Наблюдава се, че разпространението на звука е плътно. Особености на разпространение и излъчване на звук във вода. Каква е разликата между ранните и късните рефлексии

Мислили ли сте някога, че звукът е едно от най-ярките проявления на живота, действието, движението? А също и за факта, че всеки звук има свое собствено „лице“? И ние дори затворени очи, без да виждаме нищо, само по звука можем да познаем какво се случва наоколо. Можем да различим гласовете на познати, да чуем шумолене, рев, лай, мяукане и т.н. Всички тези звуци са ни познати от детството и лесно можем да идентифицираме всеки от тях. Нещо повече, дори в абсолютна тишина можем да чуем всеки от изброените звуци с вътрешния си слух. Представете си го така, сякаш е истинско.

Какво е звук?

Звуците, възприемани от човешкото ухо, са един от най-важните източници на информация за света около нас. Шумът на морето и вятъра, пеенето на птиците, гласовете на хората и виковете на животните, ударите на гръмотевиците, звуците на движещите се уши улесняват адаптирането към променящите се външни условия.

Ако например камък падне в планината и наблизо няма никой, който да чуе звука от падането му, съществува ли звукът или не? На въпроса може да се отговори както положително, така и отрицателно еднакво, тъй като думата "звук" има двойно значение. Следователно трябва да се съгласим. Следователно трябва да се съгласим какво се счита за звук - физическо явление под формата на разпространение на звукови вибрации във въздуха или усещането на слушателя е по същество причина, второто е следствие, докато първото понятие за звук е обективно, второто е субективно.В първия случай звукът наистина е поток от енергия течащ като речен поток. Такъв звук може да промени средата, през която преминава, и самият той се променя от нея. Във втория случай под звук разбираме усещанията, които възникват в слушателя, когато звукова вълна действа през слуховия апарат на мозъка.Чувайки звук, човек може да изпита различни чувства.Сложният комплекс от звуци, който наричаме музика, предизвиква голямо разнообразие от емоции.Звуците формират основата на речта, която служи като основно средство за комуникация в човешкото общество.Накрая, има такава форма на звук като шум. Звуковият анализ от гледна точка на субективното възприятие е по-сложен, отколкото при обективна оценка.

Как да създадете звук?

Общото за всички звуци е, че телата, които ги генерират, т.е. източниците на звук, трептят (въпреки че най-често тези вибрации са невидими за окото). Например звуците на гласовете на хората и много животни възникват в резултат на техните вибрации. гласни струни, звуците на духови музикални инструменти, звукът на сирената, свиренето на вятъра, ударите на гръмотевиците се дължат на колебания във въздушните маси.

На примера на линийка можете буквално да видите с очите си как се ражда звукът. Какво движение прави линийката, когато фиксираме единия край, дръпнем другия и го освободим? Ще забележим, че той сякаш трепереше, колебаеше се. Въз основа на това заключаваме, че звукът се създава от кратко или дълго трептене на някои обекти.

Източникът на звук може да бъде не само вибриращи предмети. Свистенето на куршуми или снаряди по време на полет, воят на вятъра, ревът на реактивен двигател се раждат от прекъсвания на въздушния поток, по време на които също се случва неговото разреждане и компресия.

Също така звукови колебателни движения могат да бъдат забелязани с помощта на устройство - камертон. Представлява извит метален прът, монтиран на крак върху резонаторна кутия. Ако ударите камертона с чук, той ще прозвучи. Вибрацията на клоните на камертона е незабележима. Но те могат да бъдат открити, ако малко топче, окачено на конец, се донесе до звучащ камертон. Топката периодично ще отскача, което показва колебанията на клоните на Камерън.

В резултат на взаимодействието на източника на звук с околния въздух, въздушните частици започват да се свиват и разширяват във времето (или "почти във времето") с движенията на източника на звук. След това, поради свойствата на въздуха като течна среда, вибрациите се предават от една въздушна частица на друга.

Към обяснение на разпространението на звуковите вълни

В резултат на това вибрациите се предават във въздуха на разстояние, т.е. звукова или акустична вълна, или просто звукът се разпространява във въздуха. Звукът, достигайки до човешкото ухо, от своя страна възбужда вибрации в чувствителните му зони, които се възприемат от нас под формата на реч, музика, шум и др. (в зависимост от свойствата на звука, продиктувани от естеството на източника му). ).

Разпространение на звукови вълни

Може ли да се види как "тече" звука? В прозрачен въздух или във вода трептенията на самите частици са незабележими. Но е лесно да намерите пример, който ще ви каже какво се случва, когато звукът се разпространява.

Необходимо условие за разпространението на звуковите вълни е наличието на материална среда.

Във вакуум звуковите вълни не се разпространяват, тъй като няма частици, предаващи взаимодействие от източника на вибрации.

Следователно на Луната, поради липсата на атмосфера, цари пълна тишина. Дори падането на метеорит върху повърхността му не се чува от наблюдателя.

Скоростта на разпространение на звуковите вълни се определя от скоростта на предаване на взаимодействието между частиците.

Скоростта на звука е скоростта на разпространение на звуковите вълни в среда. В газа скоростта на звука се оказва от порядъка (по-точно, малко по-малка) от топлинната скорост на молекулите и следователно се увеличава с повишаване на температурата на газа. Колкото по-голяма е потенциалната енергия на взаимодействие на молекулите на дадено вещество, толкова по-голяма е скоростта на звука, така че скоростта на звука в течност, която от своя страна надвишава скоростта на звука в газ. Например в морска водаскоростта на звука е 1513 m/s. В стоманата, където могат да се разпространяват напречни и надлъжни вълни, скоростта им на разпространение е различна. Напречните вълни се разпространяват със скорост 3300 m/s, а надлъжните със скорост 6600 m/s.

Скоростта на звука във всяка среда се изчислява по формулата:

където β е адиабатната свиваемост на средата; ρ - плътност.

Закони за разпространение на звуковите вълни

Основните закони за разпространение на звука включват законите за неговото отражение и пречупване на границите различни среди, както и дифракцията на звука и неговото разсейване при наличие на препятствия и нееднородности в средата и на границите между средите.

Разстоянието на разпространение на звука се влияе от коефициента на звукопоглъщане, тоест необратимото прехвърляне на енергията на звуковата вълна в други видове енергия, по-специално в топлина. Важен фактор е и посоката на излъчване и скоростта на разпространение на звука, която зависи от средата и нейното конкретно състояние.

Акустичните вълни се разпространяват от източник на звук във всички посоки. Ако звукова вълна преминава през сравнително малка дупка, тя се разпространява във всички посоки, а не в насочен лъч. Например уличните звуци, проникващи през отворен прозорец в стаята, се чуват във всички точки, а не само срещу прозореца.

Характерът на разпространението на звуковите вълни при препятствие зависи от съотношението между размерите на препятствието и дължината на вълната. Ако размерите на препятствието са малки в сравнение с дължината на вълната, тогава вълната тече около това препятствие, разпространявайки се във всички посоки.

Звуковите вълни, прониквайки от една среда в друга, се отклоняват от първоначалната си посока, тоест се пречупват. Ъгълът на пречупване може да бъде по-голям или по-малък от ъгъла на падане. Зависи от средата, от която прониква звукът. Ако скоростта на звука във втората среда е по-голяма, тогава ъгълът на пречупване ще бъде по-голям от ъгъла на падане и обратно.

Срещайки препятствие по пътя си, звуковите вълни се отразяват от него по строго определено правило - ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане - с това се свързва понятието ехо. Ако звукът се отразява от няколко повърхности на различни разстояния, възникват множество ехота.

Звукът се разпространява по дивергент сферична вълна, която изпълва все по-голям обем. С увеличаване на разстоянието трептенията на частиците на средата отслабват и звукът се разсейва. Известно е, че за да се увеличи разстоянието на предаване, звукът трябва да бъде концентриран в дадена посока. Когато искаме например да бъдем чути, слагаме ръце на устата си или използваме мундщук.

Дифракцията, тоест огъването на звуковите лъчи, има голямо влияние върху обхвата на разпространение на звука. Колкото по-хетерогенна е средата, толкова повече се огъва звуковият лъч и съответно толкова по-късо е разстоянието на разпространение на звука.

Звукови свойства и характеристики

Основен физически характеристикизвук - честота и интензитет на вибрациите. Те влияят и на слуховото възприятие на хората.

Периодът на трептене е времето, през което се извършва едно пълно трептене. Пример за това е люлеещо се махало, когато се движи от крайната лява позиция в крайната дясна позиция и се връща обратно в първоначалната си позиция.

Честотата на трептене е броят на пълните трептения (периоди) за една секунда. Тази единица се нарича херц (Hz). Колкото по-висока е честотата на трептене, толкова по-висок е звукът, който чуваме, тоест звукът има по-висок тон. В съответствие с приетата международна система от единици 1000 Hz се наричат ​​килохерц (kHz), а 1 000 000 се наричат ​​мегахерц (MHz).

Честотно разпределение: чуваеми звуци - в рамките на 15Hz-20kHz, инфразвуци - под 15Hz; ултразвук - в рамките на 1,5 (104 - 109 Hz; хиперзвук - в рамките на 109 - 1013 Hz.

Човешкото ухо е най-чувствително към звуци с честота от 2000 до 5000 kHz. Най-голяма острота на слуха се наблюдава на възраст 15-20 години. С възрастта слухът се влошава.

Понятието дължина на вълната се свързва с периода и честотата на трептенията. Дължината на звуковата вълна е разстоянието между две последователни концентрации или разреждания на средата. Използвайки примера за вълни, разпространяващи се по повърхността на водата, това е разстоянието между два гребена.

Звуците също се различават по тембър. Основният тон на звука се придружава от вторични тонове, които винаги са с по-висока честота (обертонове). Тембърът е качествена характеристика на звука. Колкото повече обертонове се наслагват върху основния тон, толкова по-"сочен" е музикалният звук.

Втората основна характеристика е амплитудата на трептенията. Това е най-голямото отклонение от равновесното положение при хармонични вибрации. На примера на махало - максималното му отклонение в крайно ляво положение или в крайно дясно положение. Амплитудата на трептенията определя интензитета (силата) на звука.

Силата на звука или неговият интензитет се определя от количеството акустична енергия, протичаща за една секунда през площ от един квадратен сантиметър. Следователно интензитетът на акустичните вълни зависи от величината на акустичното налягане, създадено от източника в средата.

Силата на звука от своя страна е свързана с интензивността на звука. Колкото по-голям е интензитетът на звука, толкова по-силен е той. Тези понятия обаче не са еквивалентни. Силата на звука е мярка за силата на слуховото усещане, причинено от звук. Звук с еднакъв интензитет може да създаде различни слухови възприятия при различните хора. Всеки човек има свой собствен праг на чуване.

Човек престава да чува звуци с много висока интензивност и ги възприема като чувство на натиск и дори болка. Тази сила на звука се нарича праг на болка.

