μέσα. Έτσι η ταχύτητα του στο ξύλο,στο ατσάλι,στη γυψοσανίδα είναι δεκάδες φορές μεγαλύτερη από οτι στον αέρα. Στη θάλασσα ο ήχος έχει ταχύτητα 1,500 μέτρα το δευτερόλεπτο (m/s),πάνω απο 4 φορές μεγαλύτερη δηλαδή,σε σχέση με τον αέρα (343 m/s). Όπως οι ακτίνες φωτός έτσι και οι ακτίνες ήχου όταν μεταπηδήσουν από ένα μέσο λιγότερο πυκνό μέσο (π.χ. αέρας) σε ένα περισσότερο πυκνό μέσο (π.χ. θαλασσινό νερό),διαθλούνται. Αλλάζουν δηλαδή κατεύθηνση και ταχύτητα διάδοσης.

Το 1960 μερικοί ωκεανογράφοι θέλανε να μελετήσουν πόσο μακρυά κάτω από το νερό μπορούσε να ανιχνευθεί ήχος.Έγιναν εκρήξεις με γομώσεις 270 κιλών σε διάφορα βάθη του ωκεανού κοντά στο Perth της Αυστραλίας.Ήχοι από τις εκρήξεις αυτές εντοπίστηκαν στις Βερμούδες κοντά στη Βόρεια Αμερική.

Χρειάστηκαν 13.364 δευτερόλετπα (3.71 ώρες) προκειμένου να διανύσει ο ήχος αυτή την απόσταση. Μια απόσταση μεγαλύτερη απο 19.000 χιλιόμετρα ή 12.000 μίλια.
Μια εξήγηση είναι η παρακάτω. Το βάθος του ωκεανού είναι 9000 μέτρα.Η θερμοκρασία του ωκεανού μειώνεται όσο αυξάνεται το βάθος.Ο ήχος διαδίδεται γρηγορότερα σε υψηλότερες θερμοκρασίες άρα κατεβαίνοντας σε βάθος θα πιστεύαμε οτι η ταχύτητα του θα μειωνόταν όλο και περισσότερο. Όμως στα 1300 μέτρα βάθους περίπου παρουσιάζεται ένα περίεργο φαινόμενο.Σε εκείνο το σημείο προκαλείται μεταβολή της πυκνότητας επειδή αυξάνεται η πίεση.Έτσι ο ήχος αντί να μειώνεται αυξάνεται λόγω της μεταπήδησης σε πυκνότερο μέσο.Αυτή η διάθλαση του ήχου,έχει ως αποτέλεσμα τα ηχητικά κύματα να ταξιδέψουν σε διάφορες κατευθήνσεις και με μεγάλη ηχητική ενέργεια.

Υποηχητικό πείραμα

Το Μάιο του 2003, μια ομάδα ερευνητών από το Μάντσεστερ διεξήγαγε μια ενδιαφέρον υποηχητική έρευνα. Ο Richard Lord (ειδήμων της ακουστικής) με την ομάδα του,εξέθεσε σε 750 άτομα μέσω ενός 7-μετρου σωλήνα,μουσική με κομμάτια που περιείχαν υπόηχους συχνότητας 17 hZ. Σκοπός του πειράματος ήταν να μελετήσει την επίδραση που θα είχε ένας τέτοιος ήχος χαμηλής συχνότητας στο κοινό της εκδήλωσης. Συνολικά παίχτηκαν 4 μοντέρνα κομμάτια ζωντανής μουσικής τα οποία αναμείχθηκαν με υπόηχους σε διάφορα μέρη τους. Το κοινό δεν ενημερώθηκε για ποια κομμάτια περιείχαν υπόηχους. Το 22% του κοινού δήλωσε ότι βίωσε μια ασυνήθιστη εμπειρία, η οποία περιλάμβανε αισθήματα οπως θλίψη,νευρικότητα,ρίγος,φόβο. Η έρευνα απέδειξε οτι παρόλο που δε μπορούμε να ακούσουμε τόσο χαμηλής συχνότητας ήχους,η παρουσία τους και μόνο μπορεί να μας προκαλέσει αδιαθεσία και γενικά δυσάρεστα συναισθήματα.

Ανατριχιαστικές συχνότητες

Ορισμένοι ήχοι ακούγονται ανατριχιαστικοί λόγω ψυχολογικών παραγόντων, αλλά και λόγω της ανατομίας του ανθρώπινου ακουστικού πόρου, που τον κάνει πιο ευαίσθητο σε ορισμένες συχνότητες.
Το συμπέρασμα προκύπτει από μελέτη Ευρωπαίων μουσικολόγων, η οποία θα παρουσιαστεί την επόμενη εβδομάδα στο συνέδριο της Ακουστικής Εταιρείας Αμερικής.

Η ερευνητική ομάδα, μοιρασμένη ανάμεσα Πανεπιστήμιο της Βιέννης και το Πανεπιστήμιο Μέσων και Επικοινωνίας της Κολονίας, ήθελε να διερευνήσει περαιτέρω τα αποτελέσματα προηγούμενων ερευνών, οι οποίες είχαν δείξει ότι οι ανατριχιαστικοί θόρυβοι περιέχουν ήχους μεσαίων συχνοτήτων. 
 
Θέλοντας να μάθουν γιατί οι ήχοι αυτοί είναι ανατριχιαστικοί,ή ακόμα και επώδυνοι στο ανθρώπινο αφτί, οι ερευνητές ζήτησαν από εθελοντές να ακούσουν μια σειρά ηχογραφημένων ήχων και να βαθμολογήσουν το πόσο ανατριχιαστικοί ήταν.

