Звуковые явления вокруг нас

 

Время реверберации - это  важная характеристика акустических свойств  концертных залов, кинозалов, аудиторий  и др. При большом времени реверберации музыка звучат довольно громко, но невыразительно. При малом времени реверберации музыка звучат слабо и глухо. Поэтому в каждом конкретном случае добиваются наиболее оптимальных акустических характеристик помещений.

 

Высота звука определяется его частотой: чем больше частота колебаний, тем большим будет высота звука.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Субъективные  характеристики звука.

 

Субъективные характеристики зависят в большой мере от восприятия звука конкретным человеком, а не от физических характеристик звука.

Человек ощущает звуки, которые лежат в диапазоне  частот от 16 Гц до 20 кГц. Чувствительность органов слуха человека до разных частот неодинаковая. Для того, чтобы человек реагировал на звук, необходимо, чтобы его интенсивность была не меньше минимальной величины, которая носит название порога слышимости. Порог слышимости для разных частот неодинаковый. Людское ухо имеет наибольшую чувствительность к колебаниям частотой от 1 до 3 кГц. При значительном возрастании интенсивности звука ухо перестает воспринимать колебания как звук. Такие колебания вызывают ощущение боли. Наибольшую интенсивность звука, при которой человек воспринимает колебания как звук, называют порогом болевого ощущения.

 

Органы слуха человека воспринимают звук по громкости, высоте тона, тембру. Эти характеристики имеют субъективный характер.

 

Громкость определяется амплитудой колебания. В процессе распространения звуковых волн в среде происходит их затухание. Единица уровня громкости – бел. Человек на слух может обнаружить разницу в уровне громкости приблизительно в1 дБ=0,1 Б.

Субъективную громкость звука нельзя точно количественно измерить

 

Тембр - это оттенок  сложного звука, которым отличаются два звука одинаковой силы и высоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 способов  восприятия звука.

 

1. Восприятие звука  через перенос воздуха.

Основной способ восприятия звуковой энергии — через уши. Механизм достаточно прост. Вибрирующие молекулы воздуха попадают в ушной канал и давят на барабанную перепонку. Эта энергия передается в улитку. Улитка-это заполненный жидкостью орган чувств, у которого маленькие ворсинки, реснички, превращают механические вибрации в воспринимаемый звук.

 

2. Восприятие через  глубокие ткани.

Вибрации земли около  наших наблюдателей стимулируют  нервные окончания глубоких тканей и мышечной массы. Это ощущение называется "кинетическим", от греческого слова kinos, которое означает "двигаться". Это кинетическое ощущение проявляется, когда мощные объекты воздействуют на землю около Вас.

 

3. Восприятие через  суставы.

суставов скелета и  глубокие ткани. Это чувство называется "haptic", от греческого слова, означающего "прикасаться".

 

4. Восприятие через  тактильную стимуляцию.

Движения земли около  наших друзей так же стимулирует  нервные окончания прямо под  верхним слоем кожи. Это чувство  Вам должно быть знакомо, это осязание. Этот эффект появляется только в случае очень сильного шума. Также тактильная стимуляция наблюдается у музыкантов, которые держат музыкальные инструменты близко к телу.

 

5. Восприятие через  костную проводимость.

Если Вы взгляните  на рисунок внутреннего ухо, то увидите, что улитка, орган чувств, который преобразует акустическую энергию в нервный импульс, располагается в черепной коробке. Эта костная защита является вторым способом для того, чтобы звуковые волны достигали улитку, прямо через костную массу. Явление костной проводимости давно известно и успешно используется. Например, в случае потери слуха, когда барабанная перепонка или внутренние кости уха оказываются повреждены, различные компании производят слуховые аппараты, принцип действия которых заключается в непосредственной стимуляции улитки по средствам костной проводимости.

 

[см.приложение № 7.]

 

 

 

 

Как уже отмечалось, упругие  волны, частоты которых лежат  в интервале от 20000 Гц, называют ультразвуком.

