Heli
Heli võib tähendada ka veekogu, näiteks lahte või kanaleid.
Me võime defineerida helilainet kui häiret, mis liigub läbi mingi keskkonna. Heli on termin, millega kirjeldatakse seda, mida kuuldakse, kui helilained läbivad mingi keskkonna ja jõuavad kõrva. Kõik helid tekivad molekulide vibratsioonist, mida heli läbib. Näiteks kui lüüakse trummi või taldrikut, vibreerib objekt. Need vibratsioonid panevad õhumolekulid liikuma. Helilained liiguvad oma heliallikast (kust nad tulid) eemale, liikudes õhumolekulide peal. Kui vibreerivad õhumolekulid jõuavad meie kõrvadesse, vibreerib ka kõri. Kõrva luud vibreerivad samamoodi nagu objekt, millest helilaine alguse sai.
Need vibratsioonid lasevad teil kuulda erinevaid helisid. Isegi muusika on vibratsioon. Ebaregulaarsed vibratsioonid on müra. Inimesed võivad teha väga keerulisi helisid. Me kasutame neid kõnes.
Helilained on pikilained, millel on kaks osa: kokkusurumine ja hõrenemine. Kompressioon on helilainete osa, kus õhumolekulid surutakse (kokkusurutakse) kokku. Hargnemine on lainete osa, kus molekulid on üksteisest kaugel. Helilained on kokkusurumise ja hõrenemise jada.
Helikiirus
Helilained võivad liikuda läbi tahkete ainete, vedelike ja gaaside, kuid nad ei saa liikuda läbi vaakumi (koht, kus ei ole midagi). Seepärast ei saa astronautid kosmoses üksteisega rääkida: nad vajavad üksteise kuulmiseks raadiot. Heli levib läbi vee kiiremini kui läbi õhu ja isegi kiiremini tahketes ainetes, näiteks kivis, rauas ja terases. Õhus levib heli 335 meetrit sekundis.
Pitch ja intensiivsus
Helikõrgus on heli kõrgus või madalus. Helikõrgus on see, kuidas inimesed kuulevad erinevaid sagedusi. Sageduse määrab vibratsioonide arv sekundis. Näiteks klaveri kõrgeim klahv vibreerib 4000 korda sekundis. Selle sagedus on 4000 hertsi (Hz) ehk 4 kilohertzi (kHz). Madalamatel klahvidel on madalamad sagedused. Teisest noodist oktavi võrra kõrgema noodi sagedus on kaks korda suurem.
Heli intensiivsus on see, kui palju helienergiat läbib ruutmeetrit ühe sekundiga. Suurema amplituudiga (suurema vibratsiooniga) helilainetel on suurem intensiivsus. Heli intensiivsus on suurem heliallikale lähemal. Kaugemal on see vähem intensiivne. Pöördruuduse seadus näitab, kuidas heli intensiivsus muutub allikast kaugemal väiksemaks. "Käändeline ruut" ütleb, et kui kaugus korrutatakse arvuga, jagatakse heli intensiivsus selle arvuga ruutu (arv korrutatakse iseendaga). Seega tähendab kahekordne kaugus neljandikku väiksemat intensiivsust.
Helide intensiivsus võib olla väga erinev. Need võivad ulatuda 0,000000000001-st, mis on vaevu kuuldav, kuni 1 W/m2 (valusalt valju). Detsieveelskaala muudab helitugevuse arvud lihtsamaks. 0,000000000001 W/m2 intensiivsus on 0 dB (detsibellid). Kui detsibelliarv suureneb 10 võrra, on intensiivsus kümme korda suurem. Seega on 1 W/m2 intensiivsus 120 dB.
Helitugevus on see, kuidas inimesed tajuvad heli intensiivsust. Valjusus sõltub heli intensiivsusest, helisagedusest ja inimese kuulmisest.
Kuulnud ja mitte näinud
Kuuldav heli on sagedusega 20 Hz kuni 20 kHz. Inimene kuuleb kuuldavat heli. Üle 20 kHz sagedusega helilained nimetatakse ultrahelilaineteks. Alla 20 Hz sagedusega helilained on nn infrahelilained. Inimene ei kuule ultraheli- ja infrahelilained, kuid mõned loomad, näiteks nahkhiired ja delfiinid, kasutavad neid. Vanematel inimestel on kuulmisvahemik veelgi väiksem. Inimesed kuulevad kõige paremini helisid vahemikus 1000 Hz kuni 6000 Hz.
Doppleri efekt
Kui heliallikas liigub kellegi suunas, näib sagedus suurenevat. Sama juhtub ka siis, kui keegi liigub heliallika suunas. Sagedus näib vähenevat, kui keegi liigub heliallikast eemale. Samuti näib sagedus vähenevat, kui heliallikas liigub kellestki eemale. Seda nimetatakse Doppleri efektiks.
Küsimused ja vastused
K: Mis on heli?
V: Heli on teatud tüüpi laine, mis tekib molekulide vibratsioonist. Seda saab kuulda, kui see liigub läbi keskkonna kõrva.
K: Kuidas tekivad helid?
V: Heli tekib molekulide vibratsioonist. Näiteks kui keegi lööb trummi või tämbrit, vibreerib objekt ja paneb õhumolekulid liikuma, mis tekitab helilained.
K: Millised on kolm erinevat meediumit, mille kaudu heli levib?
V: Kolm erinevat keskkonda, mida heli läbib, on tahked ained, vedelikud ja gaasid.
K: Millest tekivad helilained?
V: Helilained tekivad õhumolekulide vibratsioonist. Kui objekt vibreerib, paneb see õhumolekulid liikuma, mis omakorda tekitavad helilained.
K: Kuidas me kuuleme helisid?
V: Me kuuleme helisid, kui vibreerivad õhumolekulid jõuavad meie kõrva ja panevad meie kõri vibreerima samamoodi, nagu seda tegi algselt helilaine tekitanud objekt.
K: Kas kõik helid on korrapärased vibratsioonid?
V: Ei, mitte kõik helid ei ole korrapärased vibratsioonid; korrapäratu vibratsioon moodustab müra, samas kui inimesed võivad teha väga keerulisi kõnesid.
K: Mis on helilainete puhul kokkusurumine ja hõrenemine?
V: Kompressioon on osa helilainest, kus õhumolekulid surutakse kokku, samas kui hargnemine on osa lainest, kus õhumolekulid on üksteisest kaugel - need kaks osa loovad järjestuse, mida tuntakse helilainena.