Το ρεπερτόριο του τρόμου περιείχε μεταξύ άλλων τις «στριγκλιές» που αφήνουν οι σκληρές πλαστικές συσκευασίες των χάμπουργκερ, καθώς και τον ήχο μιας κιμωλίας που σέρνεται στον μαυροπίνακα· αυτός ήταν μάλιστα ο ήχος που οι εθελοντές θεώρησαν πιο δυσάρεστο.

Στη δεύτερη φάση του πειράματος, οι ερευνητές επεξεργάστηκαν τους ήχους στον υπολογιστή, αφαιρώντας για παράδειγμα ορισμένες συχνότητες.
Οι εθελοντές κλήθηκαν εκ νέου να ακούσουν και να βαθμολογήσουν τους ήχους, την ώρα που οι ερευνητές μετρούσαν τους φυσιολογικούς δείκτες του στρες, όπως την πίεση του αίματος, την καρδιακή συχνότητα και την ηλεκτρική αγωγιμότητα του δέρματος.

Όπως αναφέρει ο δικτυακός τόπος του περιοδικού Science, η ανάλυση έδειξε ότι οι ανατριχιαστικοί ήχοι περιέχουν συχνότητες οι οποίες περιέργως μοιάζουν με τις συχνότητες της ανθρώπινης φωνής. Συγκεκριμένα, οι ανατριχιαστικοί ήχοι είχαν συχνότητες από 2.000 έως 4.000 hertz, εντός του εύρους της ανθρώπινης ακοής, το οποίο κυμαίνεται από τα 150 έως τα 7.000 hertz.

Εξίσου περίεργη φαίνεται η διαπίστωση ότι η απομάκρυνση του «τονικού», ή μουσικού μέρους των ήχων τούς έκανε να ακούγονται ελαφρώς πιο ευχάριστοι, ενώ αντίθετα η απομόνωση των συχνοτήτων που ακούγονται σαν θόρυβος δεν είχε σημαντική επίδραση.


Ακόμα, οι βαθμολογίες που έδωσαν οι εθελοντές επηρεάζονταν ανάλογα με το ποια νόμιζαν ότι ήταν η προέλευση του θορύβου: Όταν οι ερευνητές τούς έλεγαν ότι οι ήχοι προέρχονταν στην πραγματικότητα από μουσικές συνθέσεις, οι εθελοντές ήταν λιγότερο πιθανό να χαρακτηρίσουν τον ήχο ανατριχιαστικό.
Ωστόσο, ακόμα και σε αυτές τις περιπτώσεις που οι εθελοντές δεν χαρακτήριζαν ανατριχιαστικούς τους ανατριχιαστικούς ήχους, το σώμα τους εκδήλωνε σημεία άγχους, όπως αύξηση της πίεσης και της καρδιακής συχνότητας.

Οι ερευνητές συμπεραίνουν ότι το κατά πόσο ένας ήχος θα θεωρηθεί ανατριχιαστικός εξαρτάται και από ψυχολογικούς παράγοντες -τη γνώση της προέλευσης του ήχου.
Το φαινόμενο, όμως, δείχνει να έχει σχέση και με την ανατομία του αφτιού: Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι ο ακουστικός πόρος ενισχύει ορισμένες συχνότητες, συμπεριλαμβανομένων αυτών από 2.000 έως 4.000 hertz.
Ορισμένοι ήχοι είναι ανατριχιαστικοί ακριβώς επειδή ενισχύονται μέσα στο αφτί σε επώδυνα επίπεδα, καταλήγει η ερευνητική ομάδα.

 πηγή: http://physicsgg.wordpress.com/2011/10/31/γιατί-ορισμένοι-ήχοι-είναι-ανατριχια/

Σπάζοντας το φράγμα του ήχου

Ως γνωστόν η πρώτη ανακάλυψη (από αρχαίων χρόνων) του φαινομένου έγινε χτυπώντας δυνατά με ένα μαστίγιο. Τη δεκαετία του 90 όμως ,3 φοιτητές από το πανεπιστήμιο Μαθηματικών και επιστήμης στη Νότια Καρολίνα, βάλθηκαν να σπάσουν το φράγμα του ήχου με μια πετσέτα!

Λόγω έλλειψης χρημάτων δε μπορούσαν να καταγράψουν τα καρέ με ποιοτική κάμερα. Επίσης δεν είχαν ούτε καν εξασκηθεί με ποιο τρόπο θα καταφέρναν ένα τόσο δυνατό χτύπημα. Έπρεπε να ολοκληρώσουν την έρευνα μέσα σε 3 μήνες και έτσι χρησιμοποιώντας μια βιντεοκάμερα, 4 flash, μια πηγή φωτός και ένα αισθητήρα ξεκίνησαν να φωτογραφίζουν την άκρη της πετσέτας, με την ελπίδα οτι θα φαινόταν το υπερηχητικό αποτέλεσμα.

Μετά απο μήνες αποτυχημένων προσπαθειών κατάφεραν ταχύτητα μέχρι και 270 m/s . Τη τελευταία βδομάδα όμως πριν την ολοκλήρωση της εργασίας, διόρθωσαν κάποια τεχνικά προβλήματα που αφορούσαν τη λήψη και κατάφεραν να πιάσουν 2 υπερηχητικά χτυπήματα. Παρακάτω απεικονίζεται η δεύτερη πετυχημένη λήψη που ξεπέρασε τη ταχύτητα του ήχου κατά 20%!

Αναλυτικά το project:http://www.hiviz.com/PROJECTS/towel/towel_design.htm