Ефектът на звука върху човешкото ухо

Слуховите органи на човека са в състояние да възприемат вибрации с честота от 15-20 херца до 16-20 хиляди херца. Механичните трептения с посочените честоти се наричат ​​звукови или акустични (акустика - учение за звука).Човешкото ухо е най-чувствително към звуци с честота от 1000 до 3000 Hz. Най-голяма острота на слуха се наблюдава на възраст 15-20 години. С възрастта слухът се влошава. При човек на възраст под 40 години най-високата чувствителност е в района на 3000 Hz, от 40 до 60 години - 2000 Hz, над 60 години - 1000 Hz. В диапазона до 500 Hz можем да различим намаляване или повишаване на честотата дори с 1 Hz. При по-високи честоти нашият слухов апарат става по-малко възприемчив към тази лека промяна в честотата. Така че след 2000 Hz можем да различим един звук от друг само когато разликата в честотата е поне 5 Hz. При по-малка разлика звуците ще ни изглеждат еднакви. Правила без изключения обаче почти няма. Има хора, които имат необичайно добър слух. Талантливият музикант може да открие промяна в звука само чрез малка част от вибрациите.

Външното ухо се състои от ушна мида и слухов канал, които го свързват с тъпанчето. Основната функция на външното ухо е да определя посоката на източника на звук. Ушният канал, който е тръба с дължина два сантиметра, стесняваща се навътре, защитава вътрешните части на ухото и действа като резонатор. Ушният канал завършва с тъпанчето - мембрана, която вибрира под действието на звукови вълни. Именно тук, на външната граница на средното ухо, се извършва трансформацията на обективния звук в субективен. Зад тъпанчето има три малки свързани помежду си кости: чукче, наковалня и стреме, през които вибрациите се предават на вътрешното ухо.

Там, в слуховия нерв, те се преобразуват в електрически сигнали. Малката кухина, където се намират чукчето, наковалнята и стремето, е изпълнена с въздух и е свързана с устната кухина чрез евстахиевата тръба. Благодарение на последното се поддържа еднакво налягане от вътрешната и външната страна на тъпанчето. Обикновено евстахиевата тръба е затворена и се отваря само при внезапна промяна на налягането (при прозяване, преглъщане), за да се изравни. Ако евстахиевата тръба на човек е затворена, например поради настинка, тогава налягането не се изравнява и човек чувства болка в ушите. Освен това вибрациите се предават от тимпаничната мембрана към овалния прозорец, който е началото на вътрешното ухо. Силата, действаща върху тимпаничната мембрана, е равна на произведението на налягането и площта на тимпаничната мембрана. Но истинските загадки на слуха започват от овалния прозорец. Звуковите вълни се разпространяват в течността (перилимфа), която изпълва кохлеята. Този орган на вътрешното ухо, оформен като кохлея, има дължина от три сантиметра и е разделен на две части по цялата дължина от преграда. Звуковите вълни достигат до преградата, заобикалят я и след това се разпространяват в посока почти до същото място, където първо са докоснали преградата, но от другата страна. Преградата на кохлеята се състои от базална мембрана, която е много дебела и опъната. Звуковите вибрации създават вълнообразни вълни по повърхността й, докато ръбовете за различни честоти лежат в напълно определени участъци от мембраната. Механичните вибрации се преобразуват в електрически в специален орган (орган на Корти), разположен над горната част на основната мембрана. Текторалната мембрана е разположена над кортиевия орган. И двата органа са потопени в течност - ендолимфата и са отделени от останалата част на кохлеята с мембраната на Райснер. Космите, израстващи от органа Корти, почти проникват през текториалната мембрана и когато се появи звук, те се докосват - звукът се преобразува, сега се кодира под формата на електрически сигнали. Съществена роля за укрепване на способността ни да възприемаме звуци играят кожата и костите на черепа, поради добрата им проводимост. Например, ако поставите ухото си на релсата, тогава движението на приближаващ влак може да бъде открито много преди да се появи.

Ефектът на звука върху човешкото тяло

През последните десетилетия рязко се увеличи броят на различни видове автомобили и други източници на шум, разпространението на преносими радиостанции и магнетофони, често включени на висока сила на звука, както и страстта към силната популярна музика. Отбелязва се, че в градовете на всеки 5-10 години нивото на шума се повишава с 5 dB (децибела). Трябва да се има предвид, че за далечните предци на човека шумът е бил алармен сигнал, показващ възможността за опасност. В същото време симпатико-надбъбречната и сърдечно-съдовата система, газообменът и други видове метаболизъм се променят бързо (нивото на захарта и холестерола в кръвта се повишава), подготвяйки тялото за битка или бягство. Въпреки че при съвременния човек тази функция на слуха е загубила такова практическо значение, "вегетативните реакции на борбата за съществуване" са запазени. Така че дори краткотраен шум от 60-90 dB предизвиква увеличаване на секрецията на хормони на хипофизата, които стимулират производството на много други хормони, по-специално катехоламини (адреналин и норепинефрин), работата на сърцето се увеличава, кръвоносните съдове тесни, кръвното налягане (BP) се повишава. В същото време беше отбелязано, че най-изразеното повишаване на кръвното налягане се наблюдава при пациенти с хипертония и лица с наследствена предразположеност към него. Под въздействието на шума се нарушава мозъчната дейност: променя се естеството на електроенцефалограмата, намалява се остротата на възприятието и умствената дейност. Имаше влошаване на храносмилането. Известно е, че продължителното излагане на шумна среда води до загуба на слуха. В зависимост от индивидуалната чувствителност хората по различен начин оценяват шума като неприятен и смущаващ. В същото време музиката и речта, които представляват интерес за слушателя, дори при 40-80 dB, могат да бъдат прехвърлени относително лесно. Обикновено слухът възприема колебания в диапазона 16-20000 Hz (колебания в секунда). Важно е да се подчертае, че неприятните последици са причинени не само от прекомерния шум в звуковия диапазон на трептенията: ултра- и инфразвукът в диапазоните, които не се възприемат от човешкия слух (над 20 хиляди Hz и под 16 Hz) също причинява нервно пренапрежение, неразположение , замайване, промяна в активността вътрешни органиособено нервната и сърдечно-съдовата система. Установено е, че жителите на райони, разположени в близост до големи международни летища, имат значително по-висока честота на хипертония, отколкото в по-тих район на същия град. Прекомерният шум (над 80 dB) засяга не само органите на слуха, но и други органи и системи (кръвоносна, храносмилателна, нервна и др.), Жизнените процеси се нарушават, енергийният метаболизъм започва да преобладава над пластичния, което води до преждевременно стареене на тялото .

С тези наблюдения-открития започнаха да се появяват методи за целенасочено въздействие върху човек. Можете да повлияете на ума и поведението на човек по различни начини, един от които изисква специално оборудване (технотронни техники, зомбификация.).

Звукоизолация

Степента на защита от шум на сградите се определя преди всичко от нормите за допустим шум за помещения с тази цел. Нормализираните параметри на постоянен шум в изчислените точки са нивата на звуково налягане L, dB, в октавни честотни ленти със средни геометрични честоти 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. За приблизителни изчисления е разрешено да се използват звукови нива LA, dBA. Нормализираните параметри на интермитентния шум в проектните точки са еквивалентните звукови нива LA eq, dBA и максималните звукови нива LA max, dBA.

Допустимите нива на звуково налягане (еквивалентни нива на звуково налягане) са стандартизирани от SNiP II-12-77 "Защита от шум".

Трябва да се има предвид, че допустимите нива на шум от външни източници в помещенията се установяват при осигуряване на нормативна вентилация на помещенията (за жилищни помещения, отделения, класове - с отворени прозорци, траверси, тесни прозоречни крила).

Изолирането от въздушния звук е затихването на звуковата енергия, когато тя се предава през оградата.

Стандартизирани параметри на звукоизолация на ограждащи конструкции на жилищни и обществени сгради, както и спомагателни сгради и помещения на промишлени предприятия, са индексът на изолация от въздушен звук на ограждащата конструкция Rw, dB и индексът на намаленото ниво на ударен шум под тавана.

Шум. Музика. реч.

От гледна точка на възприемането на звуците от органите на слуха, те могат да бъдат разделени основно на три категории: шум, музика и реч. Това са различни области на звукови явления, които имат информация, специфична за даден човек.

Шумът е несистемна комбинация Голям бройзвуци, тоест сливането на всички тези звуци в един несъгласен глас. Смята се, че шумът е категория звуци, които смущават или дразнят човека.

Хората могат да се справят само с определено количество шум. Но ако мине час - друг, а шумът не спира, тогава има напрежение, нервност и дори болка.

Звукът може да убие човек. През Средновековието дори имаше такава екзекуция, когато човек беше поставен под камбана и започнаха да го бият. Постепенно камбанният звън убива човек. Но това беше през Средновековието. В наше време се появиха свръхзвукови самолети. Ако такъв самолет прелети над града на височина 1000-1500 метра, тогава прозорците на къщите ще се спукат.

Музиката е специално явление в света на звуците, но за разлика от речта, тя не предава точни семантични или езикови значения. Емоционалното насищане и приятните музикални асоциации започват в ранна детска възраст, когато детето все още има вербална комуникация. Ритмите и напевите го свързват с майка му, а пеенето и танците са елемент от общуването в игрите. Ролята на музиката в човешкия живот е толкова голяма, че в последните годинимедицината му приписва лечебни свойства. С помощта на музиката можете да нормализирате биоритмите, да осигурите оптимално ниво на активност на сърдечно-съдовата система. Но човек трябва само да си спомни как войниците влизат в битка. От незапомнени времена песента е незаменим атрибут на войнишкия марш.

Инфразвук и ултразвук

Възможно ли е да наречем звук това, което изобщо не чуваме? Ами ако не чуем? Тези звуци вече не са достъпни за никого или нищо?

Например звуци с честота под 16 херца се наричат ​​инфразвук.

Инфразвук - еластични вибрации и вълни с честоти, които лежат под честотния диапазон, чуваем за хората. Обикновено 15-4 Hz се приемат за горна граница на инфразвуковия диапазон; такова определение е условно, тъй като при достатъчна интензивност слуховото възприятие се случва и при честоти от няколко Hz, въпреки че в този случай тоналният характер на усещането изчезва и само отделни цикли на трептения стават различими. Долната честотна граница на инфразвука е несигурна. Понастоящем областта на изследване се простира до около 0,001 Hz. Така обхватът на инфразвуковите честоти обхваща около 15 октави.

Инфразвуковите вълни се разпространяват във въздуха и водата, както и в земната кора. Инфразвуците също включват нискочестотни вибрации на големи конструкции, по-специално превозни средства, сгради.

И въпреки че ушите ни не "улавят" такива вибрации, но по някакъв начин човек все пак ги възприема. В този случай ние изпитваме неприятни, а понякога и тревожни усещания.

Отдавна е наблюдавано, че някои животни изпитват чувство за опасност много по-рано от хората. Те реагират предварително на далечен ураган или предстоящо земетресение. От друга страна учените са установили, че по време на катастрофални събития в природата възниква инфразвук – нискочестотни вибрации във въздуха. Това породи хипотези, че животните, благодарение на изострените си сетива, възприемат подобни сигнали по-рано от хората.

