Danas je glasovna gluma za pozorišne predstave i filmove relativno jednostavna. Većina potrebnih šumova postoji u elektronskom obliku, oni koji nedostaju se snimaju i obrađuju na kompjuteru. Ali prije pola stoljeća korišteni su iznenađujuće genijalni mehanizmi za imitiranje zvukova.

Tim Skorenko

Ove neverovatne mašine za buku bile su izložene proteklih godina na raznim mestima, prvi put pre nekoliko godina u Politehničkom muzeju. Tamo smo detaljno pregledali ovo zabavno izlaganje. Drveno-metalne naprave koje iznenađujuće oponašaju zvuke daska i vjetra, kola i vlak u prolazu, zveket kopita i zveket mačeva, cvrkut skakavca i kreketanje žabe, zveket gusjenica i eksplodiranje granata - sve ove neverovatne mašine razvio je, poboljšao i opisao Vladimir Aleksandrovič Popov - glumac i kreator dizajna buke u pozorištu i bioskopu, kojem je izložba posvećena. Najzanimljivija stvar je interaktivnost izložbe: uređaji ne stoje, kao što je to kod nas čest slučaj, iza tri sloja neprobojnog stakla, već su namijenjeni korisniku. Dođi, gledaoče, pretvaraj se da si dizajner zvuka, zviždi na vjetru, buči vodopadom, sviraj voz - i ovo je zanimljivo, zaista zanimljivo.

Harmonijum. „Za prenošenje buke rezervoara koristi se harmonij. Izvođač istovremeno pritiska nekoliko donjih tastera (i crnih i belih) na tastaturi i istovremeno pumpa vazduh uz pomoć pedala ”(V.A. Popov).

Noise master

Vladimir Popov karijeru je započeo kao glumac u Moskovskom umjetničkom pozorištu, a još prije revolucije, 1908. godine. U svojim memoarima je napisao da je od djetinjstva volio imitaciju zvuka, pokušavao je kopirati različite zvukove, prirodne i umjetne. Od 1920-ih konačno je otišao u industriju zvuka, dizajnirajući razne mašine za dizajn zvuka izvođenja. A tridesetih godina, njegovi mehanizmi su se pojavili u bioskopu. Na primjer, uz pomoć svojih nevjerovatnih mašina, Popov je izrazio legendarnu sliku Sergeja Ajzenštajna "Aleksandar Nevski".

Šumove je tretirao kao muziku, pisao partiture za zvučnu pozadinu nastupa i radio emisija - i izmišljao, izmišljao, izmišljao. Neke od mašina koje je Popov stvorio preživjele su do danas i skupljaju prašinu po stražnjim prostorijama raznih pozorišta - razvoj snimanja zvuka učinio je nepotrebnim njegove genijalne mehanizme koji zahtijevaju određene vještine rukovanja. Danas se buka vozova modelira elektronski, ali je u svećeničko doba cijeli orkestar radio s raznim uređajima po strogo određenom algoritmu kako bi se stvorila pouzdana imitacija voza koji se približava. U Popovovim noise kompozicijama ponekad je učestvovalo i do dvadeset muzičara.

Buka rezervoara. “Ako se na sceni pojavi tenk, tada u akciju stupaju instrumenti na četiri točka sa metalnim pločama. Uređaj se pokreće rotacijom krsta oko ose. Ispada snažan zvuk, vrlo sličan zveckanju gusjenica velikog tenka ”(V.A. Popov).

Rezultat njegovog rada bila je knjiga "Sound Design of the Performance", objavljena 1953. godine, koja je istovremeno dobila Staljinovu nagradu. Ovdje se mogu navesti mnoge različite činjenice iz života velikog pronalazača - ali mi ćemo se okrenuti tehnologiji.

drvo i gvožđe

Najvažnija stvar na koju posetioci izložbe ne obraćaju uvek pažnju je činjenica da je svaka šum mašina muzički instrument koji treba da znate da svirate i koji zahteva određene akustičke uslove. Na primer, tokom izvođenja predstava, „mašina za gromove“ je uvek bila postavljena na samom vrhu, na šetalištu iznad bine, kako bi se udari groma širili po celoj sali, stvarajući osećaj prisutnosti. U maloj prostoriji, međutim, ne ostavlja tako živopisan utisak, njegov zvuk nije toliko prirodan i mnogo je bliži onome što zaista jeste – zveckanju gvozdenih točkova ugrađenih u mehanizam. Međutim, "neprirodnost" nekih zvukova objašnjava se činjenicom da mnogi mehanizmi nisu namijenjeni "solo" radu - samo "u ansamblu".

Druge mašine, naprotiv, savršeno imitiraju zvuk bez obzira na akustička svojstva prostorije. Na primjer, “Rip” (mehanizam koji stvara buku surfanja), ogroman i nespretan, toliko precizno kopira udar valova na pitomu obalu da se, zatvorivši oči, lako možete zamisliti negdje pored mora, na svjetionik, po vjetrovitom vremenu.

Prevoz konja br. 4. Uređaj koji reprodukuje zvuk vatrogasnog vagona. Kako bi na početku rada uređaja dao lagani šum, izvođač pomiče kontrolno dugme ulijevo, zbog čega se jačina buke ublažava. Kada se os pomakne na drugu stranu, šum se povećava na značajnu silu "(V.A. Popov).

