Špecifický vnem, ktorý vnímame ako zvuk, je výsledkom pôsobenia na sluchový aparát človeka kmitavým pohybom elastického média – najčastejšie vzduchu. Vibrácie média sú vybudené zdrojom zvuku a šíria sa v médiu dostávajú sa do prijímacieho aparátu - nášho ucha. Nekonečná rozmanitosť zvukov, ktoré počujeme, je teda spôsobená oscilačnými procesmi, ktoré sa navzájom líšia frekvenciou a amplitúdou. Nemali by sa zamieňať dve stránky toho istého javu: zvuk ako fyzikálny proces je špeciálnym prípadom kmitavého pohybu; ako psycho-fyziologický jav je zvuk určitým špecifickým vnemom, ktorého mechanizmus vzniku je dnes už dosť podrobne študovaný.

Keď už hovoríme o fyzikálnej stránke javu, zvuk charakterizujeme jeho intenzitou (sila), jeho zložením a frekvenciou oscilačných procesov s ním spojených; čo sa týka zvukových vnemov, hovoríme o hlasitosti, zafarbení a výške tónu.

V pevných látkach sa zvuk môže šíriť vo forme pozdĺžnych aj priečnych vibrácií. Keďže kvapaliny a plyny nemajú šmykovú elasticitu, je zrejmé, že v plynných a kvapalných prostrediach sa zvuk môže šíriť len vo forme pozdĺžnych vibrácií. V plynoch a kvapalinách sú zvukové vlny striedavým zahusťovaním a riedením média, pričom sa vzďaľujú od zdroja zvuku určitou rýchlosťou charakteristickou pre každé médium. Povrch zvukovej vlny je miestom, kde sa nachádzajú častice média s rovnakou fázou kmitov. Povrchy zvukových vĺn môžu byť nakreslené napríklad tak, že medzi povrchmi susedných vĺn je zhrubnutá vrstva a vrstva riedenia. Smer kolmý na povrch vlny sa nazýva lúč.

Zvukové vlny v plynnom prostredí možno fotografovať. Na tento účel je umiestnený za zdrojom zvuku

fotografická platňa, na ktorú je spredu nasmerovaný lúč svetla z elektrickej iskry tak, že tieto lúče z okamžitého záblesku svetla dopadnú na fotografickú platňu a prechádzajú vzduchom, okolitý zdroj zvuk. Na obr. 158-160 ukazuje fotografie zvukových vĺn získaných touto metódou. Zdroj zvuku bol oddelený od fotografickej dosky malou obrazovkou na stojane.

Na obr. 158, ale je vidieť, že zvuková vlna práve vyšla spoza obrazovky; na obr. 158b, tá istá vlna bola odfotografovaná druhýkrát o niekoľko tisícin sekundy neskôr. Povrch vlny je v tomto prípade guľa. Na fotografii je obraz vlny získaný vo forme kruhu, ktorého polomer sa časom zvyšuje.

Ryža. 158. Fotografia zvukovej vlny v dvoch časových bodoch (a a b). Odraz zvukovej vlny (c).

Na obr. 158c ukazuje fotografiu sférickej zvukovej vlny odrazenej od rovnej steny. Tu by ste mali venovať pozornosť skutočnosti, že odrazená časť vlny, ako to bolo, pochádza z bodu umiestneného za odraznou plochou v rovnakej vzdialenosti od odrazovej plochy ako zdroj zvuku. Je dobre známe, že fenomén odrazu zvukových vĺn vysvetľuje ozvenu.

Na obr. 159 ukazuje zmenu vlnovej plochy počas prechodu zvukovej vlny cez šošovkovitý vak naplnený vodíkom. Táto zmena povrchu zvukovej vlny je dôsledkom lomu (lomu) zvukových lúčov: na rozhraní dvoch prostredí, kde je rýchlosť vĺn rozdielna, sa mení smer šírenia vlny.

Ryža. 160 reprodukuje fotografiu zvukových vĺn so štvorštrbinovou obrazovkou umiestnenou v ich dráhe. Prechádzajúc cez trhliny, vlny obchádzajú obrazovku. Tento jav ohybu vĺn okolo prekážok, s ktorými sa stretávame, sa nazýva difrakcia.

Zákony šírenia, odrazu, lomu a difrakcie zvukových vĺn možno odvodiť z Huygensovho princípu, podľa ktorého každá častica vibruje.

médium možno považovať za nové centrum (zdroj) vĺn; interferenciou všetkých týchto vĺn vzniká skutočne pozorovaná vlna (spôsoby aplikácie Huygensovho princípu budú vysvetlené v treťom zväzku na príklade svetelných vĺn).

Zvukové vlny nesú so sebou určité množstvo pohybu a následne vyvíjajú tlak na prekážky, s ktorými sa stretávajú.

Ryža. 159. Lom zvukovej vlny.

Ryža. 160. Difrakcia zvukových vĺn.

Aby sme túto skutočnosť objasnili, obráťme sa na obr. 161. Na tomto obrázku bodkovaná čiara znázorňuje sínusoidu posunov častíc média v určitom časovom bode počas šírenia pozdĺžnych vĺn v médiu. Rýchlosti týchto častíc v uvažovanom časovom okamihu budú reprezentované kosínusovou vlnou, alebo, čo je to isté, sínusoidou vedúcou sínusoidu posunu o štvrtinu periódy (na obr. 161 - plná čiara). Je ľahké vidieť, že zahusťovanie média bude pozorované tam, kde je v danom momente posunutie častíc nulové alebo blízke nule a kde je rýchlosť nasmerovaná v smere šírenia vlny. Naopak, riedenie média bude pozorované tam, kde je posun častíc tiež nulový alebo blízky nule, ale kde je rýchlosť častíc nasmerovaná v smere opačnom k ​​šíreniu vlny. Takže pri kondenzácii sa častice pohybujú dopredu, pri riedení - dozadu. Ale v

Ryža. 161. Pri kondenzácii prechádzajúcej zvukovej vlny sa častice pohybujú dopredu,

V hustých vrstvách je viac častíc ako v riedených. Preto v akomkoľvek čase pri postupujúcich pozdĺžnych zvukových vlnách počet častíc pohybujúcich sa dopredu mierne prevyšuje počet častíc pohybujúcich sa dozadu. Výsledkom je, že zvuková vlna nesie so sebou určitý pohyb, ktorý sa prejavuje tlakom, ktorým zvukové vlny pôsobia na prekážky, s ktorými sa stretávajú.

Akustický tlak experimentálne skúmali Rayleigh a Petr Nikolaevič Lebedev.

Teoreticky je rýchlosť zvuku určená Laplaceovým vzorcom [§ 65, vzorec (5)]:

kde K je modul všestrannej pružnosti (keď sa stláčanie vykonáva bez prítoku a uvoľňovania tepla), hustota.

Ak sa stláčanie tela uskutočňuje pri udržiavaní konštantnej teploty tela, potom sa pre modul pružnosti získajú hodnoty, ktoré sú menšie ako v prípade, keď sa stláčanie vykonáva bez prítoku a uvoľnenia. tepla. Tieto dve hodnoty modulu rovnomernej pružnosti, dokázané v termodynamike, súvisia ako tepelná kapacita telesa pri konštantnom tlaku s tepelnou kapacitou telesa pri konštantnom objeme.

Pre plyny (nie príliš stlačené) sa izotermický modul rovnomernej pružnosti jednoducho rovná tlaku plynu.Ak bez zmeny teploty plynu stlačíme plyn (zvýšime jeho hustotu) o faktor, potom plyn tlak sa zvýši o faktor. Preto sa podľa Laplaceovho vzorca ukazuje, že rýchlosť zvuku v plyne nezávisí od hustoty plynu.

Z plynových zákonov a Laplaceovho vzorca možno vyvodiť (§ 134), že rýchlosť zvuku v plynoch je úmerná druhej odmocnine absolútnej teploty plynu:

kde je gravitačné zrýchlenie, pomer tepelných kapacít je univerzálna plynová konštanta.

Pri C je rýchlosť zvuku v suchom vzduchu rovná rýchlosti zvuku pri stredných teplotách a priemernej vlhkosti.Vo vzduchu je rýchlosť zvuku vo vodíku rovná

Rýchlosť zvuku vo vode je v skle a v železe.

Je potrebné poznamenať, že rázové zvukové vlny spôsobené výstrelom alebo výbuchom na začiatku svojej dráhy majú rýchlosť

ďaleko presahuje normálnu rýchlosť zvuku v médiu. Rázová zvuková vlna vo vzduchu spôsobená silným výbuchom môže mať v blízkosti zdroja zvuku rýchlosť niekoľkonásobne vyššiu ako bežná rýchlosť zvuku vo vzduchu, ale už vo vzdialenosti desiatok metrov od miesta výbuchu, rýchlosť šírenia vlny klesá na normálnu hodnotu.

Ako už bolo uvedené v § 65, zvukové vlny rôznych dĺžok majú takmer rovnakú rýchlosť. Výnimkou sú tie frekvenčné rozsahy, ktoré sa vyznačujú obzvlášť rýchlym tlmením elastických vĺn pri ich šírení v uvažovanom médiu. Zvyčajne tieto frekvencie ležia ďaleko za hranicami sluchu (pre plyny pri atmosférickom tlaku sú to frekvencie rádovo vibrácií za sekundu). Teoretická analýza ukazuje, že rozptyl a absorpcia zvukových vĺn súvisí so skutočnosťou, že na prerozdelenie energie medzi translačnými a vibračnými pohybmi molekúl je potrebný určitý, aj keď krátky čas. To spôsobuje, že dlhé vlny (zvukový rozsah) sa pohybujú o niečo pomalšie ako veľmi krátke „nepočuteľné“ vlny. Takže v parách oxidu uhličitého pri atmosférickom tlaku má zvuk rýchlosť, zatiaľ čo veľmi krátke, „nepočuteľné“ vlny sa šíria rýchlosťou

Zvuková vlna šíriaca sa v médiu môže mať rôzny tvar v závislosti od veľkosti a tvaru zdroja zvuku. V technicky najzaujímavejších prípadoch je zdrojom zvuku (emitorom) nejaká oscilujúca plocha, ako je napríklad membrána telefónu alebo difúzor reproduktora. Ak takýto zdroj zvuku vyžaruje zvukové vlny do otvoreného priestoru, potom tvar vlny závisí v podstate od relatívnych rozmerov žiariča; žiarič, ktorého rozmery sú veľké v porovnaní s dĺžkou zvukovej vlny, vyžaruje zvukovú energiu len jedným smerom, a to v smere jej kmitavého pohybu. Naopak, žiarič malej veľkosti v porovnaní s vlnovou dĺžkou vyžaruje zvukovú energiu vo všetkých smeroch. Tvar čela vlny v oboch prípadoch bude samozrejme odlišný.

Najprv zvážte prvý prípad. Predstavte si tvrdého plochý povrch dostatočne veľká (v porovnaní s vlnovou dĺžkou) veľkosť, ktorá robí oscilačné pohyby v smere svojej normály. Takýto povrch pri pohybe dopredu vytvára pred sebou kondenzáciu, ktorá sa v dôsledku pružnosti média bude šíriť v smere posunu žiariča). Keď sa žiarič pohybuje späť, vytvorí za sebou zriedenie, ktoré sa bude pohybovať v médiu po počiatočnej kondenzácii. Krátkym kmitaním žiariča budeme na jeho oboch stranách pozorovať zvukovú vlnu, ktorá sa vyznačuje tým, že všetky častice média, ktoré sú v rovnakej vzdialenosti od vyžarujúceho povrchu priemernej hustoty média a rýchlosti zvuku s:

Súčin priemernej hustoty média a rýchlosti zvuku sa nazýva akustická impedancia média.

Akustická impedancia pri 20°C

(pozri sken)

Uvažujme teraz o prípade sférických vĺn. Keď sa rozmery vyžarujúceho povrchu zmenšia v porovnaní s vlnovou dĺžkou, čelo vlny sa zreteľne zakriví. Energia vibrácií sa totiž šíri všetkými smermi od žiariča.

Tento jav možno najlepšie pochopiť na nasledujúcom jednoduchom príklade. Predstavte si, že na hladinu vody spadne dlhé poleno. Vlny, ktoré tým vznikli, idú v paralelných radoch na oboch stranách guľatiny. Iná situácia je, keď sa do vody hodí malý kameň a vlny sa šíria v sústredných kruhoch. Log je pomerne veľký

s vlnovou dĺžkou na povrchu vody; rovnobežné rady vĺn, ktoré z neho vychádzajú, predstavujú jasný model rovinných vĺn. Kameň má malú veľkosť; kruhy rozchádzajúce sa od miesta jeho pádu nám dávajú model sférických vĺn. Keď sa sférická vlna šíri, povrch čela vlny sa zväčšuje úmerne druhej mocnine jej polomeru. Pri konštantnom výkone zdroja zvuku je energia pretekajúca každým štvorcovým centimetrom guľovej plochy polomeru nepriamo úmerná Keďže energia vibrácií je úmerná druhej mocnine amplitúdy, je zrejmé, že amplitúda vibrácií v guľová vlna sa musí zmenšiť ako prevrátená hodnota prvej mocniny vzdialenosti od zdroja zvuku. Rovnica sférických vĺn má teda nasledujúci tvar:

MOSKVA 16. októbra - RIA Novosti, Oľga Kolentsová. Každý vie, že každý dom má svoju vlastnú počuteľnosť. V niektorých domoch si ľudia ani neuvedomujú existenciu hlučného dieťaťa a obrovského pastiera v susedstve, v iných môžete vystopovať trasu aj malej mačky, ktorá sa pohybuje po byte.

