Uočeno je da je širenje zvuka gusto. Značajke širenja zvuka i zračenja u vodi. Koja je razlika između ranih i kasnih refleksija?

Jeste li ikada pomislili da je zvuk jedna od najupečatljivijih manifestacija života, djelovanja i pokreta? A i o tome da svaki zvuk ima svoje “lice”? I mi čak zatvorenih očiju, a da ništa ne vidimo, samo po zvuku možemo nagađati što se okolo događa. Razlikujemo glasove prijatelja, čujemo šuškanje, riku, lavež, mijaukanje itd. Svi ti zvukovi poznati su nam iz djetinjstva i lako ih prepoznajemo. Štoviše, čak i u apsolutnoj tišini svaki od navedenih zvukova možemo čuti unutarnjim sluhom. Zamislite to kao u stvarnosti.

Što je zvuk?

Zvukovi koje percipira ljudsko uho jedan su od najvažnijih izvora informacija o svijetu oko nas. Šum mora i vjetra, pjev ptica, ljudski glasovi i krikovi životinja, grmljavina, zvukovi micanja ušiju olakšavaju prilagodbu promjenjivim vanjskim uvjetima.

Ako je, na primjer, kamen pao u planini, au blizini nije bilo nikoga tko bi mogao čuti zvuk njegovog pada, je li zvuk postojao ili ne? Na pitanje se može odgovoriti i pozitivno i negativno u jednakoj mjeri, jer riječ zvuk ima dvostruko značenje. Stoga se treba složiti. Stoga se treba složiti oko toga što se smatra zvukom - fizikalnom pojavom u oblik širenja zvučnih vibracija u zraku ili osjet slušatelja. Prvi je u biti uzrok, drugi je posljedica, dok je prvi koncept zvuka objektivan, drugi subjektivan. U prvom slučaju, zvuk je zapravo tok energije koji teče poput riječnog toka. Takav zvuk može promijeniti medij kroz koji prolazi, i sam je njime promijenjen." U drugom slučaju, pod zvukom mislimo na one osjećaje koji se javljaju kod slušatelja kada zvučni val djeluje na mozak putem slušnog aparata.Čujući zvuk, čovjek može doživjeti različite osjećaje.Široku lepezu emocija izaziva u nama taj složeni sklop zvukova koji nazivamo glazbom.Zvukovi čine temelj govora koji služi kao glavno sredstvo komunikacije u ljudskom društvu. I konačno, postoji oblik zvuka koji se zove buka. Analiza zvuka sa stajališta subjektivne percepcije složenija je nego s objektivnom procjenom.

Kako stvoriti zvuk?

Ono što je zajedničko svim zvukovima je da tijela koja ih stvaraju, tj. izvori zvuka, vibriraju (iako su te vibracije najčešće oku nevidljive). Na primjer, zvukovi glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat njihovih vibracija. glasnice, zvuk puhačkih instrumenata, zvuk sirene, zvižduk vjetra i tutnjava grmljavine uzrokovani su kolebanjima zračnih masa.

Koristeći ravnalo kao primjer, možete doslovno vidjeti vlastitim očima kako se rađa zvuk. Kakav pokret čini ravnalo kada jedan kraj pričvrstimo, drugi povučemo i otpustimo? Primijetit ćemo da kao da je drhtao i oklijevao. Na temelju toga zaključujemo da zvuk nastaje kratkim ili dugim titranjem nekih predmeta.

Izvor zvuka ne mogu biti samo predmeti koji vibriraju. Zviždanje metaka ili granata u letu, zavijanje vjetra, buka mlaznog motora rađaju se iz prekida u strujanju zraka, pri čemu također dolazi do razrjeđivanja i kompresije.

Također, zvučna vibracijska kretanja mogu se primijetiti pomoću uređaja - vilice za ugađanje. To je zakrivljena metalna šipka postavljena na nogu na kutiji rezonatora. Ako udarite čekićem po vilici za ugađanje, ona će zazvučati. Vibracije grana zvučne vilice su neprimjetne. Ali mogu se otkriti ako malu kuglicu obješenu na nit prinesete zvučnoj vilici za ugađanje. Lopta će povremeno odskočiti, što ukazuje na vibracije Cameronovih grana.

Kao rezultat interakcije izvora zvuka s okolnim zrakom, čestice zraka počinju se komprimirati i širiti u vremenu (ili "skoro u vremenu") s kretanjem izvora zvuka. Tada se, zahvaljujući svojstvima zraka kao fluidnog medija, vibracije prenose s jedne čestice zraka na drugu.

Prema objašnjenju širenja zvučnih valova

Kao rezultat toga, vibracije se prenose zrakom na daljinu, tj. zvučni ili akustični val, ili jednostavno zvuk, širi se zrakom. Zvuk, dopirući do ljudskog uha, zauzvrat pobuđuje vibracije u njegovim osjetljivim područjima, koje mi percipiramo u obliku govora, glazbe, buke itd. (ovisno o svojstvima zvuka koje diktira priroda njegovog izvora) .

Širenje zvučnih valova

Je li moguće vidjeti kako zvuk "teče"? U prozirnom zraku ili vodi, vibracije samih čestica su neprimjetne. Ali lako možete pronaći primjer koji će vam reći što se događa kada se zvuk širi.

Nužan uvjet za širenje zvučnih valova je prisutnost materijalnog medija.

U vakuumu se zvučni valovi ne šire jer tamo nema čestica koje prenose interakciju iz izvora vibracije.

Stoga, zbog nedostatka atmosfere, na Mjesecu vlada potpuna tišina. Čak ni pad meteorita na njegovu površinu promatrač ne čuje.

Brzina širenja zvučnih valova određena je brzinom prijenosa interakcija među česticama.

Brzina zvuka je brzina širenja zvučnih valova u mediju. U plinu se ispostavlja da je brzina zvuka reda (točnije, nešto manja od) toplinske brzine molekula i stoga raste s porastom temperature plina. Što je veća potencijalna energija međudjelovanja između molekula tvari, to je veća brzina zvuka, dakle brzina zvuka u tekućini, koja je, pak, veća od brzine zvuka u plinu. Na primjer, u morska voda brzina zvuka 1513 m/s. Kod čelika, gdje se mogu širiti poprečni i uzdužni valovi, njihova je brzina širenja različita. Transverzalni valovi šire se brzinom od 3300 m/s, a longitudinalni valovi brzinom od 6600 m/s.

Brzina zvuka u bilo kojem mediju izračunava se po formuli:

gdje je β adijabatska stlačivost medija; ρ - gustoća.

Zakoni prostiranja zvučnih valova

Osnovni zakoni širenja zvuka uključuju zakone njegove refleksije i loma na granicama različite sredine, kao i difrakciju i raspršenje zvuka u prisutnosti prepreka i nehomogenosti u mediju i na sučeljima medija.

Na raspon širenja zvuka utječe faktor apsorpcije zvuka, odnosno nepovratan prijelaz energije zvučnog vala u druge vrste energije, posebice toplinu. Važan čimbenik je i smjer zračenja te brzina širenja zvuka koja ovisi o mediju i njegovom specifičnom stanju.

Iz izvora zvuka akustični valovi se šire u svim smjerovima. Ako zvučni val prolazi kroz relativno malu rupu, tada se širi u svim smjerovima, a ne putuje u usmjerenom snopu. Na primjer, ulični zvukovi koji prodiru kroz otvoreni prozor u sobu čuju se na svim mjestima, a ne samo nasuprot prozora.

Priroda širenja zvučnih valova u blizini prepreke ovisi o odnosu između veličine prepreke i valne duljine. Ako je veličina prepreke mala u usporedbi s valnom duljinom, tada val teče oko te prepreke, šireći se u svim smjerovima.

Zvučni valovi, prodirući iz jednog medija u drugi, odstupaju od svog prvobitnog smjera, odnosno lome se. Kut loma može biti veći ili manji od upadnog kuta. Ovisi u koji medij zvuk prodire. Ako je brzina zvuka u drugom mediju veća, tada će kut loma biti veći od upadnog kuta i obrnuto.

Prilikom susreta s preprekom na svom putu, zvučni valovi se odbijaju od nje prema strogo definiranom pravilu - kut refleksije jednak je kutu upada - s tim je povezan pojam jeke. Ako se zvuk odbija od nekoliko površina na različitim udaljenostima, javlja se višestruki odjek.

Zvuk putuje u obliku divergenta sferni val, koji ispunjava sve veći volumen. Kako se udaljenost povećava, vibracije čestica medija slabe i zvuk se raspršuje. Poznato je da za povećanje dometa prijenosa zvuk mora biti koncentriran u određenom smjeru. Kada želimo, na primjer, da nas se čuje, stavimo dlan na usta ili koristimo megafon.

Difrakcija, odnosno savijanje zvučnih zraka, ima veliki utjecaj na domet širenja zvuka. Što je medij heterogeniji, to je zvučna zraka više savijena i, sukladno tome, kraći je domet širenja zvuka.

Svojstva zvuka i njegove karakteristike

Osnovni, temeljni fizičke karakteristike zvuk - frekvencija i intenzitet vibracija. Oni utječu na slušnu percepciju ljudi.

Period titranja je vrijeme u kojem se dogodi jedan potpuni titraj. Može se navesti primjer njihajućeg njihala, kada se kreće iz krajnjeg lijevog položaja u krajnji desni i vraća se natrag u svoj prvobitni položaj.

Frekvencija osciliranja je broj potpunih oscilacija (perioda) u sekundi. Ova jedinica se naziva herc (Hz). Što je viša frekvencija vibracije, to je viši zvuk koji čujemo, odnosno zvuk ima višu visinu. Prema prihvaćenom međunarodnom sustavu jedinica, 1000 Hz naziva se kiloherc (kHz), a 1 000 000 megaherc (MHz).

Raspodjela frekvencija: zvučni zvukovi – unutar 15Hz-20kHz, infrazvuci – ispod 15Hz; ultrazvuk - unutar 1,5 (104 - 109 Hz; hiperzvuk - unutar 109 - 1013 Hz.

Ljudsko uho najosjetljivije je na zvukove frekvencija između 2000 i 5000 kHz. Najveća oštrina sluha opažena je u dobi od 15-20 godina. S godinama se sluh pogoršava.

Pojam valne duljine povezan je s periodom i frekvencijom oscilacija. Valna duljina zvuka je udaljenost između dvije uzastopne kondenzacije ili razrijeđenja medija. Na primjeru valova koji se šire na površini vode, to je udaljenost između dva vrha.

Zvukovi se također razlikuju po boji. Uz glavni ton zvuka idu sporedni tonovi, koji su uvijek više frekvencije (pretonovi). Timbar je kvalitativna karakteristika zvuka. Što je više prizvuka nadređeno glavnom tonu, to je zvuk glazbeno "sočniji".

Druga glavna karakteristika je amplituda oscilacija. To je najveće odstupanje od ravnotežnog položaja pri harmonijske vibracije. Na primjeru njihala, njegovo najveće odstupanje je u krajnji lijevi položaj, odnosno u krajnji desni položaj. Amplituda vibracija određuje intenzitet (jačinu) zvuka.

Jačina zvuka, odnosno njegov intenzitet, određena je količinom akustične energije koja u jednoj sekundi protječe kroz površinu od jednog kvadratnog centimetra. Prema tome, intenzitet akustičnih valova ovisi o veličini akustičkog tlaka koji izvor stvara u mediju.

Glasnoća je pak povezana s intenzitetom zvuka. Što je jačina zvuka veća, to je glasniji. Međutim, ti koncepti nisu ekvivalentni. Glasnoća je mjera jačine slušnog osjeta uzrokovanog zvukom. Zvuk istog intenziteta može kod različitih ljudi stvoriti slušne percepcije različite glasnoće. Svaka osoba ima svoj prag sluha.

Osoba prestaje čuti zvukove jakog intenziteta i doživljava ih kao osjećaj pritiska, pa čak i boli. Ovaj intenzitet zvuka naziva se prag boli.