За съжаление инфразвукът се произвежда от много машини и индустриални инсталации. Ако, да речем, се случи в кола или самолет, тогава след известно време пилотите или шофьорите са тревожни, уморяват се по-бързо и това може да причини инцидент.

Те шумят в инфразвуковите машини и тогава работата с тях е по-трудна. И на всички около вас ще им е трудно. Не е по-добре, ако „бръмчи“ с инфразвукова вентилация в жилищна сграда. Уж не се чува, но хората се дразнят и дори може да им стане лошо. За да се отървете от инфразвукови трудности позволява специален "тест", който всяко устройство трябва да премине. Ако „фонитира“ в инфразвуковата зона, тогава няма да получи пропуск към хората.

Какво се нарича много висок тон? Такова недостъпно за ухото ни скърцане? Това е ултразвук. Ултразвук - еластични вълни с честоти от приблизително (1,5 - 2) (104 Hz (15 - 20 kHz) до 109 Hz (1 GHz); областта на честотните вълни от 109 до 1012 - 1013 Hz обикновено се нарича хиперзвук. По честота, Ултразвукът е удобно разделен на 3 диапазона: ултразвук с ниска честота (1,5 (104 - 105 Hz), ултразвук със средна честота (105 - 107 Hz), ултразвук с висока честота (107 - 109 Hz). Всеки от тези диапазони се характеризира със свои специфични характеристики на генериране, приемане, разпространение и приложение.

По физическа природа ултразвукът е еластична вълна и по това не се различава от звука, поради което честотната граница между звуковите и ултразвуковите вълни е условна. Въпреки това, поради по-високите честоти и, следователно, късите дължини на вълните, има редица особености в разпространението на ултразвук.

Поради късата дължина на вълната на ултразвука, неговата природа се определя преди всичко от молекулярна структуразаобикаляща среда. Ултразвукът в газ и по-специално във въздуха се разпространява с голямо затихване. Течностите и твърдите тела като правило са добри проводници на ултразвук - затихването в тях е много по-малко.

Човешкото ухо не е способно да възприема ултразвукови вълни. Много животни обаче го възприемат свободно. Това са, наред с други неща, кучетата, които познаваме толкова добре. Но кучетата, уви, не могат да „лаят“ с ултразвук. Но прилепите и делфините имат невероятна способност както да излъчват, така и да приемат ултразвук.

Хиперзвукът е еластични вълни с честоти от 109 до 1012 - 1013 Hz. По физическа природа хиперзвукът не се различава от звуковите и ултразвуковите вълни. Поради по-високите честоти и, следователно, по-късите дължини на вълните, отколкото в областта на ултразвука, взаимодействията на хиперзвука с квазичастиците в средата стават много по-значими - с електрони на проводимост, топлинни фонони и др. Хиперзвукът също често се представя като поток от квазичастици - фонони.

Честотният диапазон на хиперзвука съответства на честотите на електромагнитните трептения от дециметровия, сантиметровия и милиметровия диапазон (така наречените ултрависоки честоти). Честотата от 109 Hz във въздуха при нормално атмосферно налягане и стайна температура трябва да бъде от същия порядък като средния свободен път на молекулите във въздуха при същите условия. Въпреки това, еластичните вълни могат да се разпространяват в среда само ако тяхната дължина на вълната е значително по-голяма от свободния път на частиците в газове или по-голяма от междуатомните разстояния в течности и твърди вещества. Следователно хиперзвуковите вълни не могат да се разпространяват в газове (особено във въздух) при нормално атмосферно налягане. В течности затихването на хиперзвука е много голямо и диапазонът на разпространение е кратък. Хиперзвукът се разпространява относително добре в твърди тела - монокристали, особено при ниски температури. Но дори и в такива условия хиперзвукът е в състояние да покрие разстояние само от 1, максимум 15 сантиметра.

Звукът се разпространява в еластични среди - газове, течности и твърди веществаах механични вибрации, възприемани от органите на слуха.

С помощта на специални инструменти можете да видите разпространението на звукови вълни.

Звуковите вълни могат да навредят на човешкото здраве и обратно, да помогнат за лечение на заболявания, зависи от вида на звука.

Оказва се, че има звуци, които не се възприемат от човешкото ухо.

Библиография

Перишкин А. В., Гутник Е. М. Физика 9 клас

Касянов В. А. Физика 10 клас

Леонов А. А "Аз познавам света" Дет. енциклопедия. Физика

Глава 2. Акустичен шум и неговото въздействие върху човека

Цел: Да се ​​изследва влиянието на акустичния шум върху човешкото тяло.

Въведение

Светът около нас е красив святзвуци. Около нас са гласове на хора и животни, музика и шум на вятъра, пеене на птици. Хората предават информация чрез речта, а с помощта на слуха тя се възприема. За животните звукът е не по-малко важен, а в някои отношения и по-важен, защото техният слух е по-развит.

От гледна точка на физиката, звукът е механични вибрации, които се разпространяват в еластична среда: вода, въздух, твърдо тяло и т.н. Способността на човек да възприема звукови вибрации, да ги слуша, се отразява в името на учение за звука – акустика (от гръцки akustikos – слухов, слухов). Усещането за звук в нашите слухови органи възниква при периодични промени в атмосферното налягане. Звуковите вълни с голяма амплитуда на промяна на звуковото налягане се възприемат от човешкото ухо като силни звуци, с малка амплитуда на промяна на звуковото налягане - като тихи звуци. Силата на звука зависи от амплитудата на вибрациите. Силата на звука също зависи от неговата продължителност и от индивидуални особеностислушател.

Високочестотните звукови вибрации се наричат ​​високи звуци, а нискочестотните звукови вибрации се наричат ​​ниски звуци.

Човешките слухови органи са способни да възприемат звуци с честота от приблизително 20 Hz до 20 000 Hz. Надлъжните вълни в среда с честота на промяна на налягането под 20 Hz се наричат ​​инфразвук, с честота над 20 000 Hz - ултразвук. Човешкото ухо не възприема инфразвук и ултразвук, т.е. не чува. Трябва да се отбележи, че посочените граници на звуковия диапазон са произволни, тъй като зависят от възрастта на хората и индивидуалните характеристики на техния звуков апарат. Обикновено с напредването на възрастта горната честотна граница на възприеманите звуци намалява значително – някои по-възрастни хора могат да чуват звуци с честоти, които не надвишават 6000 Hz. Децата, напротив, могат да възприемат звуци, чиято честота е малко повече от 20 000 Hz.

Трептения, чиито честоти са по-големи от 20 000 Hz или по-малко от 20 Hz, се чуват от някои животни.

Предмет на изучаване на физиологичната акустика е самият орган на слуха, неговата структура и действие. Архитектурната акустика изучава разпространението на звука в помещенията, влиянието на размерите и формите върху звука, свойствата на материалите, които покриват стените и таваните. Това се отнася до слуховото възприятие на звука.

Има и музикална акустика, която изследва музикалните инструменти и условията за тяхното най-добро звучене. Физическата акустика се занимава с изучаването на самите звукови вибрации, а напоследък обхваща и вибрации, които се намират отвъд границите на чуваемост (ултраакустика). Той широко използва различни методи за преобразуване на механични вибрации в електрически вибрации и обратно (електроакустика).

Историческа справка

Звуците започват да се изучават в древността, тъй като човек се характеризира с интерес към всичко ново. Първите акустични наблюдения са направени през 6 век пр.н.е. Питагор установява връзка между височината и дългата струна или тръбата, която издава звука.

През 4 век пр. н. е. Аристотел е първият, който разбира правилно как звукът се разпространява във въздуха. Той каза, че звучащото тяло причинява компресия и разреждане на въздуха, ехото се обяснява с отразяването на звука от препятствия.

През 15 век Леонардо да Винчи формулира принципа за независимост на звуковите вълни от различни източници.

През 1660 г. в експериментите на Робърт Бойл е доказано, че въздухът е проводник на звук (звукът не се разпространява във вакуум).

През 1700-1707г. Мемоарите на Жозеф Савьор за акустиката са публикувани от Парижката академия на науките. В тези мемоари Сейвър обсъжда феномен, добре познат на дизайнерите на органи: ако две тръби на органи издават два звука едновременно, само малко различни по височина, тогава се чуват периодични усилвания на звука, подобно на дръм. Saver обясни това явление с периодичното съвпадение на трептенията на двата звука. Ако например единият от двата звука съответства на 32 трептения в секунда, а другият на 40 трептения, тогава краят на четвъртото трептене на първия звук съвпада с края на петото трептене на втория звук и по този начин звукът се усилва. От органни тръби Saver премина към пилотно проучваневибрации на струната, наблюдавайки възлите и антинодите на вибрациите (тези имена, които все още съществуват в науката, са въведени от него), а също така забеляза, че когато струната е развълнувана, заедно с основната нота звучат други ноти, дължината на вълната от които е ½, 1/3 , ¼,. от главния. Той нарече тези ноти най-високите хармонични тонове и това име беше предопределено да остане в науката. И накрая, Saver беше първият, който се опита да определи границата на възприятието на вибрациите като звуци: за ниските звуци той посочи граница от 25 вибрации в секунда, а за високите - 12 800. След това Нютон, въз основа на тези експериментални работи на Saver, дадоха първото изчисление на дължината на вълната на звука и стигнаха до заключението, което сега е добре известно във физиката, че за всяка отворена тръба дължината на вълната на излъчвания звук е равна на удвоената дължина на тръбата.

Източници на звук и тяхната природа

Общото за всички звуци е, че телата, които ги генерират, тоест източниците на звук, трептят. Всеки е запознат със звуците, които възникват, когато кожата, опъната върху барабана, се движи, вълните на морския прибой, клоните, които се люлеят от вятъра. Всички те са различни един от друг. "Цветът" на всеки отделен звук зависи строго от движението, поради което възниква. Така че, ако осцилаторното движение е изключително бързо, звукът съдържа високочестотни вибрации. По-бавното колебателно движение създава звук с по-ниска честота. Различни експерименти показват, че всеки източник на звук непременно трепти (въпреки че най-често тези трептения не се забелязват за окото). Например, звуците на гласовете на хората и много животни възникват в резултат на вибрациите на техните гласни струни, звуците на духови музикални инструменти, звукът на сирената, свиренето на вятъра и ударите на гръмотевиците са поради колебанията на въздушните маси.

Но не всяко трептящо тяло е източник на звук. Например, вибрираща тежест, окачена на нишка или пружина, не издава звук.

Честотата, с която се повтарят трептенията, се измерва в херци (или цикли в секунда); 1 Hz е честотата на такова периодично трептене, периодът е 1 s. Имайте предвид, че именно честотата е свойството, което ни позволява да различаваме един звук от друг.

