Huvitav heli: 2019

Tuesday, April 23, 2019

Sissejuhatus

(https://www.thedj.co.uk/music/)

Teie ees on veebiraamat "Huvitav heli". Selles raamatus leiate vastused 18. küsimusele seoses heliga. Küsimused on erinevatel teemadel: sääskede pinisemisest klaasi katki laulmiseni. Soovin Teile põnevat lugemist!

Autor: Pilleriin Vesi

Thursday, March 14, 2019

Sisukord

Kas kitarrikeel ja rong mõlemad võnguvad?

Kujutame ette kitarrikeele liikumist. Nüüd kujutame ette edasi-tagasi sõitvat rongi Kas ütleksime, et nende liikumine on sarnana? Tegelikult on see sarnasem kui tunduda võib.

Tõmmates kitarrikeelt hakkab keel võnkuma ja seeläbi kuuleme häält. Kui nüüd võtta ette rong. Eeldame, et rong vahepeatusi ei tee ja sõidab otse Tartust Tallinnasse ja tagasi. “Võnkumiseks nimetatakse perioodilist edasi-tagasi liikumist teatud tasakaaluasendist kord ühele, kord teisele poole, “ kirjutas Indrek Peil oma gümnaasiumi “Mehaanika” õpikus (2012). Selle mõiste põhjal võibki nimetada nii rongi kui ka kitarrikeele liikumist võnkumiseks.

(Pilt: http://news.bbc.co.uk/today/hi/today/newsid_9427000/9427892.stm)

Kitarrikeele ja rongi võnkumist eristab aeg, mis kulub ühe võnke tegemiseks. Kui rongil kulub edasi tagasi sõitmiseks umbes 5 tundi, siis kitarrikeelel, kulub selleks vähem kui 1 sekund.

Vaata lisaks:
Võnkumine

Miks me kitarrikeele võnkumist kuuleme, aga äädikakärbse tiibade oma mitte?

Kui kitarrikeelt tõmmata hakkab see võnkuma, see paneb võnkuma ümbritseva õhu, mis liigub edasi ja inimene kuuleb seda. Kui äädikaärbes lennates oma tiibu võngutab, siis ka see paneb ümbritseva õhu liikuma, aga seda me ei kuule. (Peil, 2012)

Kui kitarrikeele võngub piisavalt kiiresti, et inimese kõrv seda kuuleb, siis kärbse tiivad liiguvad liiga kiiresti, et inimene seda kuuleks. Samuti kui võrrelda kitarrikeele ja äädikakärbse tiiva suurust, siis kitarrikeel on suurem ja suudab õhu panna tugevamini võnkuma ja seetõttu kuulemegi seda. Inimesed kuulevad ainult teatud osa maailmas levivatest häältest. Samas näiteks koerad kuulevad paremini. Seega on võimalik, et meie ei kuule äädikakärbest lendamas, aga koer kuuleb. (https://global.widex.com/en/blog/human-hearing-range-what-can-you-hear)

Video on võetud autori erakogust

Vaata lisaks:

Periood ja sagedus

Kas süda võngub?

Me kõik teame, et meie süda tuksub. Tihtipeale, kui vaikselt olla, siis kuuleme peas ja kõrvus vaikset tuksumist. Kujutame ette meie südametukseid, kui me istume rahulikult. Sellises olukorras tuksub süda ühtlase kiirusega. Kui ühe löögi tegemiseks kulub koguaeg sama aeg võime öelda, et meie süda võngub. (Peil, 2012)

Samas võnkumiseks loetakse mingi keha liikumist kord ühele ja siis jälle teisele. Kuna süda ei liigu edasi ja tagasi, vaid tõmbub kokku ja lõtvub, mitte ei liigu meil rindleres edasi ja tagasi. Seega ei saa öelda et terve süda võngub. Kui võtta mingi üks punkt südamel, siis selle liikumist saab nimetada võnkumiseks. Üldiselt on lihtsam jääda selle juurde, et süda tuksub. (Peil, 2012)

Animatsioon (https://tenor.com/view/jerry-mouse-
heartbeat-love-ilu-gif-6123204)

Miks teevad kõrged ja valjud helid kõrvale "haiget"?