Djelovanje zvuka na slušne organe čovjeka

Ljudski slušni organi sposobni su percipirati vibracije frekvencije od 15-20 herca do 16-20 tisuća herca. Mehaničke vibracije s naznačenim frekvencijama nazivaju se zvučne ili akustičke (akustika je nauka o zvuku).Ljudsko uho je najosjetljivije na zvukove frekvencije od 1000 do 3000 Hz. Najveća oštrina sluha opažena je u dobi od 15-20 godina. S godinama se sluh pogoršava. Kod osoba mlađih od 40 godina najveća osjetljivost je u području od 3000 Hz, od 40 do 60 godina - 2000 Hz, preko 60 godina - 1000 Hz. U rasponu do 500 Hz možemo razlikovati pad ili porast frekvencije čak za 1 Hz. Na višim frekvencijama, naši slušni aparati postaju manje osjetljivi na tako male promjene frekvencije. Dakle, nakon 2000 Hz možemo razlikovati jedan zvuk od drugog samo kada je razlika u frekvenciji najmanje 5 Hz. Uz manju razliku, zvukovi će nam se činiti jednakima. Međutim, gotovo da nema pravila bez iznimaka. Postoje ljudi koji imaju neobično dobar sluh. Daroviti glazbenik može otkriti promjenu zvuka samo djelićem vibracije.

Vanjsko uho sastoji se od ušne školjke i zvukovoda, koji ga povezuju s bubnjićem. Glavna funkcija vanjskog uha je određivanje smjera izvora zvuka. Slušni kanal, koji je dva centimetra duga cijev koja se sužava prema unutra, štiti unutarnje dijelove uha i ima ulogu rezonatora. Zvučni kanal završava bubnjićom, opnom koja vibrira pod utjecajem zvučnih valova. Tu, na vanjskoj granici srednjeg uha, dolazi do transformacije objektivnog zvuka u subjektivni. Iza bubnjića nalaze se tri male međusobno povezane kosti: malleus, incus i stremen, preko kojih se vibracije prenose u unutarnje uho.

Ondje se u slušnom živcu pretvaraju u električne signale. Mala šupljina, u kojoj se nalaze malleus, incus i stapes, ispunjena je zrakom i povezana s usnom šupljinom Eustahijevom cijevi. Zahvaljujući potonjem održava se jednak pritisak na unutarnjoj i vanjskoj strani bubnjića. Obično je Eustahijeva tuba zatvorena, a otvara se tek kad dođe do nagle promjene tlaka (zijevanje, gutanje) kako bi se izjednačio. Ako je čovjeku Eustahijeva tuba zatvorena, primjerice zbog prehlade, tada tlak nije ujednačen i osoba osjeća bol u ušima. Zatim se vibracije prenose s bubnjića na ovalni prozor, koji je početak unutarnjeg uha. Sila koja djeluje na bubnjić jednaka je umnošku pritiska i površine bubnjića. Ali prave misterije sluha počinju s ovalnim prozorom. Zvučni valovi putuju kroz tekućinu (perilimfu) koja ispunjava pužnicu. Ovaj organ unutarnjeg uha, oblika pužnice, dugačak je tri centimetra i cijelom je dužinom podijeljen pregradom na dva dijela. Zvučni valovi dopiru do pregrade, obilaze je i zatim se šire prema gotovo istom mjestu gdje su prvi put dotakli pregradu, ali s druge strane. Septum pužnice sastoji se od glavne membrane, koja je vrlo debela i čvrsta. Zvučne vibracije stvaraju valovito mreškanje na njegovoj površini, s grebenima za različite frekvencije koji leže u vrlo određenim područjima membrane. Mehaničke vibracije se pretvaraju u električne u posebnom organu (Cortijev organ), koji se nalazi iznad gornjeg dijela glavne membrane. Iznad Cortijeva organa nalazi se tektorijalna membrana. Oba ova organa uronjena su u tekućinu koja se naziva endolimfa i odvojena su od ostatka pužnice Reissnerovom membranom. Dlačice koje rastu iz Cortijeva organa gotovo prodiru kroz tektorijalnu membranu, a kada se pojavi zvuk dolaze u dodir - zvuk se pretvara, sada je kodiran u obliku električnih signala. Koža i kosti lubanje igraju značajnu ulogu u poboljšanju naše sposobnosti percepcije zvukova, zbog svoje dobre vodljivosti. Na primjer, ako stavite uho na tračnicu, kretanje vlaka koji se približava može se detektirati mnogo prije nego što se pojavi.

Djelovanje zvuka na ljudski organizam

Tijekom proteklih desetljeća naglo je porastao broj raznih vrsta automobila i drugih izvora buke, raširenost prijenosnih radija i magnetofona, često uključenih na visoku glasnoću, te strast prema glasnoj popularnoj glazbi. Zabilježeno je da se u gradovima svakih 5-10 godina razina buke povećava za 5 dB (decibela). Treba imati na umu da je za daleke ljudske pretke buka bila znak za uzbunu, ukazujući na mogućnost opasnosti. Istodobno, brzo su se aktivirali simpato-adrenalni i kardiovaskularni sustav, izmjena plinova, a promijenile su se i druge vrste metabolizma (povišene razine šećera i kolesterola u krvi), pripremajući tijelo za borbu ili bijeg. Iako je kod suvremenog čovjeka ova funkcija sluha izgubila takvo praktično značenje, sačuvane su “vegetativne reakcije borbe za opstanak”. Tako već i kratkotrajna buka od 60-90 dB izaziva pojačano lučenje hormona hipofize, potiče stvaranje mnogih drugih hormona, posebice kateholamina (adrenalina i norepinefrina), pojačava se rad srca, sužavaju krvne žile, a krvni tlak (BP) raste. Uočeno je da je najizraženiji porast krvnog tlaka opažen kod bolesnika s hipertenzijom i osoba s nasljednom predispozicijom za njega. Pod utjecajem buke dolazi do poremećaja aktivnosti mozga: mijenja se priroda elektroencefalograma, smanjuje se oštrina percepcije i mentalna sposobnost. Zabilježeno je pogoršanje probave. Poznato je da dugotrajna izloženost bučnim okruženjima dovodi do gubitka sluha. Ovisno o individualnoj osjetljivosti, ljudi različito ocjenjuju buku kao neugodnu i uznemirujuću. U isto vrijeme, glazba i govor koji zanimaju slušatelja, čak i na 40-80 dB, mogu se relativno lako tolerirati. Tipično, sluh percipira vibracije u rasponu od 16-20 000 Hz (oscilacije u sekundi). Važno je naglasiti da neugodne posljedice ne uzrokuje samo prekomjerna buka u čujnom području vibracija: ultra- i infrazvuk u rasponima koje ljudski sluh ne percipira (iznad 20 tisuća Hz i ispod 16 Hz) također uzrokuju živčanu napetost, malaksalost, vrtoglavica i promjene aktivnosti unutarnji organi, posebno živčanog i kardiovaskularnog sustava. Utvrđeno je da stanovnici područja koja se nalaze u blizini velikih međunarodnih zračnih luka imaju izrazito veću učestalost hipertenzije od onih koji žive u mirnijim područjima istog grada. Prekomjerna buka (iznad 80 dB) ne utječe samo na organe sluha, već i na druge organe i sustave (krvožilni, probavni, živčani itd.), vitalni procesi su poremećeni, energetski metabolizam počinje prevladavati nad plastičnim metabolizmom, što dovodi do preranog starenja. tijela .

S tim zapažanjima i otkrićima počele su se pojavljivati ​​metode ciljanog utjecaja na čovjeka. Na um i ponašanje osobe možete utjecati na različite načine, od kojih jedan zahtijeva posebnu opremu (tehnotroničke tehnike, zombifikacija.).

Zvučna izolacija

Stupanj zaštite zgrada od buke prvenstveno je određen normama dopuštene buke za prostorije određene namjene. Normalizirani parametri stalne buke u projektnim točkama su razine zvučnog tlaka L, dB, oktavni frekvencijski pojasevi s geometrijskim srednjim frekvencijama 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Za približne izračune dopušteno je koristiti razine zvuka LA, dBA. Normalizirani parametri nekonstantne buke u projektnim točkama su ekvivalentne razine zvuka LA eq, dBA i maksimalne razine zvuka LA max, dBA.

Dopuštene razine zvučnog tlaka (ekvivalentne razine zvučnog tlaka) standardizirane su SNiP II-12-77 "Zaštita od buke".

Treba uzeti u obzir da se dopuštene razine buke iz vanjskih izvora u prostorijama utvrđuju pod uvjetom da se osigura standardna ventilacija prostorija (za stambene prostorije, odjele, učionice - s otvorenim otvorima, nadstrešnicama, uskim prozorskim krilima).

Izolacija zvuka koji se prenosi zrakom je prigušenje zvučne energije koja se prenosi kroz kućište.

Standardizirani parametri zvučne izolacije ogradnih konstrukcija stambenih i javne zgrade, kao i pomoćne zgrade i prostori industrijskih poduzeća su indeks izolacije od buke u zraku ograđujućih konstrukcija Rw, dB i indeks smanjene razine udarne buke ispod stropa.

Buka. Glazba, muzika. Govor.

Sa stajališta percepcije slušnih organa zvukovi se uglavnom mogu podijeliti u tri kategorije: buka, glazba i govor. To su različita područja zvučnih fenomena koja imaju informacije specifične za osobu.

Šum je slučajna kombinacija velika količina zvukova, odnosno stapanja svih tih zvukova u jedan neskladni glas. Bukom se smatra kategorija zvukova koja čovjeka ometa ili živcira.

Ljudi mogu tolerirati samo određenu količinu buke. Ali ako prođe sat-dva, a buka ne prestane, tada se javlja napetost, nervoza, pa čak i bol.

Zvuk može ubiti čovjeka. U srednjem vijeku bilo je čak i takvo pogubljenje kada su osobu stavili pod zvono i počeli ga udarati. Postupno je zvonjava zvona ubila čovjeka. Ali to je bilo u srednjem vijeku. Danas su se pojavile nadzvučne letjelice. Ako takav avion leti iznad grada na visini od 1000-1500 metara, tada će popucati prozori na kućama.

Glazba je posebna pojava u svijetu zvukova, ali za razliku od govora ne prenosi precizna semantička ili jezična značenja. Emocionalna zasićenost i ugodne glazbene asocijacije počinju u ranom djetinjstvu, kada dijete još ima verbalnu komunikaciju. Ritmovi i napjevi povezuju ga s majkom, a pjevanje i plesanje element su komunikacije u igrama. Uloga glazbe u ljudskom životu toliko je velika da posljednjih godina medicina mu pripisuje ljekovita svojstva. Uz pomoć glazbe možete normalizirati bioritmove i osigurati optimalnu razinu aktivnosti kardiovaskularnog sustava. Ali samo se morate sjetiti kako vojnici idu u bitku. Pjesma je od pamtivijeka bila neizostavni atribut vojničkog marša.

Infrazvuk i ultrazvuk

Možemo li nešto što uopće ne čujemo nazvati zvukom? Pa što ako ne čujemo? Jesu li ti zvukovi nedostupni bilo kome ili bilo čemu drugome?

Na primjer, zvukovi s frekvencijom ispod 16 herca nazivaju se infrazvuk.

Infrazvuk su elastične vibracije i valovi s frekvencijama ispod raspona frekvencija koje ljudi mogu čuti. Obično se 15-4 Hz uzima kao gornja granica raspona infrazvuka; Ova je definicija uvjetna, budući da se s dovoljnim intenzitetom slušna percepcija javlja i na frekvencijama od nekoliko Hz, iako tonska priroda osjeta nestaje i samo se razlikuju pojedinačni ciklusi oscilacija. Donja granica frekvencije infrazvuka nije sigurna. Njegovo trenutno područje proučavanja proteže se do oko 0,001 Hz. Dakle, raspon infrazvučnih frekvencija pokriva oko 15 oktava.

Infrazvučni valovi se šire u zraku i vodi, kao iu Zemljina kora. Infrazvuk također uključuje niskofrekventne vibracije velikih struktura, posebno vozila i zgrada.

I iako naše uši ne "hvataju" takve vibracije, nekako ih čovjek ipak percipira. Istodobno doživljavamo neugodne i ponekad uznemirujuće osjećaje.

Odavno je uočeno da neke životinje osjećaju opasnost mnogo ranije nego ljudi. Oni unaprijed reagiraju na udaljeni uragan ili nadolazeći potres. S druge strane, znanstvenici su otkrili da se tijekom katastrofalnih događaja u prirodi javlja infrazvuk - niskofrekventne vibracije zraka. To je dovelo do hipoteza da životinje, zahvaljujući svom oštrom njuhu, percipiraju takve signale ranije od ljudi.

