Ako počujeme, resp. prečo počujeme? Takú otázku si položili organizátori Žilinskej detskej univerzity spolu so svojimi malými študentmi. Tí sa dozvedeli, že naše uši nám umožňujú počuť rozmanité zvuky prírody – bzukot hmyzu, spev vtákov, praskot zlomeného konára, ale aj ruch veľkomesta – trúbenie áut, hukot letiaceho lietadla, piskot brzdiaceho vlaku či rozprávajúcich sa, spievajúcich alebo aj kričiacich ľudí. Zdrojom zvuku môžu byť napríklad hudobné nástroje, človek, stroje, ale aj krídlo hmyzu.
Elektrotechnická fakulta Žilinskej univerzity v Žiline (UNIZA) už od roku 2005 každoročne nadväzuje na výnimočnú aktivitu v oblasti propagácie vedy a techniky v spoločnosti medzi najmladšími žiakmi základných škôl. Výnimkou nebol ani rok 2017, v ktorom druhý júlový týždeň tradične patril Žilinskej detskej univerzite (ŽDU). A to už po trinásty raz.
UNIZA otvorila svoje brány malým študentom v dňoch 10. 7. až 14. 7. 2017. V prvý deň sa uskutočnilo slávnostné otvorenie trinásteho ročníka Žilinskej detskej univerzity za účasti vedenia univerzity, Elektrotechnickej fakulty a rodičov detí. Tento rok absolvovalo ŽDU 2017 spolu 141 detí, z toho 79 detí v štyroch skupinách bakalárikov a 62 detí v troch skupinách inžinierikov. „Tohtoročná Žilinská detská univerzita je výnimočná tým, že prekonala od jej založenia hranicu 2 000 účastníkov, ktorí sa chceli mnohému naučiť. Prajem im, aby bol tento týždeň pre nich prínosom i v budúcnosti. Súčasne ďakujem rodičom, že nám svoje deti zverili a všetkým tým, ktorí akýmkoľvek spôsobom participovali na tomto výnimočnom projekte,“ vyjadril sa prvý prorektor a prorektor pre vzdelávanie, doc. Ing. Milan Trunkvalter, PhD.
Ako teda zvuk vzniká, pýtal sa prednášajúci v rámci jednej zo série prednášok ŽDU s názvom Prečo niektoré zvuky počujeme a iné nie? Drobné chrobáčiky vydávajú zvuky (bzukot) tým, že neustále kmitajú krídlami, a tak zhusťujú okolitý vzduch na jednej strane krídelka a naopak na druhej strane krídelka ostáva zriedený vzduch, podobne ako pri zhusťovaní a zrieďovaní závitov na pružinke. „Toto zrieďovanie a zhusťovanie vzduchu sa šíri vzduchom ako zvuková vlna, čiže zvuk. A keďže naše ucho je veľmi citlivý prijímač, zachytí každé, aj keď malé kmitanie okolitých častíc vzduchu. A čo by sa tak asi stalo, keby včelička kmitala krídelkami vo vzduchoprázdne (napríklad ako vo vesmíre). Počuli by sme ju? Čo myslíte? Veruže nie, nepočuli by sme to, pretože zvukové vlnky by sa k nám nemali ako dostať. Preto kozmonauti používajú pri rozhovoroch mikrofón a slúchadlá. Takže aby sme počuli, vždy potrebujeme prostredie s časticami, ktoré môžu kmitať, a tak prenášať zvuk. Istotne už teraz budete vedieť odpovedať na otázku, či sa šíri zvuk aj vo vode. Áno a dokonca 4,5 násobne rýchlejšie, ako vo vzduchu. V ľade a betóne sa zasa šíri až 11-krát a v diamante dokonca až 52-krát rýchlejšie ako vo vzduchu,“ vysvetľuje sa v podkladoch k prednáške.
Ďalej sa mladí poslucháči dozvedeli, že v závislosti od svalového napätia hrtanu, vytvárajú hlasivky štrbinu rôznej šírky a dĺžky. Keď vydychovaný vzduch z pľúc prechádza štrbinou z hrtanu do hltanu, vzniká chvením hlasiviek zvuk. Ten vyvolá kmitanie okolitého vzduchu, ktoré sa odovzdáva ďalším časticiam vzduchu a šíri sa priestorom ako zvuková vlnka, až kým nedorazí k uchu. „Každú hlásku predstavuje iná vlnka. Ale aj tie isté hlásky budú mať trochu iné vlnky, keď ich povedia rozdielni ľudia. Niekedy budú kopčeky vlnky bližšie pri sebe, inokedy ďalej od seba. Čím viac kopčekov má vlnka za sekundu (kopčeky sú k sebe bližšie), tým je tón vyšší a čím menej, tým je tón nižší. To, koľko kopčekov urobí vlnka za jednu sekundu, budeme na Žilinskej univerzite nazývať ´kmitočet´ alebo ´frekvencia´ a určuje nám to, či je počutý tón vysoký alebo nízky (vysoké alebo nízke frekvencie). Hudobníci už vedia, že komorné a1 má frekvenciu 440 Hz, čo predstavuje 440 pravidelných kopčekov za sekundu,“ uvádza sa v prednáške.
