Visa källa för Ljud

{{Databox}}

[[Bild:Soundwaves.png|frame|höger|Ljudvågor är skillnader i täthet hos det medium vågorna färdas genom. Ljusa områden illustrerar luft med lägre densitet än normalt, mörka partier luft med högre densitet än normalt.]] 

'''Ljud''' är [[mekaniska vågor]], en varierande [[täthet]] som överförs av ett [[fast ämne]], [[vätska]] eller [[gas]], vars frekvenser faller inom intervallet för hörsel med en nivå som är tillräckligt stark för att höras, eller känslan av sådana vibrationer som stimulerar hörselorgan. Ett exempel på hörselorgan är öron.<ref>{{cite | title = The American Heritage Dictionary of the English Language, Fourth Edition  | publisher = Houghton Mifflin Company |year=2000| archiveurl = http://web.archive.org/web/20080625012016/http://www.bartleby.com/61/65/S0576500.html  | archivedate = 2008-06-25| accessdate = 2010-10-18}}</ref><ref>{{Bokref|efternamn=Undvall|förnamn=Lennart|titel=Spektrum Fysik|hämtdatum=15/2|år=2003}}</ref>

Ljudets hastighet påverkas av mediets egenskaper (bland annat dess [[densitet]], [[hårdhet]], [[elasticitetsmodul]]).

==Fysikaliska egenskaper==
[[Bild:Sine waves different frequencies.svg|miniatyr|stående=1.2|'''[[Sinusvåg]]or med varierande frekvenser.'''<br>Vågorna under den röda  har successivt ökande frekvens. Den horisontella axeln representerar tiden.]]

De [[mekaniska vågor]] vilka uppfattas som ljud kan färdas genom alla former av materia: gaser, vätskor, [[fast form|fasta ämnen]] och [[plasma]]. Materian som leder ljudet kallas medium. Ljud kan inte färdas genom [[vakuum]].

===Longitudinella och transversella vågor===
Ljud som transporteras via gaser, plasma och vätskor kallas [[longitudinella vågor]], även kallade kompressionsvågor. Ljud som färdas genom fast materia kan överföras genom både longitudinella vågor och [[transversella vågor]].

===Ljudets hastighet=== 
{{Huvudartikel|Ljudhastighet}}
Ljudets hastighet beror på det medium vågorna passerar och är en grundläggande egenskap för materialet. I luft, vid 20&nbsp;[[°C]], är hastigheten 343&nbsp;m/s (1&nbsp;235&nbsp;km/h). I färskvatten, vid 20&nbsp;°C, är ljudets hastighet ungefär 1&nbsp;482&nbsp;m/s (5&nbsp;335&nbsp;km/h) och i stål är hastigheten ungefär 5&nbsp;960&nbsp;m/s (21&nbsp;460&nbsp;km/h).<ref>{{Webbref|titel=The Soundry: The Physics of Sound |url=http://library.thinkquest.org/19537/Physics4.html |datum=2011 |hämtdatum=2011-02-17 |utgivare=[[Oracle]] Education Foundation |arkivurl=https://web.archive.org/web/20110728105605/http://library.thinkquest.org/19537/Physics4.html |arkivdatum=2011-07-28 }}</ref>