Nažalost, infrazvuk stvaraju mnogi strojevi i industrijske instalacije. Ako se to, recimo, dogodi u automobilu ili zrakoplovu, tada nakon nekog vremena piloti ili vozači postaju zabrinuti, brže se umaraju, a to može biti uzrok nesreće.

Infrazvučni strojevi stvaraju buku, a onda je na njima teže raditi. I svima okolo bit će teško. Nije bolje ako ventilacija u stambenoj zgradi "zuji" infrazvukom. Čini se da se ne čuje, ali ljudi se iritiraju i čak se mogu razboljeti. Poseban "test" koji svaki uređaj mora proći omogućuje vam da se riješite infrazvuka. Ako "fonira" u zoni infrazvuka, neće dobiti pristup ljudima.

Kako se zove vrlo visok zvuk? Takvo škripanje koje je nedostupno našim ušima? Ovo je ultrazvuk. Ultrazvuk su elastični valovi s frekvencijama od približno (1,5 – 2)(104 Hz (15 – 20 kHz) do 109 Hz (1 GHz); područje frekvencijskih valova od 109 do 1012 – 1013 Hz obično se naziva hiperzvuk. Na temelju frekvencije , ultrazvuk je prikladno podijeljen u 3 raspona: ultrazvuk niske frekvencije (1,5 (104 - 105 Hz), ultrazvuk srednje frekvencije (105 - 107 Hz), ultrazvuk visoke frekvencije (107 - 109 Hz). Svaki od ovih raspona karakterizira svojim specifičnim karakteristikama generiranja, primanja, širenja i primjene.

Ultrazvuk je po svojoj fizikalnoj prirodi elastični val i po tome se ne razlikuje od zvuka, stoga je frekvencijska granica između zvučnih i ultrazvučnih valova proizvoljna. Međutim, zbog viših frekvencija, a time i kratkih valnih duljina, javljaju se brojne značajke širenja ultrazvuka.

Zbog kratke valne duljine ultrazvuka, njegova priroda određena je prvenstveno molekularna struktura okoliš. Ultrazvuk u plinu, a posebice u zraku, širi se s velikim prigušenjem. Tekućine i čvrste tvari u pravilu su dobri vodiči ultrazvuka, a slabljenje je u njima znatno manje.

Ljudsko uho nije sposobno percipirati ultrazvučne valove. Međutim, mnoge životinje to slobodno prihvaćaju. To su, između ostalog, i nama toliko poznati psi. Ali, nažalost, psi ne mogu "lajati" ultrazvukom. Ali šišmiši i dupini imaju nevjerojatnu sposobnost emitiranja i primanja ultrazvuka.

Hiperzvuk su elastični valovi s frekvencijama od 109 do 1012 – 1013 Hz. Po svojoj fizičkoj prirodi hiperzvuk se ne razlikuje od zvuka i ultrazvučnih valova. Zbog viših frekvencija i, prema tome, kraćih valnih duljina nego u polju ultrazvuka, interakcije hiperzvuka s kvazičesticama u mediju - s elektronima vodljivosti, toplinskim fononima itd. - postaju mnogo značajnije. Hiperzvuk se također često predstavlja kao tok kvazičestica – fonona.

Frekvencijski raspon hiperzvuka odgovara frekvencijama elektromagnetskih oscilacija u decimetarskom, centimetarskom i milimetarskom području (tzv. ultravisoke frekvencije). Frekvencija od 109 Hz u zraku pri normalnom atmosferskom tlaku i sobnoj temperaturi trebala bi biti istog reda veličine kao slobodni put molekula u zraku pod istim uvjetima. Međutim, elastični valovi mogu se širiti u mediju samo ako je njihova valna duljina znatno veća od slobodnog puta čestica u plinovima ili veća od međuatomskih udaljenosti u tekućinama i čvrstim tvarima. Stoga se hipersonični valovi ne mogu širiti u plinovima (osobito u zraku) pri normalnom atmosferskom tlaku. U tekućinama je slabljenje hiperzvuka vrlo veliko, a domet širenja je kratak. Hiperzvuk se relativno dobro širi u krutim tijelima – monokristalima, osobito pri niskim temperaturama. Ali čak i u takvim uvjetima, hiperzvuk je sposoban prijeći udaljenost od samo 1, najviše 15 centimetara.

Zvuk se širi u elastičnim medijima - plinovima, tekućinama i čvrste tvari ah mehaničke vibracije koje percipiraju organi sluha.

Pomoću posebnih instrumenata možete vidjeti širenje zvučnih valova.

Zvučni valovi mogu štetiti ljudskom zdravlju i, obrnuto, pomoći u liječenju bolesti, ovisno o vrsti zvuka.

Ispostavilo se da postoje zvukovi koje ljudsko uho ne percipira.

Bibliografija

Peryshkin A. V., Gutnik E. M. Fizika 9. razred

Kasyanov V. A. Fizika 10. razred

Leonov A. A “Istražujem svijet” Det. enciklopedija. Fizika

Poglavlje 2. Akustična buka i njezin utjecaj na čovjeka

Svrha: Proučiti učinke akustične buke na ljudski organizam.

Uvod

Svijet oko nas je prekrasan svijet zvukovi. Oko nas se čuju glasovi ljudi i životinja, glazba i šum vjetra, te pjev ptica. Ljudi prenose informacije govorom, a percipiraju ih sluhom. Za životinje zvuk nije ništa manje važan, a na neki način čak i važniji, jer je njihov sluh jače razvijen.

Sa stajališta fizike, zvuk su mehaničke vibracije koje se šire u elastičnom mediju: vodi, zraku, čvrstim tijelima itd. Sposobnost osobe da opaža zvučne vibracije i sluša ih odražava se u nazivu studija zvuka - akustika (od grčkog akustikos - zvučni, slušni). Osjet zvuka u našim slušnim organima nastaje zbog povremenih promjena tlaka zraka. Zvučne valove s velikom amplitudom promjena zvučnog tlaka ljudsko uho percipira kao glasne zvukove, a s malom amplitudom promjena zvučnog tlaka - kao tihe zvukove. Glasnoća zvuka ovisi o amplitudi vibracija. Glasnoća zvuka također ovisi o njegovom trajanju i o individualne karakteristike slušatelj.

Visokofrekventne zvučne vibracije nazivaju se visokim zvukovima, niske frekvencije zvučnih vibracija nazivaju se niskim zvukovima.

Ljudski slušni organi sposobni su percipirati zvukove s frekvencijama u rasponu od približno 20 Hz do 20 000 Hz. Longitudinalni valovi u mediju s frekvencijom promjene tlaka manjom od 20 Hz nazivaju se infrazvuk, a s frekvencijom većom od 20 000 Hz - ultrazvukom. Ljudsko uho ne percipira infrazvuk i ultrazvuk, odnosno ne čuje. Treba napomenuti da su navedene granice raspona zvuka proizvoljne, jer ovise o dobi ljudi i individualnim karakteristikama njihovog zvučnog aparata. Obično se s godinama gornja frekvencijska granica percipiranih zvukova značajno smanjuje - neki stariji ljudi mogu čuti zvukove čija frekvencija ne prelazi 6000 Hz. Djeca, naprotiv, mogu percipirati zvukove čija je frekvencija nešto viša od 20 000 Hz.

Neke životinje čuju vibracije s frekvencijama većim od 20 000 Hz ili manjim od 20 Hz.

Predmet proučavanja fiziološke akustike je sam organ sluha, njegova građa i djelovanje. Arhitektonska akustika proučava širenje zvuka u prostorijama, utjecaj veličina i oblika na zvuk te svojstva materijala kojima su obloženi zidovi i stropovi. To se odnosi na slušnu percepciju zvuka.

Postoji i glazbena akustika koja proučava glazbene instrumente i uvjete da oni najbolje zvuče. Fizikalna akustika bavi se proučavanjem samih zvučnih vibracija, au posljednje vrijeme obuhvaća i vibracije koje se nalaze izvan granica čujnosti (ultraakustika). Široko koristi različite metode za pretvaranje mehaničkih vibracija u električne i obrnuto (elektroakustika).

Povijesna referenca

Zvukovi su se počeli proučavati još u davnim vremenima, jer ljude karakterizira interes za sve novo. Prva akustička promatranja napravljena su u 6. stoljeću pr. Pitagora je uspostavio vezu između visine tona i duge žice ili cijevi koja proizvodi zvuk.

U 4. stoljeću prije Krista Aristotel je prvi ispravno shvatio kako zvuk putuje zrakom. Rekao je da tijelo koje sondira uzrokuje kompresiju i razrijeđenost zraka; jeku je objasnio refleksijom zvuka od prepreka.

U 15. stoljeću Leonardo da Vinci formulirao je princip neovisnosti zvučnih valova o različitim izvorima.

Godine 1660. pokusi Roberta Boylea dokazali su da je zrak dirigent zvuka (zvuk ne putuje u vakuumu).

Godine 1700-1707 Pariška akademija znanosti objavila je memoare Josepha Saveura o akustici. U ovim memoarima, Saveur ispituje fenomen koji je dobro poznat dizajnerima orgulja: ako dvije cijevi orgulja proizvode dva zvuka u isto vrijeme, samo neznatno različita u visini, tada se čuju periodična pojačanja zvuka, slično kotrljanju bubnja. . Saveur je objasnio ovaj fenomen periodičnim podudaranjem vibracija oba zvuka. Ako, na primjer, jedan od dva zvuka odgovara 32 titraja u sekundi, a drugi odgovara 40 titraja, tada se kraj četvrtog titraja prvog zvuka podudara s krajem petog titraja drugog zvuka i stoga zvuk je pojačan. Od orgulja, Saveur je prešao na eksperimentalno istraživanje titraja žice, promatrajući čvorove i antinode titraja (ove nazive, koji i danas postoje u znanosti, on je uveo), te također uočio da pri pobuđivanju žice uz glavnu notu zvuče i druge note čija je valna duljina je ½, 1/3 ,¼,. od glavnog. On je te note nazvao najvišim harmonijskim tonovima, a taj je naziv ostao u znanosti. Konačno, Saveur je prvi pokušao odrediti granicu percepcije vibracija kao zvukova: za niske zvukove označio je granicu od 25 vibracija u sekundi, a za visoke zvukove - 12 800. Zatim je Newton, na temelju ovih Saveurovih eksperimentalnih radova , dao je prvi izračun valne duljine zvuka i došao do zaključka, danas dobro poznatog u fizici, da je za svaku otvorenu cijev valna duljina emitiranog zvuka jednaka dvostrukoj duljini cijevi.

Izvori zvuka i njihova priroda

Ono što je zajedničko svim zvukovima je da tijela koja ih stvaraju, tj. izvori zvuka, vibriraju. Svima su poznati zvukovi koji proizlaze iz pomicanja kože nategnute preko bubnja, valova morskih valova i grana koje njiše vjetar. Svi su različiti jedni od drugih. “Boja” svakog pojedinog zvuka strogo ovisi o pokretu zbog kojeg nastaje. Dakle, ako je vibracijsko gibanje iznimno brzo, zvuk sadrži visokofrekventne vibracije. Manje brzo oscilatorno gibanje proizvodi zvuk niže frekvencije. Razni pokusi pokazuju da svaki izvor zvuka nužno vibrira (iako najčešće te vibracije nisu uočljive oku). Na primjer, zvukovi glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao posljedica vibracija njihovih glasnica, zvuk puhačkih instrumenata, zvuk sirene, zvižduk vjetra i zvuk grmljavine. vibracijama zračnih masa.

Ali nije svako oscilirajuće tijelo izvor zvuka. Na primjer, uteg koji oscilira obješen na nit ili oprugu ne proizvodi zvuk.

Frekvencija na kojoj se oscilacije ponavljaju mjeri se u hercima (ili ciklusima u sekundi); 1Hz je frekvencija takvog periodičkog titranja, period je 1s. Imajte na umu da je frekvencija svojstvo koje nam omogućuje razlikovanje jednog zvuka od drugog.