По физической природе ультразвуковые волны такие, как и звуковые волны любой длины. Тем не менее, вследствие более высоких частот, ультразвук имеет ряд специфических особенностей при его распространении. В связи с тем, что длины ультразвуковых волн довольно малые, характер их распространения определяется в первую очередь молекулярными свойствами вещества. Характерная особенность распространения ультразвука в многоатомных газах и в жидкостях - это существование интервалов длин волн, в пределах которых проявляется зависимость фазовой скорости распространения волн от их частоты. В этих интервалах длины волн также происходит значительное поглощение ультразвука. Поэтому при распространении его в воздухе происходит более значительное его затухание, чем звуковых волн. В жидкостях и твердых телах (особенно монокристаллах) затухание ультразвука значительно меньше. Поэтому область применения ультразвука средних и высоких частот лежит в основном в жидких и твердых средах, а в воздухе и в газах применяют только ультразвук низких частот.

 

Для получения ультразвуковых волн используют механические и электромеханические приборы. К механическим можно отнести воздушные и жидкостные сирены и свистки. Многие вещества могут генерировать ультразвук при помещении их в высокочастотное электрическое поле.

 

Ультразвук используют во многих областях знаний, науке и технике. Его используют для изучения свойств и строения вещества. С его помощью получают информацию о строении морского дна, его глубине, находят косяки рыб в океане. Ультра звуковые волны могут проникать через металлические изделия толщиной около 10 метров. Это их свойство положено в основу принципа работы ультра звукового дефектоскопа, который помогает находить дефекты и трещины в твердых телах. В медицине это свойство ультразвука положено в основу работы приборов ультразвуковой диагностики, которые позволяют визуализировать внутренние органы, диагностировать болезни на ранних стадиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

Инфразвуки - это упругие  колебания, аналогичные звуковым колебанием, но с частотами ниже 20 Гц. Инфразвуки на первый взгляд занимают небольшой  диапазон частот от 20 до 0 Гц. На самом деле этот участок чрезвычайно большой, поскольку «к нулю» означает практически бесконечный диапазон колебаний. Этот диапазон менее изучен сравнительно со звуковым и ультразвуковым диапазонами.

 

Инфразвуковые волны  возникают вследствие обдувания ветром зданий, деревьев, телеграфных столбов, металлических ферм; во время движения человека, животные, транспорта; при работе разных механизмов; при грозовых разрядах, взрывах бомб, выстрелах пушек. В земной коре наблюдаются колебание и вибрации инфразвуковых частот вследствие обвалов, движения разных видов транспорта, вулканических извержений и т.п. Другими словами, мы живем в мире инфразвуков, не подозревая об этом. Такие звуки человек скорее ощущает, чем чует. Зарегистрировать инфразвуки можно только особыми приборами. Характерной особенностью инфразвука является незначительное его поглощения в разных средах. Вследствие этого инфразвуковые волны в воздухе, воде и земной коре могут распространяться на довольно большие расстояния (десятки тысяч километров).

 

Некоторые инфразвуки человек  воспринимает, но не органами слуха, а  организмом в целом. Дело в том, что  некоторые внутренние органы человека имеют собственную резонансную  частоту колебаний 6 - 8 Гц. При действии инфразвука этой частоты возможное возникновение резонанса колебаний этих органов, который вызывает неприятные ощущения.

 

Исследованиями ученых разные страны установлены, что инфразвук  любых частот и интенсивности  представляет собой реальную угрозу для здоровья человека. Полученные результаты дают возможность сделать вывод, что инфразвук приводит к потере чувствительности органов равновесия тела, которое в свою очередь приводит к появлению боли в ушах, позвоночнике и повреждений мозга. Еще более пагубно влияет инфразвук на психику человека.

 

Свойство ультразвуковых колебаний распространяться на большие  расстояния в земной коре лежит в  основе сейсмологии - науки, которая  изучает землетрясения и исследует  внутреннее строение Земли. Кроме океанологии  и сейсмологии, инфразвук применяют  в работе некоторых приборов и механизмов для разных практических целей. С помощью таких приборов стараются предусмотреть землетрясения, приближение цунами.

 

 

 

Гиперзвук – это упругие  волны с частотами от 10^9 до 10^12-10^18 Гц.

По физической природе  гиперзвук ничем не отличается от звуковых и ультразвуковых волн. Благодаря более высоким частотам и, следовательно, меньшей, чем в области ультразвука, длинам волн значительно более существенными становятся взаимодействия гиперзвука с квазичастицами в среде – с электронами проводимости, тепловыми фононами и др.