Stáva sa, že po dlhých mesiacoch opravy sa konečne poobzeráte po hotovej verzii – a ste sklamaní. Pretože výsledok je skutočný život nevyzerá ako projekt. Špecialisti na opravy povedali webovej stránke RIA Real Estate, ako rýchlo a lacno vykonať zmeny v interiéri.

Zvuková vlna je vibrácia častíc, pri ktorej sa prenáša energia. To znamená, že častice menia svoju polohu vo vzťahu k rovnováhe, vibrujú nahor a nadol alebo doľava a doprava. Vo vzduchu sú častice okrem vibrácií v neustálom chaotickom pohybe. Keď hovoríme, nútime molekuly vzduchu vibrovať na určitej frekvencii, ktorú zaregistruje náš sluchový orgán. Vďaka náhodnému pohybu molekúl sú rýchlejšie ako ich „bratia“ v pevnom tele, „strácajú“ frekvenciu, v rámci ktorej sa pohybovali skôr.

A čo pevné látky? Ak udriete kladivom do steny alebo podlahy domu, zvuková vlna prebehne cez pevnú štruktúru a spôsobí, že atómy alebo molekuly, ktoré ju tvoria, budú vibrovať. Malo by sa však pamätať na to, že v pevných látkach sú častice „zabalené“ hustejšie, pretože sú umiestnené bližšie k sebe. A rýchlosť zvuku v hustých médiách je niekoľkonásobne vyššia ako rýchlosť zvuku vo vzduchu. Pri 25 stupňoch Celzia priemerná rýchlosť jeho šírenie je 346 metrov za sekundu. A v betóne táto hodnota dosahuje 4250-5250 metrov za sekundu. Rozdiel je viac ako 12-násobný! Nie je prekvapujúce, že zvuková vlna sa môže prenášať na veľké vzdialenosti v pevných látkach a nie vo vzduchu.

Vibrácie molekúl vzduchu sú dosť slabé, takže ich môže absorbovať napríklad hrubá betónová stena. Samozrejme, čím je hrubšia, tým lepšie izoluje obyvateľov bytu od spoznávania tajomstiev susedov.

Ak je však pohyb molekúl vzduchu zastavený stenou, zvuk sa v nej bude rútiť bez bariér. Molekulové vibrácie pevných látok sú oveľa „energetickejšie“, preto ľahko prenášajú energiu do ovzdušia. Predpokladajme, že sa človek na piatom poschodí rozhodne pribiť poličku na stenu. Pohyb vrtáka spôsobuje vibrácie molekúl, ktoré tvoria celý pevný povrch. Samotný človek počuje vzdušný hluk aj šok. Jeho susedia o pár poschodí vyššie však počujú iba nárazový hluk, ktorý vzniká pri šírení zvukovej vlny cez konštrukciu budovy.

Povedzme, že susedia na poschodí dupú, skáču, búchajú do loptičky až do polnoci a ich veľká mačka rada skáče z police v skrini na zem tesne nad vašou hlavou. V tomto prípade sa ľuďom zvyčajne odporúča odhlučniť strop. Ale najčastejšie to nepomôže alebo pomáha veľmi málo. prečo? Ide len o to, že zvuková vlna sa pri dopade šíri materiálom. Úspešne bude bežať nielen na strope, ale aj na stenách a dokonca aj na podlahe. Preto na účinný boj proti hluku je potrebné izolovať všetky steny miestnosti. Samozrejme, oveľa jednoduchšie a efektívnejšie je utlmiť zvukovú vlnu hneď na začiatku. V prípade požiaru neúspešne priloženej utierky k horáku totiž utierku okamžite uhasíme a nečakáme, kým sa celá kuchyňa rozhorí. Preto je lepšie okamžite vybrať susedov zhora so zvukotesnou podlahou. Alebo pri opravách budete musieť urobiť kompletnú izoláciu spálne.

Sériu bytových domov možno rozdeliť na tehlové, blokové a železobetónové. Ale najnovšie konštrukcie podľa stavebnej technológie sú rozdelené na panelové, monolitické a prefabrikované monolitické.

Pri stavbe montovaného domu sa dosky vyrábajú v továrňach a dodávajú sa na stavenisko, kde z nich robotníci musia už len poskladať požadovanú konštrukciu. Pri najmenšom nesúlade medzi platňami medzi bytmi vznikajú medzery, cez ktoré prechádza zvuk. A hrúbka takýchto panelov je najčastejšie 10-12 centimetrov, takže tieto domy sú považované za jedny z najhorších z hľadiska zvukovej izolácie.

Pre monolitické domy sa stavia výstužná klietka a betón sa naleje do formy, ktorá je už zostavená pomocou odolných štítov. Hrúbka stien takýchto domov je v priemere 20-40 centimetrov, takže rozhovory susedov sú prakticky nepočuteľné, no kročajový hluk sa vďaka ich masívnosti ľahko šíri cez stropy.

Murované domy sú tradične považované za najtichšie a najteplejšie. Je pravda, že obyvatelia veľkých miest sa môžu rozlúčiť so snom o čisto murovaných domoch, pretože práca na ich výstavbe si vyžaduje veľmi veľkú časovú investíciu. Hoci tehly sa niekedy používajú aj na stavbu monolitických domov, obkladajú ich vonkajšími stenami a priečkami. Ale to má malý vplyv na celkovú zvukovú izoláciu, takže akékoľvek monolitické domy sa považujú za dosť hlučné.

"Odhlučnenie je vo veľkej miere závislé od materiálu aj od technológie. Na pohlcovanie zvukov sa musia použiť rôzne porézne materiály. Napríklad v starých panelových domoch, kde nebola zvuková izolácia vôbec, sa koberce často vešali na stenu a ukladali na podlahu Teraz je to menej potrebné a koberce vychádzajú z módy, pretože sa na nich veľa hromadí prach. V betóne sú prísady, ktoré môžu výrazne znížiť hluk prenášaný stenami. GOST a predpisy však stavebným firmám neukladajú povinnosť pridávať zvuk pohlcujúce prísady do betónu, “hovorí Ivan Zavyalov, Výskumník Katedra aplikovanej mechaniky Moskovského inštitútu fyziky a technológie.

Moderné budovy majú ďaleko od ideálov zvukovej izolácie. Aby sme si boli úplne istí nepretržitým pokojom a nezáviseli od koníčkov susedov, možno zostáva len kúpiť súkromný dom.

Napadlo vám niekedy, že zvuk je jedným z najvýraznejších prejavov života, konania, pohybu? A tiež o tom, že každý zvuk má svoju „tvár“? A my dokonca oči zatvorené, bez toho, aby sme čokoľvek videli, iba podľa zvuku môžeme uhádnuť, čo sa deje okolo. Dokážeme rozlíšiť hlasy známych, počuť šušťanie, rev, štekanie, mňaukanie atď. Všetky tieto zvuky sú nám známe z detstva a ktorýkoľvek z nich dokážeme ľahko identifikovať. Navyše aj v absolútnom tichu môžeme vnútorným sluchom počuť každý z vymenovaných zvukov. Predstavte si to, ako keby to bolo skutočné.

čo je zvuk?

Zvuky vnímané ľudským uchom sú jedným z najdôležitejších zdrojov informácií o svete okolo nás. Hluk mora a vetra, spev vtákov, hlasy ľudí a krik zvierat, hukot hromu, zvuky pohybujúcich sa uší uľahčujú prispôsobenie sa meniacim sa vonkajším podmienkam.

Ak napríklad v horách spadol kameň a nablízku nebol nikto, kto by počul zvuk jeho pádu, existoval ten zvuk alebo nie? Na otázku možno odpovedať rovnako pozitívne aj negatívne, keďže slovo „zvuk“ má dvojaký význam. Preto sa musíme dohodnúť. Preto sa musíme dohodnúť na tom, čo sa považuje za zvuk – fyzikálny jav vo forme šírenia zvukových vibrácií vzduchom alebo vnemom poslucháča. Prvý je v podstate príčina, druhý je dôsledkom, kým prvý pojem zvuku je objektívny, druhý je subjektívny. V prvom prípade je zvuk skutočne prúdom energie prúdiacim ako rieka. Takýto zvuk môže zmeniť médium, ktorým prechádza a sám sa ním mení. V druhom prípade zvukom rozumieme vnemy, ktoré vznikajú v poslucháčovi, keď je zvuková vlna vystavená mozgu cez načúvací prístroj. Pri počutí zvuku môže človek zažiť rôzne pocity. Najrozmanitejšie emócie v nás vyvoláva ten zložitý komplex zvukov, ktorý nazývame hudba. Zvuky tvoria základ reči, ktorá slúži ako hlavný dorozumievací prostriedok v ľudskej spoločnosti. A nakoniec je tu taká forma zvuku ako hluk. Zvuková analýza z hľadiska subjektívneho vnímania je zložitejšia ako pri objektívnom hodnotení.

Ako vytvoriť zvuk?

Spoločné pre všetky zvuky je, že telesá, ktoré ich vytvárajú, teda zdroje zvuku, kmitajú (aj keď najčastejšie sú tieto vibrácie okom neviditeľné). Napríklad zvuky hlasov ľudí a mnohých zvierat vznikajú v dôsledku vibrácií ich hlasiviek, zvuku dychových hudobných nástrojov, zvuku sirény, hvízdania vetra a hukotu hromu. v dôsledku kolísania vzdušných hmôt.

Na príklade pravítka môžete doslova očami vidieť, ako sa rodí zvuk. Aký pohyb vykoná pravítko, keď jeden koniec zaistíme, druhý stiahneme a uvoľníme? Všimneme si, že akoby sa triasol, váhal. Na základe toho usudzujeme, že zvuk vzniká krátkym alebo dlhým kmitaním niektorých predmetov.

Zdrojom zvuku môžu byť nielen vibrujúce predmety. Pískanie striel alebo projektilov počas letu, kvílenie vetra, hukot prúdového motora sa rodia z prestávok v prúdení vzduchu, pri ktorých dochádza aj k jeho rednutiu a stláčaniu.

Zvukové oscilačné pohyby je možné zaznamenať aj pomocou zariadenia - ladičky. Je to zakrivená kovová tyč, namontovaná na nohe na skrini rezonátora. Ak udriete kladivom do ladičky, ozve sa. Vibrácie vetiev ladičky sú nepostrehnuteľné. Možno ich však odhaliť, ak sa malá gulička zavesená na nite privedie k znejúcej ladičke. Lopta bude pravidelne odskakovať, čo naznačuje kolísanie vetiev Camerona.

V dôsledku interakcie zdroja zvuku s okolitým vzduchom sa častice vzduchu začnú v čase (alebo „takmer v čase“) s pohybmi zdroja zvuku sťahovať a rozpínať. Potom sa vďaka vlastnostiam vzduchu ako tekutého média prenášajú vibrácie z jednej vzduchovej častice na druhú.

K vysvetleniu šírenia zvukových vĺn

Výsledkom je, že vzduchom sa na diaľku prenášajú vibrácie, teda zvuková alebo akustická vlna, alebo jednoducho zvuk sa šíri vzduchom. Zvuk, ktorý sa dostane do ľudského ucha, zase vybudí vo svojich citlivých oblastiach vibrácie, ktoré vnímame vo forme reči, hudby, hluku a pod. (v závislosti od vlastností zvuku daných povahou jeho zdroja ).

Šírenie zvukových vĺn

Je možné vidieť, ako zvuk "beží"? V priehľadnom vzduchu alebo vo vode sú kmity samotných častíc nepostrehnuteľné. Ale je ľahké nájsť príklad, ktorý vám povie, čo sa stane, keď sa zvuk šíri.

Nevyhnutnou podmienkou šírenia zvukových vĺn je prítomnosť hmotného prostredia.

Vo vákuu sa zvukové vlny nešíria, pretože neexistujú žiadne častice, ktoré by prenášali interakciu zo zdroja vibrácií.

Na Mesiaci preto kvôli absencii atmosféry vládne úplné ticho. Pozorovateľ nepočuje ani pád meteoritu na jeho povrch.

Rýchlosť šírenia zvukových vĺn je určená rýchlosťou prenosu interakcie medzi časticami.

Rýchlosť zvuku je rýchlosť šírenia zvukových vĺn v médiu. V plyne sa rýchlosť zvuku ukáže byť rádovo (presnejšie, o niečo menšia) tepelnej rýchlosti molekúl, a preto sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou plynu. Čím väčšia je potenciálna energia interakcie molekúl látky, tým väčšia je rýchlosť zvuku, teda rýchlosť zvuku v kvapaline, ktorá zase prevyšuje rýchlosť zvuku v plyne. Napríklad v morská voda rýchlosť zvuku je 1513 m/s. V oceli, kde sa môžu šíriť priečne a pozdĺžne vlny, je rýchlosť ich šírenia odlišná. Priečne vlny sa šíria rýchlosťou 3300 m/s, pozdĺžne rýchlosťou 6600 m/s.