Istraživanja su pokazala da je ljudsko uho sposobno percipirati kao zvuk mehaničke vibracije tijela koje se javljaju frekvencijom od 20 Hz do 20 000 Hz. Uz vrlo brze, više od 20 000 Hz ili vrlo spore, manje od 20 Hz, zvučne vibracije ne čujemo. Zato su nam potrebni posebni instrumenti za snimanje zvukova koji se nalaze izvan frekvencijskog raspona koji percipira ljudsko uho.

Ako brzina oscilatornog gibanja određuje frekvenciju zvuka, onda njegova veličina (veličina prostorije) određuje glasnoću. Ako se takav kotačić okreće velikom brzinom, pojavit će se ton visoke frekvencije; sporija rotacija će proizvesti ton niže frekvencije. Štoviše, što su zubi kotača manji (kao što je prikazano isprekidanom linijom), to je zvuk slabiji, a što su zupci veći, odnosno što više tjeraju ploču na otklon, zvuk je glasniji. Dakle, možemo primijetiti još jednu karakteristiku zvuka - njegovu glasnoću (intenzitet).

Nemoguće je ne spomenuti takvo svojstvo zvuka kao kvalitetu. Kvaliteta je usko povezana sa strukturom, koja može varirati od pretjerano složene do iznimno jednostavne. Ton vilice za ugađanje podržan rezonatorom ima vrlo jednostavnu strukturu, budući da sadrži samo jednu frekvenciju, čija vrijednost ovisi isključivo o dizajnu vilice za ugađanje. U ovom slučaju, zvuk vilice za ugađanje može biti jak i slab.

Moguće je stvoriti složene zvukove, pa tako, primjerice, mnoge frekvencije sadrže zvuk akorda orgulja. Čak je i zvuk žice za mandolinu prilično složen. To je zbog činjenice da rastegnuta žica vibrira ne samo s glavnom (poput vilice za ugađanje), već i s drugim frekvencijama. Oni stvaraju dodatne tonove (harmonike), čije su frekvencije cijeli broj puta veće od frekvencije osnovnog tona.

Koncept frekvencije je neprikladno primijeniti na buku, iako možemo govoriti o nekim područjima njezinih frekvencija, budući da su ona ono što razlikuje jednu buku od druge. Spektar šuma više se ne može prikazati jednom ili više linija, kao u slučaju monokromatskog signala ili periodičnog vala koji sadrži mnogo harmonika. Prikazan je kao cijela pruga

Frekvencijska struktura nekih zvukova, osobito glazbenih, takva je da su svi prizvuci harmonični u odnosu na temeljni ton; u takvim slučajevima se kaže da zvukovi imaju visinu (određenu frekvencijom osnovnog tona). Većina zvukova nije toliko melodična; nemaju cjelobrojni odnos između frekvencija karakterističnih za glazbene zvukove. Ti su zvukovi po strukturi slični buci. Dakle, rezimirajući rečeno, možemo reći da zvuk karakteriziraju glasnoća, kvaliteta i visina.

Što se događa sa zvukom nakon što se pojavi? Kako dospijeva do našeg uha, na primjer? Kako se distribuira?

Zvuk opažamo uhom. Između tijela koje zvuči (izvora zvuka) i uha (prijamnika zvuka) nalazi se tvar koja prenosi zvučne titraje od izvora zvuka do prijamnika. Najčešće je ova tvar zrak. Zvuk ne može putovati u bezzračnom prostoru. Baš kao što valovi ne mogu postojati bez vode. Eksperimenti potvrđuju ovaj zaključak. Razmotrimo jedan od njih. Stavite zvono ispod zvona zračne pumpe i uključite je. Zatim počinju ispumpavati zrak. Kako zrak postaje rjeđi, zvuk postaje sve slabiji i slabiji i na kraju gotovo potpuno nestaje. Kad ponovno počnem puštati zrak ispod zvona, zvuk zvona opet postaje čujan.

Naravno, zvuk ne putuje samo zrakom, već i drugim tijelima. To se može provjeriti i eksperimentalno. Čak se i zvuk tako slabašan poput otkucaja džepnog sata koji leži na jednom kraju stola jasno čuje kada prislonite uho na drugi kraj stola.

Dobro je poznato da se zvuk prenosi na velike udaljenosti preko tla, a posebno preko željezničkih tračnica. Ako prislonite uho na ogradu ili tlo, možete čuti zvuk dalekosežnog vlaka ili topot konja u galopu.

Ako pod vodom udarimo kamen o kamen, jasno ćemo čuti zvuk udarca. Posljedično, zvuk također putuje u vodi. Ribe čuju korake i glasove ljudi na obali, to je ribarima dobro poznato.

Eksperimenti pokazuju da različite čvrste tvari provode zvuk na različite načine. Elastična tijela su dobri vodiči zvuka. Većina metala, drva, plinova i tekućina su elastična tijela i stoga dobro provode zvuk.

Meka i porozna tijela su loši vodiči zvuka. Kada je, primjerice, sat u džepu, okružen je mekanom tkaninom i ne čujemo njegovo kucanje.

Inače, širenje zvuka u krutim tijelima povezano je s činjenicom da se eksperiment sa zvonom postavljenim ispod poklopca dugo vremena nije činio baš uvjerljivim. Činjenica je da eksperimentatori nisu dovoljno dobro izolirali zvono, a zvuk se čuo i kada ispod haube nije bilo zraka, budući da su se vibracije prenosile raznim spojevima instalacije.

Godine 1650. Athanasius Kirch'er i Otto Hücke na temelju pokusa sa zvonom zaključili su da za širenje zvuka nije potreban zrak. A samo deset godina kasnije Robert Boyle je uvjerljivo dokazao suprotno. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, tj. naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjima zraka koji dolaze iz izvora zvuka. Ali budući da je prostor oko nas, za razliku od dvodimenzionalne površine vode, trodimenzionalan, onda se zvučni valovi ne šire u dva, već u tri smjera - u obliku divergentnih sfera.

Zvučni valovi, kao i svi drugi mehanički valovi, ne šire se prostorom trenutno, već određenom brzinom. Najjednostavnija promatranja omogućuju nam da to provjerimo. Na primjer, za vrijeme grmljavinske oluje prvo vidimo munju, a tek nešto kasnije čujemo grmljavinu, iako se vibracije zraka, koje doživljavamo kao zvuk, događaju istovremeno s bljeskom munje. Činjenica je da je brzina svjetlosti vrlo velika (300 000 km/s), pa možemo pretpostaviti da vidimo bljesak u trenutku kada se dogodi. A zvuk grmljavine, koji nastaje istovremeno s munjom, zahtijeva prilično primjetno vrijeme da prijeđemo udaljenost od mjesta njegovog nastanka do promatrača koji stoji na zemlji. Na primjer, ako čujemo grmljavinu više od 5 sekundi nakon što smo vidjeli munju, možemo zaključiti da je grmljavinsko nevrijeme udaljeno najmanje 1,5 km od nas. Brzina zvuka ovisi o svojstvima medija u kojem zvuk putuje. Znanstvenici su razvili različite metode za određivanje brzine zvuka u bilo kojem okruženju.

Brzina zvuka i njegova frekvencija određuju valnu duljinu. Promatrajući valove u ribnjaku, primjećujemo da su krugovi zračenja ponekad manji, a ponekad veći, drugim riječima, udaljenost između vrhova ili dolina valova može varirati ovisno o veličini objekta koji ih je stvorio. Držeći ruku dovoljno nisko iznad površine vode, možemo osjetiti svaki pljusak koji prođe pored nas. Što je veća udaljenost između uzastopnih valova, to će njihovi vrhovi rjeđe dodirivati ​​naše prste. Ovaj jednostavan eksperiment omogućuje nam da zaključimo da u slučaju valova na površini vode, za danu brzinu širenja vala, veća frekvencija odgovara manjoj udaljenosti između vrhova vala, odnosno kraćim valovima, i, obrnuto, niža frekvencija odgovara duljim valovima.

Isto vrijedi i za zvučne valove. Činjenica da zvučni val prolazi kroz određenu točku u prostoru može se suditi po promjeni tlaka u ovoj točki. Ova promjena potpuno ponavlja vibraciju membrane izvora zvuka. Osoba čuje zvuk jer zvučni val vrši različit pritisak na bubnjić njenog uha. Čim vrh zvučnog vala (ili područje visokog tlaka) dopre do našeg uha. Osjećamo pritisak. Ako područja povećanog pritiska zvučnog vala slijede jedno drugo dovoljno brzo, tada bubnjić našeg uha brzo vibrira. Ako vrhovi zvučnog vala značajno zaostaju jedan za drugim, tada će bubnjić vibrirati puno sporije.

Brzina zvuka u zraku je iznenađujuća konstantna vrijednost. Već smo vidjeli da je frekvencija zvuka izravno povezana s udaljenosti između vrhova zvučnog vala, odnosno postoji određeni odnos između frekvencije zvuka i valne duljine. Ovaj odnos možemo izraziti na sljedeći način: valna duljina jednaka je brzini podijeljenoj s frekvencijom. Drugi način da se to kaže je da je valna duljina obrnuto proporcionalna frekvenciji s koeficijentom proporcionalnosti, jednako brzini zvuk.

Kako zvuk postaje čujan? Kada zvučni valovi uđu u ušni kanal, oni vibriraju bubnjić, srednje i unutarnje uho. Ulazeći u tekućinu koja ispunjava pužnicu, zračni valovi utječu na stanice dlačica unutar Cortijevog organa. Slušni živac prenosi te impulse u mozak, gdje se pretvaraju u zvukove.

Mjerenje buke

Buka je neugodan ili nepoželjan zvuk, odnosno skup zvukova koji ometaju percepciju korisnih signala, narušavaju tišinu, štetno ili iritirajuće djeluju na ljudski organizam, smanjujući njegovu učinkovitost.

U bučnim područjima mnogi ljudi osjećaju simptome bučne bolesti: povećanu živčanu razdražljivost, umor, visoki krvni tlak.

Razina buke se mjeri u jedinicama,

Izražavanje stupnja zvukova pritiska, decibela. Ovaj pritisak se ne percipira beskonačno. Razina buke od 20-30 dB praktički je bezopasna za ljude - to je prirodna pozadinska buka. Što se tiče glasnih zvukova, ovdje je dopuštena granica približno 80 dB. Zvuk od 130 dB već uzrokuje bol kod čovjeka, a 150 mu postaje nepodnošljiv.

Akustična buka je nasumična zvučna vibracija različite fizičke prirode, karakterizirana nasumičnim promjenama amplitude i frekvencije.

Kada se zvučni val, koji se sastoji od kondenzacije i razrijeđenosti zraka, širi, mijenja se pritisak na bubnjić. Jedinica za tlak je 1 N/m2, a jedinica za zvučnu snagu je 1 W/m2.

Prag sluha je minimalna glasnoća zvuka koju osoba percipira. U razliciti ljudi on je drugačiji, pa se stoga, konvencionalno, pragom čujnosti smatra zvučni tlak jednak 2x10"5 N/m2 pri 1000 Hz, što odgovara snazi ​​od 10"12 W/m2. S tim se vrijednostima uspoređuje izmjereni zvuk.

Na primjer, zvučna snaga motora tijekom polijetanja mlazni avion jednak 10 W/m2, odnosno premašuje prag za 1013 puta. Nezgodno je raditi s tako velikim brojevima. Za zvukove različite glasnoće kažu da je jedan glasniji od drugog ne za toliko puta, nego za toliko jedinica. Jedinica za glasnoću zove se Bel - prema izumitelju telefona A. Belu (1847.-1922.). Glasnoća se mjeri u decibelima: 1 dB = 0,1 B (Bel). Vizualni prikaz odnosa intenziteta zvuka, zvučnog tlaka i razine glasnoće.

Percepcija zvuka ne ovisi samo o njegovim kvantitativnim karakteristikama (pritisak i snaga), već io njegovoj kvaliteti - frekvenciji.

Isti zvuk na različitim frekvencijama razlikuje se u glasnoći.

Neki ljudi ne mogu čuti zvukove visoke frekvencije. Tako se kod starijih ljudi gornja granica percepcije zvuka smanjuje na 6000 Hz. Ne čuju, primjerice, cviljenje komarca ili cvrčak cvrčka koji proizvode zvukove frekvencije oko 20 000 Hz.