== Ljud och hörsel ==
{{Huvudartikel|Hörsel}}
Med ljud menas inte bara den mekaniska [[vågrörelse]]n, utan även [[hörsel]]förnimmelsen. Ljudvågor transporterar relativt lite effekt. En talande person sänder bara ut någon tusendels watt, vilket verkar rimligt då det inte är någon större ansträngning att tala. Ljud vore i stort sett utan intresse, ja, ljud skulle faktiskt inte ens finnas, om det inte fanns djur som exempelvis vi människor som kunde uppfatta små tryckvariationer i luft med hörseln.{{Källa behövs|datum=2012-03-11}} Vid ett frågeprogram på radio, [[Svar idag]] ställdes en gång frågan, huruvida det uppstår ljud då exempelvis en sten faller i marken från ett berg på en avlägsen planet. Svaret från experten (sannolikt astronomen [[Peter Nilson]]) blev något förbryllande: ”I princip, nej.” Han förklarade, att om det inte finns någon organism närvarande som är utrustad med ett sinnesorgan som uppfattar sådana skillnader i luftens täthet som vi definierar som ljud, så uppstår heller inga ljud. Skillnader i planetens gasatmosfär i form av tryckskillnader skulle visserligen uppstå, men inte det vi kallar ljud. Detta kan i förstone låta paradoxalt, men ’ljud’ i dess betydelse av ’hörselförnimmelse’ är ingen naturlag. Därtill fordras en organism som kan uppfatta och tolka ljudvågor som just ljud. För oss människor är det exempelvis fullkomligt irrelevant i vad mån personer i vår omgivning alstrar elektromagnetiska fält förutom synligt [[ljus]], eftersom vi, i motsats till vissa fiskar, saknar ett sinne som specifikt registrerar annan elektromagnetism än synligt ljus. Beträffande sådan elektromagnetism är vi således helt ”döva”.

Hörbart ljud har [[frekvens]]er som ligger inom [[hörbarhet]]ens gräns, vilken för [[människa]]ns del ungefär omfattar området 20–20&nbsp;000&nbsp;[[Hertz]]. Ljud med lägre frekvens än 20&nbsp;Hz kallas [[infraljud]] och ljud med högre frekvenser än 20&nbsp;000&nbsp;Hz kallas [[ultraljud]]. Trots att vi inte kan uppfatta infraljud med vår hörsel, upplever vi detta ofta såsom obehagligt. Helt tydligt kan vi med andra ord uppleva infraljud med andra sinnesorgan än just hörseln, möjligen med hjälp av tryck- och lägesreceptorer i muskler och senor. Ciarán O’Keeffe, doktor i [[musik]] och psykologi samt undersökande parapsykolog, är övertygad om att exempelvis den känsla av ”närvaro” av avlidna personer som medier upplever i så kallade hemsökta hus, i själva verket är någon form av infraljud. I ett program som sändes på [[Discovery Channel]] visade han att ett kontor, som redan från första början stämplades som en plats för spöken, låg i riktningen av en biltunnel, vilken vid lämpliga vindförhållanden, likt en gigantisk orgelpipa alstrade mycket lågfrekventa och kraftiga infraljud.<ref>[https://web.archive.org/web/20070525082959/http://travel.discovery.com/tv/most-haunted/live-US/bios/ciaran-okeefe.html Travel Channel: Most Haunted Live] (engelska)</ref>

Ljudvågor fångas upp av [[ytteröra]]t (öronmusslan) och den yttre hörselgången och leds in mot [[trumhinna]]n, som sätts i [[vibration]]. Rörelsen överförs med hjälp av de tre [[hörselben]]en [[hammaren]], [[städet]] och [[stigbygeln]] till det [[ovala fönstret]], som sitter i ena ändan på [[hörselsnäckan]]. Hörselsnäckan består av en snäckformad tunnel, delad i två kanaler av ett par membran, [[basalmembran]]et, på vilket [[sinneshår]]en sitter, och [[vestibularmembranet]]. Hörselsnäckan avslutas med [[runda fönstret]] som även det är ett elastiskt membran. När vätskan i hörselsnäckan via ovala fönstret sätts i svängning uppstår [[vågrörelse|våg]]mönster i vätskan som deformerar basilarmembranet. Deformationen, som ger information om den inkommande signalens frekvens och amplitud, registreras av sinneshår som skickar signalen vidare till [[hörselcentrum]] i hjärnan via [[hörselnerven]]. Frekvensselekteringen sker alltså primärt i basilarmembranet.

En person med [[hörselnedsättning]] kan ha nedsatt hörsel antingen på ett öra eller på båda öronen. En hörselnedsättningen kan vara ärftlig, medfödd eller tillkommen senare i livet<ref name=":0">{{Bokref|titel=Paediatric Audiological Medicine 2:nd edition|år=2009|sid=s.160-196.|redaktör=Newton|medförfattare=Vallely, P.J. & Klapper, P.E.}}</ref>. Den kan bero på [[Infektion|infektioner]] hos mamman orsakade före födsel av t.ex. [[rubella]], [[cytomegalovirus]] och [[syfilis]], eller orsakade senare i livet av infektioner i som bakteriell [[meningit]] och [[otitis]] media ([[öroninflammation]])<ref name=":0" />.

