Širenje zvučnih talasa u vodi. Zakoni širenja zvučnih talasa. Disperzija i apsorpcija zvuka nehomogenostima medija

Ako zvučni val ne naiđe na prepreke na svom putu, širi se ravnomjerno u svim smjerovima. Ali ne postaje svaka prepreka za nju barijera.

Nakon što na svom putu naiđe na prepreku, zvuk se može saviti oko nje, reflektirati, prelamati ili apsorbirati.

Difrakcija zvuka

Možemo razgovarati sa osobom koja stoji iza ugla zgrade, iza drveta ili iza ograde, iako je ne vidimo. Čujemo ga jer se zvuk može savijati oko ovih objekata i prodrijeti u područje iza njih.

Sposobnost vala da se savije oko prepreke naziva se difrakcija .

Difrakcija nastaje kada talasna dužina zvuka prelazi veličinu prepreke. Zvučni talasi niske frekvencije su prilično dugi. Na primjer, na frekvenciji od 100 Hz ona je jednaka 3,37 m. Kako se frekvencija smanjuje, dužina postaje još veća. Zbog toga se zvučni val lako savija oko objekata sličnih njemu. Drveće u parku uopšte ne ometa naš sluh zvuka, jer su prečnici njihovih stabala mnogo manji od dužine zvučnog talasa.

Zahvaljujući difrakciji, zvučni valovi prodiru kroz pukotine i rupe na prepreci i šire se iza njih.

Postavimo ravan ekran sa rupom na putu zvučnog talasa.

U slučaju kada je talasna dužina zvuka ƛ mnogo veći od prečnika rupe D , ili su ove vrijednosti približno jednake, tada će iza rupe zvuk doći do svih tačaka u području koje se nalazi iza ekrana (područje sjene zvuka). Prednja strana odlazećeg talasa će izgledati kao hemisfera.

Ako ƛ je samo nešto manji od promjera proreza, tada se glavni dio vala širi ravno, a mali dio lagano divergira u stranu. I u slučaju kada ƛ mnogo manje D , cijeli će val ići u smjeru naprijed.

Zvučna refleksija

Ako zvučni talas udari u interfejs između dva medija, moguće su različite opcije za njegovo dalje širenje. Zvuk se može reflektirati od interfejsa, može se kretati u drugi medij bez promjene smjera ili se može prelamati, odnosno kretati, mijenjajući svoj smjer.

Pretpostavimo da se na putu zvučnog vala pojavi prepreka, čija je veličina mnogo veća od valne dužine, na primjer, strma litica. Kako će se ponašati zvuk? Pošto ne može zaobići ovu prepreku, ona će se reflektovati od nje. Iza prepreka je zona akustične sjene .

Zvuk koji se odbija od prepreke naziva se echo .

Priroda refleksije zvučnog talasa može biti različita. Zavisi od oblika reflektirajuće površine.

Refleksija naziva se promjena smjera zvučnog vala na međuprostoru između dva različita medija. Kada se reflektuje, val se vraća u medij iz kojeg je došao.

Ako je površina ravna, zvuk se odbija od nje na isti način kao što se zrak svjetlosti reflektira u ogledalu.

Zvučni zraci reflektirani od konkavne površine fokusirani su u jednoj tački.

Konveksna površina raspršuje zvuk.

Efekat disperzije daju konveksni stubovi, velike lajsne, lusteri itd.

Zvuk ne prelazi iz jednog medija u drugi, ali se reflektuje od njega ako se gustine medija značajno razlikuju. Dakle, zvuk koji se pojavljuje u vodi ne prenosi se u zrak. Odbijen od interfejsa, ostaje u vodi. Osoba koja stoji na obali rijeke neće čuti ovaj zvuk. Ovo se objašnjava velikom razlikom u valnim impedancijama vode i zraka. U akustici je valna impedancija jednaka proizvodu gustine medija i brzine zvuka u njemu. Budući da je valni otpor plinova znatno manji od valnog otpora tekućina i čvrstih tijela, kada zvučni val udari u granicu zraka i vode, on se reflektira.

Ribe u vodi ne čuju zvuk koji se pojavljuje iznad površine vode, ali mogu jasno razlikovati zvuk čiji je izvor tijelo koje vibrira u vodi.

Refrakcija zvuka

Promjena smjera širenja zvuka naziva se refrakcija . Ovaj fenomen nastaje kada zvuk putuje iz jednog medija u drugi, a njegova brzina širenja u tim sredinama je različita.

Omjer sinusa upadnog ugla i sinusa ugla refleksije jednak je omjeru brzina prostiranja zvuka u mediju.

Gdje i - upadni ugao,

r – ugao refleksije,

v 1 – brzina širenja zvuka u prvom mediju,

v 2 – brzina širenja zvuka u drugom mediju,

n - indeks prelamanja.

Refrakcija zvuka se naziva refrakcija .

Ako zvučni val ne pada okomito na površinu, već pod uglom drugačijim od 90°, tada će prelomljeni val odstupiti od smjera upadnog vala.

Refrakcija zvuka se može posmatrati ne samo na međuprostoru između medija. Zvučni valovi mogu promijeniti svoj smjer u heterogenom mediju - atmosferi, okeanu.

U atmosferi prelamanje zraka je uzrokovano promjenama temperature zraka, brzine i smjera kretanja zračnih masa. A u okeanu se pojavljuje zbog heterogenosti svojstava vode - različitog hidrostatskog pritiska na različitim dubinama, različitih temperatura i različitog saliniteta.

Apsorpcija zvuka

Kada zvučni val naiđe na površinu, dio njegove energije se apsorbira. A koliko energije medij može apsorbirati može se odrediti poznavanjem koeficijenta apsorpcije zvuka. Ovaj koeficijent pokazuje koliko energije zvučnih vibracija apsorbuje 1 m2 prepreke. Ima vrijednost od 0 do 1.

Jedinica mjere za apsorpciju zvuka se zove sabin . Ime je dobio po američkom fizičaru Wallace Clement Sabin, osnivač arhitektonske akustike. 1 sabin je energija koju apsorbuje 1 m 2 površine, čiji je koeficijent apsorpcije 1. To jest, takva površina mora apsorbovati apsolutno svu energiju zvučnog talasa.

Reverberacija

Wallace Sabin

Svojstvo materijala da apsorbuje zvuk široko se koristi u arhitekturi. Proučavajući akustiku predavaonice, koja je dio Muzeja Fogg, Wallace Clement Sabin je zaključio da postoji veza između veličine sale, akustičkih uvjeta, vrste i površine materijala koji apsorbiraju zvuk i vrijeme odjeka .

Reverberacija nazivaju proces refleksije zvučnog vala od prepreka i njegovo postepeno slabljenje nakon što se izvor zvuka isključi. U zatvorenom prostoru, zvuk se može više puta reflektovati od zidova i predmeta. Kao rezultat toga, pojavljuju se različiti eho signali, od kojih svaki zvuči kao zasebno. Ovaj efekat se zove efekat odjeka .

Najvažnija karakteristika prostorije je vrijeme odjeka , što je Sabin unio i izračunao.

Gdje V – zapremina prostorije,

A – opšta apsorpcija zvuka.

Gdje a i – koeficijent apsorpcije zvuka materijala,

S i - površina svake površine.

Ako je vrijeme odjeka dugo, čini se da zvuci “lutaju” po dvorani. One se međusobno preklapaju, prigušuju glavni izvor zvuka, a dvorana buči. Uz kratko vrijeme odjeka, zidovi brzo upijaju zvukove i postaju tupi. Stoga svaka soba mora imati svoj tačan proračun.

Na osnovu svojih proračuna, Sabin je rasporedio materijale koji upijaju zvuk tako da je "eho efekat" smanjen. A Bostonska simfonijska dvorana, na čijem je stvaranju bio akustički konsultant, i dalje se smatra jednom od najboljih dvorana na svijetu.

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

Ako se medij za prijenos zvuka ukloni između izvora i prijemnika, zvuk se neće širiti i stoga ga prijemnik neće percipirati. Pokažimo ovo eksperimentalno.

Postavimo budilnik ispod zvona vazdušne pumpe (Sl. 80). Sve dok u zvonu ima vazduha, zvuk zvona se može čuti jasno. Kako se vazduh ispumpava ispod zvona, zvuk postepeno slabi i konačno postaje nečujan. Bez medija za prenos, vibracije zvona ne mogu da putuju, a zvuk ne dopire do našeg uha. Pustimo zrak ispod zvona i ponovo čujemo zvonjavu.

Rice. 80. Eksperiment koji dokazuje da se zvuk ne širi u prostoru gdje nema materijalnog medija

Elastične supstance dobro provode zvukove, kao što su metali, drvo, tečnosti i gasovi.

Stavimo džepni sat na jedan kraj drvene daske i pređimo na drugi kraj. Prislonivši uho na ploču, možete čuti otkucaje sata.

Zavežite kanap za metalnu kašiku. Stavite kraj uzice na uho. Kada udarite kašikom, čućete jak zvuk. Čut ćemo još jači zvuk ako žicu zamijenimo žicom.

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

Tečnosti dobro provode zvuk. Ribe, na primjer, dobro čuju korake i glasove na obali; to je poznato iskusnim ribarima.

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

Oscilacije izvora stvaraju elastični talas zvučne frekvencije u svom okruženju. Talas, koji stiže do uha, utiče na bubnu opnu, uzrokujući da ona vibrira na frekvenciji koja odgovara frekvenciji izvora zvuka. Vibracije bubne opne se prenose kroz okularni sistem do završetaka slušnog živca, iritiraju ih i time izazivaju osjećaj zvuka.

Podsjetimo da u plinovima i tekućinama mogu postojati samo longitudinalni elastični valovi. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, odnosno naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjem zraka koji dolazi iz izvora zvuka.

Zvučni talas, kao i svaki drugi mehanički talas, ne širi se u svemiru trenutno, već određenom brzinom. To možete provjeriti, na primjer, gledajući pucnjavu iz daljine. Prvo vidimo vatru i dim, a onda 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 kada se pojavi dim) 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 pritisku 332 m/s.

Što je temperatura viša, to je veća brzina zvuka u gasovima. 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 se s povećanjem temperature povećava 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 ovisi i o svojstvima medija u kojem zvuk putuje. Na primjer, na 0 °C brzina zvuka u vodoniku je 1284 m/s, a u ugljičnom dioksidu - 259 m/s, jer su molekuli vodonika manje masivni i manje inertni.

Danas se brzina zvuka može mjeriti u bilo kojem okruženju.

Molekuli u tekućinama i čvrstim tvarima su bliži jedan drugome i jače međusobno djeluju od molekula plina. Stoga je brzina zvuka u tekućim i čvrstim medijima veća nego u plinovitim medijima.