Poznati engleski fizičar D. Tyndall opisuje jednu od svojih šetnji s prijateljem: „Livade s obje strane ceste vrvjele su od kukaca, koji su za moj sluh ispunjavali zrak svojim oštrim zujanjem, ali moj prijatelj nije čuo ništa od toga - glazbu kukaca preletio je izvan granica njegovog sluha!”

Razine buke

Glasnoća - razina energije u zvuku - mjeri se u decibelima. Šapat iznosi približno 15 dB, šuštanje glasova u studentskoj učionici doseže približno 50 dB, a ulična buka tijekom gustog prometa približno 90 dB. Buka iznad 100 dB može biti nepodnošljiva za ljudsko uho. Zvukovi oko 140 dB (kao što je zvuk polijetanja mlaznog zrakoplova) mogu biti bolni za uho i oštetiti bubnjić.

Kod većine ljudi oštrina sluha opada s godinama. To se objašnjava činjenicom da ušne koščice gube svoju izvornu pokretljivost, pa se vibracije ne prenose na unutarnje uho. Osim toga, infekcije uha mogu oštetiti bubnjić i negativno utjecati na funkcioniranje koščica. Ako osjetite bilo kakve probleme sa sluhom, odmah se obratite liječniku. Neke vrste gluhoće uzrokovane su oštećenjem unutarnjeg uha ili slušnog živca. Gubitak sluha također može biti uzrokovan stalnom izloženošću buci (na primjer, u tvornici) ili iznenadnim i vrlo glasnim udarima zvuka. Trebate biti vrlo oprezni kada koristite osobne stereo svirače, jer pretjerana glasnoća također može uzrokovati gluhoću.

Dopuštena buka u prostorijama

Što se tiče razine buke, vrijedi napomenuti da takav koncept nije prolazan i nereguliran sa stajališta zakonske regulative. Tako su u Ukrajini još uvijek na snazi ​​sanitarni standardi za dopuštenu buku u stambenim i javnim zgradama te u stambenim područjima, usvojeni još u danima SSSR-a. Prema ovom dokumentu, u stambenim prostorijama razina buke ne smije biti veća od 40 dB danju i 30 dB noću (od 22:00 do 8:00).

Često buka nosi važne informacije. Trkač automobila ili motocikla pažljivo sluša zvukove motora, šasije i drugih dijelova vozila u pokretu, jer svaka strana buka može biti najava nesreće. Buka svira značajnu ulogu u akustici, optici, računalnoj tehnologiji, medicini.

Što je buka? Shvaća se kao nasumične složene vibracije različite fizičke prirode.

Problem s bukom postoji već duže vrijeme. Već u antičko doba zvuk kotača na kamenim ulicama mnogima je izazivao nesanicu.

Ili je možda problem nastao još ranije, kada su se susjedi u špilji počeli svađati jer je jedan od njih preglasno lupao dok je pravio kameni nož ili sjekiru?

Zagađenje bukom okoliš raste cijelo vrijeme. Ako je 1948. pri anketiranju stanovnika velikih gradova 23% ispitanika odgovorilo potvrdno na pitanje smeta li im buka u stanu, onda je 1961. ta brojka iznosila već 50%. U posljednjem desetljeću razina buke u gradovima porasla je 10-15 puta.

Buka je vrsta zvuka, iako se često naziva "neželjeni zvuk". U isto vrijeme, prema stručnjacima, buka tramvaja procjenjuje se na 85-88 dB, trolejbusa - 71 dB, autobusa sa snagom motora većom od 220 KS. S. - 92 dB, manje od 220 l. S. - 80-85 dB.

Znanstvenici iz Državno sveučilište Ohio je otkrio da ljudi koji su redovito izloženi glasnoj buci imaju 1,5 puta veću vjerojatnost da će razviti akustičnu neuromu od ostalih.

Akustični neurom je benigni tumor koji uzrokuje gubitak sluha. Znanstvenici su pregledali 146 pacijenata s akustičnim neuromom i 564 zdravi ljudi. Svima su postavljana pitanja o tome koliko često su se susreli s glasnom bukom od najmanje 80 decibela (buka promet). Upitnik je uzeo u obzir buku uređaja, motora, glazbu, dječju vrisku, buku na sportski događaji, u barovima i restoranima. Sudionici studije također su upitani koriste li uređaje za zaštitu sluha. Oni koji su redovito slušali glasnu glazbu imali su 2,5 puta veći rizik od razvoja akustičnog neuroma.

Za one koji su izloženi tehničkoj buci – 1,8 puta. Za ljude koji redovito slušaju dječju vrisku, buka na stadionima, u restoranima ili barovima je 1,4 puta veća. Kod nošenja zaštite za sluh rizik od razvoja akustičnog neuroma nije veći nego kod osoba koje uopće nisu izložene buci.

Utjecaj akustične buke na čovjeka

Utjecaj akustične buke na ljude je različit:

A. Štetno

Buka dovodi do razvoja benignog tumora

Dugotrajna buka negativno utječe na organ sluha, rastežući bubnjić, čime se smanjuje osjetljivost na zvuk. Dovodi do poremećaja rada srca i jetre te do iscrpljenosti i prenapregnutosti živčanih stanica. Zvukovi i buka velike snage utječu na slušni aparat, živčane centre i mogu izazvati bol i šok. Ovako radi zagađenje bukom.

Umjetni zvukovi koje je stvorio čovjek. Oni su ti koji negativno utječu živčani sustav osoba. Jedna od najštetnijih gradskih buka je buka motornih vozila na glavnim prometnicama. Nadražuje živčani sustav, pa osobu muči tjeskoba i osjeća se umorno.

B. Povoljno

Korisni zvukovi uključuju šum lišća. Zapljuskivanje valova djeluje umirujuće na našu psihu. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, lagano pljuskanje vode i zvuk surfanja uvijek su ugodni za osobu. Oni ga smiruju i oslobađaju od stresa.

C. Ljekoviti

Terapeutski učinak zvukova prirode na ljude nastao je među liječnicima i biofizičarima koji su radili s astronautima još početkom 80-ih godina dvadesetog stoljeća. U psihoterapijskoj praksi prirodni šumovi koriste se kao pomoć u liječenju raznih bolesti. Psihoterapeuti također koriste takozvani "bijeli šum". Ovo je vrsta šištanja, nejasno podsjeća na zvuk valova bez pljuska vode. Liječnici vjeruju da "bijeli šum" smiruje i uspavljuje.

Utjecaj buke na ljudski organizam

Ali jesu li samo slušni organi pogođeni bukom?

Učenici se potiču da saznaju čitajući sljedeće izjave.

1. Buka uzrokuje prerano starenje. U trideset od stotinu slučajeva buka skraćuje životni vijek ljudi u veliki gradovi za 8-12 godina.

2. Svaka treća žena i svaki četvrti muškarac pate od neuroza uzrokovanih povećana razina buka.

3. Bolesti kao što su gastritis, čir na želucu i crijevu najčešće se nalaze kod ljudi koji žive i rade u bučnim okruženjima. Za pop glazbenike čir na želucu je profesionalna bolest.

4. Dovoljno jak šum nakon 1 minute može izazvati promjene u električnoj aktivnosti mozga, koja postaje slična električnoj aktivnosti mozga u bolesnika s epilepsijom.

5. Buka deprimira živčani sustav, posebno kada se ponavlja.

6. Pod utjecajem buke dolazi do trajnog smanjenja frekvencije i dubine disanja. Ponekad se javlja srčana aritmija i hipertenzija.

7. Pod utjecajem buke mijenja se metabolizam ugljikohidrata, masti, bjelančevina i soli, što se očituje u promjenama biokemijskog sastava krvi (smanjuje se razina šećera u krvi).

Prekomjerna buka (iznad 80 dB) ne utječe samo na organe sluha, već i na druge organe i sustave (krvožilni, probavni, živčani itd.), vitalni procesi su poremećeni, energetski metabolizam počinje prevladavati nad plastičnim metabolizmom, što dovodi do preranog starenja. tijela .

PROBLEM BUKE

Veliki grad uvijek prati prometna buka. Tijekom proteklih 25-30 godina, u velikim gradovima diljem svijeta, buka je porasla za 12-15 dB (tj. glasnoća buke se povećala 3-4 puta). Ako postoji zračna luka unutar grada, kao što je slučaj u Moskvi, Washingtonu, Omsku i nizu drugih gradova, onda to dovodi do višestrukih prekoračenja najveće dopuštene razine zvučnih podražaja.

Pa ipak, cestovni promet je vodeći izvor buke u gradu. Upravo to uzrokuje buku do 95 dB na ljestvici mjerača razine zvuka na glavnim ulicama gradova. Razina buke u dnevnim sobama sa zatvorenim prozorima koji gledaju na autocestu samo je 10-15 dB niža nego na ulici.

Buka automobila ovisi o mnogim razlozima: marki automobila, njegovoj ispravnosti, brzini, kvaliteti površine ceste, snazi ​​motora itd. Buka iz motora naglo se povećava kada se pokrene i zagrije. Kada se automobil kreće prvom brzinom (do 40 km/h), buka motora je 2 puta veća od buke koju stvara pri drugoj brzini. Kad automobil naglo koči, buka se također značajno povećava.

Otkrivena je ovisnost stanja ljudskog tijela o razini buke u okolišu. Uočene su određene promjene u funkcionalnom stanju središnjeg živčanog i kardiovaskularnog sustava uzrokovane bukom. Koronarna bolest srca, hipertenzija i povišena razina kolesterola u krvi češći su kod ljudi koji žive u bučnim područjima. Buka značajno remeti san, smanjujući njegovo trajanje i dubinu. Vrijeme potrebno za uspavljivanje povećava se za sat ili više, a nakon buđenja ljudi se osjećaju umorno i imaju glavobolju. S vremenom se sve to pretvara u kronični umor, slabi imunološki sustav, pridonosi razvoju bolesti i smanjuje učinkovitost.

Sada se vjeruje da buka može skratiti životni vijek čovjeka za gotovo 10 godina. Sve je više psihički bolesnih osoba zbog sve češćih zvučnih podražaja, a buka posebno snažno djeluje na žene. Općenito, u gradovima se povećao broj nagluhih osoba, a glavobolje i povećana razdražljivost postale su najčešća pojava.

ZAGAĐENJE BUKOM

Zvuk i buka velike snage utječu na slušni aparat, živčane centre i mogu izazvati bol i šok. Ovako radi zagađenje bukom. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, ptičji glasovi, lagano pljuskanje vode i zvuk valova uvijek su ugodni za osobu. Oni ga smiruju i oslobađaju od stresa. Ovo se koristi u medicinskim ustanovama, u sobama za psihološku pomoć. Prirodni šumovi prirode sve su rjeđi, potpuno nestaju ili su zaglušeni industrijskim, prometnim i drugim šumovima.

Dugotrajna buka negativno utječe na slušni organ, smanjujući osjetljivost na zvuk. Dovodi do poremećaja rada srca i jetre te do iscrpljenosti i prenapregnutosti živčanih stanica. Oslabljene stanice živčanog sustava ne mogu dovoljno koordinirati rad različitih tjelesnih sustava. Tu nastaju poremećaji u njihovim aktivnostima.

Već znamo da je buka od 150 dB štetna za ljude. Nije uzalud u srednjem vijeku bilo pogubljenje pod zvonom. Tutnjava zvona mučila je i polako ubijala.

Svaka osoba drugačije percipira buku. Mnogo ovisi o dobi, temperamentu, zdravlju i uvjetima okoline. Buka ima akumulativni učinak, odnosno akustični nadražaji, akumulirajući se u tijelu, sve više deprimiraju živčani sustav. Buka posebno štetno djeluje na neuropsihičku aktivnost organizma.

Zvukovi uzrokuju funkcionalne poremećaje kardiovaskularnog sustava; ima štetan učinak na vizualne i vestibularne analizatore; smanjiti refleksna aktivnostšto često uzrokuje nesreće i ozljede.

Buka je podmukla, njezino štetno djelovanje na tijelo događa se nevidljivo, neprimjetno, oštećenje tijela se ne otkriva odmah. Osim toga, ljudsko tijelo je praktički bespomoćno protiv buke.

