วิทยาศาสตร์ระดับประถม สารบัญ


นิยาม

เสียงเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ รับรู้ได้ด้วยหู

องค์ประกอบการได้ยินเสียง

  1. แหล่งกำเนิดเสียง เกิดการสะเทือน
  2. ตัวกลาง มีสสาร ไม่ใช่สภาวะสุญญากาศ
  3. อวัยวะรับเสียง เช่น หู
Hand vector created by Freepik Music vector created by Freepik

ตัวอย่างแหล่งกำเนิดเสียง

  1. มนุษย์ เสียงของมนุษย์เกิดจากการสั่นของเส้นเสียง ซึ่งจะอาศัยการหายใจเข้า-ออก ในผู้ชายจะมีเส้นเสียงที่ยาวกว่าจึงทำให้เสียงทุ้มกว่า
  2. จิ้งหรีด การทำเสียงทำได้เฉพาะเพศผู้ โดยจะใช้ปีกคู่หน้าถูหรือสีกันทำให้เกิดเสียง เสียงจะมีลักษณะต่างกันเพื่อบ่งบอกพฤติกรรม เช่น หาคู่, บอกอาณาเขต
  3. จักจั่น การทำเสียงทำได้เฉพาะเพศผู้ โดยจะอาศัยกล้ามเนื้อที่อยู่ตรงช่องท้องหดและขยาย ทำให้เกิดเสียงขึ้น การทำเสียงส่วนใหญ่เพื่อหาคู่ แต่ก็ใช้กับพฤติกรรมอื่นๆ เช่น ข่มขู่ แสดงความพอใจ เป็นต้น

ตัวกลาง

การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลาง เสียงเดินทางผ่านตัวกลางได้ดีเรียงตามลำดับคือ ของแข็ง > ของเหลว > แก๊ส

ชนิดของตัวกลาง อัตราเร็วของเสียง (เมตรต่อวินาที)
อากาศ ที่ 20°C 343
ฮีเลียม ที่ 20°C 927
น้ำที่ 25°C 1480
น้ำแข็ง 3200
เหล็ก 5200

คำถาม

  1. จากตารางเสียงเดินทางได้เร็วที่สุดในตัวกลางชนิดใดและตัวกลางนั้นอยู่ในสถานะใด
  2. ทำไมเรามักจะเห็นฟ้าแลบก่อนได้ยินเสียงฟ้าร้อง

การทดลองเสียงในสภาวะสุญญากาศ

มีกระดิ่งไฟฟ้าติดตั้งอยู่ภายในขวดโหล เมื่อทำการดูดอากาศออกเพื่อให้เกิดสภาวะสุญญากาศ ทดลองกดกระดิ่งไฟฟ้าปรากฎว่าไม่ได้ยินเสียง การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าเสียงไม่สามารถเดินทางผ่านสุญญากาศได้

ส่วนประกอบของหู

  1. ส่วนชั้นนอก
    1. ใบหู ช่วยในการรับคลื่นเสียงเข้าสู่รูหู
    2. รูหู มีต่อมสร้างไขมันมาเคลือบ ช่วยป้องกันการติดเชื้อโรค ป้องกันแมลงและฝุ่นละอองเข้าสู่ภายใน
    3. เยื่อแก้วหู กั้นระหว่างหูชั้นนอกและชั้นกลางมีลักษณะเหมือนหนังหน้ากลองเมื่อได้รับแรงสั่นสะเทือนก็จะส่งแรงดังกล่าวเข้าไปยังหูชั้นกลาง
  2. ส่วนชั้นกลาง
    1. กระดูกชิ้นเล็ก 3 ชิ้นได้แก่ กระดูกรูปค้อน ,กระดูกรูปทั่ง, กระดูกรูปโกลน กระดูกจะยึดติดกันเป็นระบบคานดีดคานงัดเพื่อนำคลื่นเสียงเข้าสู่หูชั้นใน
    2. กล้ามเนื้อ
      • หน้าที่ช่วยส่งผ่านและขยายเสียง
      • ช่วยป้องกันการกระเทือนต่อหูชั้นกลางและหูชั้นในเนื่องจากเสียงที่ดังมากกว่า 85 เดซิเบล
    3. ท่อยูสเตเชียน
      • เป็นท่อเชื่อมระหว่างหูชั้นกลางและหลังโพรงจมูก
      • หน้าที่ปรับความดันในหูชั้นกลางให้เท่ากับความดันบรรยากาศภายนอก
      • เป็นทางระบายสารคัดหลั่งต่างๆจากหูชั้นกลางลงสู่ช่องคอหลังโพรงจมูก
  3. ส่วนชั้นใน
    1. คอเคลีย
      • เป็นส่วนรับฟังเสียงที่ส่งต่อมากจากหูชั้นกลางและส่งผ่านไปยังเส้นประสาทหูเส้นที่ 8 เพื่อไปแปลผลยังสมอง
      • ลักษณะเป็นรูปก้นหอย
    2. ท่อรูปครึ่งวงกลม-เซมิเซอร์คิวลาร์แคแนล ท่อที่ภายในบรรจุของเหลวที่ควบคุมการทรงตัวของร่างกาย