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

Pitanja

1. Koja je svrha eksperimenta prikazanog na slici 80? Opišite kako se ovaj eksperiment izvodi i koji zaključak iz njega proizlazi.
2. Može li zvuk da putuje u gasovima, tečnostima i čvrstim materijama? Potkrepite svoje odgovore primjerima.
3. Koja tijela bolje provode zvuk - elastična ili porozna? Navedite primjere elastičnih i poroznih tijela.
4. Kakav se talas - uzdužni ili poprečni - širi zvuk u vazduhu? u vodi?
5. Navedite primjer koji pokazuje da zvučni val ne putuje trenutno, već određenom brzinom.

Vježba 30

1. Može li se na Zemlji čuti zvuk ogromne eksplozije na Mjesecu? Obrazložite svoj odgovor.
2. Ako za svaki kraj konca zavežete po jednu polovinu posude za sapun, onda pomoću takvog telefona možete čak i razgovarati šapatom u različitim prostorijama. Objasnite fenomen.
3. Odredite brzinu zvuka u vodi ako izvor koji oscilira s periodom od 0,002 s pobuđuje valove u vodi dužine 2,9 m.
4. Odredite talasnu dužinu zvučnog talasa frekvencije 725 Hz u vazduhu, vodi i staklu.
5. Jedan kraj duge metalne cijevi udaren je jednom čekićem. Hoće li se zvuk od udara proširiti na drugi kraj cijevi kroz metal; kroz vazduh unutar cevi? Koliko će udaraca čuti osoba koja stoji na drugom kraju cijevi?
6. Posmatrač koji je stajao blizu pravog dijela željezničke pruge vidio je paru iznad zvižduka parne lokomotive koja je trčala u daljini. 2 sekunde nakon što se pojavila para, čuo je zvuk zvižduka, a nakon 34 sekunde lokomotiva je prošla pored posmatrača. Odredite brzinu lokomotive.

Ova lekcija pokriva temu “Zvučni talasi”. U ovoj lekciji nastavićemo da učimo akustiku. Najprije ponovimo definiciju zvučnih valova, zatim razmotrimo njihove frekvencijske opsege i upoznajmo se s pojmom ultrazvučnih i infrazvučnih valova. Također ćemo razgovarati o svojstvima zvučnih valova u različitim medijima i saznati koje su njihove karakteristike. .

Zvučni talasi - to su mehaničke vibracije koje, šireći se i u interakciji sa organom sluha, osoba percipira (slika 1).

Rice. 1. Zvučni talas

Grana fizike koja se bavi ovim valovima naziva se akustika. Profesija ljudi koji se popularno nazivaju “slušatelji” su akustičari. Zvučni val je val koji se širi u elastičnom mediju, to je longitudinalni val, a kada se širi u elastičnom mediju, naizmjenično se kompresija i pražnjenje. Prenosi se tokom vremena na daljinu (slika 2).

Rice. 2. Širenje zvučnog talasa

Zvučni valovi uključuju vibracije koje se javljaju frekvencijom od 20 do 20.000 Hz. Za ove frekvencije odgovarajuće talasne dužine su 17 m (za 20 Hz) i 17 mm (za 20 000 Hz). Ovaj opseg će se zvati zvučni zvuk. Ove talasne dužine su date za vazduh, brzina zvuka u kojem je jednaka .

Postoje i opsezi kojima se bave akustičari - infrazvučni i ultrazvučni. Infrazvučni su oni koji imaju frekvenciju manju od 20 Hz. A ultrazvučni su oni koji imaju frekvenciju veću od 20.000 Hz (slika 3).

Rice. 3. Opsezi zvučnih talasa

Svaka obrazovana osoba treba da bude upoznata sa frekvencijskim opsegom zvučnih talasa i da zna da ako ode na ultrazvuk, slika na ekranu kompjutera će se konstruisati sa frekvencijom većom od 20.000 Hz.

ultrazvuk – To su mehanički valovi slični zvučnim valovima, ali sa frekvencijom od 20 kHz do milijardu herca.

Zovu se talasi sa frekvencijom većom od milijardu herca hiperzvuk.

Ultrazvuk se koristi za otkrivanje nedostataka na livenim dijelovima. Struja kratkih ultrazvučnih signala usmjerava se na dio koji se ispituje. Na mjestima gdje nema kvarova, signali prolaze kroz dio, a da ih prijemnik ne registruje.

Ako u dijelu postoji pukotina, zračna šupljina ili druga nehomogenost, tada se ultrazvučni signal odbija od njega i, vraćajući se, ulazi u prijemnik. Ova metoda se zove ultrazvučna detekcija grešaka.

Drugi primjeri primjene ultrazvuka su ultrazvučni aparati, ultrazvučni aparati, ultrazvučna terapija.

infrazvuk - mehanički talasi slični zvučnim talasima, ali imaju frekvenciju manju od 20 Hz. Ljudsko uho ih ne percipira.

Prirodni izvori infrazvuka su oluje, cunamiji, zemljotresi, uragani, vulkanske erupcije i grmljavine.

Infrazvuk je također važan val koji se koristi za vibriranje površine (na primjer, za uništavanje nekih velikih objekata). Lansiramo infrazvuk u tlo - i tlo se raspada. Gdje se ovo koristi? Na primjer, u rudnicima dijamanata, gdje uzimaju rudu koja sadrži komponente dijamanata i drobe je u male čestice kako bi pronašli ove dijamantske inkluzije (slika 4).

Rice. 4. Primjena infrazvuka

Brzina zvuka zavisi od uslova okoline i temperature (slika 5).

Rice. 5. Brzina širenja zvučnog talasa u različitim medijima

Imajte na umu: u zraku je brzina zvuka pri , a na , brzina se povećava za . Ako ste istraživač, onda bi vam ovo znanje moglo biti od koristi. Možda ćete čak smisliti i neku vrstu temperaturnog senzora koji će bilježiti temperaturne razlike promjenom brzine zvuka u mediju. Već znamo da što je medij gušći, što je ozbiljnija interakcija između čestica medija, to se talas širi brže. U prošlom pasusu o tome smo govorili na primjeru suhog zraka i vlažnog zraka. Za vodu je brzina širenja zvuka . Ako stvorite zvučni val (kucnite po kameri), tada će brzina njegovog širenja u vodi biti 4 puta veća nego u zraku. Vodom će informacije stizati 4 puta brže nego zrakom. A u čeliku je još brže: (Sl. 6).

Rice. 6. Brzina širenja zvučnog talasa

Znate iz epova koje je Ilya Muromets koristio (i svi junaci i obični Rusi i dečaci iz Gajdarovog RVS-a) koristili su vrlo zanimljivu metodu otkrivanja objekta koji se približava, ali je još uvijek daleko. Zvuk koji proizvodi kada se kreće još se ne čuje. Ilya Muromets, sa uhom do zemlje, može je čuti. Zašto? Zato što se zvuk prenosi preko čvrstog tla većom brzinom, što znači da će brže doći do uha Ilje Murometsa i on će se moći pripremiti za susret s neprijateljem.

Najzanimljiviji zvučni talasi su muzički zvuci i šumovi. Koji objekti mogu stvoriti zvučne valove? Ako uzmemo izvor talasa i elastičnu sredinu, ako izvor zvuka učinimo da harmonično vibrira, onda ćemo imati divan zvučni talas, koji će se zvati muzički zvuk. Ovi izvori zvučnih valova mogu biti, na primjer, žice gitare ili klavira. To može biti zvučni val koji se stvara u zračnom procjepu cijevi (orgulja ili cijevi). Sa časova muzike znate note: do, re, mi, fa, sol, la, si. U akustici se nazivaju tonovima (slika 7).

Rice. 7. Muzički tonovi

Svi objekti koji mogu proizvesti tonove imat će karakteristike. Po čemu se razlikuju? Razlikuju se po talasnoj dužini i frekvenciji. Ako ove zvučne valove ne stvaraju harmonično zvučna tijela ili nisu povezani u neku vrstu zajedničkog orkestralnog djela, onda će se takva količina zvukova zvati šum.

Buka– slučajne oscilacije različite fizičke prirode, koje karakteriše složenost njihove vremenske i spektralne strukture. Pojam buke je i kućni i fizički, vrlo su slični, te ga stoga uvodimo kao poseban važan predmet razmatranja.

Pređimo na kvantitativne procjene zvučnih valova. Koje su karakteristike muzičkih zvučnih talasa? Ove karakteristike se odnose isključivo na harmonijske zvučne vibracije. dakle, jačina zvuka. Kako se određuje jačina zvuka? Razmotrimo širenje zvučnog talasa u vremenu ili oscilacije izvora zvučnog talasa (slika 8).

Rice. 8. Jačina zvuka

U isto vrijeme, ako nismo dodali puno zvuka sistemu (na primjer, tiho smo pritisnuli tipku klavira), onda će biti tih zvuk. Ako glasno dignemo ruku visoko, izazivamo ovaj zvuk pritiskom na tipku, dobijamo glasan zvuk. Od čega ovo zavisi? Tihi zvuk ima manju amplitudu vibracije od glasnog zvuka.

Sljedeća važna karakteristika muzičkog zvuka i svakog drugog zvuka je visina. Od čega zavisi visina zvuka? Visina zavisi od frekvencije. Možemo učiniti da izvor oscilira često, ili ga možemo učiniti da oscilira ne baš brzo (to jest, izvoditi manje oscilacija po jedinici vremena). Razmotrimo vremenski sweep visokog i niskog zvuka iste amplitude (slika 9).

Rice. 9. Pitch

Može se izvući zanimljiv zaključak. Ako osoba pjeva bas tonom, tada njen izvor zvuka (glasne žice) vibrira nekoliko puta sporije nego kod osobe koja pjeva sopran. U drugom slučaju glasne žice vibriraju češće, pa stoga češće izazivaju džepove kompresije i pražnjenja u širenju vala.

Postoji još jedna zanimljiva karakteristika zvučnih talasa koju fizičari ne proučavaju. Ovo timbre. Poznajete i lako razlikujete isto muzičko djelo izvedeno na balalaji ili violončelu. U čemu se razlikuju ovi zvuci ili ova izvedba? Na početku eksperimenta zamolili smo ljude koji proizvode zvuke da ih naprave približno iste amplitude, kako bi jačina zvuka bila ista. To je kao u slučaju orkestra: ako nema potrebe da se ističe bilo koji instrument, svi sviraju približno isto, istom snagom. Dakle, tembar balalajke i violončela je drugačiji. Ako bismo zvuk proizveden iz jednog instrumenta nacrtali iz drugog pomoću dijagrama, oni bi bili isti. Ali ove instrumente možete lako razlikovati po zvuku.