Liječnici sve češće govore o bolesti buke, koja prvenstveno pogađa sluh i živčani sustav. Izvor zagađenja bukom može biti industrijsko poduzeće ili promet. Teški kamioni i tramvaji proizvode posebno glasnu buku. Buka utječe na živčani sustav čovjeka, stoga se u gradovima i poduzećima poduzimaju mjere zaštite od buke. Željezničke i tramvajske pruge te ceste kojima prolazi teretni promet potrebno je premjestiti iz središnjih dijelova gradova u rijetko naseljena područja i oko njih stvoriti zelene površine koje dobro apsorbiraju buku. Zrakoplovi ne bi trebali letjeti iznad gradova.

ZVUČNA IZOLACIJA

Zvučna izolacija pomaže u izbjegavanju štetnih učinaka buke

Smanjenje razine buke postiže se građevinskim i akustičkim mjerama. U vanjskim ovojnicama zgrada, prozori i balkonska vrata imaju znatno manju zvučnu izolaciju od samog zida.

Stupanj zaštite zgrada od buke prvenstveno je određen normama dopuštene buke za prostorije određene namjene.

BORBENA AKUSTIČNA BUKA

Laboratorij za akustiku MNIIP-a u okviru projektne dokumentacije izrađuje odjeljak „Akustička ekologija”. Izvode se projekti zvučne izolacije prostorija, kontrole buke, proračuni sustava ozvučenja i akustička mjerenja. Iako u običnim prostorijama ljudi sve više žele akustičnu udobnost – dobru zaštitu od buke, razumljiv govor i odsutnost tzv. akustični fantomi – negativne zvučne slike koje tvore neki. U dizajnu namijenjenom dodatna borba s decibelima, izmjenjuju se najmanje dva sloja - "tvrda" (gips ploče, gips vlakna).Također, akustični dizajn trebao bi zauzeti svoju skromnu nišu unutra. Frekvencijsko filtriranje koristi se za suzbijanje akustične buke.

GRAD I ZELENA MJESTA

Ako svoj dom štitite od buke drvećem, onda će biti korisno znati da lišće ne apsorbira zvukove. Udarajući u deblo, zvučni valovi se razbijaju i spuštaju do tla, gdje se apsorbiraju. Smreka se smatra najboljim čuvarom tišine. Čak i uz najprometniju magistralu možete živjeti u miru ako svoj dom zaštitite drvoredom zelenih jela. A bilo bi lijepo posaditi kestene u blizini. Jedno zrelo stablo kestena čisti od ispušnih plinova automobila prostor visine do 10 m, širine do 20 m i dužine do 100 m. Štoviše, za razliku od mnogih drugih stabala, kesten razgrađuje otrovne plinove gotovo bez štete po svoje „zdravlje“. ”

Važnost uređenja gradskih ulica je velika - gusti zasadi grmlja i šumski pojasevi štite od buke, smanjujući je za 10-12 dB (decibela), smanjuju koncentraciju štetnih čestica u zraku sa 100 na 25%, smanjuju brzinu vjetra od 10 do 2 m/s, smanjiti koncentraciju plinova iz automobila do 15% po jedinici volumena zraka, zrak učiniti vlažnijim, sniziti mu temperaturu, odnosno učiniti ga prihvatljivijim za disanje.

Zelene površine također apsorbiraju zvuk; što su stabla viša i što su gušće posađene, to se manje zvukova čuje.

Zelene površine u kombinaciji s travnjacima i cvjetnim gredicama blagotvorno djeluju na ljudsku psihu, smiruju vid i živčani sustav, izvor su inspiracije i povećavaju radnu sposobnost ljudi. Najveća djela umjetnost i književnost, otkrića znanstvenika, nastala je pod blagotvornim utjecajem prirode. Tako su nastale najveće glazbene kreacije Beethovena, Čajkovskog, Straussa i drugih skladatelja, slike prekrasnih ruskih pejzažista Šiškina, Levitana, djela ruskih i sovjetski pisci. Nije slučajnost da je Sibirski znanstveni centar osnovan među zelenim površinama Priobske šume. Ovdje, u hladu gradske vreve i okruženi zelenilom, naši sibirski znanstvenici uspješno provode svoja istraživanja.

Zelenilo gradova kao što su Moskva i Kijev je visoko; u potonjem, primjerice, ima 200 puta više zasada po stanovniku nego u Tokiju. U glavnom gradu Japana tijekom 50 godina (1920.-1970.) uništeno je oko polovice svih zelenih površina koje se nalaze u radijusu od deset kilometara od centra. U Sjedinjenim Američkim Državama u posljednjih pet godina izgubljeno je gotovo 10 tisuća hektara središnjih gradskih parkova.

← Buka štetno djeluje na zdravlje čovjeka, prvenstveno pogoršanjem sluha te stanjem živčanog i kardiovaskularnog sustava.

← Buku je moguće mjeriti posebnim instrumentima - mjeračima razine zvuka.

← Protiv štetnih učinaka buke potrebno je boriti se kontrolom razine buke, kao i posebnim mjerama za smanjenje razine buke.

Širenje zvuka u slobodnom prostoru

Ako je izvor zvuka svesmjeran, drugim riječima, zvučna energija se ravnomjerno širi u svim smjerovima, kao što je zvuk iz aviona u zraku, tada raspodjela zvučnog tlaka ovisi samo o udaljenosti i smanjuje se za 6 dB sa svakim udvostručenjem udaljenosti od izvora zvuka.

Ako je izvor zvuka usmjerena, kao što je rog, tada razina zvučnog tlaka ovisi i o udaljenosti i o kutu percepcije u odnosu na os emisije zvuka.

Interakcija zvuka s preprekom

Zvučni (čujni) valovi, nailazeći na prepreku na svom putu, bivaju djelomično apsorbirani od nje, djelomično reflektirani od nje, odnosno reemitirani su od prepreke natrag u prostoriju i dijelom prolaze kroz nju.

Odmah treba napomenuti da će postotak ovih procesa biti različit za zvučne valove različitih duljina, što je zbog osobitosti ponašanja HF, MF i LF valova. Osim toga, važnu ulogu igraju karakteristike same prepreke, kao što su njena debljina, gustoća materijala od kojeg je izrađena, kao i svojstva površine (glatka/reljefna, gusta/labava).

Širenje zvuka u ograničenom prostoru

Širenje zvuka u zatvorenom prostoru (uvjeti u zatvorenom prostoru) bitno se razlikuje od uvjeta za njegovo širenje u slobodnom prostoru, budući da zvučni val na svom putu nailazi na brojne prepreke (zidovi, strop, pod, namještaj, predmeti interijera itd.) .

Rezultirajuće brojne refleksije glavnog zvuka djeluju kako na izravni zvuk koji izlazi izravno iz zvučnika i dopire do ušiju slušatelja najkraćim putem, to jest u ravnoj liniji, tako i međusobno. Sljedeći dijagram shematski prikazuje ovu razliku:

1) Otvoreni prostor: izravni zvuk;

2) Zatvoreni prostor: izravni zvuk + rane refleksije + reverberacija.

Svi znaju da se zvuk odbija od zidova, podova i stropova, ali kako se to događa?

Kao što je već spomenuto, zvučni val, udarajući o prepreku, djelomično se odbija od nje, djelomično apsorbira i djelomično prolazi kroz prepreku.

Naravno, što je zid tvrđi i gušći, to će više akustične energije reflektirati natrag u unutrašnjost prostorije.

Zvučni valovi se reflektiraju od prepreka vrlo usmjereno, stoga se na mjestima gdje se reflektiraju od zidova, stropova i poda, odnosno daleko od glavnog izvora zvuka, pojavljuju. dodatne "slike"(sekundarni, “imaginarni” izvori zvuka ili tzv. “fantomi”. U nekim stranim izvorima informacija nazivaju se i “hot area”).

Refleksije, u interakciji jedna s drugom i s izravnim zvukom, iskrivljuju ga i pogoršavaju jasnoću zvučne slike. Zamislite sada što se događa kada se višefrekventni zvuk iz dva ili više akustičnih sustava reflektira od šest površina prostorije odjednom (četiri zida, strop i pod) i shvatit ćete kakav kolosalan utjecaj ima akustika prostorije na kvaliteta zvuka koji se u njemu reproducira.

Dakle, u zatvorenom prostoru (uvjeti zatvorenog prostora) postoje tri izvora zvuka:

1. Izravni zvuk- to je zvuk koji dolazi izravno iz zvučnika zvučnog sustava (akustičnog sustava) i do ušiju slušatelja dolazi najkraćim mogućim putem - pravocrtno, odnosno bez odbijanja od površina zidova, poda i strop prostorije (uvjetno se može smatrati izvornim zvukom snimljenim na glazbenom mediju).

2. Rana razmišljanja (prva razmišljanja)- to su refleksije glavnog zvuka od zidova, poda i stropa prostorije, kao i od unutarnjih predmeta koji se nalaze u njoj, koji najkraćim putevima dopiru do ušiju slušatelja, odnosno prolaze kroz jednu refleksiju, zbog čega zadržavaju dovoljno veliku amplitudu i oblikuju se u područjima refleksije na površinama zidova, podova i stropova prostorije "slike"(sekundarni, virtualni, “imaginarni” izvori, “fantomi”) izravnog zvuka. Zato su prve refleksije najvažnije u ukupnoj strukturi refleksija i, sukladno tome, imaju ozbiljan utjecaj na kvalitetu zvuka i formiranje stereo slike.

3. Refleksije odjeka (kasne refleksije, reverberacija, jeka). Za razliku od ranih refleksija, one su rezultat višestruke refleksije glavnog zvuka od površina zidova, poda i stropa prostorije. Oni dopiru do ušiju slušatelja složenim, dugim putevima i stoga imaju nisku amplitudu.

Pod, ispod glavni zvuk se odnosi na zvuk koji dolazi izravno iz zvučnika, ali za razliku od izravnog zvuka ima kružni smjer.

Koja je razlika između ranih i kasnih refleksija?

Da bismo odgovorili na ovo pitanje, potrebno je upoznati se s nekim subjektivnim značajkama ljudske percepcije zvuka povezanim s vremenskim karakteristikama zvuka.

Ovo je tzv Haasov učinak, čija je suština da ako zvuk dolazi iz više izvora na različitim udaljenostima, tada naše uho/moždani sustav identificira (percipira) samo zvuk koji je prvi došao.

Ako je razlika u vremenu dolaska nekoliko audio signala do 50 ms, tada zvuk koji dolazi ranije dominira zvukom koji dolazi kasnije, čak i ako je potonji 10 dB glasniji (tj. 3 puta glasniji!!!).

Dakle, sve refleksije koje dopiru do ušiju slušatelja tijekom prvih 50 ms nakon izravnog zvuka ljudsko uho percipira zajedno s izravnim signalom, odnosno kao jedan zajednički signal.

S jedne strane, to dovodi do poboljšanja percepcije govora i subjektivnog povećanja njegove glasnoće, međutim, u slučaju reprodukcije zvuka, to značajno pogoršava njegovu kvalitetu zbog izobličenja izvorne glazbene informacije reflektiranim zvučnim signalima. stapajući se s njim.

Ako refleksije stignu s kašnjenjem većim od 50 ms i imaju usporedivu razinu s izravnim signalom, ljudsko uho ih percipira kao ponavljanje izravnog signala, odnosno u obliku zasebnih zvučnih signala. U takvim slučajevima ti se odrazi nazivaju "eho" (odjek). Eho značajno narušava razumljivost govora i percepciju glazbenih informacija.

1) Od posebne praktične važnosti su rana razmišljanja (prva razmišljanja), dopirući do uha slušatelja u vremenskom intervalu do 20 ms. nakon izravnog signala.

Kao što je već spomenuto, oni zadržavaju veliku amplitudu i ljudsko uho ih percipira zajedno s izravnim signalom i stoga iskrivljuje njegovu izvornu strukturu. Tako, prve refleksije jedan su od glavnih neprijatelja visokokvalitetnog zvuka.

Geometrijske karakteristike ranih refleksija izravno ovise o obliku prostorije, lokaciji izvora zvuka (u našem slučaju zvučnika) i slušatelja u njoj, jedinstvene su za svaku pojedinu točku u određenoj prostoriji.

Karakteristike amplitude prvih refleksija ovise o:

Udaljenosti između izvora zvuka i reflektirajuće površine;

Udaljenosti od ušiju slušatelja do reflektirajuće površine;

Od akustičnih svojstava same reflektirajuće površine.