 

Область частот гиперзвука соответствует частотам электромагнитных колебаний дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов(так  называемые сверхвысокие частоты).Частота 109 Гц в воздухе при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре должна быть одного порядка с длиной свободного пробега молекул в воздухе при этих же условиях. Однако упругие волны могут распространяться в среде только при условии, что их длина волны заметно больше длины свободного пробега частиц в газах или больше межатомных расстояний в жидкостях и твёрдых телах. Поэтому в газах ( в частности в воздухе) при нормальном атмосферном давлении гиперзвуковые волны распространяться не могут. В жидкостях затухание гиперзвука очень велико и дальность распространения мала. Сравнительно хорошо гиперзвук распространяется в твёрдых телах – монокристаллах, особенно при низкой температуре. Но даже в таких условиях гиперзвук способен пройти расстояние лишь в 1, максимум 15 сантиметров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шум – это звуковые волны, воспринимаемые людьми как неприятный, мешающий или даже вызывающий болезненные  ощущения фактор.

Бактериолог Роберт Кох (1843-1910) почти сто лет назад  предсказал, что “когда-нибудь человеку придется ради своего существования столь же упорно бороться с шумом, как он борется сейчас с холерой и чумой”. Чаще всего шум – продукт техники, и потому стал опасен сравнительно недавно. Характерные примеры шума – свист, треск, шипение, дребезжание.

 

Единица уровня громкости – бел (Б) (в честь Александра Грейама Белла (1847-1922)– изобретателя телефона). Человек на слух может обнаружить разницу в уровне громкости приблизительно в1 дБ=0,1 Б, что соответствует изменению интенсивности источника звука в 1,26 раза. Что удвоение интенсивности звука ухо воспринимает как увеличение громкости на 3 дБ.

 

Шумы окружают человека повсюду. Рано утром звон будильника громкостью 56-80 дБ пробуждает нас ото  сна. Кофейная мельница, которую мы включаем утром, дает шум громкостью около 70 дБ. За завтраком мы слушаем музыку, передаваемую по радио, – это 50-70 дБ. По пути на работу или в школу нас окружает транспортный шум на уровне 70-80 дБ.

 

Как правило, шум нас  раздражает, мешает работать, отдыхать, думать. Но шум может действовать  и успокаивающе. Такое влияние на человека оказывает, например, шелест листьев, рокот морского прибоя.

 

Нередко шум несет  важную информацию. Авто- или мотогонщик внимательно прислушивается к звукам, которые издают мотор, шасси и  другие части движущегося аппарата, ведь любой посторонний шум может быть предвестником аварии.

 

Шумовое загрязнение  атмосферы постоянно растет. Шум  вредно влияет на здоровье человека, повышает кровяное давление, вызывает нарушение  ритма сердца, а продолжительное  воздействие интенсивного шума ведет к глухоте. Очень сильный звук в состоянии даже вызвать разрыв барабанной перепонки. С шумом необходимо бороться.

 

Шум - одна из форм физической среды жизни. Влияние шума на организм зависит от возраста, слуховой чувствительности, продолжительности действия, характера. Шум мешает нормальному отдыху, вызывает заболевания органов слуха, способствует увеличению числа других заболеваний, угнетающе действует на психику человека. Шум - такой же медленный убийца, как и химическое отравление.

Шум от пролетающего реактивного самолета, например, угнетающе действует на пчелу, она теряет способность ориентироваться. Этот же шум убивает личинки пчел, разбивает открыто лежащие яйца птиц в гнезде. Транспортный или производственный шум действует угнетающе на человека - утомляет, раздражает, мешает сосредоточиться. Как только такой шум смолкает, человек испытывает чувство облегчения и покоя.

 

Уровень шума в 20-30 децибел (дБ) практически безвреден для  человека. Это естественный шумовой  фон, без которого невозможна человеческая жизнь. Для “громких звуков” допустимая граница примерно 80 децибел Звук в 130 децибел уже вызывает у человека болевое ощущение, а в 150 - становится для него непереносимым. Звук в 180 децибел вызывает усталость металла, а при 190 заклепки вырываются из конструкций. Недаром в средние века существовала казнь “под колоколом”. Звон колокола медленно убивал человека.

 

Шумная музыка также  притупляет слух. Группа специалистов обследовала молодежь, часто слушающую  модную современную музыку. У 20 процентов  юношей и девушек слух оказался притупленным в такой степени, как и 85-летних стариков.