Rýchlosť zvuku v akomkoľvek médiu sa vypočíta podľa vzorca:

kde β je adiabatická stlačiteľnosť média; ρ - hustota.

Zákony šírenia zvukových vĺn

K základným zákonitostiam šírenia zvuku patria zákony jeho odrazu a lomu na hraniciach rôzne prostredia, ako aj difrakcia zvuku a jeho rozptyl v prítomnosti prekážok a nehomogenít v médiu a na rozhraniach medzi médiami.

Vzdialenosť šírenia zvuku je ovplyvnená faktorom absorpcie zvuku, to znamená nevratným prenosom energie zvukových vĺn na iné druhy energie, najmä na teplo. Dôležitým faktorom je aj smer žiarenia a rýchlosť šírenia zvuku, ktorá závisí od média a jeho špecifického stavu.

Akustické vlny sa šíria zo zdroja zvuku všetkými smermi. Ak zvuková vlna prechádza relatívne malým otvorom, šíri sa všetkými smermi a nejde v nasmerovanom lúči. Napríklad zvuky ulice prenikajúce cez otvorené okno do miestnosti sú počuť vo všetkých jej bodoch, a to nielen oproti oknu.

Charakter šírenia zvukových vĺn pri prekážke závisí od pomeru medzi rozmermi prekážky a vlnovou dĺžkou. Ak sú rozmery prekážky malé v porovnaní s vlnovou dĺžkou, tak vlna obteká túto prekážku a šíri sa všetkými smermi.

Zvukové vlny, prenikajúce z jedného média do druhého, sa odchyľujú od svojho pôvodného smeru, to znamená, že sa lámu. Uhol lomu môže byť väčší alebo menší ako uhol dopadu. Závisí to od média, z ktorého zvuk preniká. Ak je rýchlosť zvuku v druhom médiu väčšia, potom uhol lomu bude väčší ako uhol dopadu a naopak.

Keď na svojej ceste narazí na prekážku, zvukové vlny sa od nej odrážajú podľa prísne definovaného pravidla - uhla odrazu rovný uhlu padanie - s tým súvisí pojem ozveny. Ak sa zvuk odráža od niekoľkých povrchov v rôznych vzdialenostiach, dochádza k viacnásobným ozvenám.

Zvuk sa šíri vo forme rozbiehajúcej sa sférickej vlny, ktorá vypĺňa stále väčší objem. Ako sa vzdialenosť zväčšuje, kmity častíc média slabnú a zvuk sa rozptyľuje. Je známe, že aby sa zväčšila prenosová vzdialenosť, musí byť zvuk sústredený v danom smere. Keď chceme, aby nás bolo napríklad počuť, priložíme si ruky k ústam alebo použijeme náustok.

Veľký vplyv na rozsah šírenia zvuku má difrakcia, teda ohyb zvukových lúčov. Čím je médium heterogénnejšie, tým viac je zvukový lúč ohnutý, a teda aj kratšia vzdialenosť šírenia zvuku.

Zvukové vlastnosti a charakteristiky

Hlavnými fyzikálnymi charakteristikami zvuku sú frekvencia a intenzita vibrácií. Ovplyvňujú aj sluchové vnímanie ľudí.

Perióda oscilácie je čas, počas ktorého dôjde k jednej úplnej oscilácii. Príkladom je výkyvné kyvadlo, keď sa presunie z krajnej ľavej polohy do krajnej pravej a vráti sa späť do pôvodnej polohy.

Frekvencia kmitov je počet úplných kmitov (periód) za jednu sekundu. Táto jednotka sa nazýva hertz (Hz). Čím vyššia je frekvencia kmitov, tým vyšší zvuk počujeme, to znamená, že zvuk má vyšší tón. V súlade s uznávaným medzinárodným systémom jednotiek sa 1000 Hz nazýva kilohertz (kHz) a 1 000 000 sa nazýva megahertz (MHz).

Rozdelenie frekvencie: počuteľné zvuky - v rozsahu 15Hz-20kHz, infrazvuky - pod 15Hz; ultrazvuk - v rozmedzí 1,5 (104 - 109 Hz; hyperzvuk - v rozmedzí 109 - 1013 Hz.

Ľudské ucho je najcitlivejšie na zvuky s frekvenciou 2000 až 5000 kHz. Najväčšia ostrosť sluchu sa pozoruje vo veku 15-20 rokov. Sluch sa vekom zhoršuje.

Pojem vlnová dĺžka je spojený s periódou a frekvenciou kmitov. Dĺžka zvukovej vlny je vzdialenosť medzi dvoma po sebe nasledujúcimi koncentráciami alebo zriedeniami média. Na príklade vĺn šíriacich sa na hladine vody ide o vzdialenosť medzi dvoma hrebeňmi.

Zvuky sa líšia aj zafarbením. Hlavný tón zvuku je sprevádzaný vedľajšími tónmi, ktoré sú vždy frekvenčne vyššie (podtóny). Zafarbenie je kvalitatívna charakteristika zvuku. Čím viac presahov prekrýva hlavný tón, tým je zvuk hudobne „šťavnatejší“.

Druhou hlavnou charakteristikou je amplitúda kmitov. Ide o najväčšiu odchýlku od rovnovážnej polohy pri harmonické vibrácie. Na príklade kyvadla - jeho maximálna odchýlka do krajnej ľavej polohy, alebo do krajnej pravej polohy. Amplitúda kmitov určuje intenzitu (silu) zvuku.

Sila zvuku alebo jeho intenzita je určená množstvom akustickej energie, ktorá pretečie za jednu sekundu cez plochu jedného štvorcového centimetra. V dôsledku toho intenzita akustických vĺn závisí od veľkosti akustického tlaku vytvoreného zdrojom v médiu.

Hlasitosť zase súvisí s intenzitou zvuku. Čím väčšia je intenzita zvuku, tým je hlasnejší. Tieto pojmy však nie sú rovnocenné. Hlasitosť je miera sily sluchového vnemu spôsobeného zvukom. Zvuk rovnakej intenzity môže u rôznych ľudí vytvárať rôzne sluchové vnemy. Každý človek má svoj vlastný prah sluchu.

Človek prestáva počuť zvuky veľmi vysokej intenzity a vníma ich ako pocit tlaku až bolesti. Táto sila zvuku sa nazýva prah bolesti.

Vplyv zvuku na ľudské ucho

Ľudské sluchové orgány sú schopné vnímať vibrácie s frekvenciou 15-20 hertzov až 16-20 tisíc hertzov. Mechanické vibrácie s uvedenými frekvenciami sa nazývajú zvukové alebo akustické (akustika - náuka o zvuku) Ľudské ucho je najcitlivejšie na zvuky s frekvenciou 1000 až 3000 Hz. Najväčšia ostrosť sluchu sa pozoruje vo veku 15-20 rokov. Sluch sa vekom zhoršuje. U osoby do 40 rokov je najvyššia citlivosť v oblasti 3000 Hz, od 40 do 60 rokov - 2000 Hz, nad 60 rokov - 1000 Hz. V rozsahu do 500 Hz sme schopní rozlíšiť pokles alebo zvýšenie frekvencie aj o 1 Hz. Pri vyšších frekvenciách sa náš načúvací prístroj stáva menej vnímavým voči tejto miernej zmene frekvencie. Takže po 2000 Hz môžeme rozlíšiť jeden zvuk od druhého len vtedy, keď je rozdiel vo frekvencii aspoň 5 Hz. S menším rozdielom sa nám zvuky budú zdať rovnaké. Neexistujú však takmer žiadne pravidlá bez výnimky. Sú ľudia, ktorí majú nezvyčajne jemný sluch. Nadaný hudobník dokáže zaznamenať zmenu zvuku len zlomkom vibrácií.

Vonkajšie ucho pozostáva z ušnice a zvukovodu, ktoré ho spájajú s bubienkom. Hlavnou funkciou vonkajšieho ucha je určiť smer zdroja zvuku. Zvukovod, ktorý je dva centimetre dlhá trubica zužujúca sa dovnútra, chráni vnútorné časti ucha a pôsobí ako rezonátor. Zvukovod končí pri bubienku, membráne, ktorá vibruje pôsobením zvukových vĺn. Práve tu, na vonkajšej hranici stredného ucha, dochádza k premene objektívneho zvuku na subjektívny. Za bubienkom sú tri malé vzájomne prepojené kostičky: kladivko, nákovka a strmienok, cez ktoré sa do vnútorného ucha prenášajú vibrácie.

Tam sa v sluchovom nerve premieňajú na elektrické signály. Malá dutina, kde sa nachádza kladívko, nákovka a strmienok, je naplnená vzduchom a s ústnou dutinou je spojená Eustachovou trubicou. Vďaka tomu je udržiavaný rovnaký tlak na vnútornej aj vonkajšej strane bubienka. Zvyčajne je Eustachova trubica uzavretá a otvára sa len pri náhlej zmene tlaku (pri zívaní, prehĺtaní), aby sa vyrovnala. Ak je u človeka uzavretá Eustachova trubica, napr prechladnutia, potom sa tlak nevyrovná a človek cíti bolesť v ušiach. Ďalej sa vibrácie prenášajú z tympanickej membrány do oválneho okienka, ktoré je začiatkom vnútorného ucha. Sila pôsobiaca na tympanickú membránu sa rovná súčinu tlaku a plochy tympanickej membrány. Ale skutočné tajomstvá sluchu začínajú pri oválnom okne. Zvukové vlny sa šíria v tekutine (perilymfe), ktorá vypĺňa slimák. Tento orgán vnútorného ucha v tvare slimáka má dĺžku tri centimetre a je rozdelený na dve časti po celej dĺžke prepážkou. Zvukové vlny dosiahnu prepážku, obchádzajú ju a potom sa šíria v smere takmer k tomu istému miestu, kde sa prvýkrát dotkli prepážky, ale z druhej strany. Septum slimáka pozostáva z bazálnej membrány, ktorá je veľmi hrubá a napnutá. Zvukové vibrácie vytvárajú na jej povrchu zvlnené vlnenie, pričom hrebene pre rôzne frekvencie ležia v úplne definovaných častiach membrány. Mechanické vibrácie sa premieňajú na elektrické vibrácie v špeciálnom orgáne (Cortiho orgán) umiestnenom nad hornou časťou hlavnej membrány. Tektoriálna membrána sa nachádza nad Cortiho orgánom. Oba tieto orgány sú ponorené do tekutiny – endolymfy a od zvyšku slimáka sú oddelené Reissnerovou membránou. Chĺpky vyrastajúce z orgánu Corti takmer preniknú cez tektoriálnu membránu a keď zaznie zvuk, dotknú sa – zvuk sa premení, teraz je zakódovaný vo forme elektrických signálov. Významnú úlohu pri posilňovaní našej schopnosti vnímať zvuky zohráva koža a kosti lebky, a to vďaka ich dobrej vodivosti. Napríklad, ak priložíte ucho ku koľajnici, pohyb približujúceho sa vlaku možno zistiť dlho predtým, ako sa objaví.

Vplyv zvuku na ľudské telo

Počas posledných desaťročí prudko vzrástol počet rôznych druhov áut a iných zdrojov hluku, rozšírili sa prenosné rádiá a magnetofóny, často zapnuté na vysokú hlasitosť, a vášeň pre hlasnú populárnu hudbu. Je potrebné poznamenať, že v mestách sa každých 5-10 rokov zvyšuje hladina hluku o 5 dB (decibel). Treba mať na pamäti, že pre vzdialených predkov človeka bol hluk poplašným signálom, čo naznačuje možnosť nebezpečenstva. Súčasne sa rýchlo zmenil sympatiko-adrenálny a kardiovaskulárny systém, výmena plynov a iné typy metabolizmu (zvýšila sa hladina cukru a cholesterolu v krvi), čím sa telo pripravilo na boj alebo útek. Hoci moderný človek táto funkcia sluchu stratila taký praktický význam, zachovali sa „vegetatívne reakcie boja o existenciu“. Takže aj krátkodobý hluk 60-90 dB spôsobuje zvýšenie sekrécie hormónov hypofýzy, ktoré stimulujú produkciu mnohých ďalších hormónov, najmä katecholamínov (adrenalín a norepinefrín), zvyšuje sa činnosť srdca, krvné cievy úzky, krvný tlak (TK) stúpa. Zároveň sa zistilo, že najvýraznejšie zvýšenie krvného tlaku sa pozoruje u pacientov s hypertenziou a osôb s dedičnou predispozíciou k nej. Pod vplyvom hluku dochádza k narušeniu mozgovej činnosti: mení sa charakter elektroencefalogramu, znižuje sa ostrosť vnímania a duševná výkonnosť. Došlo k zhoršeniu trávenia. Je známe, že dlhodobé vystavenie hlučnému prostrediu vedie k strate sluchu. V závislosti od individuálnej citlivosti ľudia rôzne hodnotia hluk ako nepríjemný a rušivý. Zároveň je možné pomerne ľahko preniesť hudbu a reč zaujímavú pre poslucháča, a to aj pri 40-80 dB. Zvyčajne sluch vníma kolísanie v rozsahu 16-20000 Hz (oscilácie za sekundu). Je dôležité zdôrazniť, že nepríjemné následky má nielen nadmerný hluk v počuteľnom rozsahu kmitov: ultra- a infrazvuk v oblastiach, ktoré ľudský sluch nevníma (nad 20 000 Hz a pod 16 Hz), spôsobuje aj nervovú záťaž, malátnosť , závraty, zmeny v činnosti vnútorných orgánov, najmä nervového a kardiovaskulárneho systému. Zistilo sa, že obyvatelia oblastí nachádzajúcich sa v blízkosti veľkých medzinárodných letísk majú výrazne vyšší výskyt hypertenzie ako v tichšej oblasti toho istého mesta. Nadmerný hluk (nad 80 dB) ovplyvňuje nielen sluchové orgány, ale aj iné orgány a sústavy (obehový, tráviaci, nervový a pod.), narúšajú sa životne dôležité procesy, začína prevládať energetický metabolizmus nad plastom, čo vedie k predčasnému starnutiu telo .