Dakle, akustička karakteristika svake točke u unutarnjem prostoru sobe uglavnom je određena kombinacijom karakteristika izravnog zvuka i ranih refleksija koje dolaze do te točke.

2) Reverberacija (kasne refleksije, jeka).

Prilikom reprodukcije zvuka u prostoriji ne čujemo samo izravni zvuk iz izvora i rane refleksije, već i slabije (tiše) reflektirane signale koji proizlaze iz ponavljanih dugotrajnih refleksija glavnog zvuka od zidova, poda i stropa prostorije. Naravno, ovi zvučni signali dopiru do ušiju slušatelja s velikim kašnjenjem u odnosu na trenutak dolaska izravnog zvuka i prve refleksije. Subjektivno, to se percipira u
oblik jeke.

Dakle, učinak kod kojeg se slabljenje zvuka ne događa odmah, već postupno, zbog brojnih refleksija od zidova, poda i stropa prostorije, naziva se odjekivanje.

Spektralni sastav reflektiranih signala u velikim i malim prostorijama je različit, budući da reverberacija nosi informaciju o veličini prostorije. Osim toga, spektar reverberacijskih signala sadrži i podatke o svojstvima materijala od kojih su izrađene reflektirajuće površine.

Na primjer, reverb sa visoka razina visokofrekventne komponente povezuje se s prostorijom s čvrstim zidovima koji dobro reflektiraju visoke frekvencije. Ako je zvuk odjeka tup, tada slušatelj dolazi do zaključka da su zidovi prostorije prekriveni tepisima ili draperijama koje upijaju visoke frekvencije.

Također treba napomenuti da spektar signala odjeka omogućuje određivanje udaljenosti do izvora zvuka.

Naš sustav uho/mozak, automatski procjenjujući odnos između izravnog zvuka i razina odjeka, neovisno ocjenjuje je li izvor zvuka blizu (slaba odjeka) ili daleko (jaka odjeka).

Osim toga, ljudski slušni organ konstruiran je na takav način da kvaliteta percepcije zvuka ne ovisi samo o kvantitativnom odnosu između izravnog zvuka i reverberacije, već io vremenu kašnjenja signala reverberacije u odnosu na trenutak percepcije izravan zvuk.

Vrijeme reverberacije predstavlja vremensko razdoblje tijekom kojeg zvučni val, koji opetovano odjekuje prostorijom, postupno blijedi. Ovaj je parametar jedan od glavnih kriterija za akustične karakteristike prostorije.

Ovaj parametar karakterizira veličinu prostorije: u malim sobama javlja se veći broj refleksija po jedinici vremena, što, za razliku od situacije u velikim sobama, dovodi do brzog slabljenja i kasnijeg prigušenja reverberacije. A također i svojstva njegovih reflektirajućih površina: tvrde sjajne površine, za razliku od reljefnih i mekih, dobro reflektiraju zvuk, praktički ga ne slabeći, što zauzvrat, naravno, produljuje vrijeme odjeka.

Za označavanje ovog parametra usvojena je kratica RT60, odnosno vrijeme (u sekundama) tijekom kojeg se razina zvučnog tlaka (SPL) u prostoriji smanji za 60 dB nakon što izvor zvuka prestane emitirati.

Višestruki odjeci se subjektivno percipiraju kao odjek sobe. Što je prigušenje niže, to je duže vrijeme odjeka i, sukladno tome, jači boom.

Kao što je već navedeno, vrijeme odjeka određeno je ne samo veličinom prostorije, već i sposobnošću refleksije njezinih zidova, poda i stropa. Jeste li ikada primijetili koliko je neobičan zvuk u praznoj prostoriji pripremljenoj za renoviranje, ili u ogromnom hangaru gdje postoji jaka reverberacija?

U vezi s navedenim, preporučljivo je razmotriti još jednu kategoriju, tj. polumjer kraka. Što je?

Govorimo o odnosu između razina izravnog i reflektiranog zvuka. Općenito, što je slušatelj bliže izvoru zvuka, to je izravni zvuk glasniji i, sukladno tome, tiši odbijeni zvuk. Kako se udaljavate od izvora zvuka, izravni zvuk slabi, a reflektirani zvuk, naprotiv, pojačava se.

Logično slijedeći ovo načelo, možemo sasvim ispravno pretpostaviti da će na određenoj udaljenosti od izvora zvuka slušatelj percipirati izravni i odbijeni zvuk s istom glasnoćom. Dakle, krug, s radijusom koji odgovara radijusu jeke, je granica između dva područja: unutarnjeg, gdje prevladava izravni zvuk, i vanjskog, gdje dominira reflektirani zvuk.

Značajke ponašanja zvučnih valova različitih duljina u ograničenom prostoru

Očito je da je ponašanje zvuka u glazbenom studiju podložno zakonima njegovog širenja u ograničenom prostoru. Pogledajmo ovaj proces detaljnije.

Ponašanje zvučnih valova u ograničenom prostoru ovisi o njihovoj duljini i, sukladno tome, o frekvenciji njihovih vibracija, varirajući od 17 metara (20 Hz - na početku čujnog raspona basa) do 17 milimetara (20 KHz - na kraj čujnog visokofrekventnog područja).

Pojednostavljeno, ponašanje zvučnih valova u zatvorenim prostorima, ovisno o njihovoj duljini, može se prikazati u obliku dva neovisna modela.

Jedan - za LF izgleda čisto valni proces- interferencija (dodavanje) svih niskofrekventnih izvora (i bas iz zvučnika i niskofrekventna refleksija od zidova, poda i stropa), što dovodi do stvaranja trodimenzionalne slike za svaku frekvenciju, poput planinskog terena s izmjeničnim vrhovima i korita u volumenu.

Drugi je za HF, sličan emisiji svjetlosti s poznatim zakonima refrakcije, refleksije i difrakcije. Koristi vizualne metode geometrijska optika, jer slična pravila vrijede u tim područjima. Na primjer, dio energije zvučnog vala koji dosegne čvrstu površinu reflektira se od nje pod kutom, jednak kut Slapovi.

Opću sliku nadopunjuje miješanje ova dva procesa za srednjetonce.

Valovi srednje i visoke frekvencije (kratke valne duljine).

Kao što je već spomenuto, ponašanje HF zvučnih valova općenito je podložno zakonima širenja svjetlosti. Ovo se izravno odnosi na HF valove i više-manje vrijedi u odnosu na VHF podpojas.

Prva značajka zvučnih valova u ovom području je njihova izraženost usredotočenost, odnosno promjena (povećanje ili slabljenje) u percepciji HF razine čak i uz malo odstupanje od osi njihovog zračenja. Jednostavno rečeno, visoke frekvencije projiciraju se prema slušatelju poput svjetla reflektora.

Usmjerenost se povećava s povećanjem frekvencije signala, dostižući maksimum na najvišim frekvencijama. Upravo je usmjerenost ta koja određuje glavnu važnost HF valova u formiranju stereo slike.

Druga karakteristična značajka HF je sposobnost višestruke refleksije od čvrstih površina, poput odskočnog metka ili biljarske kugle, što zauzvrat uzrokuje njihovu laku disperziju (difuziju).

Treća značajka - lako upijanječak i tanke meke površine, kao što su, na primjer, zavjese.

Upravo zbog usmjerenosti i sposobnosti reflektiranja HF, kao što je gore navedeno, to Aktivno sudjelovanje u formiranju uzorka odjeka.

Niskofrekventni ili bas valovi (duge valne duljine).

Dakle, ponašanje niskih frekvencija u zatvorenom prostoru izgleda kao čisto valni proces, koji se temelji na interferenciji, odnosno procesu dodavanja (superpozicije) zvučnih valova koji izviru iz apsolutno svih niskofrekventnih izvora koji se nalaze u prostoriji, kao kao i mnoge niskofrekventne refleksije od zidova, poda i stropa ove sobe.

To je zbog činjenice da se, za razliku od valova srednje i visoke frekvencije, koji su usmjereni, bas valovi ravnomjerno šire u svim smjerovima poput sfera koje se odvajaju od središta zračenja. Dakle, LF zvučni valovi su svesmjeran, zbog čega je nemoguće odrediti mjesto woofera zatvorenih očiju.

Ovo svojstvo niskofrekventnih valova objašnjava njihovu nemogućnost sudjelovanja u formiranju stereo slike.

Osim toga, zahvaljujući svojoj dugoj valnoj duljini i visokoj energiji, niskofrekventni valovi sposobni su ne samo savijati se oko prepreke, već i, djelomično se reflektirajući, "prolaziti" čak i kroz betonske zidove (to je upravo slučaj kada vaši daleki susjedi u "visokoj zgradi" čujete niskofrekventno "zujanje" dok slušate glazbu).

Dakle, za razliku od visokih frekvencija, koje se lako reflektiraju od tvrdih površina, bas valovi se puno lošije reflektiraju, djelomično se apsorbiraju i djelomično prolaze kroz prepreku, a s smanjenjem frekvencije sve više gube sposobnost reflektiranja i radije "idu naprijed".

A LF valovi "mogu" "iscuriti" iz sobe kroz otvorene otvore prozora i vrata, a također lako prodiru kroz staklo, kao da ga uopće nema.

Uzimajući u obzir sve gore navedene točke, a također uzimajući u obzir činjenicu da su duljine niskofrekventnih valova razmjerne linearnim dimenzijama prostorije (dužina, širina i visina), postaje jasno zašto je ponašanje bas valova uglavnom pod utjecajem parametara prostorije.

Ako je valna duljina zvučnog signala dvostruko veća od jedne od linearnih dimenzija prostorije, tada se na njegovoj frekvenciji između određenog para zidova događa najstrašniji i teško potisnuti akustični fenomen, koji doslovno "ubija" zvuk - rezonancija volumena zraka.

Subjektivno, to se izražava u pojačanju signala ove određene frekvencije u odnosu na razinu drugih frekvencija i pojavi grmljavine.

Niskofrekventne rezonancije i stojni valovi javljaju se između dviju paralelnih površina (na primjer, između prednjih i stražnjih zidova ili između bočnih zidova, ili između poda i stropa) kada se zvučni val odgovarajuće frekvencije pobuđuje u određenoj prostoriji.

Štoviše, uopće nije važno što će pobuditi ovaj val: sviranje glazbe, sviranje glazbenog instrumenta, boja glasa tijekom razgovora, zvukovi komunikacija ili prolaznih vozila, rad električnih uređaja itd.).

Niskofrekventni zvučni valovi putuju svesmjerno ("...ne možemo lokalizirati bas ispod 80 Hz..." - Anthony Grimani) i imaju ogromnu energiju. Najniže od njih, bas frekvencije, mogu proći kroz sve prepreke gotovo bez refleksije.

Kako se frekvencija povećava, njihova sposobnost refleksije se povećava, a sposobnost prodora smanjuje.

“Vjeruje se da zvuk putuje pravocrtno, poput svih valova. Ali to vrijedi samo za široki prostor lišen prepreka. U stvarnosti je kretanje zvučnih valova nemjerljivo složenije. Sudaraju se s preprekama i međusobno, a ponekad se šire, stvarajući vrtloge, duž neopisivih putanja.

Po mom mišljenju, oni koji se bave audio inženjerstvom trebaju imati prostornu imaginaciju kako bi jasno razumjeli vizualne slike zvučnih valova i njihovo ponašanje, koje se ne može objasniti oslanjajući se samo na električnu teoriju.

Čini se da je do danas veliki broj čimbenika koji utječu na reprodukciju zvuka ostao neistražen, izazivajući sva akumulirana znanja i iskustva inženjera zvuka. Što više razmišljam o tome, to više shvaćam da je svijet zvuka mnogo dublji nego što možemo zamisliti.”

Zvukove opažamo na udaljenosti od njihovih izvora. Obično zvuk do nas dopire kroz zrak. Zrak je elastični medij koji prenosi zvuk.

Ako se medij za prijenos zvuka ukloni između izvora i prijamnika, zvuk se neće širiti i stoga ga prijamnik neće percipirati. Pokažimo to eksperimentalno.