Проучванията показват, че човешкото ухо е в състояние да възприема като звук механичните вибрации на телата, възникващи с честота от 20 Hz до 20 000 Hz. При много бързи, повече от 20 000 Hz или много бавни, по-малко от 20 Hz, звукови вибрации, ние не чуваме. Ето защо се нуждаем от специални устройства за регистриране на звуци, които са извън честотната граница, възприемана от човешкото ухо.

Ако скоростта на осцилаторното движение определя честотата на звука, тогава неговата величина (размерът на помещението) е силата на звука. Ако такова колело се върти с висока скорост, ще се получи високочестотен тон, по-бавното въртене ще генерира по-нискочестотен тон. Освен това, колкото по-малки са зъбите на колелото (както е показано от пунктираната линия), толкова по-слаб е звукът и колкото по-големи са зъбите, т.е. колкото повече карат плочата да се отклонява, толкова по-силен е звукът. По този начин можем да отбележим още една характеристика на звука - неговата сила (интензивност).

Невъзможно е да не споменем такова свойство на звука като качество. Качеството е тясно свързано със структурата, която може да премине от прекалено сложна до изключително проста. Тонът на камертона, поддържан от резонатора, има много проста структура, тъй като съдържа само една честота, чиято стойност зависи единствено от дизайна на камертона. В този случай звукът на камертона може да бъде както силен, така и слаб.

Можете да създавате сложни звуци, така например много честоти съдържат звука на органен акорд. Дори звукът на струната на мандолина е доста сложен. Това се дължи на факта, че опънатата струна трепти не само с основната (като камертон), но и с други честоти. Те генерират допълнителни тонове (хармоници), чиито честоти са цяло число пъти по-високи от честотата на основния тон.

Понятието честота е незаконно да се прилага към шума, въпреки че можем да говорим за някои области на неговите честоти, тъй като именно те разграничават един шум от друг. Спектърът на шума вече не може да бъде представен от една или повече линии, както в случая на монохроматичен сигнал или периодична вълна, съдържаща много хармоници. Изобразява се като цяла линия

Честотната структура на някои звуци, особено музикални, е такава, че всички обертонове са хармонични по отношение на основния тон; в такива случаи се казва, че звуците имат височина (определена от честотата на височината). Повечето от звуците не са толкова мелодични, нямат интегрално съотношение между честотите, характерно за музикалните звуци. Тези звуци са подобни по структура на шума. Следователно, обобщавайки казаното, можем да кажем, че звукът се характеризира със сила, качество и височина.

Какво се случва със звука, след като е създаден? Как стига например до ухото ни? Как се разпространява?

Ние възприемаме звука с ушите си. Между звучащото тяло (източник на звук) и ухото (приемник на звук) има вещество, което предава звукови вибрации от източника на звук към приемника. Най-често това вещество е въздух. Звукът не може да се разпространява в безвъздушно пространство. Както вълните не могат да съществуват без вода. Експериментите подкрепят това заключение. Нека разгледаме един от тях. Поставете звънец под звънеца на въздушната помпа и я включете. След това започват да изпомпват въздуха с помпа. Тъй като въздухът се разрежда, звукът става все по-слаб и по-слаб и накрая почти напълно изчезва. Когато отново започна да пускам въздух под звънеца, звукът на звънеца отново се чува.

Разбира се, звукът се разпространява не само във въздуха, но и в други тела. Това може да се провери и експериментално. Дори такъв слаб звук като тиктакането на джобен часовник, разположен в единия край на масата, може да бъде ясно чут, като поставите ухото си в другия край на масата.

Добре известно е, че звукът се предава на дълги разстояния по земята и особено по железопътните релси. Поставяйки ухото си на релсата или на земята, можете да чуете звука на дълъг влак или тропот на галопиращ кон.

Ако ние, намирайки се под вода, ударим камък в камък, ясно ще чуем звука от удара. Следователно звукът се разпространява и във водата. Рибите чуват стъпките и гласовете на хората на брега, това е добре известно на риболовците.

Експериментите показват, че различните твърди тела провеждат звука по различен начин. Еластичните тела са добри проводници на звука. Повечето метали, дърво, газове и течности са еластични тела и следователно провеждат звука добре.

Меките и порести тела са лош проводник на звука. Когато например часовник е в джоба, той е заобиколен от мека кърпа и ние не чуваме тиктакането му.

Между другото, фактът, че експериментът с камбана, поставена под капачка, дълго време не изглеждаше много убедителен, е свързан с разпространението на звука в твърди тела. Факт е, че експериментаторите не са изолирали звънеца достатъчно добре и звукът се чува дори когато няма въздух под капачката, тъй като вибрациите се предават през различни връзки на инсталацията.

През 1650 г. Athanasius Kirch'er и Otto Gücke, базирайки се на експеримент с камбана, заключиха, че въздухът не е необходим за разпространението на звука. И само десет години по-късно Робърт Бойл убедително доказва обратното. Звукът във въздуха, например, се предава чрез надлъжни вълни, т.е. чрез редуващи се кондензации и разреждания на въздуха, идващ от източника на звук. Но тъй като заобикалящото ни пространство, за разлика от двумерната повърхност на водата, е триизмерно, звуковите вълни се разпространяват не в две, а в три посоки - под формата на разминаващи се сфери.

Звуковите вълни, както всички други механични вълни, не се разпространяват в пространството моментално, а с определена скорост. Най-простите наблюдения позволяват да се провери това. Например по време на гръмотевична буря първо виждаме светкавица и едва след известно време чуваме гръм, въпреки че вибрациите на въздуха, възприемани от нас като звук, се появяват едновременно с светкавицата. Факт е, че скоростта на светлината е много висока (300 000 km / s), така че можем да предположим, че виждаме светкавица в момента на нейното възникване. А звукът от гръмотевица, който се образува едновременно с мълнията, ни отнема доста осезаемо време, за да измине разстоянието от мястото на възникването му до наблюдателя, стоящ на земята. Например, ако чуем гръм повече от 5 секунди след като сме видели светкавица, можем да заключим, че гръмотевичната буря е на поне 1,5 км от нас. Скоростта на звука зависи от свойствата на средата, в която се разпространява звукът. Учените са разработили различни методи за определяне на скоростта на звука във всяка среда.

Скоростта на звука и неговата честота определят дължината на вълната. Гледайки вълните в езерото, забелязваме, че разминаващите се кръгове понякога са по-малки, а понякога по-големи, с други думи, разстоянието между върховете на вълните или вълновите корита може да бъде различно в зависимост от размера на обекта, поради който са възникнали. Като държим ръката си достатъчно ниско над повърхността на водата, можем да усетим всяко пръскане, което минава покрай нас. Колкото по-голямо е разстоянието между последователните вълни, толкова по-рядко гребените им ще докосват пръстите ни. Такъв прост експеримент ни позволява да заключим, че в случай на вълни на водната повърхност за дадена скорост на разпространение на вълната, по-висока честота съответства на по-малко разстояние между вълновите гребени, тоест по-къси вълни и, обратно, на по-ниска честота, по-дълги вълни.

Същото важи и за звуковите вълни. Фактът, че звукова вълна преминава през определена точка в пространството, може да се съди по промяната на налягането в дадена точка. Тази промяна напълно повтаря трептенето на мембраната на източника на звук. Човек чува звук, защото звуковата вълна упражнява различен натиск върху тъпанчето на ухото му. Веднага щом гребенът на звукова вълна (или зона с високо налягане) достигне ухото ни. Усещаме натиск. Ако областите на повишено налягане на звуковата вълна следват една след друга достатъчно бързо, тогава тъпанчевата мембрана на нашето ухо вибрира бързо. Ако гребените на звуковата вълна са далеч един зад друг, тогава тъпанчето ще вибрира много по-бавно.

Скоростта на звука във въздуха е невероятна постоянна стойност. Вече видяхме, че честотата на звука е пряко свързана с разстоянието между гребените на звуковата вълна, т.е. съществува определена връзка между честотата на звука и дължината на вълната. Можем да изразим тази връзка по следния начин: дължината на вълната е равна на скоростта, разделена на честотата. Може да се каже по друг начин: дължината на вълната е обратно пропорционална на честотата с коефициент на пропорционалност, равно на скоросттазвук.

Как звукът става чуваем? Когато звуковите вълни навлязат в ушния канал, те карат тъпанчето, средното и вътрешното ухо да вибрират. Веднъж попаднали в течността, изпълваща кохлеята, въздушните вълни действат върху космените клетки вътре в органа на Корти. Слуховият нерв предава тези импулси към мозъка, където те се превръщат в звуци.

Измерване на шума

Шумът е неприятен или нежелан звук или набор от звуци, които пречат на възприемането на полезни сигнали, нарушават тишината, имат вредно или дразнещо въздействие върху човешкото тяло и намаляват неговата работоспособност.

В шумни райони много хора развиват симптоми на шумова болест: повишена нервна възбудимост, умора, високо кръвно налягане.

Нивото на шума се измерва в единици,

Изразяване на степента на звуци на налягане, - децибели. Този натиск не се възприема безкрайно. Нивото на шум от 20-30 dB е практически безвредно за хората - това е естествен фонов шум. Що се отнася до силните звуци, допустимата граница тук е приблизително 80 dB. Звук от 130 dB вече предизвиква болезнено усещане у човек, а 150 става непоносимо за него.

Акустичен шум - хаотични звукови вибрации с различно физическо естество, характеризиращи се с произволна промяна на амплитудата, честотата.

С разпространението на звукова вълна, състояща се от кондензация и разреждане на въздуха, налягането върху тъпанчето се променя. Единицата за налягане е 1 N/m2, а единицата за звукова мощност е 1 W/m2.

Прагът на чуване е минималната сила на звука, която човек възприема. При различни хоратой е различен и следователно условно прагът на чуване се счита за звуково налягане, равно на 2x10 "5 N / m2 при 1000 Hz, съответстващо на мощност от 10" 12 W / m2. Именно с тези величини се сравнява измерения звук.

Например звуковата мощност на двигателите по време на излитане реактивен самолетравна на 10 W/m2, т.е. превишава прага 1013 пъти. Неудобно е да се работи с толкова големи числа. Казват за звуци с различна сила, че единият е по-силен от другия не с толкова пъти, а с толкова единици. Обемната единица се нарича Бел - на името на изобретателя на телефона А. Бел (1847-1922). Силата на звука се измерва в децибели: 1 dB = 0,1 B (Bel). Визуално представяне на връзката между интензитета на звука, звуковото налягане и нивото на звука.

Възприемането на звука зависи не само от неговите количествени характеристики (налягане и мощност), но и от неговото качество - честота.

Един и същи звук при различни честоти се различава по сила.

Някои хора не чуват високочестотни звуци. Така че при по-възрастните хора горната граница на звуково възприятие пада до 6000 Hz. Те не чуват например писукането на комара и трелбата на щуреца, които издават звуци с честота около 20 000 Hz.