Još jedan primjer važnosti tembra. Zamislite dva pjevača koji diplomiraju na istom muzičkom univerzitetu sa istim nastavnicima. Učili su podjednako dobro, sa pravim peticama. Iz nekog razloga, jedan postaje izvanredan izvođač, dok je drugi cijeli život nezadovoljan svojom karijerom. Zapravo, to određuje isključivo njihov instrument, koji izaziva glasovne vibracije u okolini, odnosno glasovi im se razlikuju po tembru.

Bibliografija

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: priručnik sa primjerima rješavanja problema. - Reparticija 2. izdanja. - X.: Vesta: izdavačka kuća "Ranok", 2005. - 464 str.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. razred: udžbenik za opšte obrazovanje. institucije/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. izd., stereotip. - M.: Drfa, 2009. - 300 str.

1. Internet portal “eduspb.com” ()
2. Internet portal “msk.edu.ua” ()
3. Internet portal “class-fizika.narod.ru” ()

Zadaća

1. Kako zvuk putuje? Šta bi mogao biti izvor zvuka?
2. Može li zvuk putovati kroz svemir?
3. Da li on percipira svaki talas koji dopre do organa sluha?

Zvuk putuje kroz zvučne talase. Ovi talasi putuju ne samo kroz gasove i tečnosti, već i kroz čvrsta tela. Djelovanje bilo kojeg valova sastoji se uglavnom u prijenosu energije. U slučaju zvuka, prijenos ima oblik sitnih pokreta na molekularnom nivou.

U plinovima i tekućinama zvučni val pomiče molekule u smjeru njihovog kretanja, odnosno u smjeru valne dužine. U čvrstim tijelima, zvučne vibracije molekula također se mogu javiti u smjeru okomitom na val.

Zvučni valovi putuju od svojih izvora u svim smjerovima, kao što je prikazano na slici desno, koja prikazuje metalno zvono koje se povremeno sudara sa svojim jezikom. Ovi mehanički sudari uzrokuju vibriranje zvona. Energija vibracija se prenosi na molekule okolnog zraka, te se isti potiskuju od zvona. Kao rezultat, povećava se pritisak u sloju zraka pored zvona, koji se zatim širi u valovima u svim smjerovima od izvora.

Brzina zvuka je nezavisna od jačine ili tona. Svi zvuci radija u prostoriji, glasni ili tihi, visoki ili niski, dopiru do slušaoca u isto vrijeme.

Brzina zvuka ovisi o vrsti medija u kojem putuje i njegovoj temperaturi. U plinovima, zvučni valovi putuju sporo jer njihova rijetka molekularna struktura pruža mali otpor kompresiji. U tečnostima brzina zvuka raste, a u čvrstim materijama postaje još brža, kao što je prikazano na donjem dijagramu u metrima u sekundi (m/s).

Wave Path

Zvučni valovi putuju kroz zrak na način sličan onom prikazanom na dijagramima desno. Valni frontovi se kreću od izvora na određenoj udaljenosti jedan od drugog, određenom frekvencijom vibracija zvona. Frekvencija zvučnog talasa se određuje prebrojavanjem broja talasnih frontova koji prolaze kroz datu tačku u jedinici vremena.

Front zvučnog talasa se udaljava od vibrirajućeg zvona.

U ravnomjerno zagrijanom zraku, zvuk putuje konstantnom brzinom.

Drugi front prati prvi na udaljenosti jednakoj talasnoj dužini.

Intenzitet zvuka je najveći u blizini izvora.

Grafički prikaz nevidljivog talasa

Zvučno sondiranje dubina

Sonarni snop zvučnih talasa lako prolazi kroz okeansku vodu. Princip sonara se zasniva na činjenici da se zvučni talasi reflektuju od okeanskog dna; Ovaj uređaj se obično koristi za određivanje karakteristika podvodnog terena.

Elastični čvrsti materijali

Zvuk putuje u drvenoj ploči. Molekuli većine čvrstih tijela vezani su u elastičnu prostornu rešetku, koja je slabo komprimirana i istovremeno ubrzava prolazak zvučnih valova.

Jeste li ikada pomislili da je zvuk jedna od najupečatljivijih manifestacija života, akcije i pokreta? A i o tome da svaki zvuk ima svoje "lice"? A čak i zatvorenih očiju, a da ništa ne vidimo, možemo samo po zvuku da nagađamo šta se dešava oko nas. Možemo razlikovati glasove prijatelja, čuti šuštanje, urlanje, lajanje, mjaukanje itd. Svi ovi zvukovi poznati su nam od djetinjstva i lako možemo prepoznati bilo koji od njih. Štaviše, čak i u apsolutnoj tišini svaki od navedenih zvukova možemo čuti svojim unutrašnjim sluhom. Zamislite to kao u stvarnosti.

Šta je zvuk?

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

Ako je, na primjer, kamen pao u planini, a u blizini nije bilo nikoga ko bi mogao čuti zvuk njegovog pada, da li je zvuk postojao ili nije? Na pitanje se u jednakoj mjeri može odgovoriti i pozitivno i negativno, jer riječ "zvuk" ima dvostruko značenje. Stoga je neophodno složiti se. Dakle, potrebno je složiti se o tome šta se smatra zvukom - fizičkom pojavom u oblik širenja zvučnih vibracija u vazduhu ili senzacija slušaoca. Prvi je u suštini uzrok, drugi je posledica, dok je prvi koncept zvuka objektivan, drugi je subjektivan. U prvom slučaju, Zvuk je zaista tok energije koji teče poput riječnog toka. Takav zvuk može promijeniti medij kroz koji prolazi, i sam se njime mijenja". U drugom slučaju, pod zvukom podrazumijevamo one osjećaje koji nastaju kod slušaoca kada zvučni talas preko slušnog aparata deluje na mozak.Čuvši zvuk čovek može da doživi razna osećanja.Veliki broj emocija izaziva u nama taj složeni kompleks zvukova koji nazivamo muzikom.Zvukovi čine osnovu govora koji služi kao glavno sredstvo komunikacije u ljudskom društvu. I konačno, postoji oblik zvuka koji se zove buka. Analiza zvuka sa stanovišta subjektivne percepcije je složenija nego sa objektivnom procjenom.

Kako stvoriti zvuk?

Svim zvukovima je zajedničko da tijela koja ih generiraju, odnosno izvori zvuka, vibriraju (iako su najčešće te vibracije nevidljive oku). Na primjer, zvuci glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat vibracija njihovih glasnih žica, nastaju zvukovi puhačkih instrumenata, zvuk sirene, zvižduk vjetra i zvuk grmljavine. vibracijama vazdušnih masa.

Koristeći ravnalo kao primjer, možete doslovno vlastitim očima vidjeti kako se zvuk rađa. Kakav pokret čini ravnalo kada jedan kraj pričvrstimo, drugi povučemo i otpustimo? Primetićemo da se činilo da drhti i okleva. Na osnovu ovoga zaključujemo da zvuk nastaje kratkim ili dugim vibracijama nekih objekata.

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

Također, zvučni vibracijski pokreti mogu se primijetiti pomoću uređaja - viljuške za podešavanje. To je zakrivljena metalna šipka postavljena na nogu na rezonatorskoj kutiji. Ako čekićem udarite u viljušku za podešavanje, ona će se oglasiti. Vibracije grana viljuške su neprimjetne. Ali oni se mogu otkriti ako malu lopticu okačenu na konac prinesete zvučnoj viljuški za podešavanje. Lopta će se povremeno odbijati, što ukazuje na vibracije Cameronovih grana.

Kao rezultat interakcije izvora zvuka s okolnim zrakom, čestice zraka počinju se sabijati i širiti u vremenu (ili „skoro u vremenu“) s kretanjem izvora zvuka. Zatim, zbog svojstava vazduha kao fluidnog medija, vibracije se prenose sa jedne čestice vazduha na drugu.

Ka objašnjenju širenja zvučnih talasa

Kao rezultat toga, vibracije se prenose kroz zrak na daljinu, odnosno, zvuk ili akustični val, ili, jednostavno, zvuk se širi zrakom. Zvuk, koji dopire do ljudskog uha, zauzvrat pobuđuje vibracije u njegovim osjetljivim područjima, koje mi percipiramo u obliku govora, muzike, buke itd. (u zavisnosti od svojstava zvuka koje diktira priroda njegovog izvora) .

Širenje zvučnih talasa

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

Neophodan uslov za širenje zvučnih talasa je prisustvo 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 posmatrač ne čuje.

Brzina širenja zvučnih valova određena je brzinom prijenosa interakcija između čestica.

Brzina zvuka je brzina širenja zvučnih talasa u mediju. U plinu se ispostavlja da je brzina zvuka reda (tačnije, nešto manja od) toplinske brzine molekula i stoga raste s povećanjem temperature plina. Što je veća potencijalna energija interakcije između molekula tvari, to je veća brzina zvuka, dakle i brzina zvuka u tekućini, koja zauzvrat premašuje brzinu zvuka u plinu. Na primjer, u morskoj vodi brzina zvuka je 1513 m/s. U čeliku, gdje se mogu širiti poprečni i uzdužni valovi, njihova brzina širenja je različita. Poprečni talasi se šire brzinom od 3300 m/s, a longitudinalni talasi brzinom od 6600 m/s.

Brzina zvuka u bilo kojem mediju izračunava se po formuli:

gdje je β adijabatska kompresibilnost medija; ρ - gustina.

Zakoni širenja zvučnih talasa

Osnovni zakoni širenja zvuka uključuju zakone njegovog odraza i prelamanja na granicama različitih medija, kao i difrakciju zvuka i njegovo raspršivanje u prisustvu prepreka i nehomogenosti u mediju i na međuprostorima između medija.

Na opseg širenja zvuka utiče faktor apsorpcije zvuka, odnosno nepovratan prelazak energije zvučnog talasa u druge vrste energije, posebno u toplotu. Važan faktor je i pravac zračenja i brzina širenja zvuka, koja zavisi od sredine i njenog specifičnog stanja.

Iz izvora zvuka, akustični valovi se šire u svim smjerovima. Ako zvučni val prođe kroz relativno malu rupu, onda se širi u svim smjerovima i ne putuje u usmjerenom snopu. Na primjer, ulični zvuci koji prodiru kroz otvoren prozor u prostoriju čuju se na svim mjestima, a ne samo nasuprot prozora.

Priroda širenja zvučnih talasa u blizini prepreke zavisi od odnosa između veličine prepreke i talasne dužine. Ako je veličina prepreke mala u odnosu na valnu dužinu, tada val teče oko ove prepreke, šireći se u svim smjerovima.