Ispod zvona zračne pumpe postavimo budilicu (slika 80). Sve dok u zvonu ima zraka, jasno se čuje zvuk zvona. Kako se zrak ispumpava ispod zvona, zvuk postupno slabi i konačno postaje nečujan. Bez medija za prijenos, vibracije ploče zvona ne mogu putovati, a zvuk ne dopire do našeg uha. Pustimo zrak ispod zvona i opet čujmo zvonjavu.

Riža. 80. Pokus koji dokazuje da se zvuk ne širi u prostoru u kojem nema materijalnog medija

Elastične tvari dobro provode zvukove, kao što su metali, drvo, tekućine i plinovi.

Stavimo džepni sat na jedan kraj drvene ploče, a prijeđimo na drugi kraj. Stavivši uho na ploču, možete čuti otkucaje sata.

Zavežite konac za metalnu žlicu. Prislonite kraj uzice na uho. Kada udarite žlicu, čut ćete jak zvuk. Još jači zvuk ćemo čuti ako žicu zamijenimo žicom.

Meka i porozna tijela su loši vodiči zvuka. Kako bi zaštitili bilo koju prostoriju od prodora stranih zvukova, zidovi, pod i strop položeni su slojevima materijala koji apsorbiraju zvuk. Kao međuslojevi koriste se filc, prešano pluto, porozno kamenje i razni sintetički materijali (na primjer, polistirenska pjena) izrađeni od pjenastih polimera. Zvuk u takvim slojevima brzo nestaje.

Tekućine dobro provode zvuk. Ribe, primjerice, dobro čuju korake i glasove na obali, to znaju iskusni ribiči.

Dakle, zvuk se širi u bilo kojem elastičnom mediju - čvrstom, tekućem i plinovitom, ali se ne može širiti u prostoru u kojem nema tvari.

Oscilacije izvora stvaraju elastični val frekvencije zvuka u njegovoj okolini. Val, dopirući do uha, utječe na bubnjić, uzrokujući njegovo vibriranje na frekvenciji koja odgovara frekvenciji izvora zvuka. Vibracije bubnjića prenose se sustavom osikulara do završetaka slušnog živca, nadražuju ih i time uzrokuju osjećaj zvuka.

Podsjetimo se da u plinovima i tekućinama mogu postojati samo uzdužni elastični valovi. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, tj. naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjima zraka koji dolaze iz izvora zvuka.

Zvučni val, kao i svaki drugi mehanički val, ne širi se prostorom trenutno, već određenom brzinom. To možete provjeriti, na primjer, gledajući pucnjavu izdaleka. Prvo vidimo vatru i dim, a zatim nakon nekog vremena čujemo zvuk pucnja. Dim se pojavljuje u isto vrijeme kada se javlja prva zvučna vibracija. Mjerenjem vremenskog intervala t između trenutka pojave zvuka (trenutka pojave dima) i trenutka kada stigne do uha, možemo odrediti brzinu širenja zvuka:

Mjerenja pokazuju da je brzina zvuka u zraku pri 0 °C i normalnom atmosferskom tlaku 332 m/s.

Što je viša temperatura, veća je brzina zvuka u plinovima. Na primjer, na 20 °C brzina zvuka u zraku je 343 m/s, na 60 °C - 366 m/s, na 100 °C - 387 m/s. To se objašnjava činjenicom da s porastom temperature raste elastičnost plinova, a što su veće elastične sile koje nastaju u mediju tijekom njegove deformacije, to je veća pokretljivost čestica i brže se vibracije prenose s jedne točke na drugu.

Brzina zvuka također ovisi o svojstvima medija u kojem zvuk putuje. Na primjer, pri 0 °C brzina zvuka u vodiku je 1284 m/s, au ugljičnom dioksidu - 259 m/s, budući da su molekule vodika manje masivne i manje inertne.

Danas se brzina zvuka može mjeriti u bilo kojem okruženju.

Molekule u tekućinama i čvrstim tvarima bliže su jedna drugoj i snažnije međusobno djeluju od molekula plina. Stoga je brzina zvuka u tekućim i krutim medijima veća nego u plinovitim medijima.

Budući da je zvuk val, za određivanje brzine zvuka, osim formule V = s/t, možete koristiti formule koje poznajete: V = λ/T i V = vλ. Pri rješavanju zadataka obično se smatra da je brzina zvuka u zraku 340 m/s.

Pitanja

1. Koja je svrha pokusa prikazanog na slici 80? Opišite kako se taj pokus izvodi i koji zaključak iz njega proizlazi.
2. Može li zvuk putovati u plinovima, tekućinama i čvrstim tijelima? Potkrijepite svoje odgovore primjerima.
3. Koja tijela bolje provode zvuk - elastična ili porozna? Navedite primjere elastičnih i poroznih tijela.
4. Kakav se val - uzdužni ili poprečni - širi zvuk u zraku? u vodi?
5. Navedite primjer koji pokazuje da zvučni val ne putuje trenutno, već određenom brzinom.

Vježba 30

1. Može li se zvuk ogromne eksplozije na Mjesecu čuti na Zemlji? Obrazložite svoj odgovor.
2. Ako na svaki kraj niti privežete po jednu polovicu posude za sapun, tada pomoću takvog telefona možete čak razgovarati šapatom dok ste u različitim sobama. Objasnite pojavu.
3. Odredite brzinu zvuka u vodi ako izvor koji oscilira s periodom od 0,002 s pobuđuje valove u vodi duljine 2,9 m.
4. Odredite valnu duljinu zvučnog vala frekvencije 725 Hz u zraku, vodi i staklu.
5. Jedan kraj duge metalne cijevi jednom je udaren čekićem. Hoće li se zvuk od udarca proširiti na drugi kraj cijevi kroz metal; kroz zrak unutar cijevi? Koliko će udaraca čuti osoba koja stoji na drugom kraju cijevi?
6. Promatrač koji stoji blizu ravne linije željeznička pruga, vidio paru iznad zvižduka parne lokomotive koja ide u daljini. 2 sekunde nakon pojave pare začuo je zvuk zviždaljke, a nakon 34 sekunde lokomotiva je prošla pored promatrača. Odredite brzinu lokomotive.

MOSKVA, 16. listopada – RIA Novosti, Olga Kolentsova. Svi znaju da svaka kuća ima svoju čujnost. U nekim kućama ljudi čak i ne sumnjaju u postojanje bučnog djeteta i ogromnog pastirskog psa u susjedstvu, dok u drugima možete pratiti rutu kretanja čak i male mačke po stanu.

Dogodi se da nakon mnogo mjeseci renoviranja konačno pogledate gotovu verziju - i razočarate se. Budući da je dobiveni rezultat stvaran život izgleda drugačije od onog u projektu. Stručnjaci za popravak rekli su web stranici RIA Real Estate kako brzo i jeftino izvršiti promjene u interijeru.

Zvučni val je vibracija čestica koja prenosi energiju. To jest, čestice mijenjaju svoj položaj u odnosu na ravnotežu, vibrirajući gore-dolje ili lijevo-desno. U zraku su čestice, osim u vibracijama, u stalnom kaotičnom kretanju. Kada govorimo, uzrokujemo da molekule zraka vibriraju na određenoj frekvenciji, što bilježi naš slušni organ. Zbog nasumičnog kretanja molekule “gube” frekvenciju unutar koje su se prethodno kretale brže od svojih “parnjaka” u čvrstom tijelu.

Što je s čvrstim tvarima? Ako udarite čekićem o zid ili pod kuće, zvučni val će putovati kroz čvrstu strukturu, uzrokujući vibriranje atoma ili molekula koje je čine. Međutim, treba imati na umu da su u čvrstim tvarima čestice "upakirane" čvršće, budući da se nalaze bliže jedna drugoj. A brzina zvuka je gusta okruženja nekoliko puta veća od brzine zvuka u zraku. Na 25 stupnjeva Celzijevih prosječna brzina širenja je 346 metara u sekundi. A u betonu ova vrijednost doseže 4250-5250 metara u sekundi. Razlika je više od 12 puta! Nije iznenađujuće da se zvučni val može prenijeti na velike udaljenosti u čvrstim tijelima, a ne u zraku.

Vibracije molekula zraka su prilično slabe, pa ih može apsorbirati debeli zid, na primjer, betonski zid. Naravno, što je deblji, to bolje izolira stanovnike stana od saznanja tajni svojih susjeda.

Ali ako je kretanje molekula zraka zaustavljeno zidom, tada će zvuk juriti unutar njega bez prepreka. Vibracije molekula u čvrstim tijelima puno su “energičnije” pa lako prenose energiju na zrak. Pretpostavimo da je osoba na petom katu odlučila zakucati policu na zid. Kretanje svrdla uzrokuje vibriranje molekula koje čine cijelu čvrstu površinu. Sama osoba čuje i buku iz zraka i udarnu buku. Ali njegovi susjedi nekoliko katova iznad čuju samo udarnu buku koja nastaje kao posljedica širenja zvučnog vala duž konstrukcije zgrade.

Recimo, susjedi na katu gaze, skaču, lupaju se loptama do pola noći, a njihova velika mačka voli skočiti s police u ormaru na pod točno iznad vaše glave. U ovom slučaju, ljudima se obično preporučuje zvučna izolacija stropa. Ali najčešće ne pomaže ili pomaže vrlo malo. Zašto? Zvučni val jednostavno putuje kroz materijal nakon udara. Uspješno će se izvoditi ne samo na stropu, već i na zidovima, pa čak i na podu. Stoga za učinkovitu borbu Uz buku, potrebno je izolirati sve zidove prostorije. Naravno, gašenje zvučnog vala na samom početku puno je jednostavnije i učinkovitije. Uostalom, u slučaju požara u ručniku koji je neuspješno postavljen pored plamenika, odmah gasimo ručnik, a ne čekamo da se cijela kuhinja zapali. Stoga je bolje odmah odabrati susjede odozgo sa zvučno izoliranim podom. Ili ćete tijekom renoviranja morati potpuno izolirati spavaću sobu.

Nizovi stambenih zgrada mogu se podijeliti na zidane, blokovske i armiranobetonske. Ali najnovije strukture temeljene na tehnologiji gradnje podijeljene su na panele, monolitne i montažne monolitne.

Kada se gradi panelna kuća, ploče se proizvode u tvornicama i dostavljaju na gradilište, gdje radnici od njih mogu samo sastaviti željenu konstrukciju. Kod najmanjeg odstupanja između ploča pojavljuju se praznine između stanova kroz koje prolazi zvuk. A debljina takvih ploča najčešće je 10-12 centimetara, pa se ove kuće smatraju jednima od najgorih u pogledu zvučne izolacije.

Za monolitne kuće izrađuje se armaturni okvir, a beton se ulijeva u oblik koji je već sastavljen pomoću izdržljivih ploča. Debljina zidova takvih kuća u prosjeku je 20-40 centimetara, pa su razgovori susjeda praktički nečujni, ali se udarna buka lako širi po stropovima zbog njihove čvrstoće.

Kuće od opeke tradicionalno se smatraju najtišim i najtoplijim. Istina, stanovnici velikih gradova mogu se oprostiti od sna o kućama od čiste opeke, jer rad na njihovoj izgradnji zahtijeva jako puno vremena. Iako se za izgradnju monolitnih kuća ponekad koristi i opeka, oblažući njome vanjske zidove i pregrade. Ali to malo utječe na ukupnu zvučnu izolaciju, pa se sve monolitne kuće smatraju prilično bučnima.

"Zvučna izolacija jako ovisi i o materijalu i tehnologiji. Za apsorpciju zvukova moraju se koristiti razni porozni materijali. Na primjer, u starim pločama, gdje nije bilo nikakve zvučne izolacije, često su na zid vješali tepihe i postavljali ih na podu. Danas je manje potrebe za tim, a tepisi su izašli iz mode, jer skupljaju puno prašine. Postoje dodaci betonu koji mogu značajno smanjiti buku koja se prenosi duž zidova. Međutim, GOST-ovi i propisi ne obvezuju građevinske tvrtke za dodavanje aditiva za apsorpciju zvuka u beton", kaže Ivan Zavyalov, istraživač na Odjelu za primijenjene znanosti MIPT mehanike.

Moderne zgrade daleko su od ideala zvučne izolacije. Da biste bili potpuno sigurni u danonoćni mir i ne ovisite o hobijima svojih susjeda, možda je jedino što preostaje kupiti privatnu kuću.