(https://www.thehealthsite.com/diseases-conditions/8
-causes-of-ear-pain-everyone-should-know-about/)

Selleks, et paremini seda mõista, tuleb esiteks teada, mis määrab heli kõrguse. Heli kõrgus sõltub sagedusest ehk sellest, kui kiiresti heliallikas võngub. Mida kiiremini see võngub, seda kõrgem on heli ja vastupidi. Heli valjudus, aga sõltub sellest kui suure vahemaa läbib heliallikas võnkumisel ehk kui suur vahe on algus ja lõpp-punkti vahel. Mida suurem see maa on, seda valjem on hääl ja vastupidi. (https://opik.fyysika.ee/index.php/book/section/9296#/section/9296)

See, kas mõni heli tekitab meis ebamugavustunnet või teeb lausa haiget sõltub igast inimesest endast. Kuid kõrgetel helidel (suurema sagedusega helid) on suurem tõenäosus valu tekitada. See tuleneb sellest, et see helilaine kõrva sees võngub väga kiiresti vastu kõrva sisemust. See tekitab mehhaaniliselt valu. Valu ja tundlikkust helidele võivad põhjustada ka väsimus, haige olemine/nõrkus. Lisaks neile kahele tegurile võib see tulla ka ainuüksi inimese mõtlemisest. Kui aga valjud või kõrged helid teevad igapäevaselt haiget on suure tõenäosusega tegemist haigusega, mis põhjustab kõrvade tundlikkust ja sellel juhul võib valu ka tunda juba peas, mitte ainult kõrvades. (https://vestibular.org/vestibular-hyperacusis)

Loe lisaks:
Ebamugav valjudus

Miks kostuvad vees, hääled summutatult?

Suvel ujumas käies on meeletult vahva vee alla sukelduda ja seal ringi uudistada. Kas olete aga tähele pannud, et vee all kostuvad maapinnalt tulevad hääled kuidagi naljakalt?

Kuna õhk on väiksema tihedusega kui vesi, siis seda on helilainel kerge liigutada. Vee liigutamiseks (mis on tihedam kui õhk), sama kiiresti, on vaja valjemat heli. (https://www.sciencelearn.org.nz/videos/327-sound-in-water)

Nimelt sama sagedusega lained maal ja õhus, kõlavad erineva kõrgusega. Kui õhus kõlab mingi heli kõrgemalt, siis vees kõlab see sama heli hoopis madalamal. Ja kuna heli tekib maa peal ja liigub õhust vette, siis vee all kostub see summutatult ja vaiksemalt, kuna ta ei jõua vett nii tugevalt liikuma panna kui õhku. (https://dosits.org/science/sounds-in-the-sea/how-does-sound-in-air-differ-from-sound-in-water/)

(https://dosits.org/science/sounds-in-the-

sea/how-does-sound-

in-air-differ-from-sound-in-water/)

Miks me kõvasti mängivat bassi tunneme?

Kontserdil käies, kus muusika mängib kõvasti, tunneme bassi värinaid oma kehas. Mõnes inimeses tekitab see kehva enesetunde või ajab iiveldama. Kuigi meile võib tunduda, et kuuleme seda kõvasti mängivat bassi, siis tegelikkuses me pigem tunneme seda. See tuleneb sellest, et bassi helilained on nii madala sagedusega, et seda on kõrval raske registreerida. Samas, meie nahk, mis on pidevas kontaktis tunnetab neid lained ja sellest tekib meile vibreeriv tunne kehas. Erinevad kehaosad on erineva tundlikkusega ja vastuvõtlikusega. Seepärast tunnemegi bassilainete värinat enamasti rinnus või peas.(https://www.audioholics.com/room-acoustics/bass-the-physical-sensation-of-sound)

Põhjus, miks me aga kõrgeid helisid ei tunne, on see, et madala ja kõrge heli lained on erineva jämedusega. Kui kõrge heli levib hästi paljude peenikeste lainetega, siis madal heli levib üksikute jämedate lainetega. (https://indianapublicmedia.org/amomentofscience/physics-sound-waves-feel-music/)

(https://edm.com/news/sunset-music-fest-cancelled)

Miks kõik inimesed laulda ei oska?