== Ljudhastighet och vågutbredning ==
Ljud- och vibrationsvågor är mekaniska [[elastisk]]a [[vågor]], vilket innebär att villkoret för vågornas existens är att mediet har [[massa]] och [[elasticitet]]. Om en [[masspartikel]] förskjuts från sitt ursprungsläge kommer de elastiska [[kraft]]erna att försöka återföra den till ursprungsläget. När partikeln rör sig kommer de elastiska krafterna att påverka närliggande partiklar så att svängningsrörelsen sprids. Denna spridning av [[vibrationer]] är en form av vågutbredning. Ljudvågen kan ses som en [[energi]]bärande störning som medför elastiska svängningar omkring vilolägen för partiklarna i mediet.

Det finns i huvudsak två typer av vågor, [[Longitudinell våg|longitudinella]] och [[Transversell våg|transversella vågor]]. De longitudinella vågorna har partikelrörelse som är parallell med utbredningsriktningen. Elastiska vågrörelser i [[gaser]] ([[fluider]]) är av longitudinell typ, vilket beror på att [[skjuvspänning]]ar inte kan förekomma i gaser och vätskor. Om partiklarna svänger i en riktning som är vinkelrät mot utbredningsriktningen kallas vågen transversalvåg. Exempelvis är vågrörelser på ytan av stillastående vattensamlingar till stor del transversella. Inom akustiken är denna typ av vågrörelse en viktig komponent vid beskrivningen av fasta material.

Ljud fortplantar sig med en viss [[ljudhastighet|hastighet]], vilket betyder att det tar en viss tid för ljudet att nå mottagaren från det att det sändes. Jämför med [[åskväder]]; först ses [[Blixt (åska)|blixt]]en, en viss tid därefter hörs knallen. Om hastigheten varit obegränsad hade ljudet nått mottagaren samtidigt som det uppstod vid källan och om hastigheten varit noll hade någon ljudutbredning inte skett. 

Ljud fortplantar sig med olika [[ljudhastighet|hastigheter]] i olika medier och bestäms av mediets [[styvhet]] och [[densitet]]. För longitudinella vågor och transversella skjuvvågor är ljudhastigheten en [[materialkonstant]]. I luft är den 343&nbsp;m/s vid [[temperatur]]en  20&nbsp;°C. I luft och i [[ideal gas|ideala gaser]] ökar [[ljudhastighet]]en i proportion till [[kvadratrot]]en ur den [[absolut temperatur|absoluta temperaturen]] (i [[Kelvin]]), men den är oberoende av [[lufttryck]]et och påverkas endast marginellt av [[luftfuktighet]]en. Longitudinella ljudvågor färdas med 5&nbsp;200&nbsp;m/s i [[stål]], medan de färdas med omkring 50&nbsp;m/s i ett [[gummi]]liknande material. I luft (och andra longitudinella vågor) är hastigheten alltså en konstant, vilket innebär att ljudet behåller sin form medan det fortplantar sig, det vill säga det är samma ljudsignal som når mottagaren som sänds från källan. 

I fasta material kan ljud även fortplanta sig som [[transversella vågor|transversella skjuvvågor]] och i tunna fasta strukturer som plattor och [[balk]]ar som [[böjvågor]]. Böjvågor är speciellt viktiga då dessa med relativt stor effektivitet strålar ut ljud till omgivningen.

Ljudets vågutbredning kan [[matematik|matematiskt]] beskrivas med hjälp av en [[differentialekvation]] kallad [[vågekvationen]]. I det homogena fallet
:<math>\frac{\partial^2p}{\partial x^2}+\frac{\partial^2p}{\partial y^2}+\frac{\partial^2p}{\partial z^2}-\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2p}{\partial t^2}=0</math>
där ''p'' är [[ljudtryck]]et och ''c'' är ljudhastigheten.