การสะท้อนของเสียง

  1. เสียงจัดเป็นคลื่นเมื่อเคลื่อนที่ไปตกกระทบกับผนังจะเกิดการสะท้อนกลับ โดยมุมตกกระทบ = มุมสะท้อน
  2. เสียงจะสะท้อนได้ดีในวัตถุผิวเรียบมากกว่าผิวขรุขระ
  3. ประเภทการสะท้อนของเสียงสมองของมนุษย์จะสามารถบันทึกเสียงที่ได้ยินให้ติดอยู่ที่ประสาทหูนานประมาณ 0.1 วินาที
    1. เสียงก้อง
      • เสียงที่สะท้อนกลับมาถึงหูผู้ตะโกนในเวลาน้อยกว่า 0.1 วินาที จะทำให้ได้ยินเสียงจากแหล่งจริงและเสียงสะท้อนต่อเนื่อง เนื่องจากสมองยังจดจำเสียงอยู่จึงเสมือนได้ยินเสียงต่อเนื่อง
      • มักจะเกิดกับห้องที่ผู้พูดหรือผู้ตะโกนอยู่ห่างจากผนังภายในระยะ 17 เมตร
    2. เสียงสะท้อน (เอคโค่)
      • เสียงที่สะท้อนกลับมาถึงหูผู้ตะโกนในเวลานานกว่า 0.1 วินาที จะทำให้ได้ยินเป็น 2 เสียง คือเสียงจากแหล่งจริงและเสียงสะท้อน
      • มักจะเกิดกับห้องที่ผู้พูดหรือผู้ตะโกนอยู่ห่างจากผนังมาก
    Designed by Brgfx / Freepik
  4. ตัวอย่างประโยชน์การสะท้อนของเสียง
    • ระบบโซนาร์ ส่งคลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อตรวจหาความลึกของน้ำทะเล , หาฝูงปลา, ตรวจจับวัตถุใต้น้ำ แล้วจับสัญญาณเสียงที่สะท้อนกลับ
    • ระบบเสียงอัลตราโซนิค ส่งคลื่นความถี่สูงกว่า 20,000 Hz ในการตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ และสะท้อนสัญญาณออกมา

ระดับเสียง

  • หมายถึง เสียงสูงหรือเสียงต่ำ
  • เกิดจากความถี่ของการสั่นสะเทือนของวัตถุวัตถุที่สั่นสะเทือนเร็วทำให้เกิดเสียงสูงวัตถุที่สั่นสะเทือนช้าทำให้เกิดเสียงต่ำ
  • หน่วย คือ เฮิรตซ์ (Hz) หรือ รอบต่อวินาที
  • กลองใหญ่จะเสียงทุ้มกว่ากลองเล็กหน้ากลองหย่อนจะเสียงทุ้มกว่าหน้ากลองตึงสายยาวจะเสียงทุ้มกว่าสายสั้นขลุ่ยลำกล้องยาวจะเสียงทุ้มกว่าขลุ่ยลำกล้องสั้น
สัตว์ ช่วงความถี่ที่ได้ยิน (Hz)
มนุษย์ 20-20,000
ค้างคาว 2,000-110,000
ช้าง 16-12,000
สุนัข 67-45,000
แมว 45-64,000

ความดังของเสียง

  • หมายถึง ความรู้สึกได้ยินของมนุษย์ว่าดังมากเพียงใด
  • จะขึ้นกับความเข้มของเสียง ยิ่งความเข้มของเสียงมาก ความดังของเสียงยิ่งมาก
  • หน่วยวัดมาตรฐานความเข้มเสียงคือ เดซิเบล (dB)
  • หูของมนุษย์สามารถรับความดังที่0-120 dB
  • ความดังจะขึ้นกับ“กำลังเสียงที่แหล่งกำเนิด” และ“ระยะห่างระหว่างแหล่งกำเนิด-ผู้ฟัง”

ระดับความดังของเสียง

  • ระดับความดังของเสียงที่มนุษย์ได้ยินคือ0-120 เดซิเบล
  • องค์การอนามัยโลกได้กำหนดว่าระดับเสียงที่ดังกว่า 85 เดซิเบล ถือว่าเป็นอันตรายต่อมนุษย์
  • เสียงที่คาดว่าไม่ทำให้เกิดการสูญเสียการได้ยินแบบถาวร คือเสียงระดับ 75 เดซิเบล
  • ควรหลีกเลี่ยงสถานที่ที่ระดับความดังของเสียงมีค่ามากกว่า 75 เดซิเบล
  • หากต้องทำงานในที่เสียงดังหรือต้องใช้อุปกรณ์ที่เกิดเสียงดัง ควรจะสวมอุปกรณ์ป้องกันตัวอย่างเช่น เลื่อยยนต์จะให้เสียงที่ความดังระดับ109 เดซิเบล ถ้าฟัง 2 นาทีโดยไม่สวมอุปกรณ์ป้องกันจะทำให้ประสาทหูบางส่วนถูกทำลาย