Umbes 10-20% inimestest ei oska laulda, kuid uuemad uuringud viitavad juba sellele, et tegelikkuses on see number palju suurem. (https://www.nbcnews.com/healthmain/why-some-us-are-terrible-singers-1C6437224)

Laulmine on tegelikult palju keerulisem kui tundub. Inimene peab oma häälelihaseid seadma niimoodi, et need suudaks teha täpselt sama häält, mis nooti mängitakse. Selleks, et laulda osata, tuleb lihtsalt oma häälelihaseid suurepäraselt kontrollida. See on aga midagi, mida me saame alati õppida. Kindlasti on kontrolli nende lihaste üle õppida palju lihtsam, kui me noored oleme, aga kui püüdlik olla, siis on see võimalik ka selgeks saada vanemas eas. Kuid lihaste kontroll ei ole ainus, mis laulmisoskust mõjutab. Näiteks ei oska osa inimesi laulda seetõttu, et nad ei kuule erinevust kahe tooni vahel. (https://www.brams.org/en/2012/02/a-frog-in-your-throat-or-in-your-ear/)

(https://tenor.com/view/cat-singing-music-gif-11452280)

Kuidas flööt muusikat teeb?

Kui me vaatleme kitarri, on kohe selge, kuidas sealt hääl tuleb. Me tõmbame keelt,mis hakkab võnkuma ja see paneb võnkuma ümbritseva õhu. Kui nüüd vaadata flööti, siis seal ju midagi ei võngu. Muidugi teeb flööt häält, siis kui sinna puhuda, aga kuidas see tegelikult töötab?

Pildil on näha õhu liikumine flöödis
(http://www.markshep.com/flute/Acoustics.html)

Flöödil on huulikus väike teravate äärtega auk, kuhu tuleb puhuda. Flööti puhutud õhk, hakkab toru kujulises pillis võnkuma. (http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/flute.html)

Flööti puhutud võnkuv õhk tahab nüüd kuskilt välja saada. Siin tulevad mängu klahvid, millele mängija vajutab. Õhk väljub flöödi torust mitmest kohast: klahvidest, mis pole kinni vajutatud, flöödi toru otsast ja huuliku august. Väljuv õhk võngub nii kõvasti, et paneb ümbritseva õhu võnkuma, mida inimene juba kuuleb. (http://www.markshep.com/flute/Acoustics.html)

Vaata lisaks:
Flööt mängimas
Flöödist

Kas kosmoses on muusikat kuulda?

Praeguseks on juba juttu olnud, et muusika saab levida nii õhus kui ka vees. Kuidas on lood aga kosmosega. Kas seal valitseb vaikus või on ka seal võimalik muusikat kuulata?

Heli on Maal olles igal pool meie ümber. Nimelt saab heli levida nii õhus, vees kui ka tahketes ainetes. (Tempel, 2016) Kui mõelda kosmosele, siis õhku seal teadagi ei ole. Samuti ei ümbritse seal kõike vesi. Sellisel juhul ei saa kosmoses heli levida, kuna seal ei ole ainet, mille osakesed liikumisega heli edasi kannaksid. (http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/ask/241--Can-you-hear-sound-in-space-) Kosmoses valitsev vaakum algab juba 100 km kõrgusel Maa kohal. Sellisel kõrgusel on õhk juba liiga hõre heli liikumiseks. (Doyle, 2019)

Animatsioonil on näha planeetide liikumine ümber Päikese
(https://tenor.com/view/solar-system-gif-5369456)

Vaata lisaks:
50 huvitavat fakti kosmosest

Miks tummad inimesed rääkida ei saa?