Известен английски физикД. Тиндал описва една от разходките си с приятел по следния начин: „Ливадите от двете страни на пътя гъмжаха от насекоми, които изпълниха въздуха с острото си бръмчене до ушите ми, но моят приятел не чу нищо от това - музиката на насекомите прелиташе отвъд границите на слуха му!“

Нива на шум

Силата на звука - нивото на енергия в звука - се измерва в децибели. Един шепот се равнява на приблизително 15 dB, шумоленето на гласове в студентска аудитория достига приблизително 50 dB, а уличният шум при интензивен трафик е приблизително 90 dB. Шумове над 100 dB могат да бъдат непоносими за човешкото ухо. Шум от порядъка на 140 dB (например звук от излитане на реактивен самолет) може да бъде болезнен за ухото и да увреди тъпанчето.

За повечето хора слухът се притъпява с възрастта. Това се дължи на факта, че ушните костици губят първоначалната си подвижност и следователно вибрациите не се предават на вътрешното ухо. В допълнение, инфекциите на слуховите органи могат да увредят тъпанчето и да повлияят негативно на функционирането на костите. Ако имате проблеми със слуха, трябва незабавно да се консултирате с лекар. Някои видове глухота се причиняват от увреждане на вътрешното ухо или слуховия нерв. Загубата на слуха може да бъде причинена и от постоянно излагане на шум (като например във фабрика) или внезапни и много силни изблици на звук. Трябва да сте много внимателни, когато използвате лични стерео плейъри, тъй като прекомерната сила на звука може също да доведе до глухота.

Допустим вътрешен шум

По отношение на нивото на шума следва да се отбележи, че подобно понятие не е ефимерно и неуредено от законодателна гледна точка. И така, в Украйна и до днес са в сила санитарните норми за допустим шум в помещенията на жилищни и обществени сгради и на територията на жилищното строителство, приети още от времето на СССР. Според този документ в жилищните помещения трябва да се осигури ниво на шума, което не надвишава 40 dB през деня и 30 dB през нощта (от 22:00 до 08:00).

Доста често шумът носи важна информация. Автомобилен или мотоциклетен състезател слуша внимателно звуците, които издават двигателят, шасито и другите части на движещо се превозно средство, защото всеки външен шум може да бъде предвестник на злополука. Шумът играе съществена роляв акустиката, оптиката, компютърните технологии, медицината.

Какво е шум? Разбира се като хаотични сложни вибрации от различно физическо естество.

Проблемът с шума съществува от много дълго време. Още в древни времена звукът на колела по калдъръмената настилка предизвиква безсъние у мнозина.

Или може би проблемът е възникнал още по-рано, когато съседите по пещерата са започнали да се карат, защото един от тях е почукал твърде силно, докато е правил каменен нож или брадва?

Шумовото замърсяване заобикаляща среданараства през цялото време. Ако през 1948 г. по време на проучване на жителите на големите градове 23% от респондентите отговориха утвърдително на въпроса дали се притесняват от шума в апартамента, то през 1961 г. - вече 50%. През последното десетилетие нивото на шума в градовете се е увеличило 10-15 пъти.

Шумът е вид звук, въпреки че често се нарича "нежелан звук". В същото време, според експерти, шумът на трамвай се оценява на ниво от 85-88 dB, тролейбус - 71 dB, автобус с мощност на двигателя над 220 к.с. с. - 92 dB, по-малко от 220 к.с с. - 80-85 dB.

Учени от Държавен университетОхайо заключава, че хората, които са редовно изложени на силни шумове, са 1,5 пъти по-склонни от другите да развият акустична неврома.

Акустичната неврома е доброкачествен тумор, който причинява загуба на слуха. Учените са изследвали 146 пациенти с акустична неврома и 564 здрави хора. На всички им бяха зададени въпроси за това колко често им се налага да се справят със силни звуци не по-слаби от 80 децибела (шум трафик). Въпросникът взе предвид шума от инструменти, двигатели, музика, детски плач, шум на спортни събития, барове и ресторанти. Участниците в проучването също бяха попитани дали използват защита на слуха. Тези, които редовно слушат силна музика, са имали 2,5 пъти по-висок риск от акустична неврома.

За тези, които са били изложени на технически шум - 1,8 пъти. За хората, които редовно слушат детски плач, шумът на стадиони, ресторанти или барове е 1,4 пъти по-висок. При използване на защита на слуха рискът от акустична неврома не е по-висок, отколкото при хора, които изобщо не са изложени на шум.

Въздействие на акустичния шум върху човека

Въздействието на акустичния шум върху човек е различно:

А. Вреден

Шумът води до доброкачествен тумор

Продължителният шум влияе неблагоприятно на органа на слуха, разтягайки тъпанчето, като по този начин намалява чувствителността към звука. Води до срив в дейността на сърцето, черния дроб, до изтощение и пренапрежение на нервните клетки. Звуци и шумове с висока мощност засягат слуховия апарат, нервните центрове, могат да причинят болка и шок. Ето как работи шумовото замърсяване.

Шумовете са изкуствени, техногенни. Оказват негативно влияние върху нервна системачовек. Един от най-лошите градски шумове е шумът от автомобилния транспорт по главните магистрали. Дразни нервната система, така че човек е измъчван от безпокойство, чувства се уморен.

Б. Благоприятно

Полезните звуци включват шума на листата. Плисъкът на вълните действа успокояващо на психиката ни. Тихото шумолене на листата, шумоленето на потока, лекото плискане на вода и звукът на прибоя винаги са приятни за човек. Те го успокояват, облекчават стреса.

В. Медицински

Терапевтичният ефект върху човек с помощта на звуците на природата произхожда от лекари и биофизици, които са работили с астронавти в началото на 80-те години на ХХ век. В психотерапевтичната практика естествените шумове се използват при лечението на различни заболявания като помощно средство. Психотерапевтите използват и така наречения "бял шум". Това е вид съскане, смътно напомнящо шума на вълните без пръски вода. Лекарите смятат, че "белият шум" успокоява и приспива.

Въздействието на шума върху човешкото тяло

Но дали само слуховите органи страдат от шума?

Учениците се насърчават да разберат, като прочетат следните твърдения.

1. Шумът причинява преждевременно стареене. Тридесет пъти от сто шумът намалява продължителността на живота на хората в главни градовеза 8-12 години.

2. Всяка трета жена и всеки четвърти мъж страдат от невроза, причинена от повишено нивошум.

3. Заболявания като гастрит, стомашна и чревна язва най-често се срещат при хора, които живеят и работят в шумна среда. Естрадните музиканти имат язва на стомаха - професионална болест.

4. Достатъчно силен шум след 1 минута може да предизвика промени в електрическата активност на мозъка, която става подобна на електрическата активност на мозъка при пациенти с епилепсия.

5. Шумът потиска нервната система, особено при многократно действие.

6. Под въздействието на шума има трайно намаляване на честотата и дълбочината на дишането. Понякога има сърдечна аритмия, хипертония.

7. Под въздействието на шума се променя метаболизма на въглехидратите, мазнините, протеините, солта, което се изразява в промяна в биохимичния състав на кръвта (нивото на захарта в кръвта намалява).

Прекомерният шум (над 80 dB) засяга не само органите на слуха, но и други органи и системи (кръвоносна, храносмилателна, нервна и др.), Жизнените процеси се нарушават, енергийният метаболизъм започва да преобладава над пластичния, което води до преждевременно стареене на тялото .

ПРОБЛЕМ С ШУМА

Големият град винаги е придружен от шум от трафика. През последните 25-30 години шумът се е увеличил с 12-15 dB в големите градове по света (т.е. обемът на шума се е увеличил 3-4 пъти). Ако летището се намира в рамките на града, както е в Москва, Вашингтон, Омск и редица други градове, това води до многократно превишаване на максимално допустимото ниво на звукови стимули.

И все пак автомобилният транспорт е лидер сред основните източници на шум в града. Именно той причинява шум до 95 dB по скалата на шумомера по главните улици на градовете. Нивото на шума в дневните със затворени прозорци към магистралата е само с 10-15 dB по-ниско, отколкото на улицата.

Шумът на автомобилите зависи от много причини: марката на автомобила, неговата изправност, скорост, качество на пътната настилка, мощност на двигателя и др. Шумът от двигателя се увеличава рязко в момента на стартирането и загряването му. Когато автомобилът се движи с първа скорост (до 40 км / ч), шумът от двигателя е 2 пъти по-висок от шума, генериран от него при втора скорост. При силно спиране на автомобила шумът също се увеличава значително.

Разкрита е зависимостта на състоянието на човешкото тяло от нивото на шума в околната среда. Отбелязани са известни промени във функционалното състояние на централната нервна и сърдечно-съдовата системи, причинени от шума. Исхемичната болест на сърцето, хипертонията, повишеният холестерол в кръвта се срещат по-често при хора, живеещи в шумни райони. Шумът силно нарушава съня, намалява неговата продължителност и дълбочина. Периодът на заспиване се увеличава с час или повече, а след събуждане хората се чувстват уморени и имат главоболие. Всичко това в крайна сметка се превръща в хронично преумора, отслабва имунната система, допринася за развитието на заболявания и намалява ефективността.

Сега се смята, че шумът може да намали продължителността на живота на човек с почти 10 години. Има и повече психично болни хора поради нарастващите звукови стимули, особено жените са засегнати от шума. Като цяло броят на хората с увреден слух в градовете се е увеличил, но главоболието и раздразнителността са станали най-честите явления.

ШУМОВОТО ЗАМЪРСЯВАНЕ

Звукът и шумът с висока мощност засягат слуховия апарат, нервните центрове и могат да причинят болка и шок. Ето как работи шумовото замърсяване. Тихото шумолене на листата, шумоленето на потока, гласовете на птиците, лекото плискане на вода и звукът на прибоя винаги са приятни за човек. Те го успокояват, облекчават стреса. Това се използва в медицински заведения, в стаи за психологическа помощ. Естествените шумове на природата стават все по-редки, изчезват напълно или се заглушават от индустриални, транспортни и други шумове.

Продължителният шум влияе неблагоприятно на органа на слуха, намалявайки чувствителността към звука. Води до срив в дейността на сърцето, черния дроб, до изтощение и пренапрежение на нервните клетки. Отслабените клетки на нервната система не могат да координират достатъчно работата на различните системи на тялото. Това води до нарушаване на тяхната дейност.

Вече знаем, че шумът от 150 dB е вреден за хората. Не случайно през Средновековието е имало екзекуция под камбаната. Бръмченето на камбанния звън измъчваше и бавно убиваше.

Всеки човек възприема шума по различен начин. Много зависи от възрастта, темперамента, здравословното състояние, условията на околната среда. Шумът има акумулиращ ефект, тоест акустичните стимули, натрупвайки се в тялото, все повече потискат нервната система. Шумът има особено вредно въздействие върху нервно-психическата дейност на организма.

Шумовете причиняват функционални нарушения на сърдечно-съдовата система; има вредно въздействие върху зрителните и вестибуларните анализатори; намалявам рефлекторна дейносткоето често води до инциденти и наранявания.

Шумът е коварен, вредното му въздействие върху организма става невидимо, неусетно, а сривовете в организма не се откриват веднага. Освен това човешкото тяло е практически беззащитно срещу шума.