Zvučni valovi, prodirući iz jednog medija u drugi, odstupaju od prvobitnog smjera, odnosno prelamaju se. Ugao prelamanja može biti veći ili manji od upadnog ugla. Zavisi u koji medij zvuk prodire. Ako je brzina zvuka u drugom mediju veća, tada će ugao prelamanja biti veći od upadnog ugla, i obrnuto.

Prilikom susreta s preprekom na svom putu, zvučni valovi se odbijaju od nje prema strogo definiranom pravilu - ugao refleksije je jednak kutu upada - s tim je povezan koncept eha. Ako se zvuk reflektira od nekoliko površina na različitim udaljenostima, javlja se više odjeka.

Zvuk putuje u obliku divergentnog sfernog talasa 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 koncentrisan u datom smjeru. Kada želimo, na primjer, da nas čujemo, stavljamo dlanove na usta ili koristimo megafon.

Difrakcija, odnosno savijanje zvučnih zraka, ima veliki uticaj na opseg širenja zvuka. Što je medij heterogeniji, to je zvučni snop više savijen i, shodno tome, kraći je raspon širenja zvuka.

Svojstva zvuka i njegove karakteristike

Glavne fizičke karakteristike zvuka su frekvencija i intenzitet vibracija. Oni utiču na slušnu percepciju ljudi.

Period oscilovanja je vrijeme tokom kojeg se javlja jedna potpuna oscilacija. Može se dati primjer njihajućeg klatna, kada se pomiče iz krajnje lijevog položaja u krajnje desno i vraća se u prvobitni položaj.

Frekvencija oscilacije je broj potpunih oscilacija (perioda) u sekundi. Ova jedinica se zove herc (Hz). Što je viša frekvencija vibracije, to je jači zvuk koji čujemo, odnosno zvuk ima veću visinu. Prema prihvaćenom međunarodnom sistemu jedinica, 1000 Hz se naziva kiloherc (kHz), a 1.000.000 megaherc (MHz).

Frekvencijska distribucija: čujni zvuci – unutar 15Hz-20kHz, infrazvuci – ispod 15Hz; ultrazvuk - unutar 1,5 (104 - 109 Hz; hiperzvuk - unutar 109 - 1013 Hz.

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

Koncept talasne dužine povezan je sa periodom i frekvencijom oscilacija. Zvučna talasna dužina je udaljenost između dvije uzastopne kondenzacije ili razrjeđivanja medija. Na primjeru valova koji se šire po površini vode, ovo je razmak između dva vrha.

Zvukovi se takođe razlikuju po tembru. Glavni ton zvuka praćen je sekundarnim tonovima, koji su uvijek više frekvencije (pretnovi). Timbar je kvalitativna karakteristika zvuka. Što je više prizvuka superponirano na glavni ton, to je zvuk muzički „sočniji“.

Druga glavna karakteristika je amplituda oscilacija. Ovo je najveće odstupanje od ravnotežnog položaja tokom harmonijskih vibracija. Na primjeru klatna, njegovo maksimalno odstupanje je do krajnje lijeve, odnosno do krajnje desne pozicije. Amplituda vibracija određuje intenzitet (jačinu) zvuka.

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

Glasnoća je pak povezana sa intenzitetom zvuka. Što je veći intenzitet zvuka, to je glasniji. Međutim, ovi koncepti nisu ekvivalentni. Glasnoća je mjera jačine slušnog osjećaja uzrokovanog zvukom. Zvuk istog intenziteta može stvoriti slušnu percepciju različite glasnoće kod različitih ljudi. Svaka osoba ima svoj prag čujnosti.

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

Utjecaj zvuka na organe sluha čovjeka

Ljudski slušni organi su sposobni da percipiraju vibracije frekvencije od 15-20 herca do 16-20 hiljada herca. Mehaničke vibracije sa naznačenim frekvencijama nazivaju se zvučnim ili akustičnim (akustika je proučavanje zvuka).Ljudsko uho je najosjetljivije na zvukove frekvencije od 1000 do 3000 Hz. Najveća oštrina sluha uočava se u dobi od 15-20 godina. S godinama, sluh se pogoršava. Kod osobe mlađe od 40 godina najveća osjetljivost je u području od 3000 Hz, od 40 do 60 godina - 2000 Hz, preko 60 godina - 1000 Hz. U opsegu do 500 Hz možemo razlikovati smanjenje ili povećanje frekvencije od čak 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, zvuci će nam se činiti isti. Međutim, gotovo da nema pravila bez izuzetaka. Ima ljudi koji imaju neobično dobar sluh. Daroviti muzičar može otkriti promjenu zvuka samo djelićem vibracije.

Spoljno uho se sastoji od ušne školjke i slušnog kanala, koji ga povezuju sa bubnom opnom. Glavna funkcija vanjskog uha je da odredi smjer izvora zvuka. Slušni kanal, koji je dva centimetra duga cijev koja se sužava prema unutra, štiti unutrašnje dijelove uha i igra ulogu rezonatora. Slušni kanal se završava bubnom opnom, opnom koja vibrira pod uticajem zvučnih talasa. Ovdje, na vanjskoj granici srednjeg uha, dolazi do transformacije objektivnog zvuka u subjektivni. Iza bubne opne nalaze se tri male međusobno povezane kosti: malleus, inkus i stremen, preko kojih se vibracije prenose na unutrašnje uho.

Tamo, u slušnom živcu, oni se pretvaraju u električne signale. Mala šupljina, u kojoj se nalaze malleus, inkus i stapes, ispunjena je zrakom i povezana sa usnom šupljinom Eustahijevom cijevi. Zahvaljujući potonjem, održava se jednak pritisak na unutrašnjoj i vanjskoj strani bubne opne. Obično je Eustahijeva cijev zatvorena, a otvara se samo kada dođe do nagle promjene pritiska (zijevanje, gutanje) kako bi se izjednačio. Ako je kod osobe zatvorena Eustahijeva cijev, na primjer zbog prehlade, tada se pritisak ne izjednačava i osoba osjeća bol u ušima. Zatim se vibracije prenose sa bubne opne na ovalni prozor, koji je početak unutrašnjeg uha. Sila koja djeluje na bubnu opnu jednaka je proizvodu pritiska i površine bubne opne. Ali prave misterije sluha počinju s ovalnim prozorom. Zvučni talasi putuju kroz tečnost (perilimfu) koja ispunjava pužnicu. Ovaj organ unutrašnjeg uha, u obliku pužnice, dugačak je tri centimetra i cijelom dužinom podijeljen je pregradom na dva dijela. Zvučni talasi dopiru do pregrade, obilaze je i potom se šire ka skoro istom mestu gde su prvo dodirnuli pregradu, ali sa druge strane. Septum pužnice se sastoji od glavne membrane, koja je vrlo debela i čvrsta. Zvučne vibracije stvaraju talasasto talasanje na njenoj površini, sa grebenima za različite frekvencije koji leže u vrlo specifičnim područjima membrane. Mehaničke vibracije se pretvaraju u električne u posebnom organu (Kortijev organ), koji se nalazi iznad gornjeg dela glavne membrane. Iznad Cortijevog organa nalazi se tektorijalna membrana. Oba ova organa su uronjena u tečnost koja se zove endolimfa i odvojena su od ostatka pužnice Reissnerovom membranom. Dlake koje rastu iz Cortijevog organa gotovo prodiru kroz tektorijalnu membranu, a kada se pojavi zvuk dolaze u kontakt - zvuk se pretvara, sada se kodira u obliku električnih signala. Koža i kosti lubanje igraju značajnu ulogu u poboljšanju naše sposobnosti da percipiramo zvukove, zbog svoje dobre provodljivosti. Na primjer, ako prislonite uvo na šinu, kretanje voza koji se približava može se otkriti mnogo prije nego što se pojavi.

Uticaj zvuka na ljudsko tijelo

Tokom proteklih decenija, broj raznih vrsta automobila i drugih izvora buke, širenje prenosivih radija i magnetofona, često uključenih na veliku jačinu zvuka, i strast za glasnom popularnom muzikom naglo su porasli. Uočeno je da se u gradovima svakih 5-10 godina nivo buke povećava za 5 dB (decibela). Treba imati na umu da je za daleke ljudske pretke buka bila alarmni signal koji je ukazivao na mogućnost opasnosti. Istovremeno su se brzo aktivirali simpatičko-nadbubrežni i kardiovaskularni sistem, izmjena gasova, a promijenili su se i drugi vidovi metabolizma (povišeni nivo šećera i holesterola u krvi), pripremajući tijelo za borbu ili bijeg. Iako je u modernom čovjeku ova funkcija sluha izgubila takav praktični značaj, sačuvane su „vegetativne reakcije borbe za postojanje“. Dakle, čak i kratkotrajna buka od 60-90 dB izaziva pojačano lučenje hormona hipofize, stimulirajući proizvodnju mnogih drugih hormona, posebno kateholamina (adrenalina i norepinefrina), pojačava se rad srca, sužavaju se krvni sudovi, a krvni pritisak (BP) raste. Uočeno je da je najizraženiji porast krvnog tlaka uočen kod pacijenata s hipertenzijom i osoba s nasljednom predispozicijom za to. Pod utjecajem buke dolazi do poremećaja moždane aktivnosti: mijenja se priroda elektroencefalograma, smanjuje se oštrina percepcije i mentalne performanse. Uočeno je pogoršanje probave. Poznato je da dugotrajno izlaganje bučnom okruženju dovodi do gubitka sluha. U zavisnosti od individualne osjetljivosti, ljudi različito procjenjuju buku kao neugodnu i uznemirujuću. Istovremeno, muzika i govor koji interesuju slušaoca, čak i na 40-80 dB, mogu se relativno lako tolerisati. Tipično, sluh percipira vibracije u rasponu od 16-20.000 Hz (oscilacije u sekundi). Važno je naglasiti da neugodne posljedice izaziva ne samo pretjerana buka u čujnom opsegu vibracija: ultra- i infrazvuk u opsegu koje ljudski sluh ne percipira (iznad 20 hiljada Hz i ispod 16 Hz) izaziva i nervnu napetost, malaksalost, vrtoglavica, promjene u radu unutrašnjih organa, posebno nervnog i kardiovaskularnog sistema. Utvrđeno je da stanovnici područja koja se nalaze u blizini velikih međunarodnih aerodroma imaju izrazito veću učestalost hipertenzije od onih koji žive u mirnijem dijelu istog grada. Prekomjerna buka (iznad 80 dB) utiče ne samo na organe sluha, već i na druge organe i sisteme (cirkulaciju, probavu, nervni itd.). itd.), poremećeni su vitalni procesi, energetski metabolizam počinje da prevladava nad plastičnim, što dovodi do preranog starenja organizma.

Sa ovim zapažanjima i otkrićima počele su se pojavljivati ​​metode ciljanog utjecaja na ljude. Na um i ponašanje osobe možete utjecati na različite načine, od kojih je za jedan potrebna posebna oprema (tehnotronske tehnike, zombifikacija.).