Ameerika viipekeele tähestik
(https://www.gerardaflaguecollection.com/products/american
-sign-language-asl-alphabet-abc-sticker-adhesive-poster-18x24.html)

Me võtame oma häält ja võimet rääkida enesest mõistetavana. Tegelikkuses, on see aga privileeg, mida kõikidel inimestel ei ole. Nii kurdid kui ka tummad kasutavad tihti suhtlemiseks viipekeelt.

Tumm öeldakse inimese kohta, kes ei räägi. Tihti peale kaasneb kurtusega ka tummus, kuna inimene ei oska hääldada, sest ta pole häälikuid varem kuulnud. (https://www.medicinenet.com/script/main/art.asp?articlekey=7869)

Tihti on tummuse põhjuseks rääkimiseks vajalike organite mitte töötamine või need ei ole täielikult välja arenenud. Lisaks sellele võib tummust põhjustada ka kõnehäire või siis ajukahjustus. Viimaks võib inimene jääda tummaks ka operatsiooni tõttu. Selline operatsioon päästab tihti inimese elu ja sellisel juhul pole võib-olla oma hääle kaotamine nii suur mure. (https://en.wikipedia.org/wiki/Muteness)

Vaata lisaks:
Viipekeel
Eesti viipekeele sõrmendid

Kui kaugele inimesed kuulevad?

Inimese kõrv suudab tuvastada nii vaikseid kui ka valjusid helisid. See kui kaugelt, me mingit häält kuuleme sõltub suuresti just sellest, kui valjult edastas heliallikas seda heli. Samuti sõltub see igast inimesest ja kui tugev ta enda kuulmine on.

Rusikareeglina võime öelda, et tavalist rääkimist kuuleme umbes 20 meetri pealt. Karjumist või hõikamist kuni 100 meetri pealt ja sosistamist 10 meetri kauguselt. (http://wiki.secondlife.com/wiki/How_far_away_can_people_hear_me) Kui tuua võrdluseks koerad, siis nende kuulmine on meie omast palju parem. Nimelt võivad koerad kuulda helisid 400 või rohkema meetri kauguselt. (http://www.doindogs.com/senses.shtml)

(https://giphy.com/gifs/funny-friends-zELZ2BTySJP9e)

Miks sääsed pinisevad?

Suvi on alati väga tore aeg. Päike paistab ja õues on kaua soe ja valge. Saab rannas ja ujumas käia ning mis kõige olulisem: koolis ei pea käima! Kuid suvega kaasnevad alati ka sääsed. See on vist üks kõige tüütum asi, kui oled juba voodis ja hakkad magama jääma ja siis kuuled seda pininat, mida sääsed tekitavad.

(https://gfycat.com/brownhalfkingsnake)

Kui inimesed teevad häält oma suuga, siis sääsed, tekitavad oma pininat tiibadega. Nimelt liiguvad nende tiivad sellise kiirusega, et tekitavad kõrget pininat, samas kui mesilaste tiivad tekitavad madalat suminat. (https://miksike.ee/documents/main/referaadid/10kusimust_putukad_evelin1.htm)

Miks hundid uluvad?

Hallhunt
(https://www.hcn.org/issues/40.20/still-howling-wolf)

Kui ma kuulen sõna hunt, tuleb mulle silmade ette pildi hundist, kes ulub kuu poole. Tegelikult uluvad hundid väga tähtsatel põhjustel.

Esiteks on see viis, kuidas anda teistele huntidele märku, et see on nende territoorium. Teiseks on see viis, kuidas anda märku oma karjale enda asukohast. Hallhundi ulgumine on väga võimas ja võib levida kilomeetrite kaugusele. Seetõttu uluvad hundid poegimise ajal väga vähe. Muidu on võimalus, et teised loomad võivad leida nende pesa. (https://news.nationalgeographic.com/2015/04/150425-animals-behavior-wolves-dogs-howling-science/)

Vaata lisaks:
Hundi ulgumine
Hunt

Miks on meeste hääl madalam kui naiste oma?