S týmito pozorovaniami-objavmi sa začali objavovať metódy účelového ovplyvňovania človeka. Myseľ a správanie človeka môžete ovplyvniť rôznymi spôsobmi, z ktorých jeden vyžaduje špeciálne vybavenie (technotronické techniky, zombifikácia.).

Zvuková izolácia

Stupeň protihlukovej ochrany budov je primárne určený normami prípustného hluku pre priestory na tento účel. Normalizované konštantné parametre hluku vo vypočítaných bodoch sú hladiny akustického tlaku L, dB v oktávových frekvenčných pásmach s geometrickými strednými frekvenciami 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Pre približné výpočty je povolené používať hladiny zvuku LA, dBA. Normalizované parametre prerušovaného hluku v bodoch návrhu sú ekvivalentné hladiny zvuku LA eq, dBA a maximálne hladiny zvuku LA max, dBA.

Prípustné hladiny akustického tlaku (ekvivalentné hladiny akustického tlaku) sú štandardizované SNiP II-12-77 "Ochrana hluku".

Malo by sa pamätať na to, že prípustné hladiny hluku z vonkajších zdrojov v priestoroch sú stanovené s výhradou zabezpečenia normatívneho vetrania priestorov (pre obytné priestory, oddelenia, triedy - s otvorenými oknami, priečkami, úzkymi okennými krídlami).

Izolácia od zvuku šíreného vzduchom je útlm zvukovej energie pri jej prenose cez plot.

Normovanými parametrami zvukovej izolácie obvodových konštrukcií bytových a verejných budov, ako aj pomocných budov a areálov priemyselných podnikov sú index vzduchovej nepriezvučnosti obvodovej konštrukcie Rw, dB a index zníženej hladiny kročajového hluku pod stropom.

Hluk. Hudba. Reč.

Z hľadiska vnímania zvukov orgánmi sluchu ich možno rozdeliť najmä do troch kategórií: hluk, hudba a reč. Ide o rôzne oblasti zvukových javov, ktoré majú informácie špecifické pre človeka.

Hluk je nesystematická kombinácia veľkého množstva zvukov, to znamená zlúčenie všetkých týchto zvukov do jedného nesúladného hlasu. Predpokladá sa, že hluk je kategória zvukov, ktoré človeka rušia alebo obťažujú.

Ľudia dokážu zvládnuť len určité množstvo hluku. Ale ak prejde hodina - ďalšia a hluk sa nezastaví, potom je tu napätie, nervozita a dokonca aj bolesť.

Zvuk môže človeka zabiť. V stredoveku bola dokonca taká poprava, keď človeka dali pod zvon a začali ho biť. Postupne zvonenie zabilo človeka. Ale to bolo v stredoveku. V našej dobe sa objavili nadzvukové lietadlá. Ak takéto lietadlo preletí nad mestom vo výške 1000-1500 metrov, tak na domoch prasknú okná.

Hudba je zvláštny fenomén vo svete zvukov, ale na rozdiel od reči nesprostredkúva presné sémantické ani jazykové významy. Začína sa emocionálna sýtosť a príjemné hudobné asociácie rané detstvo keď má dieťa ešte verbálnu komunikáciu. Rytmy a spevy ho spájajú s mamou, spev a tanec sú prvkom komunikácie v hrách. Úloha hudby v živote človeka je taká veľká, že v posledné roky medicína mu pripisuje liečivé vlastnosti. Pomocou hudby môžete normalizovať biorytmy, zabezpečiť optimálnu úroveň činnosti kardiovaskulárneho systému. Stačí si však spomenúť, ako vojaci idú do boja. Pieseň bola od nepamäti nepostrádateľným atribútom pochodu vojaka.

Infrazvuk a ultrazvuk

Je možné nazvať zvukom to, čo vôbec nepočujeme? Čo ak teda nepočujeme? Tieto zvuky už nie sú dostupné nikomu a ničomu?

Napríklad zvuky s frekvenciou pod 16 hertzov sa nazývajú infrazvuk.

Infrazvuk - elastické vibrácie a vlny s frekvenciami, ktoré ležia pod frekvenčným rozsahom počuteľným pre človeka. Zvyčajne sa 15-4 Hz považuje za hornú hranicu infrazvukového rozsahu; takáto definícia je podmienená, keďže pri dostatočnej intenzite dochádza k sluchovému vnímaniu aj pri frekvenciách niekoľkých Hz, hoci v tomto prípade tónový charakter vnemu zaniká a rozlíšiteľné sú len jednotlivé cykly kmitov. Spodná hranica frekvencie infrazvuku je neistá. V súčasnosti sa oblasť jeho štúdia rozprestiera na frekvenciu približne 0,001 Hz. Rozsah infrazvukových frekvencií teda pokrýva asi 15 oktáv.

Infrazvukové vlny sa šíria vo vzduchu a vodnom prostredí, ako aj v zemskej kôre. Infrazvuky zahŕňajú aj nízkofrekvenčné vibrácie veľkých konštrukcií, najmä vozidiel, budov.

A síce naše uši takéto vibrácie „nechytajú“, no človek ich akosi predsa len vníma. V tomto prípade zažívame nepríjemné, niekedy až rušivé pocity.

Dávno bolo pozorované, že niektoré zvieratá pociťujú pocit nebezpečenstva oveľa skôr ako ľudia. Vopred reagujú na vzdialený hurikán alebo blížiace sa zemetrasenie. Na druhej strane vedci zistili, že pri katastrofických udalostiach v prírode dochádza k infrazvuku – k nízkofrekvenčným vibráciám vo vzduchu. Vznikli tak hypotézy, že zvieratá vďaka svojim bystrým zmyslom vnímajú takéto signály skôr ako ľudia.

Bohužiaľ, infrazvuk je produkovaný mnohými strojmi a priemyselnými zariadeniami. Ak sa to stane povedzme v aute alebo lietadle, tak po určitom čase sú piloti alebo vodiči nervózni, rýchlejšie sa unavia a to môže spôsobiť nehodu.

V infrazvukových prístrojoch robia hluk a potom sa s nimi ťažšie pracuje. A všetci okolo vás to budú mať ťažké. Nie je lepšie, ak to „hučí“ infrazvukovým vetraním v bytovom dome. Zdá sa, že je to nepočuteľné, ale ľudia sú mrzutí a môžu dokonca ochorieť. Zbaviť sa infrazvukových ťažkostí umožňuje špeciálny „test“, ktorým musí prejsť každé zariadenie. Ak „fonituje“ v infrazvukovej zóne, nedostane priepustku pre ľudí.

Ako sa nazýva veľmi vysoký tón? Takéto škrípanie, ktoré je nášmu uchu nedostupné? Toto je ultrazvuk. Ultrazvuk - elastické vlny s frekvenciami približne (1,5 - 2) (104 Hz (15 - 20 kHz) až 109 Hz (1 GHz); oblasť frekvenčných vĺn od 109 do 1012 - 1013 Hz sa zvyčajne nazýva hyperzvuk. Podľa frekvencie, ultrazvuk je vhodne rozdelený do 3 rozsahov: nízkofrekvenčný ultrazvuk (1,5 (104 - 105 Hz), strednofrekvenčný ultrazvuk (105 - 107 Hz), vysokofrekvenčný ultrazvuk (107 - 109 Hz).Každý z týchto rozsahov sa vyznačuje svojimi špecifickými vlastnosti generovania, príjmu, distribúcie a aplikácie .

Podľa fyzikálnej povahy sú ultrazvuk elastické vlny a v tomto sa nelíši od zvuku, preto je frekvenčná hranica medzi zvukom a ultrazvukovými vlnami podmienená. Avšak v dôsledku vyšších frekvencií a následne krátkych vlnových dĺžok existuje pri šírení ultrazvuku množstvo znakov.

Vzhľadom na krátku vlnovú dĺžku ultrazvuku je jeho charakter určený predovšetkým molekulárnou štruktúrou média. Ultrazvuk sa v plyne a najmä vo vzduchu šíri s veľkým útlmom. Kvapaliny a pevné látky sú spravidla dobrými vodičmi ultrazvuku - útlm v nich je oveľa menší.

Ľudské ucho nie je schopné vnímať ultrazvukové vlny. Mnohé zvieratá to však voľne vnímajú. Sú to okrem iného psy, ktorých tak dobre poznáme. Ale psi, bohužiaľ, nemôžu „štekať“ pomocou ultrazvuku. Ale netopiere a delfíny majú úžasnú schopnosť vysielať aj prijímať ultrazvuk.

Hyperzvuk sú elastické vlny s frekvenciami od 109 do 1012 - 1013 Hz. Fyzickou povahou sa hyperzvuk nelíši od zvuku a ultrazvukových vĺn. V dôsledku vyšších frekvencií a následne kratších vlnových dĺžok ako v oblasti ultrazvuku sa interakcie hyperzvuku s kvázičasticami v prostredí stávajú oveľa významnejšie - s vodivými elektrónmi, tepelnými fonónmi atď. Hyperzvuk je tiež často reprezentovaný ako tok kvázičastíc. - fonóny.

Frekvenčný rozsah hyperzvuku zodpovedá frekvenciám elektromagnetické oscilácie decimetrové, centimetrové a milimetrové rozsahy (takzvané ultravysoké frekvencie). Frekvencia 109 Hz vo vzduchu pri normálnom atmosférickom tlaku a izbovej teplote by mala byť rádovo rovnakého rozsahu ako stredná voľná dráha molekúl vo vzduchu za rovnakých podmienok. Elastické vlny sa však môžu šíriť v prostredí len za podmienky, že ich vlnová dĺžka je zreteľne väčšia ako stredná voľná dráha častíc v plynoch alebo väčšia ako medziatómové vzdialenosti v kvapalinách a pevné látky Oh. Preto sa hypersonické vlny nemôžu šíriť v plynoch (najmä vo vzduchu) pri normálnom atmosférickom tlaku. V kvapalinách je útlm hyperzvuku veľmi veľký a rozsah šírenia je krátky. Hyperzvuk sa relatívne dobre šíri v pevných látkach – monokryštáloch, najmä pri nízkych teplotách. Ale aj v takýchto podmienkach je hyperzvuk schopný pokryť vzdialenosť len 1, maximálne 15 centimetrov.

Zvuk sú mechanické vibrácie šíriace sa v elastických médiách - plynoch, kvapalinách a pevných látkach, vnímané sluchovými orgánmi.

Pomocou špeciálnych nástrojov môžete vidieť šírenie zvukových vĺn.

Zvukové vlny môžu poškodiť ľudské zdravie a naopak, pomáhajú liečiť neduhy, závisí to od typu zvuku.

Ukazuje sa, že existujú zvuky, ktoré ľudské ucho nevníma.

Bibliografia

Peryshkin A. V., Gutnik E. M. Fyzika 9. ročník

Kasyanov V. A. Fyzika 10. ročník

Leonov A. A "Poznám svet" Det. encyklopédia. fyzika

Kapitola 2. Akustický hluk a jeho vplyv na človeka

Účel: Skúmať vplyv akustického hluku na ľudský organizmus.

Úvod

Svet okolo nás je krásny svet zvukov. Okolo nás sú hlasy ľudí a zvierat, hudba a zvuk vetra, spev vtákov. Ľudia prenášajú informácie rečou a pomocou sluchu sú vnímané. Pre zvieratá je zvuk nemenej dôležitý a v niektorých ohľadoch dôležitejší, pretože ich sluch je rozvinutejší.

Zvuk sú z hľadiska fyziky mechanické vibrácie, ktoré sa šíria v elastickom prostredí: vode, vzduchu, pevnom tele a pod. Schopnosť človeka vnímať zvukové vibrácie, počúvať ich, sa odráža v názve náuka o zvuku – akustika (z gréckeho akustikos – počuteľný, sluchový). Pocit zvuku v našich sluchových orgánoch sa vyskytuje pri periodických zmenách tlaku vzduchu. Zvukové vlny s veľkou amplitúdou zmeny akustického tlaku vníma ľudské ucho ako hlasité zvuky, s malou amplitúdou zmeny akustického tlaku - ako tiché zvuky. Hlasitosť zvuku závisí od amplitúdy vibrácií. Hlasitosť zvuku závisí aj od jeho trvania a od individuálnych vlastností poslucháča.

