Zategnuta metalna žica ili tzv. zvučna viljuška daju slabe tonove. ali ako se zvučna viljuška udari i stavi na sto tako da njena drška dodiruje površinu stola, njen ton postaje znatno jači. Zašto?
Da bi ovu pojavu objasnili sjetimo se pojma rezonacije. Tijelo koje osciluje zove se oscilator. sa jednog oscilatora na drugi može se prenositi energija oscilovanja. Prijenos energije je najveći kada su frekvencije oscilovanja oba oscilatora međusobno jednake. Ta pojava se naziva rezonacija. Ona se koristi u akustici za pojačavanje zvuka.
Prijenos energije oscilovanja sa jednog oscilatora na drugi, iste frekvencije, naziva se rezonacija.
Kao izvor zvučnih oscilacija, za izvođenje ogleda često se koristi zvučna viljuška. kada se jedan njen kraj udari gumenim čekićem ona počne da osciluje stalnom frekvencijom. Zvuk se čuje veoma slabo ili nikako. Ako se stavi na posebno sanduče, otvoreno sa jedne strane, ton se pojača. Dužina sandučeta se podesi tako da je frekvencija oscilovanja vazdušnog stuba jednaka frekvenciji zvučne viljuške. U tom slučaju energija oscilovanja zvučne viljuške maksimalno se prenosi na vazdušni stub. Kažemo da su tada viljuška i vazdušni stub u rezonaciji i ton se pojačao. Sanduče ispod zvučne viljuške zove se rezonator.
Pored zvučne viljuške na sandučetu postavimo još jednu takvu viljušku sa rezonatorom. Kada jednu od njih udarimo počne i drugo da osciluje. Kada prvu viljušku uklonimo druga i dalje osciluje! I u ovom slučaju energija oscilovanja sa jednog oscilatora prenešena je na drugi oscilator koji ima istu frekvenciju.
I naše čulo sluha funkcioniše na principu rezonacije. U našem uhu ima oko 10 000 slušnih niti i svaka od njih ima svoju sopstvenu frekvenciju oscilovanja. Sopstvene frekvencije slušnih niti su u intervalu od 16 Hz do 20 000 Hz.
Šireći se vazduhom zvučni talasi dopiru do našeg uha i pobuđuju na oscilovanje sistem slušnih niti koje su uronjene u limfnu tečnost. svaka slušna nit je rezonator koju pokreće na oscilovanje samo njegova frekvencija. Prema tome, granice našeg čula sluha su određene time što nema slušnih niti koje bi oscilovale izvan tog intervala frekvencija.
Naše uho je najfiniji slušni aparat. Ono ima sto puta više "žica" od klavira.
Akustičnost prostorije
Ako se izvor zvuka nalazi u nekoj zatvorenoj prostoriji, onda slušalac neće čuti samo zvukove koji dolaze direktno iz izvora. On će čuti i sve one zvukove koji su došli u uho nakon refleksije od zidova prostorije.
Zvuk se od zidova prostorije obično odbija više puta. Taj odbijeni zvuk produžava vrijeme trajanja prvobitno proizvedenog zvuka. Sve to može nekad povoljno, a nekad nepovoljno da djeluje na kvalitet zvuka u prostoriji.
Akustično djelovanje neke prostorije naziva se akustičnost prostorije.
Poznato je da čovječije uho može odvojeno da čuje dva zvučna signala ako oni dođu do uha u intervalu većem od 0,1s. Tu činjenicu treba uzeti u obzir pri projektovanju slušaonica, koncertnih dvorana. Kolika će biti jačina reflektovanog zvuka zavisi od veličine i oblika prostorija, a isto tako i od materijala od kojeg su načinjeni zidovi. U današnje vrijeme razvila se posebna grana tehnike koja se zove arhitektonska akustika.
U prostoriji srednjih dimenzija zvučni talas pretrpi nekoliko stotina uzastopnih odbijanja o zidove dok njegova jačina ne opadne ispod praga čujnosti. U velikim prostorijama, usljed refleksije, zvuk se može čuti i nekoliko sekundi poslije isključenja izvora. Suviše velika refleksija pogoršava akustične osobine prostorije i izaziva jako odjekivanje (eho). Takođe i suviše mala refleksija (veliko prigušenje) može nepovoljno da djeluje na akustičnost prostorija. Kažemo da je tada soba gluha. Zbog toga se uzimaju neke optimalne vrijednosti prigušenja.