Nato, aby sme zvuk počuli, musí mať vlnka za jednu sekundu aspoň 16 až 20 kopčekov a najviac 16 000 až 20 000 kopčekov. Niekedy sa však stane, že počet kopčekov za jednu sekundu je už taký vysoký (alebo taký malý), že to naše ucho nezvládne, a tak ho nepočujeme. „Ak je kopčekov málo (pod 16 za sekundu), tento zvuk voláme infrazvuk (infra – pod), ak je ich zase príliš veľa (nad 20 000 za sekundu), nazývame ho ultrazvuk (ultra – nad). Infrazvuk – vlnenie so širokými kopčekmi ďaleko od seba vzniká pri prechádzaní vlaku, chvení stien, aj silný vietor, morské vlny a zemetrasenie môžu vyvolať infrazvuk. Pre ľudské telo môže byť infrazvuk nebezpečný, pretože môže vyvolať kmitanie vnútorných orgánov. Naopak ultrazvuk má tak úzke a tak veľa kopčekov, že ich tiež nepočujeme, ale niektoré zvieratká áno. Netopiere a delfíny sa rozprávajú medzi sebou ultrazvukom,“ uvádza sa v prednáške.
Ďalšou zaujímavosťou, ktorá bola spomenutá, bolo, že aj zvuk z niektorých píšťaliek ľudské ucho nevníma, psy však áno. Keďže sa ultrazvuk šíri tak, že nepoškodzuje materiál, používa sa v defektoskopii na určovanie prasklín, trhlín, ktoré navonok nevidíme, ale aj v nemocniciach pri vyšetreniach bruška (ultrasonografy v medicíne), napr. lekári môžu pomocou nich vidieť, ako sa vyvíja dieťatko v tele mamičky.
Malí študenti sa ešte dozvedeli, že podobne ako netopiere vysielajú ultrazvukové signály a podľa toho, ako sa im vrátia po odraze od prekážky späť sa im vedia vyhnúť, aj echolokátory na lodiach vysielajú signály, aby určili, či sú pod nimi ryby, skaly, ponorky či iné prekážky, ako aj to, ako hlboko je dno mora v danom mieste.
„Mohlo by sa napríklad stať, že zvuk má dostatočný kmitočet a aj tak ho nepočujeme? Mohlo, keď je príliš slabý. Naopak zvuky s veľkou hlasitosťou (štart lietadla) pôsobia na naše uši bolestivo a môžu nám dokonca poškodiť aj sluch. Preto by sme si mali dávať pozor na sluch, veď je naším druhým najdôležitejším zmyslom.“ Týmito slovami bola ukončená prednáška na tému Prečo niektoré zvuky počujeme a iné nie?
prednáška: Prečo niektoré zvuky počujeme a iné nie?
*********************************************
Počas celého týždňa sa malí študenti zúčastňovali zaujímavých prednášok a cvičení z oblasti matematiky, prírodovedy, prípadne fyziky, chémie a biológie, ktoré pripravovali pedagógovia a študenti zo všetkých siedmich fakúlt UNIZA.
Pre priblíženie atmosféry skutočnej univerzity dostali malí študenti po vzore tých ozajstných aj Výkazy o štúdiu – indexy. Pre inžinierikov boli pripravené teoretické i praktické témy „diplomových prác“, ktoré v posledný deň úspešne všetci obhájili. Najlepšie práce inžinierikov boli odmenené vecnými cenami. Výnimočný týždeň na univerzite bol zakončený slávnostnou promóciou za prítomnosti rodičov a príbuzných, na ktorej dekan Elektrotechnickej fakulty prof. Ing. Pavol Špánik, PhD. odovzdal deťom diplomy a priznal im titul „bakalárik“, resp. „inžinierik“.
Záujem malých študentov potvrdzuje i desaťročná Katka: „Bolo to tu úplne super. Najviac sa mi páčilo, ako sme sa vozili na parnej lokomotíve.“ Doplnil ju inžinierik Tomáš: „Mne sa veľmi páčilo na letisku, lebo chcem byť pilotom a lietať v oblakoch.“
Odborný garant: doc. PaedDr. Peter Hockicko, PhD., prodekan pre vedu a výskum, Žilinská univerzita v Žiline, Katedra fyziky
Spracovala: Slávka Habrmanová, NCP VaT pri CVTI SR
Foto: ŽU v Žiline
Uverejnila: VČ