Все по-често лекарите говорят за шумова болест, първично увреждане на слуха и нервната система. Източник на шумово замърсяване може да бъде промишлено предприятие или транспорт. Особено тежките самосвали и трамваите създават много шум. Шумът засяга човешката нервна система и затова в градовете и предприятията се предприемат мерки за защита от шум. Железопътните и трамвайните линии и пътищата, по които минава товарният транспорт, трябва да се преместят от централните части на градовете в рядко населени места, а около тях да се създадат добре шумопоглъщащи зелени площи. Самолетите не трябва да летят над градовете.

ШУМОИЗОЛАЦИЯ

Звукоизолацията значително помага да се избегнат вредните ефекти от шума.

Намаляването на шума се постига чрез строителни и акустични мерки. Във външните ограждащи конструкции прозорците и балконските врати имат значително по-ниска шумоизолация от самата стена.

Степента на защита от шум на сградите се определя преди всичко от нормите за допустим шум за помещения с тази цел.

БОРБА С АКУСТИЧНИЯ ШУМ

Лабораторията по акустика на МНИИП разработва раздели „Акустична екология” като част от проектната документация. Извършват се проекти за звукоизолация на помещения, контрол на шума, изчисления на системи за усилване на звука, акустични измервания. Въпреки че в обикновените помещения хората все повече търсят акустичен комфорт – добра защита от шум, разбираем говор и отсъствие на т.нар. акустични фантоми – негативни звукови образи, формирани от някои. В конструкции, предназначени за допълнителен бойс децибели, най-малко два слоя се редуват - "твърди" (гипсокартон, гипсови влакна) Също така, акустичният дизайн трябва да заема своята скромна ниша вътре. За борба с акустичния шум се използва честотно филтриране.

ГРАД И ЗЕЛЕНИ ПРОСТРАНСТВА

Ако защитите дома си от шум с дървета, тогава ще бъде полезно да знаете, че звуците не се абсорбират от листата. Удряйки ствола, звуковите вълни се разбиват, насочвайки се към почвата, която се абсорбира. Смърчът се смята за най-добрият пазител на тишината. Дори на най-натоварената магистрала можете да живеете спокойно, ако защитите дома си до зелени дървета. И би било хубаво да засадите кестени наблизо. Един възрастен кестен почиства от изгорелите газове на автомобилите с височина до 10 м, ширина до 20 м и дължина до 100 м. В същото време, за разлика от много други дървета, кестенът разгражда токсичните газове без почти никакво увреждане на своя “ здраве".

Значението на озеленяването на градските улици е много гъсто - гъстите насаждения от храсти и горски пояси предпазват от шума, намалявайки го с 10-12 dB (децибела), намаляват концентрацията на вредни частици във въздуха от 100 до 25%, намаляват скорост на вятъра от 10 до 2 m / s, намаляване на концентрацията на газове от машини до 15% на единица обем въздух, направете въздуха по-влажен, понижете температурата му, т.е. направете го по-дишащ.

Зелените площи също поглъщат звуци, колкото по-високи са дърветата и колкото по-гъсто е засаждането им, толкова по-малко звук се чува.

Зелените площи в комбинация с тревни площи, цветни лехи имат благоприятен ефект върху човешката психика, успокояват зрението, нервната система, са източник на вдъхновение и повишават работоспособността на хората. Най-великите произведенияизкуството и литературата, откритията на учените, са родени под благотворното влияние на природата. Така са създадени най-великите музикални творения на Бетовен, Чайковски, Щраус и други композитори, картини на забележителните руски пейзажисти Шишкин, Левитан, произведения на руски и съветски писатели. Неслучайно сибирският научен център е основан сред зелените насаждения на Приобската борова гора. Тук, в сянката на градския шум, заобиколени от зеленина, нашите сибирски учени успешно провеждат своите изследвания.

Засаждането на зеленина в градове като Москва и Киев е високо; в последното, например, има 200 пъти повече насаждения на жител, отколкото в Токио. В столицата на Япония за 50 години (1920-1970 г.) около половината от "всички зелени площи, разположени в" радиус от десет километра от центъра са унищожени. В Съединените щати почти 10 000 хектара централни градски паркове са били загубени през последните пет години.

← Шумът влияе неблагоприятно на състоянието на човешкото здраве, на първо място, влошава се слуха, състоянието на нервната и сърдечно-съдовата система.

← Шумът може да се измерва с помощта на специални устройства - шумомери.

← Необходимо е да се борим с вредното въздействие на шума чрез контролиране на нивото на шума, както и чрез специални мерки за намаляване на нивото на шума.

Разпространение на звука в свободното пространство

Ако източникът на звук всепосоченС други думи, звуковата енергия се разпространява равномерно във всички посоки, подобно на звука от самолет във въздушното пространство, тогава разпределението на звуковото налягане зависи само от разстоянието и намалява с 6 dB с всяко удвояване на разстоянието от източника на звук.

Ако източникът на звук насочени, като например клаксон, нивото на звуковото налягане зависи както от разстоянието, така и от ъгъла на възприемане спрямо оста на излъчване на звука.

Взаимодействие на звук с препятствие

Звуковите (звукови) вълни, срещайки препятствие по пътя си, се поглъщат частично от него, частично се отразяват от него, т.е. преизлъчват се от препятствието обратно в стаята и частично преминават през него.

Веднага трябва да се отбележи, че процентното съотношение на тези процеси ще бъде различно за звукови вълни с различна дължина, което се дължи на поведението на HF, MF и LF вълните. Освен това важна роля играят характеристиките на самото препятствие, като неговата дебелина, плътността на материала, от който е направено, както и свойствата на повърхността (гладка/релефна, плътна/рехава).

Разпространение на звука в затворено пространство

Разпространението на звука в затворено пространство (при условия на закрито) е коренно различно от условията на разпространението му в свободното пространство, тъй като звуковата вълна среща много препятствия по пътя си (стени, таван, под, мебели, предмети от интериора и др. ).

Получените многобройни отражения на основния звук взаимодействат както с директния звук, идващ директно от високоговорителя и достигащ до ушите на слушателя по най-краткия път, тоест по права линия, така и помежду си. Схематично тази разлика се илюстрира със следната диаграма:

1) Отворено пространство:директен звук;

2) Затворено пространство:директен звук + ранни отражения + реверберация.

Всеки знае, че звукът се отразява от стени, подове и тавани, но как става това?

Както вече беше обсъдено по-горе, звукова вълна, удряща се в препятствие, частично се отразява от него, частично се абсорбира и частично преминава през препятствието.

Естествено, колкото по-твърда и по-плътна е стената, толкова по-голяма част от акустичната енергия ще отразява обратно във вътрешността на стаята.

Звуковите вълни се отразяват от препятствията по силно насочен начин, следователно на места, където се отразяват от стени, тавани и подове, тоест далеч от основния източник на звук, се появяват звукови вълни. допълнителни "изображения"(вторични, "въображаеми" звукови източници или т.нар. "фантоми". В някои чужди източници на информация те се наричат ​​още "горещи зони").

Отраженията, взаимодействайки помежду си и с директен звук, го изкривяват и влошават яснотата на звуковата картина. Сега си представете какво се случва, когато многочестотен звук от два или повече високоговорителя наведнъж се отразява от шест повърхности на стаята (четири стени, таван и под) наведнъж и ще разберете какво огромно влияние оказва акустиката на стаята качеството на звука, възпроизвеждан в него.

И така, в затворено пространство (в стая) има три източника на звук:

1. директен звук- това е звукът, който идва директно от високоговорителите на климатика (акустичната система) и достига до ушите на слушателя по най-краткия път - по права линия, тоест без да се отразява от повърхностите на стените, пода и тавана на помещението. (условно може да се счита за оригинален звук, записан на музикален носител).

2. Ранни разсъждения (първи размисли)- това са отражения на основния звук от стените, пода и тавана на помещението, както и от намиращите се в него предмети от интериора, достигащи до ушите на слушателя по най-кратките пътища, т.е. претърпяващи едно единствено отражение, поради което те запазват достатъчно голяма амплитуда и се образуват в зоните на отражение върху стенни, подови и таванни повърхности "изображения"(вторични, виртуални, "въображаеми" източници, "фантоми") на директен звук. Ето защо първите отражения са най-важни в цялостната структура на отраженията и съответно оказват сериозно влияние върху качеството на звука и формирането на стерео образ.

3. Реверберационни отражения (късни отражения, реверберации, ехо). За разлика от ранните отражения, те са резултат от многократни отражения на основния звук от повърхностите на стените, пода и тавана на помещението. Те достигат до ушите на слушателя по сложни, дълги пътища и затова имат ниска амплитуда.

Под основензвукът се отнася до звук, идващ директно от високоговорителя, но за разлика от директния звук, има кръгова насоченост.

Каква е разликата между ранните и късните размисли?

За да се отговори на този въпрос, е необходимо да се запознаят с някои субективни характеристики на човешкото звуково възприятие, свързани с времевите характеристики на звука.

Това е т.нар Ефект на Хаас, чиято същност е, че ако звукът идва от няколко източника на различни разстояния, тогава нашето ухо / мозъчна система идентифицира (възприема) само звука, който е дошъл първи.

Ако разликата във времето на пристигане на няколко звукови сигнала е до 50 ms, тогава звукът, който е пристигнал по-рано, доминира над звука, който е пристигнал по-късно, дори ако последният е с 10 dB по-силен (т.е. 3 пъти по-силен!!!).

По този начин всички отражения, които достигат до ушите на слушателя през първите 50 ms след директния звук, се възприемат от човешкото ухо заедно с директния сигнал, тоест като един общ сигнал.

От една страна, това води до подобряване на възприемането на речта и субективно увеличаване на нейния обем, но в случай на възпроизвеждане на звук това значително влошава качеството му поради изкривяването на оригиналната музикална информация от отразени звукови сигнали сливане с него.

Ако отраженията пристигнат със закъснение от повече от 50 ms и имат сравнимо ниво с директния сигнал, човешкото ухо ги възприема като повторение на директния сигнал, т.е. под формата на отделни звукови сигнали. В такива случаи тези отражения се наричат "ехо" (реверберация). Ехото значително нарушава разбираемостта на речта и възприемането на музикалната информация.

1) От особено практическо значение са ранни разсъждения (първи размисли)достигайки до ухото на слушателя в интервал от време до 20 ms. след директен сигнал.

Както вече беше споменато, те запазват голяма амплитуда и се възприемат от човешкото ухо заедно с директния сигнал и следователно изкривяват неговата оригинална (оригинална) структура. По този начин, първите отражения са един от основните врагове на качествения звук.

Геометричните характеристики на ранните отражения пряко зависят от формата на помещението, местоположението на източника на звук (в нашия случай това са високоговорителите) и слушателя в него, като са уникални за всяка конкретна точка от даденото помещение.

Амплитудните характеристики на първите отражения зависят от:

Разстояния между източника на звук и отразяващата повърхност;

Разстояния от ушите на слушателя до отразяващата повърхност;

От акустичните свойства на самата отразяваща повърхност.