Vysokofrekvenčné zvukové vibrácie sa nazývajú vysoké zvuky a nízkofrekvenčné zvukové vibrácie sa nazývajú nízke zvuky.

Ľudské sluchové orgány sú schopné vnímať zvuky s frekvenciou približne od 20 Hz do 20 000 Hz. Pozdĺžne vlny v médiu s frekvenciou zmeny tlaku menšou ako 20 Hz sa nazývajú infrazvuk, s frekvenciou nad 20 000 Hz - ultrazvuk. Ľudské ucho nevníma infrazvuk a ultrazvuk, t.j. nepočuje. Treba poznamenať, že uvedené hranice zvukového rozsahu sú ľubovoľné, pretože závisia od veku ľudí a individuálnych vlastností ich zvukového zariadenia. Zvyčajne s vekom horná hranica frekvencie vnímaných zvukov výrazne klesá – niektorí starší ľudia môžu počuť zvuky s frekvenciou nepresahujúcou 6000 Hz. Deti naopak dokážu vnímať zvuky, ktorých frekvencia je o niečo vyššia ako 20 000 Hz.

Niektoré zvieratá počujú oscilácie, ktorých frekvencie sú väčšie ako 20 000 Hz alebo menšie ako 20 Hz.

Predmetom štúdia fyziologickej akustiky je samotný orgán sluchu, jeho stavba a pôsobenie. Architektonická akustika študuje šírenie zvuku v miestnostiach, vplyv veľkostí a tvarov na zvuk, vlastnosti materiálov, ktoré pokrývajú steny a stropy. To sa týka sluchového vnímania zvuku.

Nechýba ani hudobná akustika, ktorá skúma hudobné nástroje a podmienky pre ich najlepší zvuk. Fyzikálna akustika sa zaoberá štúdiom samotných zvukových vibrácií a mimo nich nedávne časy objatí a výkyvy ležiace za hranicami počuteľnosti (ultraakustika). Široko používa rôzne metódy na premenu mechanických vibrácií na elektrické vibrácie a naopak (elektroakustika).

Odkaz na históriu

Zvuky sa začali študovať v staroveku, pretože človek sa vyznačuje záujmom o všetko nové. Prvé akustické pozorovania sa uskutočnili v 6. storočí pred Kristom. Pytagoras vytvoril spojenie medzi výškou tónu a dlhou strunou alebo trúbkou, ktorá vydáva zvuk.

V 4. storočí pred Kristom Aristoteles ako prvý správne pochopil, ako sa zvuk šíri vo vzduchu. Povedal, že znejúce teleso spôsobuje stláčanie a riedenie vzduchu, ozvena sa vysvetľovala odrazom zvuku od prekážok.

V 15. storočí Leonardo da Vinci sformuloval princíp nezávislosti zvukových vĺn od rôznych zdrojov.

V roku 1660 sa pri pokusoch Roberta Boyla dokázalo, že vzduch je vodičom zvuku (vo vákuu sa zvuk nešíri).

V rokoch 1700-1707. Pamäti Josepha Saveura o akustike zverejnila Parížska akadémia vied. V týchto memoároch Saver rozoberá fenomén dobre známy dizajnérom organov: ak dve píšťaly organu vydávajú súčasne dva zvuky, len mierne rozdielne vo výške, potom je počuť periodické zosilňovanie zvuku, podobné bubnovaniu. Saver vysvetlil tento jav periodickou zhodou vibrácií oboch zvukov. Ak napríklad jeden z týchto dvoch zvukov zodpovedá 32 vibráciám za sekundu a druhý 40 vibráciám, potom sa koniec štvrtej vibrácie prvého zvuku zhoduje s koncom piatej vibrácie druhého zvuku, a teda zvuk je zosilnený. Od organových píšťal Saver prešiel k experimentálnemu štúdiu vibrácií strún, pričom pozoroval uzly a antinody vibrácií (tieto názvy, ktoré stále existujú vo vede, zaviedol on) a tiež si všimol, že keď je struna vzrušená, spolu s hlavný tón, zvuk ostatných tónov, dĺžka, ktorej vlny sú ½, 1/3, ¼,. z hlavnej. Tieto tóny nazval najvyššími harmonickými tónmi a tento názov bol predurčený zostať vo vede. Nakoniec Saver ako prvý pokúsil určiť hranicu vnímania vibrácií ako zvukov: pre nízke zvuky označil hranicu 25 vibrácií za sekundu a pre vysoké - 12 800. Potom Newton na základe týchto experimentálnych Saverove práce, poskytli prvý výpočet vlnovej dĺžky zvuku a dospeli k záveru, ktorý je dnes vo fyzike dobre známy, že pre každú otvorenú rúrku sa vlnová dĺžka vydávaného zvuku rovná dvojnásobku dĺžky rúrky.

Zdroje zvuku a ich povaha

Spoločné pre všetky zvuky je, že telesá, ktoré ich vytvárajú, teda zdroje zvuku, kmitajú. Každý pozná zvuky, ktoré vznikajú pri pohybe kože natiahnutej na bubne, morských príbojoch, kývaní konárov vetrom. Všetky sa od seba líšia. „Farba“ každého jednotlivého zvuku striktne závisí od pohybu, vďaka ktorému vzniká. Ak je teda oscilačný pohyb extrémne rýchly, zvuk obsahuje vysokofrekvenčné vibrácie. Pomalší oscilačný pohyb vytvára zvuk s nižšou frekvenciou. Rôzne experimenty naznačujú, že akýkoľvek zdroj zvuku nevyhnutne osciluje (aj keď najčastejšie tieto oscilácie nie sú viditeľné okom). Napríklad zvuky hlasov ľudí a mnohých zvierat vznikajú v dôsledku vibrácií ich hlasiviek, zvuku dychových hudobných nástrojov, zvuku sirény, hvízdania vetra a hukotu hromu. v dôsledku kolísania vzdušných hmôt.

Ale nie každé kmitajúce teleso je zdrojom zvuku. Napríklad vibrujúce závažie zavesené na nite alebo pružine nevydáva zvuk.

Frekvencia, pri ktorej sa oscilácie opakujú, sa meria v hertzoch (alebo cykloch za sekundu); 1 Hz je frekvencia takéhoto periodického kmitania, perióda je 1 s. Všimnite si, že práve frekvencia je vlastnosť, ktorá nám umožňuje rozlíšiť jeden zvuk od druhého.

Štúdie ukázali, že ľudské ucho je schopné vnímať ako zvuk mechanické vibrácie telies vyskytujúce sa pri frekvencii 20 Hz až 20 000 Hz. Pri veľmi rýchlych, viac ako 20 000 Hz alebo veľmi pomalých, menej ako 20 Hz, zvukových vibráciách nepočujeme. Preto potrebujeme špeciálne zariadenia na registráciu zvukov, ktoré ležia mimo frekvenčného limitu vnímaného ľudským uchom.

Ak rýchlosť oscilačného pohybu určuje frekvenciu zvuku, potom jeho veľkosť (veľkosť miestnosti) je hlasitosť. Ak sa takéto koliesko otáča vysokou rýchlosťou, vznikne vysokofrekvenčný tón, pomalšie otáčanie generuje tón s nižšou frekvenciou. Navyše, čím menšie sú zuby kolesa (ako je znázornené bodkovanou čiarou), tým slabší je zvuk a čím väčšie sú zuby, to znamená, že čím viac spôsobujú odchýlku dosky, tým je zvuk hlasnejší. Môžeme si teda všimnúť ešte jednu charakteristiku zvuku – jeho hlasitosť (intenzitu).

Nemožno nespomenúť takú vlastnosť zvuku, ako je kvalita. Kvalita úzko súvisí so štruktúrou, ktorá môže ísť od príliš zložitých až po extrémne jednoduché. Tón ladičky podporovaný rezonátorom má veľmi jednoduchú štruktúru, pretože obsahuje iba jednu frekvenciu, ktorej hodnota závisí výlučne od konštrukcie ladičky. V tomto prípade môže byť zvuk ladičky silný aj slabý.

Môžete vytvárať zložité zvuky, takže napríklad mnohé frekvencie obsahujú zvuk organového akordu. Dokonca aj zvuk mandolínovej struny je pomerne zložitý. Je to spôsobené tým, že napnutá struna kmitá nielen s hlavnou (ako ladička), ale aj s inými frekvenciami. Generujú prídavné tóny (harmoniky), ktorých frekvencie sú o celé číslo vyššie ako frekvencia základného tónu.

Pojem frekvencie je nezákonné použiť na hluk, aj keď môžeme hovoriť o niektorých oblastiach jeho frekvencií, pretože práve tie odlišujú jeden hluk od druhého. Šumové spektrum už nemôže byť reprezentované jednou alebo viacerými čiarami, ako je to v prípade monochromatického signálu alebo periodickej vlny obsahujúcej veľa harmonických. Je znázornený ako celý riadok

Frekvenčná štruktúra niektorých zvukov, najmä hudobných, je taká, že všetky podtóny sú harmonické vzhľadom na základný tón; v takýchto prípadoch sa hovorí, že zvuky majú výšku tónu (určenú frekvenciou výšky tónu). Väčšina zvukov nie je taká melodická, nemajú integrálny pomer medzi frekvenciami charakteristickými pre hudobné zvuky. Tieto zvuky majú podobnú štruktúru ako hluk. Preto, keď zhrnieme, čo bolo povedané, môžeme povedať, že zvuk sa vyznačuje hlasitosťou, kvalitou a výškou.

Čo sa stane so zvukom po jeho vytvorení? Ako sa dostane napríklad do nášho ucha? Ako sa šíri?

Zvuk vnímame ušami. Medzi znejúcim telesom (zdrojom zvuku) a uchom (prijímačom zvuku) je látka, ktorá prenáša zvukové vibrácie zo zdroja zvuku do prijímača. Najčastejšie je touto látkou vzduch. Zvuk sa nemôže šíriť v priestore bez vzduchu. Pretože vlny nemôžu existovať bez vody. Experimenty podporujú tento záver. Uvažujme o jednom z nich. Umiestnite zvonček pod zvonček vzduchového čerpadla a zapnite ho. Potom začnú odčerpávať vzduch čerpadlom. Keď sa vzduch stáva redším, zvuk sa stáva čoraz slabším a nakoniec takmer úplne zmizne. Keď opäť začnem púšťať vzduch pod zvonček, zvuk zvonu bude opäť počuť.

Zvuk sa samozrejme nešíri len vzduchom, ale aj inými telesami. Dá sa to vyskúšať aj experimentálne. Dokonca aj taký slabý zvuk, ako je tikanie vreckových hodiniek, ktoré ležia na jednom konci stola, môžete zreteľne počuť, keď si priložíte ucho na druhý koniec stola.

Je dobre známe, že zvuk sa prenáša na veľké vzdialenosti na zemi a najmä na železničných tratiach. Priložením ucha k koľajnici alebo k zemi môžete počuť zvuk ďaleko idúceho vlaku alebo dupot cválajúceho koňa.

Ak sme pod vodou, narazíme kameňom na kameň, zreteľne počujeme zvuk úderu. Preto sa zvuk šíri aj vo vode. Ryby počujú kroky a hlasy ľudí na brehu, to je rybárom dobre známe.

Experimenty ukazujú, že rôzne pevné telesá vedú zvuk odlišne. Elastické telesá sú dobrými vodičmi zvuku. Väčšina kovov, dreva, plynov a kvapalín sú elastické telesá, a preto dobre vedú zvuk.

Mäkké a pórovité telesá sú zlými vodičmi zvuku. Keď sú napríklad hodinky vo vrecku, sú obklopené mäkkou handričkou a nepočujeme ich tikanie.

Mimochodom, so šírením zvuku v pevných látkach súvisí aj fakt, že experiment so zvončekom umiestneným pod čiapkou dlho nepôsobil veľmi presvedčivo. Faktom je, že experimentátori zvon dostatočne neizolovali a zvuk bolo počuť, aj keď pod uzáverom nebol žiadny vzduch, pretože vibrácie sa prenášali rôznymi pripojeniami inštalácie.

V roku 1650 Athanasius Kirch'er a Otto Gücke na základe pokusu so zvonom dospeli k záveru, že na šírenie zvuku nie je potrebný vzduch. A len o desať rokov neskôr Robert Boyle presvedčivo dokázal opak. Zvuk vo vzduchu sa napríklad prenáša pozdĺžnymi vlnami, t. j. striedaním kondenzácie a riedenia vzduchu prichádzajúceho zo zdroja zvuku. No keďže priestor, ktorý nás obklopuje, je na rozdiel od dvojrozmerného povrchu vody trojrozmerný, zvukové vlny sa šíria nie v dvoch, ale v troch smeroch – vo forme divergentných gúľ.

