Звук

Определение "Звук" в НТС

ЗВУК, колебания, распространяющиеся в твердых телах, жидкостях или газах. Человеческое ухо может улавливать звуки с частотой от 20 до 20 000 Гц. Частоты выше слышимого предела называются УЛЬТРАЗВУКОМ. Звуковые волны являются комбинацией сжатия (уплотнения) и разрежения (увеличения расстояний между молекулами Они обычно представляются в виде волнистой линии, чьи вершины показывают сжатие а впадины - разрежение. Длиной волны является расстояние между двумя смежными высшими точками. Она вычисляется путем деления скорости звука на ЧАСТОТУ колебания. Чистый звук представляет собой синусоидальную волну определенной частоты и интенсивности (громкости). Реальные же звуки являются смесью синусоидальных волн, что характеризуется ВЫСОТОЙ и ТЕМБРОМ. Скорость распространения звуковой волны сквозь твердое тело зависит от УПРУГОСТИ среды и от ее ПЛОТНОСТИ. Твердые вещества являются самыми лучшими проводниками звука. Для газообразной среды характерны продольные звуковые волны, скорость распространения которых зависит от температуры газа. Скорость звука в сухом воздухе при нормальной температуре и давлении равна 331,4 м/с (741 км/ч). Наука, изучающая звуковые волны, называется АКУСТИКОЙ. Данные акустики используются в проектировании концертных залов, обычно в целях уменьшения отражений звука, которые могут создавать ЭХО и ИНТЕРФЕРЕНЦИЮ. Громкость звука измеряется в децибелах см. также ДОПЛЕРОВСКИЙ ЭФФЕКТ ГАРМОНИКИ СИНУС

Звук

Звуковые колебания характеризуются частотой (числом полных колебаний в единицу времени) и интенсивностью. Одно колебание в одну секунду принято за единицу частоты — герц (Гц). Колебания с постоянной частотой образуют тоны. В природе чистые тоны встречаются редко. Обычно это сложные колебания, состоящие из основного тона и отличающихся от него по частоте (в 2, 3, 4 и более раз) обертонов. Последние в зависимости от частоты и интенсивности придают З. особую окраску — тембр который определяет характер звучания того или иного музыкального инструмента, голос конкретного человека или животного. Хаотическое сочетание различных сложных тонов образует Шум.

Как специфический раздражитель слухового анализатора человека вызывающий слуховые ощущения, звуковые волны реализуются в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Эти границы весьма условны, что связано с индивидуальными особенностями слуха людей, возрастными изменениями чувствительности слухового анализатора и методом регистрации слуховых ощущений. Реально нижняя граница слухового восприятия может быть сдвинута до 5—8 Гц и даже до 1 Гц, верхняя — до 25 кГц. У некоторых животных верхняя граница слухового восприятия значительно выше, чем у человека и варьирует в зависимости от расстояния между ушами: у собаки до 44 кГц, у крысы до 72 кГц, у летучей мыши до 115 кГц. Физическое понятие звука охватывает как слышимые, так и неслышимые частоты колебаний. Звуковые волны с частотой ниже 16 Гц условно называют инфразвуком, выше 20 кГц — ультразвуком Интенсивность З. определяется количеством энергии, переносимой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны. Ухо человека воспринимает звук в весьма широком интервале интенсивности: от самых слабых слышимых звуков до самых громких, например создаваемых двигателем реактивного самолета. Звуки высокой интенсивности вызывают ощущение давящей боли в ушах. Минимальная интенсивность З., при которой возникает слуховое ощущение, называется порогом слухового восприятия. Он зависит от частоты З. Наибольшей чувствительностью к З. человеческое ухо обладает в диапазоне частот от 1 до 5 кГц, соответственно и порог слухового восприятия здесь имеет наименьшее значение 10-12 Вт/м2. Эта величина принята в аудиометрии (Аудиометрия) за нулевой уровень слышимости. Минимальная интенсивность звука, при которой возникает ощущение давящей боли в ушах (Звук 10 Вт/м2), называется порогом болевого ощущения. Так же как и порог слухового восприятия, порог болевого ощущения зависит от частоты звуковых колебаний. Оценку З. удобно проводить по уровню (L) интенсивности (звукового давления), рассчитываемому по формуле:

где J0 — порог слухового восприятия, J — интенсивность звука (табл.).
Таблица.
Характеристика звука по интенсивности и его оценка по уровню интенсивности относительно порога слухового восприятия
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Характеристика звука | Интенсивность ( | Уровень |
| | Вт/м2) | интенсивности |
| | | относительно |
| | | порога слухового |
| | | восприятия (дБ) |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Порог слухового восприятия | 10-12 | 0 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Тоны сердца, генерируемые через стетоскоп | 10-11 | 10 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Шепот | 10-10—10-9 | 20—30 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Речевые звуки при спокойной беседе | 10-7—10-6 | 50—60 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Шум, связанный с интенсивным движением | 10-5—10-4 | 70—80 |
| транспорта | | |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Шум, создаваемый концертом рок-музыки | 10-3—10-2 | 90—100 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Шум вблизи работающего двигателя самолета | 0,1—1,0 | 110—120 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Порог болевого ощущения | 10 | 130 |
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Субъективно уровень слухового ощущения определяется громкостью звука. В соответствии с психофизическим законом Вебера — Фехнера при увеличении интенсивности звука в геометрической прогрессии (в одинаковое число раз) слуховые ощущения усиливаются в арифметической прогрессии (на одинаковую величину), т.е. уровень громкости З. пропорционален логарифму интенсивности, отнесенной к порогу слухового восприятия. В качестве единицы громкости принят фон. Для чистого тона частотой 1 кГц шкала фона совпадает со шкалой децибел. Для других частот громкость определяют путем сравнения громкости исследуемого З. с интенсивностью равногромкого З. частотой в 1 кГц.

Область пространства, в которой распространяется З., называется звуковым полем. Скорость распространения в нем звуковой волны определяется свойствами заполняющей его среды (сжимаемостью и плотностью). Изучение закономерностей распространения З. в различных средах в т.ч. в биологических тканях, имеет большое значение для выяснения особенностей их взаимодействия с целью практического использования звука в различных областях науки, в народном хозяйстве и медицине. В жидкостях, газах и мягких биологических тканях, обладающих упругостью объема, но не обладающих упругостью формы, могут распространяться только продольные волны, в твердой среде, в т.ч. в костной ткани, — как продольные, так и поперечные. Скорость звуковой волны возрастает с увеличением плотности среды. Так, в воздухе при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении скорость З. близка к 330 м/с, в воде и мягких тканях человека и животных составляет около 1500—1600 м/с, в костной ткани — примерно 3500 м/с. В однородной упругой среде звуковая волна распространяется прямолинейно, в неоднородной рассеивается, что приводит к ее ослаблению. Если размер препятствия велик по сравнению с длиной волны, то происходит отражение звука. Это свойство звуковой волны используется в медицине для диагностики заболеваний внутренних органов (см. Ультразвуковая диагностика Отражение звуковой волны возникает также на границе двух сред с различными акустическими свойствами (например, воздух — вода). Чем значительнее различие, тем сильнее отражается З., а это, в свою очередь, приводит к потере звуковой энергии. Так, например, разница в величине акустического сопротивления воздуха и жидкости внутреннего уха вызывает большие потери энергии звуковых сигналов воспринимаемых слухов with Suhosin-Patch mod_ssl/2.2.9 OpenSSL/0.9.8g Server at be.sci-lib.com Port 80 SERVER_SOFTWARE: > Apache/2.2.9 (Debian) PHP/5.2.6-1+lenny13 with Suhosin-Patch mod_ssl/2.2.9 OpenSSL/0.9.8g SERVER_NAME: be.sci-lib.com SERVER_ADDR: 78.46.20.79 SERVER_PORT: 80 REMOTE_ADDR: 66.249.78.172 DOCUMENT_ROOT: /var/www/scilib/data/www/sci-lib.com SERVER_ADMIN: webmaster@sci-lib.org SCRIPT_FILENAME: > /var/www/scilib/data/www/be.sci-lib.com/article.php REMOTE_PORT: 49630 REDIRECT_QUERY_STRING: word=019488 REDIRECT_URL: /article019488.html GATEWAY_INTERFACE: CGI/1.1 SERVER_PROTOCOL: HTTP/1.0 REQUEST_METHOD: GET QUERY_STRING: word=019488 REQUEST_URI: /article019488.html SCRIPT_NAME: /article.php PHP_SELF: /article.php REQUEST_TIME: 1418517000 argv: - word=019488 argc: 1