== Ljudets styrka ==
{{Huvudartikel|Ljudstyrka}}
Ljudets styrka kan uttryckas i olika fysikaliska storheter, så som [[ljudtryck]] och [[ljudintensitet]]. Ofta uttrycks styrkan i dess [[ljudnivå]] med det logaritmiska måttet [[decibel]] (dB). Man talar därför om ljudtrycksnivå och ljudintensitetsnivå, etc.

== Andra egenskaper ==
Ljud som upprepas en eller flera gånger, genom naturlig reflektion eller artificiella metoder, kallas [[eko]] om man tydligt hör varje enskild vågfronts passage. Ett specialfall är [[fladdereko]] som uppkommer mellan två parallella reflekterande ytor – ljudet av en handklapp låter då nästan som en fjäder. Om man inte tydligt hör varje reflex så talar man i stället om [[efterklang]].

Ett [[ljudfält]] som inte är påverkat av eko eller reflektioner från olika ytor och objekt kallas ett [[fria fält|fritt fält]]. Ljudfältet består då bara av det direkta fältet från [[ljudkälla]]n.

[[Dopplereffekt]]en är ett fysikaliskt fenomen, som innebär en förändring av [[frekvens]]en hos en ljudsignal beroende på om [[ljudkälla]]n närmar sig eller avlägsnar sig i förhållande till observatören. Detta beror på att ljudkällans hastighet dras från eller läggs till ljudets hastighet.

[[Haas-effekten]] är att ifall man har två likadana ljud från olika ljudkällor men där den ena ljudkällan är något fördröjd, så upplever man att riktningen är från den som inte är fördröjd.
Dvs, fördröjer man till exempel vänster hörlur med 2–30&nbsp;[[millisekund|ms]] uppfattar man att ljudet kommer från höger hörlur. Detta kan man prova själv på datorn, genom att sätta 30&nbsp;ms tystnad i början av ena kanalen i en ljudfil, men blir tidsskillnaden större än 50&nbsp;ms, så uppfattar man det som två separata ljud.

[[Kamfilter]] bildas om man slår ihop två likadana signaler varav den ena är fördröjd. Det är en förändring i frekvensresponsen. Om källornas frekvensrespons är jämn, iakttas den summerade signalen som en kam i spektrumanalysatorn. Flanger, som bland annat är en gitarreffekt, är ett kamfilter som dessutom rör på sig, dvs. fördröjningen oscillerar.

== Teknik och kommunikation ==
=== Akustikreglering ===
{{Huvudartikel|Rumsakustik}}
När man vill förändra de akustiska förhållandet i ett rum så talar man om att man akustikreglerar rummet. [[Rumsakustik]] är den del av akustiken som främst sysslar med ljud i rum. De rum man studerar är oftast sådana där [[musik]] eller [[tal (retorik)|tal]] ska framföras och nå fram till en lyssnare, exempelvis [[konsertlokal]]er, [[teaterlokal]]er, hörsalar och [[skolsal]]ar. För att skatta rumsakustiska parametrar, så som [[efterklangstid]]en, i ett rum kan man använda sig av förenklade teoretiska modeller, som [[Sabines formel]], eller mer omfattande modeller som [[strålgångsberäkning]] med dator. För att förändra akustiken i ett rum använde man sig av [[ljudabsorberande]] material. Vetenskapen om ljud är [[akustik]]. Oönskat ljud är [[buller]], vilket är att betrakta som ett [[Miljö (omgivning)|miljöproblem]].

=== Kommunikation på avstånd ===
För att kommunicera över långa [[avstånd]] eller i bullriga [[Miljö (omgivning)|miljö]]er har man genom historien funnit olika sätt att förstärka eller leda ljud från en plats till en annan. När den mänskliga [[rösten]] inte räckt till har man utnyttjat [[akustik]]en i [[naturen]] eller till exempel konstruerat [[talrör]] för [[samtal]] mellan [[kommandobrygga]] och [[maskinrum]] ombord på ett [[fartyg]]. Under [[1800-talet]] lärde man sig omvandla ljudets mekaniska svängningar till [[elektromagnetisk]]a dito, och tillbaka igen till hörbart ljud, varvid såväl den [[elektrisk]]a [[hörapparat]]en som [[telefon]]en skapades. Senare tillkom ljud[[radio]] och [[megafon]].

