Dźwięk – definicja i znaczenie
Dźwięk – mechaniczne zaburzenie (fala) rozchodzące się w ośrodku sprężystym (gazie, cieczy lub ciele stałym), odbierane przez narząd słuchu jako wrażenie zmysłowe. W fizyce to fala podłużna, w której cząsteczki ośrodka drgają równolegle do kierunku rozchodzenia. Zakres słyszalny dla człowieka obejmuje częstotliwości od ok. 20 Hz do ok. 20 000 Hz.
Etymologia
Wyraz dźwięk pochodzi od prasłowiańskiego rdzenia *zvonъ lub *zvǫkъ, związanego z dźwięczeniem i brzmieniem. Pokrewne wyrazy: dzwon, dźwonić, dźwięczny. Rdzeń obecny jest w wielu językach słowiańskich: rosyjskie звук (zvuk), czeskie zvuk, serbskie zvuk. Fonetyczna motywacja wyrazu nawiązuje do metalicznego, dzwoniącego brzmienia.
Fizyka dźwięku
Dźwięk powstaje w wyniku drgań źródła (struny, membrany, głośni), przenoszących się na cząsteczki ośrodka w postaci naprzemiennych zagęszczeń i rozrzedzeń. Podstawowe parametry to: częstotliwość (Hz) – odpowiadająca wysokości tonu; amplituda – odpowiadająca głośności; prędkość rozchodzenia (w powietrzu w 20°C ok. 343 m/s, w wodzie ok. 1500 m/s, w stali ok. 5000 m/s); długość fali – odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości.
Zakresy częstotliwości
Infradźwięki (poniżej 20 Hz) – niesłyszalne przez człowieka, wytwarzane przez trzęsienia ziemi i wielkie maszyny. Dźwięki słyszalne (20–20 000 Hz) – zakres słyszalności człowieka, przy czym górna granica maleje z wiekiem. Ultradźwięki (powyżej 20 000 Hz) – używane w diagnostyce medycznej (USG), sonarach i komunikacji zwierząt takich jak delfiny i nietoperze.
Dźwięk w muzyce
W muzyce dźwięk jest podstawowym tworzywem. Ton muzyczny charakteryzuje się wysokością (częstotliwością), głośnością (amplitudą), barwą (timbre – wynikającą z alikwotów) i długością. Europejski system równomiernie temperowany dzieli oktawę na 12 równych półtonów. Zapis dźwięku w notacji umożliwia jego reprodukcję w czasie i przestrzeni.
Dźwięk a słuch
Narząd słuchu przekształca fale dźwiękowe w impulsy nerwowe. Fala wprawia w drgania błonę bębenkową, przenosząc wibracje przez kosteczki słuchowe do ślimaka. Komórki rzęsate ślimaka generują sygnały elektryczne przesyłane do mózgu przez nerw słuchowy. Ich uszkodzenie przez hałas lub wiek jest główną przyczyną niedosłuchu.