Hääl kannab endas tihti peale palju rohkem informatsiooni kui sõnad, mida see räägib. Hääle kõrguse järgi oskame öelda, kas rääkija on naine või mees ja täpsema kõrva kohal isegi, kas tegemist on noore või vanema inimesega. Miks aga ei ole naistel sama madal hääl kui on meestel?

Meeste madala hääle saladus paikneb tugevamates ja pikemates häälepaeltes. Nimelt puberteedieas poistel eraldub suur ports meessuguhormooni (testosterooni), mis põhjustab häälepaelte pikenemist ja tugevnemist. Kui häälepalead on piisavalt tugevad, suudavad nad tekitada madalamaid vibratsioone, mis on ka madalama hääle põhjustajaks. (https://www.fatherly.com/health-science/why-some-men-have-high-pitched-voices/) Häälepaelte pikenemise ja tugevnemise protsessi kutsutakse ka häälemurdeks (https://www.kliinik.ee/haiguste_abc/haalemurre/id-525).

Pildil on näha naise ja mehe hääle trakti erinevus
(http://beyondthefourthfloorblog.com/2015/12/07/makes-
men-women-sound-different-part-two/)

Vaata lisaks:
Häälemurre

Miks tekib kaja?

Tühjas ruumis rääkides ei ole kaaslast vajagi, sest kaja vastab sulle. Aga millest kaja üldse tekib?

Kaja on tegelikult see sama helilaine, mille sina rääkides välja saatsid. See laine liigub edasi ja põrkub kokku näiteks seinaga. Sealt hakkab siis see laine tagasi sinu poole liikuma, mistõttu me kaja kuulemegi. Kaja saab aga tekkida ruumides, kus on ümber kõvad seinad nt kaevus. Pehmete seintega asjadelt (diivan, padi) hääl tagasi ei põrku vaid sumbub sellesse esemesse. (https://www.dkfindout.com/uk/science/sound/echoes/)

Pildil on näha kaja teke
(https://www.dkfindout.com/uk/science/sound/echoes/)

Vaata lisaks:

Kaja

Kas heli on võimalik näha?

Kui keegi räägib või mängib pilli, siis me ei näe õhus liikuvaid helilained. Vee pinnal me näeme lainetust. Tegelikult on võimalik ka helilaineid näha, aga selleks on vaja enne natuke vaeva näha.

Tänu August Toeplerile, kes lõi erilise fotograafia võtte. Kui heli liigub läbi õhu, muudab see õhu tihedust, mis omakorda painutavad valgust, mida me juba näeme. Selle painutatud valguse saigi Toepler pildile, kasutades suurendavaid peegleid ja väga tugevat valgust. (Doyle, 2019)

Foto helilainetest, Belli laboratooriumis (1950)
(https://i.pinimg.com/originals/72/ed/8c/
72ed8c1d80d46aec5e5f103dd9c00545.jpg)

Vaata lisaks:
August Toepler

Miks tuul viliseb?

Külmal sügisõhtul oleme kõik kuulnud kuidas tuul viliseb. Ka sellele on teadusel vastus pakkuda.

(https://giphy.com/gifs/wind-weather-miami-HmTLatwLWpTQk)

Nimelt tekib vilin, siis kui tuule tee peale jääb midagi ette (nt puu). See ette jääv ese teeb tuule pooleks ja kui kaks poolikut tuult jälle kokku saavad tekib vilin. See vilin on tingitud sellest, et tuule murdumisel hakkavad mõlemat poolt mõjutama erinevad tegurid nagu näiteks kiirus. Selle tagajärjel on üks pool tuultest kokku saamisel tugevam kui teine. Kui lõpuks mõlemad pooled tuulest jälle kohtuvad, siis nende ühinemine paneb õhu võnkuma ja seda kuuleme meie vilinana. Suvel summutavad selle vilina ära lehed, mistõttu kuulemegi enamasti vilinat just talvel ja sügisel, kui puudel lehti pole. (https://www.rd.com/culture/why-howling-wind-is-spooky/)

Vaata lisaks:
Tuul

Kas klaasi on võimalik katki laulda?