Zvučna izolacija

Stepen zaštite zgrada od buke prvenstveno je određen dozvoljenim standardima buke za prostorije za datu namenu. Normalizovani parametri konstantne buke u projektnim tačkama su nivoi zvučnog pritiska L, dB, oktavni frekventni pojasevi sa srednjim geometrijskim frekvencijama 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Za približne proračune, dozvoljeno je koristiti nivoe zvuka LA, dBA. Normalizovani parametri nekonstantne buke u projektnim tačkama su ekvivalentni nivoi zvuka LA eq, dBA i maksimalni nivoi zvuka LA max, dBA.

Dozvoljeni nivoi zvučnog pritiska (ekvivalentni nivoi zvučnog pritiska) standardizovani su SNiP II-12-77 „Zaštita od buke“.

Treba imati u vidu da se dozvoljeni nivoi buke iz spoljašnjih izvora u prostorijama utvrđuju uz obezbeđenje standardne ventilacije prostorija (za stambene prostore, odeljenja, učionice - sa otvorenim ventilacionim otvorima, poprečnim vratima, uskim prozorskim krilima).

Zvučna izolacija je smanjenje zvučne energije koja se prenosi kroz kućište.

Regulisani parametri zvučne izolacije ogradnih konstrukcija stambenih i javnih zgrada, kao i pomoćnih zgrada i prostorija industrijskih preduzeća su indeks izolacije od vazdušne buke ogradne konstrukcije Rw, dB i indeks smanjenog nivoa udarne buke ispod plafona. .

Buka. Muzika. Govor.

Sa stanovišta percepcije zvukova od strane organa sluha, oni se uglavnom mogu podijeliti u tri kategorije: buka, muzika i govor. To su različite oblasti zvučnih pojava koje imaju informacije specifične za osobu.

Buka je nesistematska kombinacija velikog broja zvukova, odnosno spajanje svih tih zvukova u jedan neskladan glas. Buka se smatra kategorijom zvukova koji ometaju ili uznemiruju osobu.

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

Zvuk može ubiti osobu. U srednjem vijeku bilo je čak i takvog pogubljenja kada bi osobu stavljali pod zvono i počeli ga tući. Postepeno je zvona ubila čovjeka. Ali to je bilo u srednjem vijeku. Danas su se pojavili supersonični avioni. Ako takav avion leti iznad grada na visini od 1000-1500 metara, tada će prozori na kućama pucati.

Muzika je poseban fenomen u svetu zvukova, ali, za razliku od govora, ne prenosi precizna semantička ili jezička značenja. Emocionalna zasićenost i prijatne muzičke asocijacije počinju u ranom djetinjstvu, kada dijete još ima verbalnu komunikaciju. Ritmovi i napjevi ga povezuju sa majkom, a pjevanje i ples su element komunikacije u igricama. Uloga muzike u ljudskom životu je tolika da joj medicina poslednjih godina pripisuje lekovita svojstva. Uz pomoć muzike možete normalizirati bioritmove i osigurati optimalan nivo aktivnosti kardiovaskularnog sistema. Ali morate samo zapamtiti kako vojnici idu u bitku. Pjesma je od pamtivijeka bila neizostavan atribut vojničke pohode.

Infrazvuk i ultrazvuk

Možemo li nešto što ne čujemo uopšte nazvati zvukom? Pa šta ako ne čujemo? Da li su ovi zvuci nedostupni bilo kome ili bilo čemu drugom?

Na primjer, zvuci s frekvencijom ispod 16 herca nazivaju se infrazvukom.

Infrazvuk su elastične vibracije i talasi čija su frekvencija ispod opsega frekvencija koje ljudi čuju. Obično se 15-4 Hz uzima kao gornja granica infrazvuka; Ova definicija je uvjetna, jer se s dovoljnim intenzitetom slušna percepcija javlja i na frekvencijama od nekoliko Hz, iako tonska priroda osjeta nestaje i samo se mogu razlikovati pojedinačni ciklusi oscilacija. Donja granica frekvencije infrazvuka je neizvjesna. Njegovo trenutno područje proučavanja proteže se do oko 0,001 Hz. Dakle, opseg infrazvučnih frekvencija pokriva oko 15 oktava.

Infrazvučni talasi se šire u vazduhu i vodi, kao iu zemljinoj kori. Infrazvuk također uključuje niskofrekventne vibracije velikih konstrukcija, posebno vozila i zgrada.

I iako naše uši ne "hvataju" takve vibracije, osoba ih nekako ipak percipira. Istovremeno, doživljavamo neprijatne i ponekad uznemirujuće senzacije.

Odavno je primijećeno da neke životinje doživljavaju osjećaj opasnosti mnogo ranije od ljudi. Oni unaprijed reagiraju na udaljeni uragan ili nadolazeći zemljotres. S druge strane, naučnici su otkrili da se tokom 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 mnoge mašine i industrijske instalacije. Ako se, recimo, dogodi u automobilu ili avionu, onda nakon nekog vremena piloti ili vozači postaju uznemireni, brže se umaraju i to može biti uzrok nesreće.

Infrazvučne mašine prave buku i tada je teže raditi na njima. I svima okolo će biti teško. Nije bolje ni ako ventilacija u stambenoj zgradi "zuji" od infrazvuka. Čini se da je nečujno, ali ljudi se iritiraju i mogu se čak i razboljeti. Poseban "test" koji svaki uređaj mora proći omogućava vam da se riješite infrazvučnih nedaća. Ako “fonira” u zoni infrazvuka, neće dobiti pristup ljudima.

Kako se zove veoma visok zvuk? Takva škripa koja je nedostupna našim ušima? Ovo je ultrazvuk. Ultrazvuk je elastični talas sa frekvencijama od približno (1,5 – 2) (104 Hz (15 – 20 kHz) do 109 Hz (1 GHz); područje frekvencijskih talasa od 109 do 1012 – 1013 Hz se obično naziva hiperzvukom. Na osnovu frekvencije , ultrazvuk je povoljno podijeljen u 3 opsega: ultrazvuk niske frekvencije (1,5 (104 - 105 Hz), ultrazvuk srednje frekvencije (105 - 107 Hz), ultrazvuk visoke frekvencije (107 - 109 Hz). Svaki od ovih opsega je karakteriziran po svojim specifičnim karakteristikama stvaranja, prijema, razmnožavanja i primjene.

Po svojoj fizičkoj prirodi, ultrazvuk je elastični valovi, i po tome se ne razlikuje od zvuka, stoga je granica frekvencije između zvuka i ultrazvučnih valova proizvoljna. Međutim, zbog viših frekvencija, a samim tim i kratkih talasnih dužina, javljaju se brojne karakteristike širenja ultrazvuka.

Zbog kratke talasne dužine ultrazvuka, njegova priroda je prvenstveno određena molekularnom strukturom medija. Ultrazvuk u gasu, a posebno u vazduhu, širi se sa velikim slabljenjem. Tečnosti i čvrste materije su u pravilu dobri provodnici ultrazvuka, pri čemu je slabljenje u njima mnogo manje.

Ljudsko uho nije sposobno da percipira ultrazvučne talase. Međutim, mnoge životinje to slobodno prihvaćaju. To su, između ostalog, psi koji su nam tako poznati. Ali, nažalost, psi ne mogu "lajati" ultrazvukom. Ali slepi miševi i delfini imaju neverovatnu sposobnost da emituju i primaju ultrazvuk.

Hiperzvuk je elastični talas sa frekvencijama od 109 do 1012 – 1013 Hz. Po svojoj fizičkoj prirodi, hiperzvuk se ne razlikuje od zvuka i ultrazvučnih valova. Zbog viših frekvencija, a samim tim i kraćih talasnih dužina nego u polju ultrazvuka, interakcije hiperzvuka sa kvazičesticama u medijumu - sa elektronima provodljivosti, termalnim fononima itd. - postaju mnogo značajnije. Hiperzvuk se takođe često predstavlja kao protok kvazičestica - fonona.

Frekvencijski opseg hiperzvuka odgovara frekvencijama elektromagnetnih oscilacija u opsegu decimetara, centimetra i milimetara (tzv. ultravisoke frekvencije). Frekvencija od 109 Hz u vazduhu pri normalnom atmosferskom pritisku i sobnoj temperaturi treba da bude istog reda veličine kao i slobodni put molekula u vazduhu pod istim uslovima. Međutim, elastični valovi mogu se širiti u mediju samo ako je njihova valna dužina primjetno veća od slobodnog puta čestica u plinovima ili veća od međuatomske udaljenosti u tekućinama i čvrstim tvarima. Zbog toga se hiperzvučni talasi ne mogu širiti u gasovima (posebno u vazduhu) pri normalnom atmosferskom pritisku. U tečnostima je slabljenje hiperzvuka veoma veliko, a opseg širenja je kratak. Hiperzvuk se relativno dobro širi u čvrstim tijelima - monokristalima, posebno na niskim temperaturama. Ali čak i u takvim uslovima, hiperzvuk je sposoban da pređe udaljenost od samo 1, maksimalno 15 centimetara.

Zvuk su mehaničke vibracije koje se šire u elastičnim medijima - gasovima, tečnostima i čvrstim materijama, koje opažaju organi sluha.

Koristeći posebne instrumente, možete vidjeti širenje zvučnih valova.

Zvučni valovi mogu naštetiti ljudskom zdravlju i, obrnuto, pomoći u liječenju bolesti, ovisi 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. „Istražujem svet“ Det. enciklopedija. fizika

Poglavlje 2. Akustična buka i njen uticaj na ljude

Svrha: Proučiti efekte akustične buke na ljudsko tijelo.

Uvod

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

Sa stanovišta fizike, zvuk su mehaničke vibracije koje se šire u elastičnom mediju: vodi, vazduhu, čvrstim materijama, itd. Sposobnost osobe da percipira zvučne vibracije i sluša ih ogleda se u nazivu proučavanja zvuka - akustike. (od grčkog akustikos - čujni, slušni). Osećaj zvuka u našim slušnim organima nastaje usled periodičnih promena vazdušnog pritiska. Zvučne talase sa velikom amplitudom promene zvučnog pritiska ljudsko uho percipira kao glasne zvukove, a sa malom amplitudom promene zvučnog pritiska - kao tihe zvukove. Jačina zvuka zavisi od amplitude vibracija. Jačina zvuka zavisi i od njegovog trajanja i od individualnih karakteristika slušaoca.

Zvučne vibracije visoke frekvencije se nazivaju zvuci visokih tonova, a vibracije zvuka niske frekvencije se nazivaju zvuci niske visine.

