Att mäta ljud

Michael, kan inte du öva lite tystare? Jag kan inte höra mig själv tänka när du spelar! Det är så högt! Jag slår vad om att det inte ens är hälften så högt som när ditt band repar! Både Michael och Jenny ger väldigt starka ljud ifrån sig när de spelar.

Många faktorer påverkar hur vi uppfattar ljud – som hur länge ett ljud varar, och dess tonhöjd. Och de egenskaperna hos ljud går att mäta! Ljud är vibrationer som färdas genom ett medium, till exempel luft, i form av en våg. När ljudvågen färdas från ljudkällan skapar den områden med högre tryck – förtätningar – och lägre tryck – förtunningar – i mediet. Vi ritar en ljudvåg i ett diagram för att se hur vi kan mäta några ljudegenskaper!

De högsta punkterna i vågen – topparna – representerar förtätningar, medan de lägsta punkterna – dalarna – representerar förtunningar. Vi kan rita en horisontell linje genom vågens centrum. Den visar det så kallade viloläget. Nu ska vi ta en titt på axlarna i diagrammet. Den horisontella axeln visar tiden i sekunder.

Vi kan räkna ut hur många gånger en våg upprepas varje sekund. Det är frekvensen hos ljudvågen, som vi mäter i hertz. Frekvensen talar om hur hög eller låg tonhöjd ett ljud har. Nu ska vi titta på höjden på topparna och dalarna. De visar den maximala förskjutningen av de vibrerande partiklarna från sitt viloläge.

Det här är vågens amplitud. Amplituden visar hur starkt ett ljud är – ju större amplitud, desto starkare är ljudet! Amplituden visas på den vertikala axeln i diagrammet. Kan Jenny och Michael använda amplitud för att avgöra om ljudet är hälften så starkt? Ja och nej.

De skulle absolut kunna titta på ljudvågorna från sina instrument och mäta amplituden. Men amplituden säger inte så mycket om hur vi upplever ljudet, vilket är viktigt att tänka på när vi pratar om hur starkt ett ljud är. Vi kan använda amplituden för att bestämma ljudvolymen. Volymen mäts i en enhet som kallas decibel. Ett normalt samtal är ungefär 60 decibel.

Ljudet av prasslande löv är 20 decibel, men känns inte så mycket tystare. Samtidigt är ljudet av en stor lastbil ungefär 100 decibel, och det känns betydligt högre. I båda fallen är skillnaden 40 decibel, men den upplevda ljudskillnaden är långt ifrån likadan! Det beror på att decibelskalan uttrycker ett värde i förhållande till ett annat värde, och representerar förändringar som ett förhållande, snarare än en enkel skillnad mellan värdena. Decibelskalan är en logaritmisk skala.

Om en person utsätts för ljud över 70 decibel under långa perioder kan hörseln skadas. Det är en anledning till att tillverkare av hushållsapparater och ljudsystem ofta bifogar information om ljudvolymen. Volym uttrycks vanligtvis i en annan enhet: A-viktade decibel eller dBA. A-viktade decibel tar hänsyn till hur det mänskliga örat reagerar på ljud. Det är osannolikt att Jennys och Michaels musikinstrument kommer med A-viktade decibel skrivna på sig.

Så hur kan de lösa frågan om volymen är dubbelt så hög eller inte? Titta Jenny, jag hittade den här mobilappen som kan mäta volymen på våra instrument. Bra, då kan vi äntligen lösa det här!