=== Lagra ljud ===
{{Huvudartikel|Ljudåtergivning}}
[[Teknik]]en att [[ljudinspelning]] och att lagra ljud för senare [[ljudåtergivning|återgivning]] började utvecklas i slutet av 1800-talet med den första användbara [[fonograf]]en. Det första inspelade ljud man hittat är från 1860. Det spelades in på en [[fonoautograf]] som uppfanns av [[Édouard-Léon Scott de Martinville]].<ref>[http://www.nytimes.com/2008/03/27/arts/27soun.html?ex=1364356800&en=f98597c0206e2879&ei=5124&partner=permalink&exprod=permalink New York Times, 2008-03-27, Researchers Play Tune Recorded Before Edison]</ref><ref>https://www.usnews.com/articles/science/2009/06/01/earliest-known-sound-recordings-revealed.html</ref> Utvecklingen har fortsatt under [[1900-talet]] med [[grammofon]]en, [[Skivspelare (musik)|skivspelare]]n, [[trådspelare]]n och [[bandspelare]]n. I och med [[dator]]ns utveckling har man också tagit fram metoder för [[digitalisering]] av ljud så att dessa kan lagras på ett [[digital]]t medium eller överföras medelst [[datakommunikation]], och lagras som en [[ljudfil]].

{{Huvudartikel|Ljuddesign}}
Ljuddesign är arbetet med att forma en ändamålsenlig och/eller fördelaktig ljudbild för en viss [[Produkt (ekonomi)|produkt]], [[Miljö (omgivning)|miljö]] eller  [[varumärke]]. Det handlar alltså om att via [[hörsel]]n påverka en användares upplevelser. Ljuddesign kan också uppfattas som arbetet med att bestämma hur ett visst ljud ska låta.

=== Användning av ultraljud ===
{{Huvudartikel|Ultraljud}}
Ultraljud är ljud med en frekvens högre än den översta gränsen för människans hörsel (alltså över 20&nbsp;000&nbsp;Hz). Inom [[Medicinsk vetenskap|medicin]] och [[industri]] används [[ultraljud]] för [[medicinsk diagnostik]] och [[teknisk diagnostik]], bearbetning och [[rengöring]]. Ultraljud vid [[graviditet]] görs för att fastställa graviditetens längd och antal [[foster]].

===Stomljud===
Stomljud är svängningar i fasta material som alstras till exempel av en maskin eller av människor. Stomljud kan uppträda i en byggnad, där ljudvågorna från exempelvis steg utbreder sig i en dålig ljudisolerad [[stomme|betongstomme]] (stegljud) eller i berg från exempelvis en bergborrmaskin eller i samband med sprängningar. Stomljud kan dämpas med enkelsidig beläggning eller med sandwichmetoden (flerskikt). I båda fallen omvandlas svängningsenergin till värme.<ref>[http://www.sontech.se/2003/luftljusisoleringinfo.htm Sontech] {{Wayback|url=http://www.sontech.se/2003/luftljusisoleringinfo.htm |date=20100821091157 }}</ref>

== Se även ==
* [[Dopplereffekt]]
* [[Akustik]]
* [[Efterklang]]
* [[Ljudabsorption]]
* [[Ljudisolering]]
* [[Ljudsiren]]
* [[Ljudteknik]]
* [[Tystnad]]
* [[Vågrörelse]]
* [[Buller]]
* [[Hörsel]]
* [[Tinnitus]]
* [[Fonem]]

== Referenser ==
<references/>

== Externa länkar ==
* {{Commonscat|Sound}}
* [http://www.ling.su.se/staff/hartmut/ljudvgr.htm Ljudvågor i luften]

{{auktoritetsdata}}
[[Kategori:Ljud| ]]
[[Kategori:Akustik| ]]
[[Kategori:Wikipedia:Basartiklar]]