Akustik - Vad är ljud?

Läran om ljud kallas akustik och berör många olika ämnen och branscher. Men vad är egentligen ljud. Vi kommer här att gå igenom de mest grundläggande begreppen för att ge en bra grund att stå på utifrån en ljudteknikers perspektiv.

Ljud är mekaniska vågor som endast kan fortplanta sig i gaser, flytande eller fasta material som i tex luft, vatten eller metall. I luft återspeglas ljud i form av tryckvariationer som beror på att en ljudkälla har satt luftmolekylerna i rörelse. Denna longitudinella ljudvåg kan skapas på två liknande sätt. Antingen genom att en ljudkälla förändrar ett luftflöde eller av rörelsen hos en vibrerande kropp. När våra stämband öppnar respektive sluter sig påverkas luftflödet från våra lungor och ljud skapas. Då en trummis slår an en virveltrumma sätts skinnet i vibration. Trummans skinn förflyttar därmed närliggande luftmolekyler i fas med vibrationen och ljud alstras, här i form av en vibrerande kropp.

Att ljudvågor i luft kallas för longitudinella vågor beror på hur vågrörelsen sprids. När luftpartiklarna rör sig i samma riktning som ljudet sprider sig kallas detta för longitudinella vågor. Detta kan jämföras med en fjäder som sätts i rörelse. Motsatsen kallas för transversella vågor och då rör sig partiklarna vinkelrätt mot utbredningsriktingen. Detta kan jämföras med vågrörelsen som skapas hos en gitarrsträng som vandrar från stall till sadel och vice versa.

Kort kan man dela in ljud i två typer, nämligen önskat respektive oönskat ljud. Ett vanligt problem som ljudtekniker får arbeta med är att just kunna urskilja det oönskade ljudet ifrån det önskade och eliminera det. Oönskat ljud, ofta brus eller buller, kommer ifrån någon typ av störningskälla som exempelvis biltrafik, ventilation eller nätbrum.



Ljud, alltså ljudvågor kan exempelvis registreras av en mikrofon eller påverka dina öron och skapa hörselförnimmelser som exemplet ovan visar. På bilden ser vi en musiker som spelar på sitt musikinstrument. Ljudet sprider sig igenom rummet och adderas med det oönskade ljudet ifrån den skrikande bebisen. Variationerna i luftryck sätter trumhinnans membran i rörelse vilket i sin tur stimulerar vår hjärna. Om signalen tagits upp av en mikrofon skulle detta generera en elektrisk signal som representerar ljudet ifrån musikerns instrument adderat med störningskällan. Detta kan illustreras med hjälp av nedanstående blockschema.



Det tar en viss tid för ljudet, här ifrån gitarren till örat, att sprida sig igenom luften. Ljudet transporteras närmare bestämt med 344 meter per sekund i luft vid temperaturen 20 grader celsius. Man brukar avrunda och säga att ljudets hastighet är 340 m/s. Om man jämför detta med det snabbaste vi vet existerar, dvs ljusets hastighet som är ca 300 000 000m/s, så förstår man att ljudet transporteras relativt långsamt. Detta är också lätt att inse om man ställer sig och skriker mot en bergvägg och hör sin röst upprepas. Om man befinner sig 340 meter ifrån den reflekterande bergväggen och skriker så tar det alltså 2 sekunder innan ekot kommer tillbaka och når våra öron.

Relationen mellan sträcka, hastighet och tid kan sammanfattas, för alla objekt som rör sig i konstant hastighet, och uttryckas i nedanstående formel.

Sträcka = Hastighet * tid

Ovanstående samband utnyttjas frekvent inom en mängd av områden och används flitigt av ljudtekniker vid exempelvis bestämning av tidsfördröjning av signaler till olika högtalare (vi återkommer till detta senare). Det som kan vara bra att lägga på minnet är att man lätt kan räkna ut tid om avståndet är känt och tvärtom.

/Johannes Larsson