Tot op welk niveau is geluid waarneembaar?

[Plectrum]

Geluidsgolven hebben toch een bepaalde omvang?
Ons oor ontvangt die golven. Maar wat nu als ik zo klein ben als een mier.
Of kleiner een virus.
Dan zijn die golven voor mij toch zo groot als een berg?

[Thionyl]

Dat zo groot zijn als een berg zal wel niet belangrijk zijn. Maar verdiep je eens in hoe ons oor werkt. Met trilhaartjes enz. Dus voor een mier, geen idee of die oren heeft, maar wel voelsprieten met haartjes en dus zal het wel via die weg gaan om geluid waar te nemen.  

[Plectrum]

Dat met die trilhaartjes enz snap ik.
Maar op een gegeven moment zal dat niet meer werken toch naar mate je kleiner wordt?
Op een bepaald niveau is geluid dan toch niet meer van belang?

[317070]

Op een bepaald niveau is geluid dan toch niet meer van belang?

Dat is zeker waar, maar strikt genomen neem je enkel de impuls van bewegende deeltjes waar. En aangezien deeltjes oneindig klein zijn, zou je zelfs met een oneindig klein 'oortje' geluid kunnen meten. Je zal gewoon niet veel horen, omdat op een kleine schaal de ruimte heel erg leeg is.

[Thionyl]

Daarnaast is geluid een menselijk begrip. Geluid kun je ruimer zien als trilling (van sub- tot ultrasoon en verder) en dat is ook waarneembaar op andere manieren dan alleen een oor. Spin in een web, vleermuis, vogels bij bevingen enz. 
Het is maar net hoe 't beestje? het ervaart.
 
Maar wat precies bedoel je met "niveau"?? Dat kan zijn in (A)dB, dB of Hz of pijn of niet meer waarneembaar  of..???
Als je dat niet duidelijker maakt, is een zinnig antwoord echt niet te geven.  

[Plectrum]

Met niveau bedoel ik, hoe klein kan je maximaal zijn om geluid waar te nemen.
Ik bedoel de aarde is rond, maar we zijn zo klein dat de dat zelf niet zien. Daarvoor moet je de aarde van een afstand bekijken.
 
In mijn gedachtegang hebben geluidsgolven een afmeting.
Net als golven in het water.
Maar als je dan zo klein bent als een virus, dan werkt dat toch niet meer op je in?

[Michel Uphoff]

Misschien wordt het inzichtelijker als je in plaats van aan golven aan deeltjes denkt:

 

Een geluidsgolf in lucht bestaat uit delen met hogere en lagere druk die elkaar in een bepaald tempo (frequentie) opvolgen. Kijk je in de golven, dan zie je dat daar bij hoge druk de luchtmoleculen dichter op elkaar zitten dan bij lage druk. De geluidssnelheid ligt (min of meer) vast. Dus botsen bij hogere druk in een gegeven tijdsduur meer moleculen op het trommelvlies dan bij lagere druk.

 

In theorie zou het dan ook mogelijk moeten zijn om te luisteren naar het geluid van een rijtje opeenvolgende losse moleculen met een trommelvlies dat net iets groter is dan een luchtmolecuul: Een treintje van 10 moleculen botst de eerste seconde en in de tweede seconde slechts 3, daarna in de derde seconde weer 10 et cetera, een toon van 1 Hz. Het is vergelijkbaar met een morse signaal van microscopische kogeltjes die afwisselend met kleinere en grotere tussenpozen worden afgevuurd.

 

Wetenschappers hebben volgens dit artikel al eens een nano-oor gemaakt dat met 60 nanometer ongeveer de afmetingen van een virus heeft.
 
317070 geeft hierboven al aan, dat het ook mogelijk zou moeten zijn met nog kleinere deeltjes dan luchtmoleculen. Zo kan je bijvoorbeeld ook geluidsgolven door een waterstofplasma (losse atoomkernen) sturen. De losse protonen (dichter en minder dicht opeengepakt) zouden dan de botsingen en daarmee het geluid in een ongelofelijk kleine detector kunnen veroorzaken. We zitten nu wel heel ver onder de schaal van een virus. Of zoiets zin heeft en nog wel geluid in de 'biologische' zin genoemd mag worden is een andere vraag.

[Anton_v_U]

Geluid bestaat uit golven van drukvariaties die zich voortplanten in een medium. Het gaat dan om een relatief kleine variatie op de gemiddelde druk (pas bij ca. 190 dBA is de geluidsdruk maximaal, in de minima is er dan een vacuüm - en dat is een belachelijk hard geluid).
 
De golflengte van geluid (OP heeft het over de "omvang" van geluidsgolven) in relatie tot de afmeting van de detector is niet de maat voor de waarneembaarheid (laagfrequente geluidsgolven hebben een golflengte in de orde van 10m, dat is aanzienlijk groter dan een trommelvlies dat een grootte heeft in de orde van 1 cm)
 
De "waarneembaarheid" heeft te maken met de grens waarin drukvariaties kunnen worden waargenomen. Druk is een statistische grootheid. Variaties worden waargenomen door meer of minder botsingen van de moleculen in de lucht (hoofdzakelijk zuurstof en stikstof) met de detector. Je kunt wel schatten hoe groot zo'n detector zou moeten zijn.
 
Om deze variaties waar te nemen moet je "veel" botsingen met de detector hebben in één trillingstijd, laten we zeggen een ordegrootte van 1000,  in ieder geval zo veel dat de variaties nog waarneembaar zijn. Hangt van het geluidsniveau af: bij harder geluid heb je grotere drukvariatie en dus een kleinere detector nodig. 
 
Omdat luchtmoleculen klein zijn, omdat er veel in een kubieke centimeter zitten en omdat hun snelheid hoog is (gemiddeld paar honderd m/s) heb je met een ultra kleine detector al heel veel botsingen (even geen zin om aan te rekenen, aanzienlijk kleiner dan een nm lijkt theoretisch mogelijk) .
 
Het merkwaardige is dat je voor hoge frequenties (volgens deze redenering) een grotere detector moet hebben (want dan heb je een kleinere "integratietijd" om variaties waar te nemen en dat moet je compenseren met een groter oppervlak). Dat is toch wel tegen m'n intuïtie maar het klopt denk ik wel.

[die hanze]

Ik vindt de redenering van plectrum nog niet zo gek.
 
In dien je klein genoeg bent en niet te zwaar zou je meebewegen met de geluidsgolf kun je dit niet waarnemen. Je beweegt dan gewoon mee met de druk golf en je gaat op en neer. Het geluid beweegt zich dan ook ongestoord voort. ( Je zou de golf wel kunnen detecteren doormiddel van een accelerometer maar echt horen kun je dat niet noemen) In dit geval ben je gewoon deel van het medium en geef je de golf ongestoord voort. Dit is precies de oorzaak waarom er een ondergrens is van de grote van objecten die je met licht kan zien, die is ook ongeveer gelijk aan de golflengte van het licht. De analogie gaat voor geluid niet perfect op natuurlijk omdat je dan wel degelijk moet zweven in het medium.