Ljudski slušni organi su sposobni da percipiraju zvukove s frekvencijama u rasponu od približno 20 Hz do 20.000 Hz. Longitudinalni talasi u mediju sa frekvencijom promene pritiska manjom od 20 Hz nazivaju se infrazvukom, a sa frekvencijom većom od 20.000 Hz - ultrazvukom. Ljudsko uho ne percipira infrazvuk i ultrazvuk, odnosno ne čuje. Treba napomenuti da su naznačene granice zvučnog raspona proizvoljne, jer zavise od starosti ljudi i individualnih karakteristika njihovog zvučnog aparata. Tipično, s godinama, gornja granica frekvencije percipiranih zvukova značajno se smanjuje - neki stariji ljudi mogu čuti zvukove čija frekvencija ne prelazi 6.000 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 struktura i djelovanje. Arhitektonska akustika proučava širenje zvuka u prostorijama, uticaj veličina i oblika na zvuk, te svojstva materijala kojima su zidovi i plafoni prekriveni. Ovo se odnosi na slušnu percepciju zvuka.

Tu je i muzička akustika koja proučava muzičke instrumente i uslove da najbolje zvuče. Fizička akustika se bavi proučavanjem samih zvučnih vibracija, a nedavno je prihvatila i vibracije koje leže izvan granica čujnosti (ultraakustika). Široko koristi različite metode za pretvaranje mehaničkih vibracija u električne i obrnuto (elektroakustika).

Istorijska referenca

Zvukovi su se počeli proučavati u davna vremena, jer ljude karakterizira interesovanje za sve novo. Prva akustička zapažanja izvršena su u 6. veku pre nove ere. Pitagora je uspostavio vezu između visine tona i duge žice ili lule koja proizvodi zvuk.

U 4. veku pre nove ere, Aristotel je bio prvi koji je ispravno razumeo kako zvuk putuje kroz vazduh. Rekao je da sondirajuće tijelo izaziva kompresiju i razrjeđivanje zraka, a eho je objasnio refleksijom zvuka od prepreka.

U 15. veku Leonardo da Vinči je formulisao princip nezavisnosti zvučnih talasa od različitih izvora.

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

Godine 1700-1707 Pariška akademija nauka objavila je memoare Josepha Saveura o akustici. Saveur u ovim memoarima istražuje fenomen dobro poznat dizajnerima orgulja: ako dvije cijevi orgulja proizvode dva zvuka u isto vrijeme, samo malo različita po visini, tada se čuju periodična pojačanja zvuka, slično bubnju. . Saveur je ovaj fenomen objasnio periodičnim poklapanjem vibracija oba zvuka. Ako, na primjer, jedan od dva zvuka odgovara 32 vibracije u sekundi, a drugi 40 vibracija, tada se kraj četvrte vibracije prvog zvuka poklapa s krajem pete vibracije drugog zvuka, a time i zvuk je pojačan. Sa orguljskih lula, Saveur je prešao na eksperimentalno proučavanje vibracija struna, posmatrajući čvorove i antinode vibracija (ova imena, koja još postoje u nauci, uveo je sam), a takođe je primetio da kada se struna pobuđuje, zajedno sa glavna nota, ostale note zvuče, dužine talasa ½, 1/3, ¼,. od glavnog. Ove note je nazvao najvišim harmonijskim tonovima, a ovo ime je bilo predodređeno da ostane u nauci. Konačno, Saveur je prvi pokušao da odredi granicu percepcije vibracija kao zvukova: za niske zvukove je označio granicu od 25 vibracija u sekundi, a za visoke zvukove - 12 800. Zatim je Newton na osnovu ovih eksperimentalnih radova Saveur-a , dao je prvi proračun talasne dužine zvuka i došao do zaključka, danas dobro poznatog u fizici, da je za svaku otvorenu cev talasna dužina emitovanog zvuka jednaka dvostrukoj dužini cevi.

Izvori zvuka i njihova priroda

Svim zvukovima je zajedničko da tijela koja ih generiraju, odnosno izvori zvuka, vibriraju. Svima su poznati zvuci koji proizlaze iz kretanja kože nategnute preko bubnja, valova morskog daska i grana koje ih njiše vjetar. Svi se razlikuju jedni od drugih. “Boja” svakog pojedinog zvuka striktno ovisi o pokretu zbog kojeg nastaje. Dakle, ako je vibracijsko kretanje izuzetno brzo, zvuk sadrži visokofrekventne vibracije. Manje brzo oscilatorno kretanje proizvodi zvuk niže frekvencije. Razni eksperimenti pokazuju da bilo koji izvor zvuka nužno vibrira (iako najčešće te vibracije nisu vidljive oku). Na primjer, zvuci glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat vibracija njihovih glasnih žica, nastaju zvukovi puhačkih instrumenata, zvuk sirene, zvižduk vjetra i zvuk grmljavine. vibracijama vazdušnih masa.

Ali nije svako oscilirajuće tijelo izvor zvuka. Na primjer, oscilirajući uteg okačen na konac ili oprugu ne proizvodi zvuk.

Frekvencija na kojoj se oscilacije ponavljaju mjeri se u hercima (ili ciklusima u sekundi); 1Hz je frekvencija takve periodične oscilacije, period je 1s. Imajte na umu da je frekvencija svojstvo koje nam omogućava da razlikujemo jedan zvuk od drugog.

Istraživanja su pokazala da je ljudsko uho sposobno da percipira kao zvučne mehaničke vibracije tijela koje se javljaju frekvencijom od 20 Hz do 20.000 Hz. Sa vrlo brzim, više od 20.000 Hz ili vrlo sporim, manjim od 20 Hz, zvučne vibracije ne čujemo. Zato su nam potrebni posebni instrumenti za snimanje zvukova koji se nalaze izvan frekvencijskog opsega koji percipira ljudsko uho.

Ako brzina oscilatornog kretanja određuje frekvenciju zvuka, tada njegova veličina (veličina prostorije) određuje jačinu zvuka. Ako se takav kotač okreće velikom brzinom, pojavit će se ton visoke frekvencije; sporije rotiranje će proizvesti ton niže frekvencije. Štaviše, što su manji zupci točka (kao što je prikazano isprekidanom linijom), to je slabiji zvuk, a što su zubi veći, odnosno što više tjeraju ploču da se otklone, to je zvuk glasniji. Dakle, možemo uočiti još jednu karakteristiku zvuka - njegovu jačinu (intenzitet).

Nemoguće je ne spomenuti takvo svojstvo zvuka kao što je kvaliteta. Kvalitet je usko povezan sa strukturom, koja može varirati od pretjerano složene do krajnje jednostavne. Ton viljuške za podešavanje koju podržava rezonator ima vrlo jednostavnu strukturu, jer sadrži samo jednu frekvenciju, čija vrijednost ovisi isključivo o dizajnu viljuške za podešavanje. U ovom slučaju, zvuk viljuške za podešavanje može biti i jak i slab.

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

Koncept frekvencije je neprikladan za primjenu na buku, iako se može govoriti o nekim područjima njenih frekvencija, jer upravo one razlikuju jednu buku od druge. Spektar šuma više ne može biti predstavljen jednom ili više linija, kao u slučaju monohromatskog signala ili periodičnog talasa koji sadrži mnogo harmonika. Prikazana je kao cijela pruga

Frekvencijska struktura nekih zvukova, posebno muzičkih, takva je da su svi prizvuci harmonični u odnosu na osnovni ton; u takvim slučajevima se kaže da zvukovi imaju visinu (određenu frekvencijom osnovnog tona). Većina zvukova nije tako melodična; nemaju cjelobrojnu vezu između frekvencija karakterističnih za muzičke zvukove. Ovi zvuci su po strukturi slični buci. Dakle, da sumiramo rečeno, možemo reći da zvuk karakteriše jačina, kvalitet i visina.

Šta se dešava sa zvukom nakon što se pojavi? Kako, na primjer, dopire do našeg uha? Kako se distribuira?

Zvuk percipiramo uhom. Između tijela za sondiranje (izvor zvuka) i uha (prijemnik zvuka) nalazi se supstanca koja prenosi zvučne vibracije od izvora zvuka do prijemnika. Najčešće je ova tvar zrak. Zvuk ne može da putuje u bezvazdušnom prostoru. Kao što talasi ne mogu postojati bez vode. Eksperimenti potvrđuju ovaj zaključak. Hajde da razmotrimo jednu od njih. Stavite zvono ispod zvona vazdušne pumpe i uključite ga. Tada počinju da ispumpaju vazduh. Kako se zrak razrjeđuje, zvuk postaje sve slabiji i slabiji i na kraju gotovo potpuno nestaje. Kada ponovo počnem da puštam vazduh ispod zvona, zvuk zvona se ponovo čuje.

Naravno, zvuk putuje ne samo u vazduhu, već iu drugim tijelima. Ovo se također može provjeriti eksperimentalno. Čak i zvuk tako slab poput otkucaja džepnog sata koji leži na jednom kraju stola može se jasno čuti kada neko stavi uvo na drugi kraj stola.

Poznato je da se zvuk prenosi na velike udaljenosti preko tla, a posebno preko željezničkih šina. Prislonivši uho na ogradu ili tlo, možete čuti zvuk dalekosežnog voza ili galopu konja.

Ako udarimo kamen o kamen dok smo pod vodom, jasno ćemo čuti zvuk udara. Shodno tome, zvuk putuje i u vodi. Ribe čuju korake i glasove ljudi na obali, to je dobro poznato ribarima.

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

Meka i porozna tijela su loši provodnici zvuka. Kada je, na primjer, sat u džepu, okružen je mekom tkaninom i ne čujemo kako otkucava.

Inače, širenje zvuka u čvrstim tijelima povezano je s činjenicom da eksperiment sa zvonom smještenim ispod haube dugo nije djelovao baš uvjerljivo. 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 osnovu eksperimenta sa zvonom, zaključili su da zrak nije potreban za širenje zvuka. I samo deset godina kasnije, Robert Boyle je uvjerljivo dokazao suprotno. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, odnosno naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjem zraka koji dolazi iz izvora zvuka. Ali budući da je prostor oko nas, za razliku od dvodimenzionalne površine vode, trodimenzionalan, tada se zvučni valovi ne šire u dva, već u tri smjera - u obliku divergentnih sfera.