По този начин, акустичното представяне на всяка точка във вътрешното пространство на стаята се определя главно от комбинацията от характеристиките на директния звук и ранните отражения, пристигащи в тази точка.

2) Реверберация (късни отражения, ехо).

При възпроизвеждане на звук в стая ние чуваме не само директния звук от източника и ранните отражения, но и по-слаби (тихи) отразени сигнали, които са резултат от повтарящи се дълги отражения на основния звук от стените, пода и тавана на стаята. Естествено, тези звукови сигнали достигат до ушите на слушателя много по-късно от пристигането на директния звук и първите отражения. Субективно това се възприема като
формата на ехо.

Така ефектът, при който затихването на звука не настъпва веднага, а постепенно, поради многобройните му отражения от стените, пода и тавана на помещението, се нарича реверберация.

Спектралния състав на отразените сигнали в големи и малки помещения е различен, тъй като реверберацията носи информация за размера на помещението. Освен това спектърът на реверберационните сигнали съдържа и информация за свойствата на материалите, от които са направени отразяващите повърхности.

Например, реверберация с високо нивовисокочестотни компоненти, се свързва с стая, която има плътни стени, които отразяват добре високите честоти. Ако реверберационният звук е заглушен, тогава слушателят стига до заключението, че стените на стаята са покрити с килими или драперии, които абсорбират високите честоти.

Трябва също да се отбележи, че спектърът на реверберационните сигнали ви позволява да определите разстоянието до източника на звук.

Нашата ухо/мозъчна система, като автоматично оценява връзката между директния звук и нивата на реверберация, независимо преценява дали източникът на звук е близо (слаба реверберация) или далеч (силна реверберация).

В допълнение, човешкият слухов орган е проектиран по такъв начин, че качеството на възприятието на звука зависи не само от количественото съотношение между директния звук и реверберацията, но и от времето на забавяне на ревербериращия сигнал спрямо момента на възприемане. на директния звук.

Време за реверберацияпредставлява периодът от време, през който звуковата вълна, отекваща многократно в стаята, постепенно затихва. Този параметър е един от основните критерии за акустичните характеристики на помещението.

Този параметър характеризира размерите на помещението: в малки помещения се появяват по-голям брой повторни отражения за единица време, което, за разлика от ситуацията в големи помещения, води до бързо затихване и последващо затихване на реверберацията. Както и свойствата на отразяващите му повърхности: твърдите лъскави повърхности, за разлика от релефните и меките, отразяват добре звука, практически без да го отслабват, което от своя страна, естествено, удължава времето за реверберация.

Съкращението е прието за обозначаване на този параметър. RT60, т.е. времето (в секунди), за което нивото на звуково налягане (SPL) в помещението намалява с 60 dB, след като източникът на звук спре да излъчва.

Множественото ехо субективно се възприема като силата на звука на помещението. Колкото по-ниско е затихването, толкова по-дълго е времето за реверберация и съответно ехото е по-силно.

Както вече беше отбелязано, времето за реверберация се определя не само от размера на помещението, но и от отразяващата способност на стените, пода и тавана. Забелязвали ли сте някога колко необичаен е звукът в празна стая, подготвена за ремонт, или в огромен хангар, където има много ехо?

Във връзка с горното е препоръчително да разгледаме още една категория, а именно радиус на стрелата. Какво е?

Говорим за съотношението на нивата на пряк и отразен звук. Като цяло, колкото по-близо е слушателят до източника на звук, толкова по-силен е директният звук и съответно по-тих отразеният звук. Докато се отдалечавате от източника на звук, директният звук отслабва, докато отразеният звук, напротив, се увеличава.

Логично следвайки този принцип, може справедливо да се приеме, че на известно разстояние от източника на звук директният и отразеният звук ще се възприемат от слушателя с еднаква сила. Така кръгът с радиус, съответстващ на радиуса на стрелата, е границата между две области: вътрешната с преобладаване на директен звук и външната, където доминира отразеният звук.

Характеристики на поведението на звукови вълни с различна дължина в затворено пространство

Очевидно е, че поведението на звука в музикално студио се подчинява на законите на разпространението му в затворено пространство. Нека разгледаме този процес по-подробно.

Поведението на звуковите вълни в затворено пространство зависи от тяхната дължина и съответно от честотата на техните трептения, вариращи от 17 метра (20 Hz - в началото на чуваемия бас диапазон) до 17 милиметра (20 KHz - в края на звуковия високочестотен диапазон).

Опростено, поведението на звуковите вълни в помещението, в зависимост от тяхната дължина, може да бъде представено като два независими модела.

Едно - за ниските честоти изглежда чисто вълнов процес- интерференция (добавяне) на всички нискочестотни източници (както баси от високоговорители, така и нискочестотни отражения от стени, под и таван), водещи до формирането на триизмерна картина за всяка честота, като планински терен с редуващи се върхове и намалява обема.

Вторият - за HF, е подобен на излъчването на светлина с известни закони на пречупване, отражение и дифракция. Тя използва визуални методи геометрична оптика, тъй като в тези области важат подобни правила. Например, част от енергията на звукова вълна, която достига до твърда повърхност, се отразява от нея под ъгъл, равен ъгълпадане.

Цялостната картина се допълва от смесица от тези два процеса за MF.

Вълни със средна и висока честота (вълни с малка дължина).

Както вече беше споменато, поведението на високочестотните звукови вълни като цяло се подчинява на законите за разпространение на светлината. Това е пряко свързано с вълните от HF диапазона и е повече или по-малко вярно по отношение на HF поддиапазона.

Първата характеристика на звуковите вълни в този диапазон е тяхната ярко изразеност ориентация, тоест промяна (усилване или отслабване) на възприемането на нивото на HF дори при леко отклонение от оста на тяхното излъчване. Просто казано, високите честоти се разпространяват към слушателя като лъч от прожектор.

Насочеността нараства с честотата на сигнала, достигайки максимум при най-високите честоти. Именно насочеността определя основното значение на ВЧ вълните при формирането на стерео изображение.

Втората характерна особеност на HF е способността за многократно отразяване от твърди повърхности, като откачащ куршум или билярдна топка, което от своя страна причинява лесното им разсейване (дифузия).

Третата особеност е лесно усвояванедори тънки меки повърхности, като например завеси.

Именно поради насочеността и способността за отразяване на HF, както беше отбелязано по-горе, това Активно участиепри формирането на модела на реверберация.

Нискочестотни или басови вълни (дълги вълни).

И така, поведението на ниските честоти в затворено пространство изглежда като чисто вълнов процес, който се основава на интерференция, тоест процесът на добавяне (наслагване) на звукови вълни, излъчвани от абсолютно всички нискочестотни източници в стаята, както и колкото се може повече нискочестотни отражения от стените, пода и тавана на стаята.

Това се дължи на факта, че за разлика от средночестотните и високочестотните вълни, които са насочени, басовите вълни се разпространяват равномерно във всички посоки като сфери, излъчващи се от излъчващ център. По този начин, нискочестотните звукови вълни са всепосочен, поради което е невъзможно да се определи местоположението на високоговорителя със затворени очи.

Това свойство на нискочестотните вълни обяснява неспособността им да участват във формирането на стерео изображение.

В допълнение, поради дългата дължина на вълната и високата енергия, нискочестотните вълни са в състояние не само да се огъват около препятствие, но също така, частично отразени, да „преминават“ дори през бетонни стени (това е точно случаят, когато вашите далечни съседи във „висока сграда“ чуйте нискочестотно „бръмчене“, докато слушате музика).

Така, за разлика от високите честоти, които лесно се отразяват от твърди повърхности, басовите вълни се отразяват много по-зле, частично се абсорбират и частично преминават през препятствието, а с намаляване на честотата губят способността си да отразяват повече и предпочитат да "продължат напред" .

Освен това нискочестотните вълни „могат“ да „изтичат“ от стаята през отворени отвори на прозорци и врати, а също така лесно да проникват през стъкло, сякаш изобщо не съществува.

Имайки предвид всички горепосочени точки, а също и като вземем предвид факта, че дължините на вълните на нискочестотните вълни са съизмерими с линейните размери на помещението (дължина, ширина и височина), става ясно защо поведението на басовите вълни е главно повлиян от параметрите на помещението.

Ако дължината на вълната на звуковия сигнал е два пъти по-голяма от един от линейните размери на помещението, то при неговата честота между дадена двойка стени се получава най-страховитият и труден за потискане акустичен феномен, който буквално „убива“ звук, - въздушен обемен резонанс.

Субективно това се изразява в усилване на сигнала на тази конкретна честота спрямо нивото на други честоти и появата на бумтящ звук.

Нискочестотни резонанси и стоящи вълни възникват между две успоредни повърхности (например между предната и задната стена или между страничните стени, или между пода и тавана), когато в дадено помещение се възбуди звукова вълна с подходяща честота.

Освен това е абсолютно без значение какво ще възбуди тази вълна: възпроизвеждане на музика, свирене на музикален инструмент, тембър на гласа по време на разговор, звуци от комуникации или преминаващи превозни средства, работа на електрически уреди и др.).

Нискочестотните звукови вълни са всепосочни ("... не можем да локализираме баса под 80 Hz..." - Антъни Гримани) и имат огромна енергия. Най-ниските от тях - басовите честоти, практически не се отразяват, те могат да преминат през всякакви препятствия.

С увеличаване на честотата тяхната отразяваща способност се увеличава и проникващата им способност намалява.

„Смята се, че звукът се разпространява по права линия, като всяка вълна. Но това е вярно само за широко пространство, лишено от препятствия. В действителност движението на звуковите вълни е неизмеримо по-сложно. Те се сблъскват с препятствия и помежду си, а понякога се разпространяват, образувайки вихри, по неописуеми траектории.

Според мен тези, които се занимават с аудиотехника, трябва да имат пространствено въображение, за да представят ясно визуалните образи на звуковите вълни и тяхното поведение, което не може да се обясни само с теорията на електричеството.

Изглежда, че до ден днешен огромен брой фактори, които влияят на възпроизвеждането на звука, остават неизследвани, предизвиквайки всички натрупани знания и опит на звуковите инженери. Колкото повече мисля за това, толкова повече осъзнавам, че светът на звука е много по-дълбок, отколкото можем да си представим.”

Ние възприемаме звуците на разстояние от техните източници. Звукът обикновено достига до нас във въздуха. Въздухът е еластична среда, която предава звука.

Ако средата за предаване на звук се премахне между източника и приемника, тогава звукът няма да се разпространи и следователно приемникът няма да го възприеме. Нека демонстрираме това експериментално.

Нека поставим будилник под звънеца на въздушната помпа (фиг. 80). Докато в камбаната има въздух, звукът на камбаната се чува ясно. Когато въздухът се изпомпва изпод камбаната, звукът постепенно отслабва и накрая става нечуваем. Без предавателна среда вибрациите на чинела на камбаната не могат да се разпространят и звукът не достига до ухото ни. Пуснете въздуха под камбаната и чуйте звъна отново.