Zvukové vlny, rovnako ako akékoľvek iné mechanické vlny, sa v priestore nešíria okamžite, ale určitou rýchlosťou. Najjednoduchšie pozorovania to umožňujú overiť. Napríklad počas búrky najskôr vidíme blesk a až po chvíli počujeme hrom, hoci vibrácie vzduchu, ktoré vnímame ako zvuk, sa vyskytujú súčasne s bleskom. Faktom je, že rýchlosť svetla je veľmi vysoká (300 000 km/s), takže môžeme predpokladať, že záblesk vidíme v čase jeho výskytu. A zvuk hromu, ktorý sa vytvoril súčasne s bleskom, nám trvá pomerne hmatateľne dlho, kým prejdeme vzdialenosť od miesta jeho výskytu k pozorovateľovi stojacemu na zemi. Napríklad, ak počujeme hrmenie viac ako 5 sekúnd po tom, čo sme videli blesk, môžeme dospieť k záveru, že búrka je od nás vzdialená najmenej 1,5 km. Rýchlosť zvuku závisí od vlastností prostredia, v ktorom sa zvuk šíri. Vedci vyvinuli rôzne metódy na určenie rýchlosti zvuku v akomkoľvek prostredí.

Rýchlosť zvuku a jeho frekvencia určujú vlnovú dĺžku. Pri sledovaní vĺn v jazierku si všimneme, že rozbiehajúce sa kruhy sú niekedy menšie a inokedy väčšie, inými slovami, vzdialenosť medzi hrebeňmi vĺn alebo korytami vĺn môže byť rôzna v závislosti od veľkosti objektu, vďaka ktorému vznikli. Keď držíme ruku dostatočne nízko nad hladinou vody, cítime každý špliech, ktorý okolo nás prejde. Čím väčšia je vzdialenosť medzi po sebe nasledujúcimi vlnami, tým menej často sa ich hrebene dotýkajú našich prstov. Takýto jednoduchý experiment umožňuje dospieť k záveru, že v prípade vĺn na vodnej hladine pre danú rýchlosť šírenia vĺn zodpovedá vyššej frekvencii menšej vzdialenosti medzi hrebeňmi vĺn, teda kratším vlnám, a naopak. na nižšiu frekvenciu, dlhšie vlny.

To isté platí pre zvukové vlny. Skutočnosť, že zvuková vlna prechádza určitým bodom v priestore, sa dá posúdiť podľa zmeny tlaku v danom bode. Táto zmena úplne zopakuje kmitanie membrány zdroja zvuku. Človek počuje zvuk, pretože zvuková vlna vyvíja rôzny tlak na bubienok jeho ucha. Hneď ako vrchol zvukovej vlny (alebo oblasť vysokého tlaku) dosiahne naše ucho. Cítime tlak. Ak oblasti vysoký krvný tlak zvukové vlny nasledujú po sebe dostatočne rýchlo, potom sa bubienok nášho ucha rýchlo rozvibruje. Ak sú hrebene zvukovej vlny ďaleko za sebou, bubienok bude vibrovať oveľa pomalšie.

Rýchlosť zvuku vo vzduchu je prekvapivo konštantná. Už sme videli, že frekvencia zvuku priamo súvisí so vzdialenosťou medzi vrcholmi zvukovej vlny, to znamená, že existuje určitý vzťah medzi frekvenciou zvuku a vlnovou dĺžkou. Tento vzťah môžeme vyjadriť nasledovne: vlnová dĺžka sa rovná rýchlosti delenej frekvenciou. Dá sa to povedať aj inak: vlnová dĺžka je nepriamo úmerná frekvencii s faktorom úmernosti rovným rýchlosti zvuku.

Ako sa zvuk stáva počuteľným? Keď zvukové vlny vstúpia do zvukovodu, spôsobia vibrácie bubienka, stredného a vnútorného ucha. Keď sa vzduchové vlny dostanú do tekutiny vypĺňajúcej slimák, pôsobia na vláskové bunky vo vnútri Cortiho orgánu. Sluchový nerv prenáša tieto impulzy do mozgu, kde sa premieňajú na zvuky.

Meranie hluku

Hluk je nepríjemný alebo neželaný zvuk, prípadne súbor zvukov, ktoré narúšajú vnímanie užitočných signálov, narúšajú ticho, pôsobia škodlivo alebo dráždivo na ľudský organizmus a znižujú jeho výkonnosť.

V hlučných oblastiach sa u mnohých ľudí objavia príznaky choroby z hluku: zvýšená nervová vzrušivosť, únava, vysoký krvný tlak.

Hladina hluku sa meria v jednotkách,

Vyjadrenie stupňa tlaku zvukov, - decibelov. Tento tlak nie je vnímaný donekonečna. Hladina hluku 20-30 dB je pre človeka prakticky neškodná - ide o prirodzený hluk pozadia. Čo sa týka hlasitých zvukov, tu je povolená hranica približne 80 dB. Už zvuk 130 dB v človeku vyvoláva bolestivý pocit a 150 sa pre neho stáva neznesiteľným.

Akustický hluk sú náhodné zvukové vibrácie inej fyzikálnej povahy, charakterizované náhodnou zmenou amplitúdy, frekvencie.

Pri šírení zvukovej vlny, pozostávajúcej z kondenzácie a riedenia vzduchu, sa mení tlak na bubienok. Jednotka pre tlak je 1 N/m2 a jednotka pre akustický výkon je 1 W/m2.

Prah počutia je minimálna hlasitosť zvuku, ktorú človek vníma. O Iný ľudia je to iné, a preto sa konvenčne za prah počutia považuje akustický tlak rovný 2x10 "5 N / m2 pri 1000 Hz, čo zodpovedá výkonu 10" 12 W / m2. Práve s týmito veličinami sa porovnáva meraný zvuk.

Napríklad akustický výkon motorov počas vzletu prúdového lietadla je 10 W/m2, to znamená, že prahovú hodnotu prekračuje 1013-krát. operovať s takými veľké čísla nepríjemné. O zvukoch rôznej hlasitosti sa hovorí, že jeden nie je hlasnejší ako druhý o toľkokrát, ale o toľko jednotiek. Objemová jednotka sa nazýva Bel - podľa vynálezcu telefónu A. Bela (1847-1922). Hlasitosť sa meria v decibeloch: 1 dB = 0,1 B (Bel). Vizuálne znázornenie vzťahu intenzity zvuku, akustického tlaku a úrovne hlasitosti.

Vnímanie zvuku závisí nielen od jeho kvantitatívnych charakteristík (tlak a výkon), ale aj od jeho kvality – frekvencie.

Ten istý zvuk na rôznych frekvenciách sa líši v hlasitosti.

Niektorí ľudia nepočujú vysokofrekvenčné zvuky. Takže u starších ľudí horná hranica vnímania zvuku klesá na 6000 Hz. Nepočujú napríklad škrekot komára a trilk cvrčka, ktoré vydávajú zvuky s frekvenciou okolo 20 000 Hz.

Slávny anglický fyzik D. Tyndall opisuje jednu zo svojich prechádzok s kamarátom takto: „Lúky na oboch stranách cesty sa hemžili hmyzom, ktorý napĺňal vzduch svojim ostrým bzučaním až po uši, ale môj priateľ nič z toho nepočul – hudba hmyzu preletela za hranice jeho sluchu!“

Hladiny hluku

Hlasitosť – úroveň energie vo zvuku – sa meria v decibeloch. Šepot sa rovná približne 15 dB, šelest hlasov v študentskej posluchárni dosahuje približne 50 dB a hluk z ulice v hustej premávke je približne 90 dB. Hluky nad 100 dB môžu byť pre ľudské ucho neznesiteľné. Hluky rádovo 140 dB (napríklad zvuk štartujúceho prúdového lietadla) môžu byť pre ucho bolestivé a poškodiť bubienok.

U väčšiny ľudí sa sluch vekom otupí. Je to spôsobené tým, že ušné kostičky strácajú svoju pôvodnú pohyblivosť, a preto sa vibrácie neprenášajú do vnútorného ucha. Infekcie sluchových orgánov môžu navyše poškodiť bubienok a negatívne ovplyvniť fungovanie kostí. Ak máte akékoľvek problémy so sluchom, mali by ste sa okamžite poradiť s lekárom. Niektoré typy hluchoty sú spôsobené poškodením vnútorného ucha alebo sluchového nervu. Strata sluchu môže byť spôsobená aj neustálym vystavením hluku (napríklad v továrni) alebo náhlym a veľmi hlasným výbuchom zvuku. Pri používaní osobných stereo prehrávačov musíte byť veľmi opatrní, pretože nadmerná hlasitosť môže tiež viesť k hluchote.

Prípustný vnútorný hluk

V súvislosti s úrovňou hluku je potrebné poznamenať, že takáto koncepcia nie je z hľadiska legislatívy efemérna a nestála. Takže na Ukrajine dodnes platia hygienické normy pre povolený hluk v priestoroch obytných a verejných budov a na území obytnej zástavby prijaté ešte v časoch ZSSR. Podľa tohto dokumentu musí byť v bytových priestoroch zabezpečená hladina hluku, ktorá nepresahuje 40 dB cez deň a 30 dB v noci (od 22:00 do 08:00).

Hluk často nesie dôležité informácie. Automobilový alebo motocyklový pretekár pozorne počúva zvuky, ktoré vydáva motor, podvozok a ďalšie časti pohybujúceho sa vozidla, pretože akýkoľvek cudzí hluk môže byť predzvesťou nehody. Hluk zohráva významnú úlohu v akustike, optike, počítačovej technike a medicíne.

čo je hluk? Chápe sa ako chaotické komplexné vibrácie rôzneho fyzikálneho charakteru.

Problém hluku je tu už veľmi dlho. Už v dávnych dobách vyvolával zvuk kolies na dláždenej dlažbe u mnohých nespavosť.

Alebo možno problém nastal ešte skôr, keď sa susedia jaskyne začali hádať, pretože jeden z nich pri výrobe kamenného noža alebo sekery príliš hlasno búchal?

Hlukové znečistenie neustále rastie. Ak v roku 1948 počas prieskumu medzi obyvateľmi veľkých miest odpovedalo 23% opýtaných kladne na otázku, či sa obávajú hluku v byte, potom v roku 1961 - už 50%. Za posledné desaťročie sa hladina hluku v mestách zvýšila 10-15 krát.

Hluk je typ zvuku, aj keď sa často označuje ako „nežiaduci zvuk“. Zároveň sa podľa odborníkov odhaduje hlučnosť električky na úrovni 85-88 dB, trolejbusu - 71 dB, autobusu s výkonom motora viac ako 220 koní. s. - 92 dB, menej ako 220 koní s. - 80-85 dB.

Vedci z Štátna univerzita Ohio dospel k záveru, že ľudia, ktorí sú pravidelne vystavovaní hlasitým zvukom, majú 1,5-krát vyššiu pravdepodobnosť vzniku akustickej neuromy ako ostatní.

Akustický neuróm je nezhubný nádor, ktorý spôsobuje stratu sluchu. Vedci vyšetrili 146 pacientov s neurómou akustiku a 564 zdravých ľudí. Všetci dostali otázky, ako často sa museli vysporiadať s hlasnými zvukmi, ktoré nie sú slabšie ako 80 decibelov (hluk dopravy). Dotazník zohľadňoval hluk nástrojov, motorov, hudby, detský krik, hluk pri športových podujatiach, v baroch a reštauráciách. Účastníci štúdie sa tiež pýtali, či používajú ochranu sluchu. Tí, ktorí pravidelne počúvali hlasnú hudbu, mali 2,5-násobne zvýšené riziko akustickej neuromy.

Pre tých, ktorí boli vystavení technickému hluku - 1,8 krát. Pre ľudí, ktorí pravidelne počúvajú detský plač, je hluk na štadiónoch, v reštauráciách či baroch 1,4-krát vyšší. Pri používaní ochrany sluchu nie je riziko akustickej neuromy vyššie ako u ľudí, ktorí nie sú hluku vôbec vystavení.

Vplyv akustického hluku na človeka

Vplyv akustického hluku na človeka je rôzny:

A. Škodlivý

Hluk spôsobuje nezhubný nádor

Dlhotrvajúci hluk nepriaznivo ovplyvňuje orgán sluchu, naťahuje ušný bubienok, čím znižuje citlivosť na zvuk. Vedie k poruche činnosti srdca, pečene, k vyčerpaniu a prepätiu nervových buniek. Zvuky a zvuky vysokej sily ovplyvňujú načúvací prístroj, nervové centrá, môžu spôsobiť bolesť a šok. Takto funguje hluková záťaž.

Hluky sú umelé, technogénne. Majú negatívny vplyv na ľudský nervový systém. Jedným z najhorších mestských hlukov je hluk cestnej dopravy na hlavných diaľniciach. Dráždi nervový systém, preto človeka trápi úzkosť, cíti sa unavený.

B. Priaznivé

Medzi užitočné zvuky patrí šum lístia. Špliechanie vĺn pôsobí upokojujúco na našu psychiku. Tiché šuchotanie lístia, zurčanie potoka, ľahké žblnkotanie vody a zvuk príboja sú človeku vždy príjemné. Upokojujú ho, odbúravajú stres.

C. Lekárska

Terapeutický účinok na človeka pomocou zvukov prírody vznikol u lekárov a biofyzikov, ktorí pracovali s astronautmi na začiatku 80. rokov dvadsiateho storočia. V psychoterapeutickej praxi sa pri liečbe využívajú prírodné zvuky rôzne choroby ako pomôcka. Psychoterapeuti využívajú aj takzvaný „biely šum“. Ide o akési syčanie, nejasne pripomínajúce zvuk vĺn bez striekajúcej vody. Lekári veria, že „biely šum“ upokojuje a uspáva.