Zvučni valovi, kao i svaki drugi mehanički valovi, ne šire se kroz prostor trenutno, već određenom brzinom. Najjednostavnija zapažanja nam omogućavaju da to potvrdimo. Na primjer, tokom grmljavine prvo vidimo munju, a tek nešto kasnije čujemo grmljavinu, iako se vibracije zraka, koje doživljavamo kao zvuk, javljaju istovremeno sa bljeskom munje. Činjenica je da je brzina svjetlosti vrlo velika (300.000 km/s), pa možemo pretpostaviti da vidimo bljesak u trenutku kada se pojavi. A zvuk grmljavine, nastao istovremeno sa munjom, zahteva prilično primetno vreme da pređemo udaljenost od mesta njegovog nastanka do posmatrača koji stoji na zemlji. Na primjer, ako čujemo grmljavinu više od 5 sekundi nakon što vidimo munju, možemo zaključiti da je grmljavina udaljena najmanje 1,5 km od nas. Brzina zvuka ovisi o svojstvima medija u kojem zvuk putuje. Naučnici su razvili različite metode za određivanje brzine zvuka u bilo kojoj sredini.

Brzina zvuka i njegova frekvencija određuju talasnu dužinu. Promatrajući valove u ribnjaku, uočavamo da su zračeći krugovi ponekad manji, a ponekad veći, drugim riječima, razmak između valova ili korita 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 razmak između uzastopnih talasa, to će rjeđe njihovi vrhovi dodirivati ​​naše prste. Ovaj jednostavan eksperiment nam omogućava da zaključimo da u slučaju talasa na površini vode, za datu brzinu prostiranja talasa, veća frekvencija odgovara manjoj udaljenosti između vrhova talasa, odnosno kraćim talasima, i obrnuto, niža frekvencija odgovara dužim talasima.

Isto važi i za zvučne talase. Činjenica da zvučni talas prolazi kroz određenu tačku u prostoru može se suditi po promjeni pritiska u ovoj tački. Ova promjena u potpunosti ponavlja vibraciju membrane izvora zvuka. Osoba čuje zvuk jer zvučni val vrši različit pritisak na bubnu opnu njegovog uha. Čim vrh zvučnog talasa (ili područje visokog pritiska) dopre do našeg uha. Osećamo pritisak. Ako područja povećanog pritiska zvučnog vala slijede jedno drugo dovoljno brzo, tada bubna opna našeg uha brzo vibrira. Ako vrhovi zvučnog talasa značajno zaostaju jedan za drugim, tada će bubna opna vibrirati mnogo sporije.

Brzina zvuka u vazduhu je iznenađujuće konstantna vrednost. Već smo vidjeli da je frekvencija zvuka direktno povezana s razmakom između vrhova zvučnog vala, odnosno postoji određena veza između frekvencije zvuka i valne dužine. Ovaj odnos možemo izraziti na sljedeći način: talasna dužina jednaka je brzini podijeljenoj sa frekvencijom. Drugi način da se to izrazi je da je talasna dužina obrnuto proporcionalna frekvenciji, sa koeficijentom proporcionalnosti jednakim brzini zvuka.

Kako zvuk postaje čujan? Kada zvučni talasi uđu u ušni kanal, oni vibriraju bubnu opnu, srednje uho i unutrašnje uho. Ulazeći u tečnost koja ispunjava pužnicu, vazdušni talasi utiču na ćelije dlake unutar Cortijevog organa. Slušni nerv prenosi ove impulse u mozak, gdje se pretvaraju u zvukove.

Merenje buke

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

U bučnim područjima mnogi ljudi doživljavaju simptome bolesti buke: povećanu nervozu, umor i visok krvni pritisak.

Nivo buke se mjeri u jedinicama,

Izražavanje stepena pritiska zvukova, decibela. Ovaj pritisak se ne percipira beskonačno. Nivo buke od 20-30 dB praktički je bezopasan za ljude - ovo je prirodna pozadinska buka. Što se tiče glasnih zvukova, dozvoljena granica je otprilike 80 dB. Zvuk od 130 dB već uzrokuje bol kod osobe, a 150 za njega postaje nepodnošljiv.

Akustični šum su nasumične zvučne vibracije različite fizičke prirode, koje karakteriziraju nasumične promjene amplitude i frekvencije.

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

Prag sluha je minimalna jačina zvuka koju osoba percipira. Različit je za različite ljude, pa se uobičajeno, pragom čujnosti smatra zvučni pritisak jednak 2x10"5 N/m2 na 1000 Hz, što odgovara snazi ​​od 10"12 W/m2. S tim vrijednostima se uspoređuje izmjereni zvuk.

Na primjer, zvučna snaga motora pri poletanju mlaznog aviona je 10 W/m2, odnosno prelazi prag za 1013 puta. Nezgodno je raditi sa tako velikim brojevima. O zvukovima različite jačine kažu da je jedan glasniji od drugog ne toliko puta, već toliko jedinica. Jedinica za jačinu zvuka se zove Bel - po izumitelju telefona A. Belu (1847-1922). Glasnoća se mjeri u decibelima: 1 dB = 0,1 B (Bel). Vizuelni prikaz povezanosti intenziteta zvuka, zvučnog pritiska i jačine zvuka.

Percepcija zvuka ne zavisi samo od njegovih kvantitativnih karakteristika (pritisak i snaga), već i od njegovog kvaliteta – frekvencije.

Isti zvuk na različitim frekvencijama razlikuje se po jačini.

Neki ljudi ne mogu čuti zvukove visoke frekvencije. Tako se kod starijih ljudi gornja granica percepcije zvuka smanjuje na 6000 Hz. Ne čuju, na primjer, škripu komarca ili tren cvrčaka, koji proizvode zvukove frekvencije od oko 20.000 Hz.

Čuveni engleski fizičar D. Tyndall ovako opisuje jednu od svojih šetnji sa prijateljem: „Livade sa obe strane puta vrvele su od insekata, koji su do mojih ušiju ispunjavali vazduh svojim oštrim zujanjem, ali moj prijatelj nije čuo bilo šta od ovoga - muzika insekata je letela izvan granica njegovog sluha.” !

Nivoi buke

Glasnoća - nivo energije u zvuku - mjeri se u decibelima. Šapat je jednak otprilike 15 dB, šuštanje glasova u učionici dostiže približno 50 dB, a ulična buka tokom gustog saobraćaja je približno 90 dB. Buka iznad 100 dB može biti nepodnošljiva za ljudsko uho. Zvuci od oko 140 dB (kao što je zvuk poletanja mlaznog aviona) mogu biti bolni za uho i oštetiti bubnu opnu.

Za većinu ljudi, oštrina sluha opada s godinama. To se objašnjava činjenicom da ušne kosti gube svoju prvobitnu pokretljivost, pa se vibracije ne prenose na unutrašnje uho. Osim toga, infekcije uha mogu oštetiti bubnu opnu i negativno utjecati na funkcioniranje koštica. Ako imate bilo kakvih problema sa sluhom, odmah se obratite ljekaru. Neke vrste gluvoće su uzrokovane oštećenjem unutrašnjeg uha ili slušnog živca. Gubitak sluha također može biti uzrokovan stalnim izlaganjem buci (na primjer, u fabrici) ili iznenadnim i vrlo glasnim rafalima. Trebali biste biti vrlo oprezni kada koristite lične stereo plejere, jer prekomjerna jačina zvuka također može uzrokovati gluvoću.

Dozvoljena buka u prostorijama

Što se tiče nivoa buke, treba napomenuti da takav koncept nije prolazan i neregulisan sa stanovišta zakonodavstva. Tako su u Ukrajini i dalje na snazi ​​sanitarni standardi za dozvoljenu buku u stambenim i javnim zgradama i u stambenim područjima, usvojeni još u vrijeme SSSR-a. Prema ovom dokumentu, u stambenim prostorijama nivo buke ne smije prelaziti 40 dB danju i 30 dB noću (od 22:00 do 8:00).

Često buka nosi važne informacije. Trkač automobila ili motociklista pažljivo osluškuje zvukove motora, šasije i drugih dijelova vozila u pokretu, jer svaka strana buka može biti predznaka nesreće. Buka igra značajnu ulogu u akustici, optici, kompjuterskoj tehnologiji i medicini.

Šta je buka? Podrazumijeva se kao nasumične kompleksne vibracije različite fizičke prirode.

Problem buke postoji već duže vrijeme. Već u davna vremena, zvuk točkova na kaldrmisanim ulicama mnogima je izazivao nesanicu.

Ili je možda problem nastao još ranije, kada su komšije u pećini počele da se svađaju jer je jedan od njih preglasno kucao dok je pravio kameni nož ili sekiru?

Zagađenje bukom u životnoj sredini se stalno povećava. Ako je 1948. godine, anketirajući stanovnike velikih gradova, 23% ispitanika odgovorilo potvrdno na pitanje da li im buka u stanu smeta, onda je 1961. taj broj već iznosio 50%. U poslednjoj deceniji nivo buke u gradovima je povećan 10-15 puta.

Buka je vrsta zvuka, iako se često naziva "neželjenim zvukom". Istovremeno, prema stručnjacima, buka tramvaja procjenjuje se na 85-88 dB, trolejbusa - 71 dB, autobusa sa snagom motora većom od 220 KS. With. - 92 dB, manje od 220 l. With. - 80-85 dB.

Naučnici sa Državnog univerziteta Ohajo zaključili su da ljudi koji su redovno izloženi glasnoj buci imaju 1,5 puta veću vjerovatnoću da razviju akustičnu neuromu od drugih.

Akustični neurom je benigni tumor koji uzrokuje gubitak sluha. Naučnici su pregledali 146 pacijenata sa akustičnim neuromom i 564 zdrave osobe. Svi su upitani koliko često su nailazili na glasne zvukove od najmanje 80 decibela (buka u saobraćaju). Upitnik je uzeo u obzir buku aparata, motora, muziku, dječju vrisku, buku na sportskim priredbama, u barovima i restoranima. Učesnici studije su također upitani da li koriste uređaje za zaštitu sluha. Oni koji su redovno slušali glasnu muziku imali su 2,5 puta veći rizik od razvoja akustičnog neuroma.

Za one koji su izloženi tehničkoj buci – 1,8 puta. Za ljude koji redovno slušaju dječji vrisak, buka na stadionima, restoranima ili barovima je 1,4 puta veća. Kada nosite zaštitu za sluh, rizik od razvoja akustičnog neuroma nije veći nego kod ljudi koji uopće nisu izloženi buci.

Uticaj akustične buke na ljude

Uticaj akustične buke na ljude varira:

A. Štetno

Buka dovodi do razvoja benignog tumora

Dugotrajna buka negativno utječe na organ sluha, rasteže bubnu opnu, čime se smanjuje osjetljivost na zvuk. To dovodi do poremećaja rada srca i jetre, te iscrpljenosti i prenaprezanja nervnih ćelija. Zvukovi i buka velike snage utiču na slušni aparat, nervne centre i mogu izazvati bol i šok. Ovako funkcioniše zagađenje bukom.

Veštačke buke koje je napravio čovek. Oni negativno utiču na ljudski nervni sistem. Jedna od najštetnijih gradskih buka je buka motornih vozila na glavnim autoputevima. Nadražuje nervni sistem, pa osobu muči anksioznost i osjeća se umorno.