Multikates kujutatakse tihti hetke, kus keegi oma häälega purustab klaasi. Kas see ka tegelikkuses võimalik on?

(https://gfycat.com/anchoredunrealisticfugu)

Klaasiosakestel on teatud sagedus, millel nad võnkuma hakkavad kokkupuutel mingi muu eseme või nähtusega (nt helilaine).
Tänu sellele resonantssagedusele kõlisevad klaasid ka kokku löömisel. Et häälega klaas ära lõhkuda, on vaja lauda samal kõrgusel selle kõlinaga, mida klaas kokkulöömisel teeb. Kuid õige noodi laulmine ei ole ainus kriteerium. Klaasi purustamiseks on vaja väga valjult lauda, kuid ka need kaks tingimust ei taga klaasi purunemist. Purunemisele aitavad kaasa klaasil olevad eelnevad (mikro)kahjustused. Kui nüüd lauljal on eelnevalt kahjustatud klaas ja ta hakkab laulma õiget nooti kõvasti, paneb see õhu osakesed liikuma. Need omakorda liiguvad klaasini ja panevad klaasi osakesed liikuma. Sellisel juhul on võimalus, et klaas vibreerib kildudeks. (https://www.scientificamerican.com/article/fact-or-fiction-opera-singer-can-shatter-glass/)

Vaata lisaks:
Klaasi purustamine häälega

Kasutatud materjalid

Nähtav heli: "Miks ma ei kuule Maad pöörlemas?" Doyle, J 2019 Tallinn, Sinisukk
Kosmoses kuulmine: http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/ask/241--Can-you-hear-sound-in-space-
Inimese kuulmisulatus: http://wiki.secondlife.com/wiki/How_far_away_can_people_hear_me
Heli vees: https://dosits.org/science/sounds-in-the-sea/how-does-sound-in-air-differ-from-sound-in-water/
Tummus: https://en.wikipedia.org/wiki/Muteness
Sääse pinin: https://miksike.ee/documents/main/referaadid/10kusimust_putukad_evelin1.htm
Hundi ulumine: https://news.nationalgeographic.com/2015/04/150425-animals-behavior-wolves-dogs-howling-science/
Kõrvade tundlikkus: https://vestibular.org/vestibular-hyperacusis
Kaja: https://www.dkfindout.com/uk/science/sound/echoes/
Meeste hääl ja naiste hääl: https://www.fatherly.com/health-science/why-some-men-have-high-pitched-voices/
Meeste ja naiste hääl: https://www.kliinik.ee/haiguste_abc/haalemurre/id-525
Tummus: https://www.medicinenet.com/script/main/art.asp?articlekey=7869
Vilisev tuul: https://www.rd.com/culture/why-howling-wind-is-spooky/
Klaasi purustamine: https://www.scientificamerican.com/article/fact-or-fiction-opera-singer-can-shatter-glass/
Flööt: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/flute.html
Koerte kuulmine: http://www.doindogs.com/senses.shtml
Fööt: http://www.markshep.com/flute/Acoustics.html
Inimese kuulmisulatus: https://global.widex.com/en/blog/human-hearing-range-what-can-you-hear
Toonide helilained: https://indianapublicmedia.org/amomentofscience/physics-sound-waves-feel-music/
Muusika füüsika: https://method-behind-the-music.com/mechanics/physics/
Mõisted: https://opik.kirsman.ee/
Bass: https://www.audioholics.com/room-acoustics/bass-the-physical-sensation-of-sound
Laulmisoskus: https://www.brams.org/en/2012/02/a-frog-in-your-throat-or-in-your-ear/
Laulmisoskus: https://www.nbcnews.com/healthmain/why-some-us-are-terrible-singers-1C6437224
Mõisted: Peil, I 2012 “Mehaanika” Tallinn, MAURUS Kirjastus
Mõisted: Tempel, E 2016 “Füüsika 8. klassile” Tallinn, MAURUS Kirjastus