Vplyv hluku na ľudský organizmus

Trpia však hlukom len sluchové orgány?

Študenti sa vyzývajú, aby to zistili prečítaním nasledujúcich výrokov.

1. Hluk spôsobuje predčasné starnutie. Tridsaťkrát zo sto hluk znižuje dĺžku života ľudí v Hlavné mestá na 8-12 rokov.

2. Každá tretia žena a každý štvrtý muž trpí neurózou spôsobenou o zvýšená hladina hluk.

3. Choroby ako gastritída, žalúdočné a črevné vredy sa najčastejšie vyskytujú u ľudí, ktorí žijú a pracujú v hlučnom prostredí. Varietní hudobníci majú žalúdočný vred – chorobu z povolania.

4. Dostatočne silný hluk po 1 minúte môže spôsobiť zmeny v elektrickej aktivite mozgu, ktorá sa stáva podobnou elektrickej aktivite mozgu u pacientov s epilepsiou.

5. Hluk tlmí nervový systém, najmä pri opakovanom pôsobení.

6. Pod vplyvom hluku dochádza k trvalému poklesu frekvencie a hĺbky dýchania. Niekedy sa vyskytuje arytmia srdca, hypertenzia.

7. Vplyvom hluku sa mení metabolizmus sacharidov, tukov, bielkovín, solí, čo sa prejavuje zmenou biochemického zloženia krvi (znižuje sa hladina cukru v krvi).

Nadmerný hluk (nad 80 dB) ovplyvňuje nielen sluchové orgány, ale aj iné orgány a sústavy (obehový, tráviaci, nervový a pod.), narúšajú sa životne dôležité procesy, začína prevládať energetický metabolizmus nad plastom, čo vedie k predčasnému starnutiu telo .

PROBLÉM S HLUKOM

Veľké mesto vždy sprevádza hluk z dopravy. Za posledných 25-30 rokov sa hluk vo veľkých mestách po celom svete zvýšil o 12-15 dB (t.j. hlasitosť hluku sa zvýšila 3-4 krát). Ak sa v meste nachádza letisko, ako je to v Moskve, Washingtone, Omsku a mnohých ďalších mestách, vedie to k mnohonásobnému prekročeniu maximálnej prípustnej úrovne zvukových podnetov.

A stále automobilová doprava patrí medzi hlavné zdroje hluku v meste. Práve on spôsobuje na hlavných uliciach miest hluk až 95 dB na stupnici zvukomeru. Hladina hluku v obytných miestnostiach so zatvorenými oknami smerom na diaľnicu je len o 10-15 dB nižšia ako na ulici.

Hluk auta závisí od mnohých dôvodov: od značky auta, jeho prevádzkyschopnosti, rýchlosti, kvality povrchu vozovky, výkonu motora atď. Hluk z motora sa prudko zvyšuje v čase jeho štartovania a zahrievania. Keď sa vozidlo pohybuje prvou rýchlosťou (do 40 km / h), hluk motora je 2-krát vyšší ako hluk, ktorý vytvára pri druhej rýchlosti. Keď auto prudko zabrzdí, výrazne sa zvýši aj hluk.

Bola odhalená závislosť stavu ľudského tela od úrovne hluku prostredia. Boli zaznamenané určité zmeny vo funkčnom stave centrálneho nervového a kardiovaskulárneho systému spôsobené hlukom. Ischemická choroba srdca, hypertenzia, zvýšený cholesterol v krvi sú častejšie u ľudí žijúcich v hlučných oblastiach. Hluk značne ruší spánok, znižuje jeho trvanie a hĺbku. Obdobie zaspávania sa predĺži o hodinu a viac a po prebudení sa ľudia cítia unavení a bolí ich hlava. To všetko sa nakoniec zmení na chronické prepracovanie, oslabuje imunitný systém, prispieva k rozvoju chorôb a znižuje efektivitu.

Teraz sa verí, že hluk môže znížiť dĺžku života človeka takmer o 10 rokov. Pribúdajú aj duševne chorí ľudia v dôsledku pribúdajúcich zvukových podnetov, najmä ženy sú ovplyvnené hlukom. Vo všeobecnosti sa počet sluchovo postihnutých v mestách zvýšil, no najčastejšími javmi sa stali bolesť hlavy a zvýšená podráždenosť.

HLUKOVÁ ZÁŤAŽ

Zvuk a hluk vysokej sily ovplyvňujú načúvací prístroj, nervové centrá a môžu spôsobiť bolesť a šok. Takto funguje hluková záťaž. Tiché šuchotanie lístia, zurčanie potoka, hlasy vtákov, ľahké špliechanie vody a šum príboja sú človeku vždy príjemné. Upokojujú ho, odbúravajú stres. Používa sa v zdravotníckych zariadeniach, v miestnostiach psychologickej pomoci. Prirodzené zvuky prírody sú čoraz vzácnejšie, úplne miznú alebo sú prehlušené priemyselnými, dopravnými a inými hlukmi.

Dlhotrvajúci hluk nepriaznivo ovplyvňuje orgán sluchu a znižuje citlivosť na zvuk. Vedie k poruche činnosti srdca, pečene, k vyčerpaniu a prepätiu nervových buniek. Oslabené bunky nervového systému nedokážu dostatočne koordinovať prácu rôznych systémov tela. To má za následok narušenie ich činnosti.

Už vieme, že hluk 150 dB je pre človeka škodlivý. Nie nadarmo sa v stredoveku pod zvonom popravovalo. Hukot zvonenia mučil a pomaly zabíjal.

Každý človek vníma hluk inak. Veľa závisí od veku, temperamentu, zdravotného stavu, podmienok prostredia. Hluk má akumulačný účinok, to znamená, že akustické podnety, ktoré sa hromadia v organizme, čoraz viac utláčajú nervový systém. Hluk má obzvlášť škodlivý vplyv na neuropsychickú aktivitu tela.

Hluky spôsobujú funkčné poruchy kardiovaskulárneho systému; má škodlivý účinok na vizuálne a vestibulárne analyzátory; znížiť reflexnú aktivitu, ktorá často spôsobuje nehody a zranenia.

Hluk je zákerný, jeho škodlivý účinok na organizmus sa vyskytuje neviditeľne, nepostrehnuteľne a poruchy v tele sa neodhalia okamžite. Ľudské telo je navyše voči hluku prakticky bezbranné.

Čoraz častejšie lekári hovoria o chorobe z hluku, primárnej lézii sluchu a nervového systému. Zdrojom hluku môže byť priemyselný podnik alebo doprava. Najmä ťažké sklápače a električky produkujú veľa hluku. Hluk ovplyvňuje nervový systém človeka, a preto sa v mestách a podnikoch prijímajú opatrenia na ochranu pred hlukom. Železničné a električkové trate a cesty, po ktorých prechádza nákladná doprava, by sa mali presunúť z centrálnych častí miest do riedko osídlených oblastí a okolo nich by sa mali vytvoriť zelené plochy, ktoré dobre pohlcujú hluk. Lietadlá by nemali lietať nad mestami.

ZVUKOVÉ IZOLOVANIE

Zvuková izolácia výrazne pomáha predchádzať škodlivým účinkom hluku.

Zníženie hluku sa dosahuje konštrukčnými a akustickými opatreniami. Vo vonkajších obvodových konštrukciách majú okná a balkónové dvere výrazne menšiu zvukovú izoláciu ako samotná stena.

Stupeň protihlukovej ochrany budov je primárne určený normami prípustného hluku pre priestory na tento účel.

BOJ PROTI AKUSTICKÉMU HLUKU

Akustické laboratórium MNIIP rozvíja sekcie "Akustická ekológia" ako súčasť projektovej dokumentácie. Realizujú sa projekty zvukovej izolácie priestorov, protihlukovej kontroly, výpočty systémov zosilnenia zvuku, akustické merania. Aj keď v bežných miestnostiach ľudia čoraz častejšie vyhľadávajú akustický komfort – dobrú protihlukovú ochranu, zrozumiteľnú reč a absenciu tzv. akustické fantómy – negatívne zvukové obrazy tvorené niekt. V konštrukciách určených na dodatočný boj s decibelmi sa striedajú minimálne dve vrstvy – „tvrdé“ (sadrokartón, sadrovláknité vlákno) Vo vnútri by mal zaujať aj akustický dizajn. Na boj proti akustickému hluku sa používa frekvenčné filtrovanie.

MESTO A ZELEŇ

Ak chránite svoj domov pred hlukom stromami, bude užitočné vedieť, že listy nie sú absorbované listami. Pri náraze do kmeňa sa zvukové vlny zlomia a smerujú dolu do pôdy, ktorá sa absorbuje. Smrek je považovaný za najlepšieho strážcu ticha. Aj na najfrekventovanejšej diaľnici sa dá pokojne žiť, ak si svoj domov ochránite vedľa zelených stromov. A bolo by pekné zasadiť gaštany v blízkosti. Jeden dospelý gaštan vyčistí od výfukových plynov automobilov priestor vysoký až 10 m, široký až 20 m a dlhý až 100 m. Gaštan zároveň na rozdiel od mnohých iných stromov rozkladá toxické plyny takmer bez poškodenia jeho „ zdravie“.

Význam výsadby zelene v uliciach mesta je veľký - hustá výsadba kríkov a lesných pásov chráni pred hlukom, znižuje ho o 10-12 dB (decibel), znižuje koncentráciu škodlivých častíc v ovzduší zo 100 na 25%, znižuje vietor rýchlosť z 10 na 2 m/s, znížiť koncentráciu plynov zo strojov až o 15 % na jednotku objemu vzduchu, vzduch zvlhčiť, znížiť jeho teplotu, t.j. urobiť ho priedušnejším.

Zelené plochy pohlcujú aj zvuky, čím sú stromy vyššie a čím je ich výsadba hustejšia, tým menej zvuku je počuť.

Zelené plochy v kombinácii s trávnikmi, kvetinovými záhonmi priaznivo pôsobia na psychiku človeka, upokojujú zrak, nervový systém, sú zdrojom inšpirácie, zvyšujú pracovnú kapacitu ľudí. Najväčšie umelecké a literárne diela, objavy vedcov, sa zrodili pod blahodarným vplyvom prírody. Vznikli tak najväčšie hudobné výtvory Beethovena, Čajkovského, Straussa a ďalších skladateľov, obrazy pozoruhodných ruských krajinárov Šiškina, Levitana, diela ruských a Sovietski spisovatelia. Nie je náhoda, že sibírske vedecké centrum bolo založené medzi zelenými výsadbami borovicového lesa Priobsky. Tu, v tieni mestského hluku, obklopení zeleňou, naši sibírski vedci úspešne vedú svoj výskum.

Výsadba zelene v mestách ako Moskva a Kyjev je vysoká; v poslednom menovanom pripadá napríklad 200-krát viac výsadieb na obyvateľa ako v Tokiu. V hlavnom meste Japonska bola počas 50 rokov (1920-1970) zničená asi polovica „všetkých zelených plôch nachádzajúcich sa v okruhu“ desiatich kilometrov od centra. V Spojených štátoch sa za posledných päť rokov stratilo takmer 10 000 hektárov centrálnych mestských parkov.

← Hluk nepriaznivo ovplyvňuje zdravotný stav človeka, v prvom rade zhoršuje sluch, stav nervového a kardiovaskulárneho systému.

← Hluk je možné merať pomocou špeciálnych prístrojov – zvukomerov.

← Proti škodlivým účinkom hluku je potrebné bojovať kontrolou hladiny hluku, ako aj osobitnými opatreniami na zníženie hladiny hluku.

K základným zákonitostiam šírenia zvuku patria zákony jeho odrazu a lomu na hraniciach rôznych médií, ako aj difrakcie zvuku a jeho rozptylu v prítomnosti prekážok a nehomogenít v médiu a na rozhraniach medzi médiami. Vzdialenosť šírenia zvuku je ovplyvnená faktorom absorpcie zvuku, to znamená nevratným prenosom energie zvukových vĺn na iné druhy energie, najmä na teplo. Dôležitým faktorom je aj smer žiarenia a rýchlosť šírenia zvuku, ktorá závisí od média a jeho špecifického stavu. Akustické vlny sa šíria zo zdroja zvuku všetkými smermi. Ak zvuková vlna prechádza relatívne malým otvorom, šíri sa všetkými smermi a nejde v nasmerovanom lúči. Napríklad zvuky ulice prenikajúce cez otvorené okno do miestnosti sú počuť vo všetkých jej bodoch, a to nielen oproti oknu. Charakter šírenia zvukových vĺn pri prekážke závisí od pomeru medzi rozmermi prekážky a vlnovou dĺžkou. Ak sú rozmery prekážky malé v porovnaní s vlnovou dĺžkou, tak vlna obteká túto prekážku a šíri sa všetkými smermi. Zvukové vlny, prenikajúce z jedného média do druhého, sa odchyľujú od svojho pôvodného smeru, to znamená, že sa lámu. Uhol lomu môže byť väčší alebo menší ako uhol dopadu. Záleží na tom, z akého média zvuk vychádza. Ak je rýchlosť zvuku v druhom médiu väčšia, potom uhol lomu bude väčší ako uhol dopadu a naopak. Pri stretnutí s prekážkou na ceste sa od nej odrážajú zvukové vlny podľa prísne definovaného pravidla - uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu - s tým súvisí pojem ozveny. Ak sa zvuk odráža od niekoľkých povrchov v rôznych vzdialenostiach, dochádza k viacnásobným ozvenám. Zvuk sa šíri vo forme rozbiehajúcej sa sférickej vlny, ktorá vypĺňa stále väčší objem. Ako sa vzdialenosť zväčšuje, kmity častíc média slabnú a zvuk sa rozptyľuje. Je známe, že aby sa zväčšila prenosová vzdialenosť, musí byť zvuk sústredený v danom smere. Keď chceme, aby nás bolo napríklad počuť, priložíme si ruky k ústam alebo použijeme náustok. Veľký vplyv na rozsah šírenia zvuku má difrakcia, teda ohyb zvukových lúčov. Čím je médium heterogénnejšie, tým viac je zvukový lúč ohnutý, a teda aj kratšia vzdialenosť šírenia zvuku.