Ориз. 80. Експеримент, доказващ, че в пространство, където няма материална среда, звукът не се разпространява

Еластични вещества, като метали, дърво, течности, газове, провеждат звуци добре.

Нека поставим джобен часовник в единия край на дървената дъска, а ние самите ще се преместим в другия край. Слагайки ухо на дъската, ще чуем часовника.

Завържете връв към метална лъжица. Прикрепете края на връвта към ухото. Удряйки лъжицата, ще чуем силен звук. Още по-силен звук ще чуем, ако сменим канапа с тел.

Меките и порести тела са лош проводник на звука. За да се предпази всяка стая от проникване на външни звуци, стените, подът и таванът са положени със слоеве от звукопоглъщащи материали. Като междинни слоеве се използват филц, пресован корк, порести камъни, различни синтетични материали (например пенопласт), направени на базата на разпенени полимери. Звукът в такива слоеве бързо затихва.

Течностите провеждат звука добре. Рибите, например, чуват добре стъпки и гласове на брега, това е известно на опитни риболовци.

И така, звукът се разпространява във всяка еластична среда - твърда, течна и газообразна, но не може да се разпространява в пространството, където няма вещество.

Трептенията на източника създават еластична вълна със звукова честота в околната среда. Вълната, достигайки до ухото, действа върху тъпанчето, карайки го да вибрира с честота, съответстваща на честотата на източника на звук. Треперенето на тимпаничната мембрана се предава през осикулите до окончанията на слуховия нерв, дразни ги и по този начин предизвиква усещане за звук.

Спомнете си, че в газове и течности могат да съществуват само надлъжни еластични вълни. Звукът във въздуха, например, се предава чрез надлъжни вълни, т.е. чрез редуващи се кондензации и разреждания на въздуха, идващ от източника на звук.

Звуковата вълна, както всяка друга механична вълна, не се разпространява в пространството моментално, а с определена скорост. Това може да се види, например, като се наблюдава стрелбата на пистолет отдалеч. Първо виждаме огън и дим, а след малко чуваме звук от изстрел. Димът се появява едновременно с първата звукова вибрация. Чрез измерване на интервала от време t между момента на възникване на звука (момента, в който се появява димът) и момента, в който той достигне до ухото, можем да определим скоростта на разпространение на звука:

Измерванията показват, че скоростта на звука във въздуха при 0 °C и нормално атмосферно налягане е 332 m/s.

Скоростта на звука в газовете е толкова по-голяма, колкото по-висока е тяхната температура. Например при 20 °C скоростта на звука във въздуха е 343 m/s, при 60 °C - 366 m/s, при 100 °C - 387 m/s. Това се обяснява с факта, че с повишаване на температурата еластичността на газовете се увеличава и колкото по-големи са еластичните сили, които възникват в средата по време на нейната деформация, толкова по-голяма е подвижността на частиците и толкова по-бързо се предават вибрациите от една точка към друг.

Скоростта на звука зависи и от свойствата на средата, в която се разпространява звукът. Например при 0 °C скоростта на звука във водорода е 1284 m/s, а във въглеродния диоксид е 259 m/s, тъй като водородните молекули са по-малко масивни и по-малко инертни.

В наши дни скоростта на звука може да бъде измерена във всякаква среда.

Молекулите в течности и твърди вещества са по-близо една до друга и взаимодействат по-силно от молекулите на газа. Следователно скоростта на звука в течни и твърди среди е по-голяма, отколкото в газообразни среди.

Тъй като звукът е вълна, за да определите скоростта на звука, в допълнение към формулата V = s / t, можете да използвате известните ви формули: V = λ / T и V = vλ. При решаване на задачи скоростта на звука във въздуха обикновено се приема за равна на 340 m/s.

Въпроси

1. Каква е целта на експеримента, показан на фигура 80? Опишете как се провежда този експеримент и какъв извод следва от него.
2. Може ли звукът да се разпространява в газове, течности, твърди вещества? Подкрепете отговорите си с примери.
3. Кое тяло провежда звука по-добре - еластично или поресто? Дайте примери за еластични и порести тела.
4. Какъв вид вълна - надлъжна или напречна - е звукът, който се разпространява във въздуха; във вода?
5. Дайте пример, показващ, че звуковата вълна не се разпространява моментално, а с определена скорост.

Упражнение 30

1. Може ли звукът от масивна експлозия на Луната да се чуе на Земята? Обосновете отговора.
2. Ако завържете половината от сапунерка към всеки край на конеца, тогава с помощта на такъв телефон можете дори да шепнете, докато сте в различни стаи. Обяснете явлението.
3. Определете скоростта на звука във вода, ако източник, който трепти с период от 0,002 s, възбужда във вода вълни с дължина 2,9 m.
4. Определете дължината на вълната на звукова вълна от 725 Hz във въздух, вода и стъкло.
5. Единият край на дълга метална тръба е ударен веднъж с чук. Ще се разпространи ли звукът от удара до втория край на тръбата през метала; през въздуха вътре в тръбата? Колко удара ще чуе човекът, който стои в другия край на тръбата?
6. Наблюдател, стоящ близо до прав участък железопътна линия, видях пара над свирката на парен локомотив, който вървеше в далечината. След 2 s след появата на пара той чу звука на свирка, а след 34 s парният локомотив премина покрай наблюдателя. Определете скоростта на локомотива.

МОСКВА, 16 октомври - РИА Новости, Олга Коленцова.Всеки знае, че всяка къща има своя собствена чуваемост. В някои къщи хората дори не знаят за съществуването на шумно дете и огромна овчарка в квартала, докато в други можете да проследите маршрута на дори малка котка, която се движи из апартамента.

Случва се след много месеци ремонт най-накрая да разгледате готовата версия - и да останете разочаровани. Защото резултатът е Истински животне прилича на проекта. Специалистите по ремонт казаха на уебсайта на RIA Real Estate как бързо и евтино да направите промени в интериора.

Звуковата вълна е вибрация на частици, в която се пренася енергия. Тоест, частиците променят позицията си спрямо равновесието, вибрирайки нагоре и надолу или наляво и надясно. Във въздуха частиците, освен вибрации, са в постоянно хаотично движение. Когато говорим, караме молекулите на въздуха да вибрират на определена честота, която се регистрира от нашия слухов орган. Поради произволното движение на молекулите, те са по-бързи от своите "братя" в твърдо тяло, "губят" честотата, в рамките на която са се движели по-рано.

Ами твърдите вещества? Ако ударите стената или пода на къща с чук, звуковата вълна ще премине през солидна структура, карайки атомите или молекулите, които я изграждат, да вибрират. Трябва обаче да се помни, че в твърдите вещества частиците са "опаковани" по-плътно, тъй като са разположени по-близо една до друга. И скоростта на звука плътни срединяколко пъти по-бърза от скоростта на звука във въздуха. При 25 градуса по Целзий средната скорост на разпространението му е 346 метра в секунда. А в бетона тази стойност достига 4250-5250 метра в секунда. Разликата е повече от 12 пъти! Не е изненадващо, че звукова вълна може да се предава на дълги разстояния в твърди тела, а не във въздуха.

Вибрациите на въздушните молекули са доста слаби, така че могат да бъдат абсорбирани от дебела, например бетонна стена. Разбира се, колкото по-дебел е, толкова по-добре изолира обитателите на апартамента от опознаване на тайните на техните съседи.

Но ако движението на въздушните молекули бъде спряно от стена, тогава вътре в нея звукът ще се втурне без бариери. Молекулярните вибрации на твърдите тела са много по-"енергични", следователно те лесно пренасят енергия във въздушната среда. Да предположим, че човек на петия етаж реши да закове рафт на стената. Движението на свредлото кара молекулите, които изграждат цялата твърда повърхност, да вибрират. Самият човек чува както въздушен шум, така и удар. Но неговите съседи на няколко етажа по-горе чуват само ударен шум, произтичащ от разпространението на звукова вълна през конструкцията на сградата.

Да кажем, че съседите от горния етаж тропат, скачат, блъскат топката до посред нощ, а голямата им котка обича да скача от рафта в килера на пода точно над главата ви. В този случай хората обикновено се съветват да звукоизолират тавана. Но най-често не помага или помага много малко. Защо? Просто звуковата вълна се разпространява през материала при удар. Тя успешно ще се движи не само по тавана, но и по стените и дори по пода. Следователно, за ефективна борбас шум, е необходимо да се изолират всички стени на помещението. Разбира се, много по-лесно и по-ефективно е да потушите звуковата вълна в самото начало. Всъщност, в случай на пожар в кърпа, която е била неуспешно поставена до горелката, ние незабавно гасим кърпата и не чакаме, докато цялата кухня се запали. Ето защо е по-добре веднага да изберете съседи отгоре със звукоизолиран под. Или по време на ремонт ще трябва да направите пълна изолация на спалнята.

Сериите от жилищни сгради могат да бъдат разделени на тухлени, блокови и стоманобетонни. Но най-новите конструкции според строителната технология се разделят на панелни, монолитни и сглобяеми-монолитни.

Когато се строи сглобяема къща, плочите се произвеждат във фабрики и се доставят на строителната площадка, където работниците трябва само да сглобят от тях желаната конструкция. При най-малкото несъответствие между плочите между апартаментите се появяват празнини, през които преминава звук. А дебелината на такива панели най-често е 10-12 сантиметра, така че тези къщи се считат за едни от най-лошите по отношение на звукоизолацията.

За монолитни къщи се изгражда армировъчна клетка и бетонът се излива във вече сглобена форма с помощта на трайни щитове. Дебелината на стените на такива къщи е средно 20-40 сантиметра, така че разговорите на съседите са практически нечуваеми, но ударният шум лесно се разпространява през таваните поради тяхната здравина.

Тухлените къщи традиционно се считат за най-тихите и топли. Вярно е, че жителите на големите градове могат да се сбогуват с мечтата за чисто тухлени къщи, тъй като работата по тяхното изграждане изисква много голяма инвестиция във времето. Въпреки че тухлите понякога се използват и за изграждането на монолитни къщи, облицовайки ги с външни стени и прегради. Но това има малък ефект върху цялостната звукоизолация, така че всички монолитни къщи се считат за доста шумни.

"Шумоизолацията зависи много както от материала, така и от технологията. Трябва да се използват различни порести материали, които да поглъщат звуците. Например в старите панелни къщи, където нямаше никаква шумоизолация, килимите често се окачваха на стената и се слагаха на пода , Сега има по-малка нужда от това и килимите не са на мода, тъй като те събират много прах.Има добавки в бетона, които могат значително да намалят шума, предаван по стените.Въпреки това GOSTs и разпоредбите не задължават строителните компании да добавят звукопоглъщащи добавки към бетона “, казва Иван Завялов, изследовател в катедрата по приложна механика на MIPT.

Съвременните сгради са далеч от идеалите за звукоизолация. За да сте напълно сигурни в денонощния мир и да не зависи от хобитата на съседите, може би остава само да закупите частна къща.