B. Povoljno

Korisni zvuci uključuju buku lišća. Prskanje talasa ima smirujući efekat na našu psihu. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, lagani pljusak vode i šum daska uvijek su ugodni za čovjeka. Smiruju ga i oslobađaju od stresa.

C. Medicinski

Terapeutski efekat na ljude korišćenjem zvukova prirode pojavio se među lekarima i biofizičarima koji su radili sa astronautima još početkom 80-ih godina dvadesetog veka. Prirodna buka se u psihoterapijskoj praksi koristi kao pomoć u liječenju raznih bolesti. Psihoterapeuti koriste i takozvani “bijeli šum”. Ovo je neka vrsta šištanja, koje nejasno podsjeća na šum valova bez prskanja vode. Lekari veruju da „beli šum“ smiruje i uspavljuje.

Uticaj buke na ljudski organizam

Ali da li buka utiče samo na slušne organe?

Učenici se podstiču da saznaju čitajući sljedeće izjave.

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

2. Svaka treća žena i svaki četvrti muškarac boluju od neuroza uzrokovanih povećanim nivoom buke.

3. Bolesti kao što su gastritis, čir na želucu i crijevima najčešće se nalaze kod ljudi koji žive i rade u bučnom okruženju. Za pop muzičare čir na želucu je profesionalna bolest.

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

5. Buka deprimira nervni sistem, posebno kada se ponavlja.

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

7. Pod uticajem buke menja se metabolizam ugljenih hidrata, masti, proteina i soli, što se manifestuje promenama u biohemijskom sastavu krvi (smanjuje se nivo šećera u krvi).

Prekomjerna buka (iznad 80 dB) utječe ne samo na organe sluha, već i na druge organe i sisteme (cirkulaciju, probavu, nervni i dr.), poremećeni su vitalni procesi, energetski metabolizam počinje da prevladava nad plastičnim, što dovodi do preranog starenja tela.

PROBLEM SA BUKOM

Veliki grad uvijek prati saobraćajna buka. U posljednjih 25-30 godina, u većim gradovima širom svijeta, buka se povećala za 12-15 dB (tj. jačina buke je porasla 3-4 puta). Ako u gradu postoji aerodrom, kao što je slučaj u Moskvi, Vašingtonu, Omsku i nizu drugih gradova, onda to dovodi do višestrukih prekoračenja maksimalno dozvoljenog nivoa zvučnih podražaja.

Pa ipak, drumski saobraćaj je vodeći izvor buke u gradu. Upravo to uzrokuje buku do 95 dB na skali mjerača zvuka na glavnim gradskim ulicama. Nivo buke u dnevnim sobama sa zatvorenim prozorima koji gledaju na autoput je samo 10-15 dB niži nego na ulici.

Buka automobila zavisi od mnogo razloga: marke automobila, njegove upotrebljivosti, brzine, kvaliteta površine puta, snage motora itd. Buka iz motora naglo se povećava kada se pali i zagreva. Kada se automobil kreće prvom brzinom (do 40 km/h), buka motora je 2 puta veća od buke koju stvara pri drugoj brzini. Kada automobil naglo koči, buka se takođe značajno povećava.

Otkrivena je zavisnost stanja ljudskog organizma od nivoa buke u životnoj sredini. Uočene su određene promjene u funkcionalnom stanju centralnog nervnog i kardiovaskularnog sistema uzrokovane bukom. Koronarna bolest srca, hipertenzija i povećani nivoi holesterola u krvi su češći kod ljudi koji žive u bučnim područjima. Buka značajno remeti san, smanjujući njegovo trajanje i dubinu. Vrijeme potrebno da se zaspi povećava za sat ili više, a nakon buđenja ljudi se osjećaju umorno i imaju glavobolju. Vremenom se sve to pretvara u hronični umor, slabi imunološki sistem, doprinosi razvoju bolesti i smanjuje performanse.

Danas se vjeruje da buka može skratiti životni vijek osobe za skoro 10 godina. Sve je više mentalno oboljelih zbog pojačanih zvučnih podražaja, a buka posebno snažno djeluje na žene. Generalno, broj nagluvih u gradovima je porastao, a glavobolje i povećana razdražljivost postali su najčešći fenomeni.

ZAGAĐENJE BUKOM

Zvuk i buka velike snage utiču na slušni aparat, nervne centre i mogu izazvati bol i šok. Ovako funkcioniše zagađenje bukom. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, glasovi ptica, lagani pljusak vode i šum daska uvijek su ugodni za čovjeka. Smiruju ga i oslobađaju od stresa. Koristi se u medicinskim ustanovama, u sobama za psihološku pomoć. Prirodni šumovi prirode postaju sve rjeđi, potpuno nestaju ili su ugušeni industrijskim, transportnim i drugim bukama.

Dugotrajna buka negativno utječe na slušni organ, smanjujući osjetljivost na zvuk. To dovodi do poremećaja rada srca i jetre, te iscrpljenosti i prenaprezanja nervnih ćelija. Oslabljene ćelije nervnog sistema ne mogu u dovoljnoj meri da koordiniraju rad različitih sistema tela. Tu nastaju smetnje u njihovim aktivnostima.

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

Svaka osoba različito percipira buku. Mnogo zavisi od starosti, temperamenta, zdravlja i uslova okoline. Buka ima akumulativno dejstvo, odnosno akustične iritacije koje se nakupljaju u telu sve više depresiraju nervni sistem. Buka posebno štetno utiče na neuropsihičku aktivnost organizma.

Buke izazivaju funkcionalne poremećaje kardiovaskularnog sistema; štetno djeluje na vizualne i vestibularne analizatore; smanjuju refleksnu aktivnost, što često uzrokuje nezgode i ozljede.

Buka je podmukla, njeni štetni efekti na organizam se javljaju nevidljivo, neprimjetno, oštećenja na tijelu se ne otkrivaju odmah. Osim toga, ljudsko tijelo je praktično bespomoćno protiv buke.

Sve češće doktori govore o bolesti buke, koja prvenstveno pogađa sluh i nervni sistem. Izvor zagađenja bukom može biti industrijsko preduzeće ili transport. Teški kiperi i tramvaji proizvode posebno glasnu buku. Buka utiče na ljudski nervni sistem, pa se u gradovima i preduzećima preduzimaju mere zaštite od buke. Željezničke i tramvajske pruge i puteve kojima prolazi teretni saobraćaj potrebno je premjestiti iz centralnih dijelova gradova u slabo naseljena područja i oko njih stvoriti zelene površine koje dobro upijaju buku. Avioni ne bi trebalo da lete iznad gradova.

ZVUČNA izolacija

Zvučna izolacija pomaže u izbjegavanju štetnih učinaka buke

Smanjenje nivoa buke postiže se građevinskim i akustičnim mjerama. U vanjskim omotačima zgrade prozori i balkonska vrata imaju znatno manju zvučnu izolaciju od samog zida.

Stepen zaštite zgrada od buke prvenstveno je određen dozvoljenim standardima buke za prostorije za datu namenu.

BORBA SA AKUSTIČNOM BUKOM

Laboratorija za akustiku MNIIP razvija sekcije „Akustična ekologija” kao dio projektne dokumentacije. Izvode se projekti zvučne izolacije prostora, kontrole buke, proračuna sistema zvučne armature i akustičkih mjerenja. Iako u običnim prostorijama ljudi sve više žele akustičnu udobnost - dobru zaštitu od buke, razumljiv govor i odsustvo tzv. akustični fantomi - negativne zvučne slike koje neki formiraju. U dizajnu dizajniranim za dodatno suzbijanje decibela, izmjenjuju se najmanje dva sloja - "tvrdi" (gips ploče, gips vlakna).Takođe, akustični dizajn bi trebao zauzeti svoju skromnu nišu unutra. Za suzbijanje akustične buke koristi se frekventno filtriranje.

GRAD I ZELENA MJESTA

Ako svoj dom zaštitite od buke drvećem, tada će biti korisno znati da lišće ne apsorbira zvukove. Udarajući u deblo, zvučni talasi se lome, spuštaju se u tlo, gde se apsorbuju. Smreka se smatra najboljim čuvarom tišine. Čak i uz najprometniji autoput možete živjeti u miru ako svoj dom zaštitite nizom zelenih jelki. I bilo bi lijepo posaditi kestene u blizini. Jedno zrelo stablo kestena čisti prostor visine do 10 m, širine do 20 m i dužine do 100 m od izduvnih gasova automobila. Štaviše, za razliku od mnogih drugih stabala, kesten razgrađuje otrovne plinove gotovo bez štete po svoje „zdravlje“. ”

Značaj uređenja gradskih ulica je veliki - guste zasade šiblja i šumskih pojaseva 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 gasova iz automobila do 15% po jedinici zapremine vazduha, učiniti vazduh vlažnijim, sniziti njegovu temperaturu, odnosno učiniti ga prihvatljivijim za disanje.

Zelene površine također upijaju zvuk; što je drveće više i što je njihova sadnja gušća, zvuk se manje čuje.

Zelene površine u kombinaciji sa travnjacima i cvjetnjacima blagotvorno djeluju na ljudsku psihu, smiruju vid i nervni sistem, izvor su inspiracije i povećavaju radni učinak ljudi. Najveća umjetnička i književna djela, otkrića naučnika, nastala su pod blagotvornim uticajem prirode. Tako su nastala najveća muzička ostvarenja Betovena, Čajkovskog, Štrausa i drugih kompozitora, slike divnih ruskih pejzažista Šiškina, Levitana, dela ruskih i sovjetskih pisaca. Nije slučajno da je Sibirski naučni centar osnovan među zelenim površinama šume Priobsky. Ovdje, u hladu gradske buke i okruženi zelenilom, naši sibirski naučnici uspješno sprovode svoja istraživanja.

Zelenilo gradova kao što su Moskva i Kijev je visoko; u potonjem, na primjer, ima 200 puta više zasada po stanovniku nego u Tokiju. U glavnom gradu Japana, tokom 50 godina (1920-1970), uništeno je oko polovine svih zelenih površina koje se nalaze u radijusu od deset kilometara od centra. U Sjedinjenim Državama izgubljeno je skoro 10 hiljada hektara centralnih gradskih parkova u proteklih pet godina.

← Buka štetno utiče na zdravlje osobe, prvenstveno pogoršanjem sluha i stanjem nervnog i kardiovaskularnog sistema.

← Buka se može mjeriti pomoću posebnih instrumenata - mjerača zvuka.

← Neophodno je suzbiti štetne efekte buke kontrolom nivoa buke, kao i upotrebom posebnih mjera za smanjenje nivoa buke.