šírenie zvuku

Zvukové vlny sa môžu šíriť vzduchom, plynmi, kvapalinami a pevnými látkami. Vlny sa netvoria v priestore bez vzduchu. To možno ľahko zistiť z jednoduchého experimentu. Ak je elektrický zvonček umiestnený pod vzduchotesným uzáverom, z ktorého sa odvádza vzduch, nepočujeme žiadny zvuk. Akonáhle sa však uzáver naplní vzduchom, ozve sa zvuk.

Rýchlosť šírenia oscilačných pohybov z častice na časticu závisí od prostredia. V dávnych dobách kládli bojovníci uši k zemi a tak objavili nepriateľskú jazdu oveľa skôr, ako sa zdalo na dohľad. A slávny vedec Leonardo da Vinci v 15. storočí napísal: „Ak ste na mori, spustíte otvor potrubia do vody a druhý koniec si priložíte k uchu, budete počuť hluk lodí veľmi vzdialených od ty."

Rýchlosť zvuku vo vzduchu prvýkrát zmerala v 17. storočí Milánska akadémia vied. Na jednom z kopcov bolo inštalované delo a na druhom pozorovacie stanovište. Čas sa zaznamenával ako v momente výstrelu (bleskom), tak aj v momente príjmu zvuku. Zo vzdialenosti pozorovacieho stanovišťa a pištole a času vzniku signálu už nebolo ťažké vypočítať rýchlosť šírenia zvuku. Ukázalo sa, že je to rovných 330 metrov za sekundu.

Vo vode bola rýchlosť šírenia zvuku prvýkrát zmeraná v roku 1827 na Ženevskom jazere. Dve lode boli jedna od druhej vo vzdialenosti 13847 metrov. Na prvom bol pod dno zavesený zvon a na druhom bol do vody spustený jednoduchý hydrofón (klaksón). Na prvom člne súčasne s úderom na zvon zapálil pušný prach, na druhom pozorovateľovi v momente záblesku spustil stopky a začal čakať na príchod zvukového signálu zvona. . Ukázalo sa, že zvuk sa vo vode šíri viac ako 4-krát rýchlejšie ako vo vzduchu, t.j. rýchlosťou 1450 metrov za sekundu.

ozvena- odrazený zvuk. Zvyčajne sa ozvena zaznamená, ak počujete aj priamy zvuk zo zdroja, keď v jednom bode v priestore môžete niekoľkokrát počuť zvuk z jedného zdroja, ktorý prichádza po priamej dráhe a odráža sa (možno niekoľkokrát) od okolitých objektov. . Keďže zvuková vlna pri odraze stráca energiu, zvuková vlna zo silnejšieho zdroja zvuku sa môže od povrchov (napríklad domov alebo stien obrátených k sebe) mnohokrát odrážať a prechádzať jedným bodom, čo spôsobí viacnásobnú ozvenu (napr. ozvenu možno pozorovať od hromu ).

Ozvena je spôsobená skutočnosťou, že zvukové vlny sa môžu odrážať od pevných povrchov, je to spôsobené dynamickým vzorom riedenia a zhutňovania vzduchu v blízkosti odrazovej plochy. Ak je zdroj zvuku umiestnený v blízkosti takejto hladiny, otočený k nej v pravom uhle (alebo v uhle blízkom pravému), zvuk odrazený od takejto hladiny, ako sú kruhy na vode, sa odráža od brehu, sa vracia k zdroju. Vďaka ozvene môže reproduktor spolu s ďalšími zvukmi počuť svoju vlastnú reč, akoby sa na chvíľu oneskorila. Ak je zdroj zvuku v dostatočnej vzdialenosti od odrazového povrchu a okrem zdroja zvuku neexistujú žiadne ďalšie zdroje zvuku, ozvena sa stane najvýraznejšou. Ozvena sa stane počuteľnou, ak je interval medzi priamou a odrazenou zvukovou vlnou 50 – 60 ms, čo zodpovedá 15 – 20 metrom, ktoré zvuková vlna prejde od zdroja a späť za normálnych podmienok.

Ak zvuková vlna na svojej ceste nenarazí na žiadne prekážky, šíri sa rovnomerne vo všetkých smeroch. No nie každá prekážka sa pre ňu stane prekážkou.

Keď sa zvuk stretne s prekážkou na svojej ceste, môže sa okolo nej ohýbať, odrážať, lámať alebo absorbovať.

difrakcia zvuku

Môžeme sa rozprávať s človekom, ktorý stojí za rohom budovy, za stromom alebo za plotom, hoci ho nevidíme. Počujeme to preto, lebo zvuk je schopný ohnúť sa okolo týchto predmetov a preniknúť do oblasti za nimi.

Schopnosť vlny obísť prekážku sa nazýva difrakcia .

Difrakcia je možná, keď vlnová dĺžka zvukovej vlny presahuje veľkosť prekážky. Nízkofrekvenčné zvukové vlny sú pomerne dlhé. Napríklad pri frekvencii 100 Hz je to 3,37 m So znižovaním frekvencie sa dĺžka ešte predĺži. Preto sa zvuková vlna ľahko ohýba okolo predmetov, ktoré sú jej úmerné. Stromy v parku nám zvuk vôbec neprekážajú, pretože priemery ich kmeňov sú oveľa menšie ako vlnová dĺžka zvukovej vlny.

Vďaka difrakcii prenikajú zvukové vlny cez medzery a otvory v prekážke a šíria sa za nimi.

Do dráhy zvukovej vlny umiestnime plochú obrazovku s otvorom.

Keď zvuková vlnová dĺžka ƛ oveľa väčší ako priemer otvoru D , alebo sú tieto hodnoty približne rovnaké, potom za otvorom zvuk dosiahne všetky body oblasti, ktorá je za obrazovkou (oblasť zvukového tieňa). Odchádzajúce čelo vlny bude vyzerať ako pologuľa.

Ak ƛ len o niečo menší ako je priemer štrbiny, potom sa hlavná časť vlny šíri priamo a malá časť sa mierne rozbieha do strán. A v prípade, keď ƛ oveľa menej D , celá vlna pôjde smerom dopredu.

odraz zvuku

Ak zvuková vlna zasiahne rozhranie medzi dvoma médiami, je to možné rôzne varianty jeho ďalšej distribúcie. Zvuk sa môže odrážať od rozhrania, môže prejsť na iné médium bez zmeny smeru, alebo sa môže lámať, teda prejsť zmenou smeru.

Predpokladajme, že sa v dráhe zvukovej vlny objavila prekážka, ktorej veľkosť je oveľa väčšia ako vlnová dĺžka, napríklad strmý útes. Ako sa bude správať zvuk? Keďže nemôže túto prekážku obísť, odrazí sa od nej. Za prekážkou je akustická tieňová zóna .

Zvuk odrazený od prekážky je tzv ozvena .

Povaha odrazu zvukovej vlny môže byť rôzna. Závisí to od tvaru odrazovej plochy.

odraz sa nazýva zmena smeru zvukovej vlny na rozhraní medzi dvoma rôzne prostredia. Pri odraze sa vlna vracia do média, z ktorého prišla.

Ak je povrch rovný, zvuk sa od neho odráža rovnako, ako sa lúč svetla odráža v zrkadle.

Zvukové lúče odrazené od konkávneho povrchu sú zamerané na jeden bod.

Konvexný povrch rozptyľuje zvuk.

Účinok disperzie je daný konvexnými stĺpmi, veľkými lištami, lustrami atď.

Zvuk neprechádza z jedného média do druhého, ale odráža sa od neho, ak sa hustoty média výrazne líšia. Takže zvuk, ktorý sa objavil vo vode, neprechádza do vzduchu. Odrazený od rozhrania zostáva vo vode. Osoba stojaca na brehu rieky tento zvuk nepočuje. Je to spôsobené veľkým rozdielom vo vlnovom odpore vody a vzduchu. V akustike sa vlnový odpor rovná súčinu hustoty média a rýchlosti zvuku v ňom. Keďže vlnový odpor plynov je oveľa menší ako vlnový odpor kvapalín a pevných látok, pri náraze na hranicu vzduchu a vody sa odrazí zvuková vlna.

Ryby vo vode nepočujú zvuk, ktorý sa objavuje nad hladinou vody, ale zreteľne rozlišujú zvuk, ktorého zdrojom je vo vode vibrujúce teleso.

lom zvuku

Zmena smeru šírenia zvuku je tzv lom . K tomuto javu dochádza, keď zvuk prechádza z jedného média do druhého a rýchlosť jeho šírenia v týchto médiách je rôzna.

Pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla odrazu sa rovná pomeru rýchlostí šírenia zvuku v médiách.

kde i - uhol dopadu,

r je uhol odrazu,

v1 je rýchlosť šírenia zvuku v prvom médiu,

v2 je rýchlosť šírenia zvuku v druhom médiu,

n je index lomu.

Lom zvuku sa nazýva lom .

Ak zvuková vlna nedopadá kolmo na povrch, ale pod iným uhlom ako 90°, potom sa lomená vlna odchýli od smeru dopadajúcej vlny.

Lom zvuku možno pozorovať nielen na rozhraní medzi médiami. Zvukové vlny môžu meniť svoj smer v nehomogénnom médiu – atmosfére, oceáne.

V atmosfére je lom spôsobený zmenami teploty vzduchu, rýchlosťou a smerom pohybu vzdušných hmôt. A v oceáne sa objavuje v dôsledku heterogenity vlastností vody – rôzneho hydrostatického tlaku v rôznych hĺbkach, rôznych teplôt a rôznej slanosti.

absorpcia zvuku

Keď zvuková vlna dopadne na povrch, časť jej energie sa pohltí. A koľko energie môže médium absorbovať, možno určiť na základe poznania koeficientu absorpcie zvuku. Tento koeficient ukazuje, akú časť energie zvukových vibrácií pohltí 1 m 2 prekážky. Má hodnotu od 0 do 1.

Jednotka merania absorpcie zvuku sa nazýva sabin . Názov dostal podľa amerického fyzika Wallace Clement Sabin, zakladateľ architektonickej akustiky. 1 sabin je energia, ktorú absorbuje 1 m 2 povrchu, ktorého koeficient absorpcie je 1. To znamená, že takýto povrch musí absorbovať absolútne všetku energiu zvukovej vlny.

Dozvuk

Wallace Sabin

Vlastnosť materiálov pohlcovať zvuk je široko využívaná v architektúre. Pri výskume akustiky prednáškovej sály, ktorá je súčasťou Foggovho múzea, Wallace Clement Sabin dospel k záveru, že existuje vzťah medzi veľkosťou sály, akustickými podmienkami, typom a plochou materiálov pohlcujúcich zvuk, a doba dozvuku .

Reverb nazývaný proces odrazu zvukovej vlny od prekážok a jej postupné tlmenie po vypnutí zdroja zvuku. V uzavretom priestore sa zvuk môže odraziť od stien a predmetov viackrát. V dôsledku toho sa objavujú rôzne echo signály, z ktorých každý znie akoby oddelene. Tento efekt sa nazýva reverb efekt .

Najdôležitejšou vlastnosťou miestnosti je doba dozvuku , ktorú zaviedol a vypočítal Sabin.

kde V - objem miestnosti,

ALE - všeobecná absorpcia zvuku.

kde a i je koeficient absorpcie zvuku materiálu,

Si je plocha každého povrchu.

Ak je doba dozvuku dlhá, zvuky sa akoby „potulujú“ po miestnosti. Vzájomne sa prekrývajú, prehlušujú hlavný zdroj zvuku a sála začína dunieť. S krátkym časom dozvuku steny rýchlo absorbujú zvuky a ohluchnú. Preto musí mať každá miestnosť svoj presný výpočet.

Na základe svojich výpočtov Sabin umiestnil materiály pohlcujúce zvuk tak, aby sa znížil „efekt ozveny“. A Boston Symphony Hall, na ktorej bol akustickým konzultantom, je stále považovaná za jednu z najlepších sál na svete.