Materijali koji dobro reflektuju zvuk su npr. beton, malter, staklo, itd. Materijali koji dobro apsorbuju zvuk su, npr. tepih, zavjese, čovječije tijelo, itd.
Pri proračunu akustičnosti prostorija koristi se tzv. vrijeme reverbacije. To je vrijeme za koje jačina zvuka opadne na milioniti dio prvobitne vrijednosti, odnosno za 6 dB. Jasno je da je vrijeme reverbacije kraće ako se zvuk više apsorbuje na zidovima. Za govor je optimalno vrijeme reverbacije 1s, a za koncertne dvorane oko 2s.
Zakoni akustike prostorija bili su poznati još starim Egipćanima, pa su ih primjenjivali pri gradnji svojih kazališta. Da bi akustičnost bila što bolja, u koncertnim dvoranama je orkestar smješten u naročitoj školjki koja ima oblik paraboličnog ogledala. Svod dvorane je zaobljen zato da bi reflektovani zvuk došao do posljednjeg mjesta u dvorani, gdje su sjedišta smještena amfiteatralno.
Zvučna barijera Kada avion dostigne brzinu zvuka javlja se pojava tzv. zvučnog udara.
Kada avion leti, potiskuje pred sobom vazduh u talasima. Sa povećanjem brzine nastaje i potiskivanje vazdušnih talasa dok se ne stvori zid ili barijera kompimovanog vazduha pred njim. Sa otprilike 1200 km/h avion dostiže brzinu zvuka i probija tu barijeru (zid). U tom trenutku snažni pritisak vazdušnog talasa je poremećen i pretvara se u zvučni talas. Prilikom probijanja vazdušnog zida javlja se jak akustični efekat, sličan udaru groma. To se naziva zvučni udar.
Iz tih razloga se brzina aviona izražava tzv. Machovim brojem. Machov broj M je odnos brzine aviona i brzine zvuka. Na primjer, kada avion ima M=1, onda se kreće brzinom zvuka. Kada ima M=2, onda se kreće dva puta brže od zvuka, itd.
Dopplerov efekat
Kada se izvor zvuka približava posmatraču on registruje veću frekvenciju nego kada izvor zvuka miruje. Isto tako kada se izvor zvuka udaljava od posmatrača on registruje manju frekvenciju nego kada izvor zvuka miruje. Ta pojava se javlja kod svakog talasnog kretanja i naziva se
Dopplerov efekat. Na primjer, kada nam se približava automobil sa uključenom sirenom ton sirene će biti viši nego kada se automobil udaljava.
Zamislimo slučaj kada posmatrač miruje, a izvor zvuka se kreće brzinom v. Imajmo dvije slike u glavi, sliku a i sliku b. Na slici a izvor zvuka miruje i proizvodi talasne frekvencije fo. Do posmatrača u tački A i tački B dolazi zvuk frekvencije fo. A na slici b izvor zvuka se kreće udesno. Za posmatrača u tački A će talasna dužina zvučnog talasa biti smanjena, a za posmatrača u tački B povećana. To znači da će do posmatrača u tački A, prema kojem se izvor kreće, dolaziti zvučni talas veće frekvencije (manje talasne dužine).
Kada postoji relativno kretanje između izvora talasa i posmatrača, onda posmatrač registruje promjenu frekvencije talasa. Ta pojava se naziva Dopplerov efekat.
Do istog efekta će doći i kada izvor zvuka miruje, a posmatrač se kreće. Takođe Dopplerov efekat se javlja i kod elektromagnetskih talasa (vidljiva svjetlost, radio talasi, itd.)
Kada je poznata frekvencija izvora talasa fo, onda se može odrediti brzina kretanja objekta - izvora talasa. Pošto slične relacije, za promjenu frekvencije, važe i za elektromagnetne talase, onda se može odrediti brzina rakete, kosmičkog broda, itd. Ova činjenica je iskorištena i u astronomiji. poznato je da boja svjetlosti zavisi od njene frekvencije. Iz promjene boje svjetlosti, koju emituje zvijezda, može se odrediti da li se ona udaljava ili približava zemlji. Tako je ustanovljeno da se sve zvijezde udaljavaju od Zemlje, odnosno da se Svemir širi. Na osnovu toga je postavljena kosmološka hipoteza "velikog praska" (big bang), koja tvrdi da je Svemir nastao eksplozijom jedne jedine tačke u prostoru.