Popov je podijelio buku u nekoliko kategorija: borbena, prirodna, industrijska, kućna, transportna, itd. Neke univerzalne tehnike mogle bi se koristiti za simulaciju različitih buka. Na primjer, limovi željeza različitih debljina i veličina obješeni na određenoj udaljenosti jedan od drugog mogli bi imitirati buku parne lokomotive koja se približava, zveket industrijskih strojeva, pa čak i grmljavinu. Popov je univerzalnim uređajem nazvao i ogroman bubanj koji je sposoban da radi u raznim "industrijama".

Ali većina ovih mašina je prilično jednostavna. Specijalizirani mehanizmi, dizajnirani da imitiraju jedan i samo jedan zvuk, sadrže vrlo zabavne inženjerske ideje. Na primjer, pad vodenih kapi imitira se rotacijom bubnja, čija je strana zamijenjena užadima rastegnutim na različitim udaljenostima. Dok se rotiraju, podižu fiksne kožne bičeve koji udaraju o sljedeće konopce - i to zaista izgleda kao kap. Vjetrovi različite jačine također se simuliraju trljanjem bubnjeva o različite tkanine.

Skin za bubanj

Možda najupečatljivija priča vezana za rekonstrukciju Popovih mašina dogodila se prilikom proizvodnje velikog bubnja za grunt. Za ogroman, skoro dva metra u prečniku, bio je potreban muzički instrument, koža - ali se pokazalo da je u Rusiji nemoguće kupiti obučenu, ali ne štavljenu, bubanjsku kožu. Muzičari su otišli u pravu klanicu, gdje su kupili dvije svježe skinute kože bikova. “Bilo je nečeg nadrealnog u tome”, smije se Peter. - Do pozorišta se vozimo autom, a u prtljažniku imamo krvave kože. Odvlačimo ih na krov pozorišta, pokrivamo, sušimo - nedelju dana je mirisalo na celu Sretenku... ”Ali bubanj je na kraju uspeo.

Vladimir Aleksandrovič je svaki uređaj bez greške dostavio detaljnim uputstvima za izvođača. Na primjer, uređaj “Powerful Crack”: “Jaka suha pražnjenja munje se izvode pomoću uređaja “Powerful Crack”. Stajući na platformu alatne mašine, izvođač, nagnut prsima naprijed i stavljajući obje ruke na vrh zupčastog vratila, hvata ga i okreće prema sebi.

Vrijedi napomenuti da su mnoge mašine koje je Popov koristio razvijene prije njega: Vladimir Aleksandrovič ih je samo poboljšao. Posebno su se duvački bubnjevi koristili u pozorištima za vreme kmetstva.

graciozan život

Jedan od prvih filmova koji je u potpunosti glasio koristeći Popove mehanizme bila je komedija "Graciozan život" u režiji Borisa Yurtseva. Pored glasova glumaca, u ovom filmu, objavljenom 1932. godine, nema ni jednog zvuka snimljenog iz prirode – sve je imitirano. Vrijedi napomenuti da je od šest igranih filmova koje je snimio Yurtsev, ovaj jedini preživio. Direktor, koji je pao u nemilost 1935. godine, prognan je na Kolimu; njegovi filmovi osim A Graceful Life su izgubljeni.

Nova inkarnacija

Nakon pojave zvučnih biblioteka, Popove mašine su gotovo zaboravljene. Povukli su se u kategoriju arhaizama, u prošlost. Ali bilo je ljudi koji su bili zainteresovani da tehnologija prošlosti ne samo da se „digne iz pepela“, već i da ponovo postane tražena.

Ideja da se napravi muzički umetnički projekat (koji se još nije uobličio kao interaktivna izložba) dugo je lebdeo u mislima moskovskog muzičara, virtuoznog pijaniste Petra Aidua, i konačno je našla svoje materijalno oličenje.

Uređaj za žabu. Upute za Frog uređaj su mnogo složenije od sličnih uputa za druge uređaje. Izvođač kreketajućeg zvuka morao je dobro vladati instrumentom tako da je konačna zvučna imitacija ispala sasvim prirodna.

Tim koji je radio na projektu je dijelom smješten u pozorištu "Škola dramske umjetnosti". Sam Peter Aidu je pomoćnik glavnog reditelja za muzički dio, koordinator produkcije eksponata Aleksandar Nazarov je voditelj pozorišnih radionica itd. Međutim, desetine ljudi koji nisu bili povezani s pozorištem, ali su bili spremni da pomažu, troše svoje vrijeme na čudan kulturni projekat - i sve to nije bilo uzaludno.

Razgovarali smo sa Petrom Aiduom u jednoj od prostorija sa ekspozicijom, u strašnoj graji i galami, koju su posetioci izvlačili iz eksponata. „U ovom izlaganju ima mnogo slojeva“, rekao je on. - Određeni istorijski sloj, pošto smo na svetlo dana izneli priču o veoma talentovanoj ličnosti Vladimiru Popovu; interaktivni sloj, jer ljudi uživaju u onome što se dešava; muzičkom sloju, budući da nakon izložbe planiramo da njegove eksponate koristimo u našim predstavama, i to ne toliko za glasovnu glumu, već kao samostalne umjetničke objekte. Dok je Peter govorio, iza njega je bio uključen TV. Na ekranu je scena u kojoj dvanaest ljudi svira kompoziciju "Buka voza" (ovo je fragment drame "Rekonstrukcija utopije").

"Tranzicija". “Izvođač postavlja uređaj u rad odmjerenim ritmičkim ljuljanjem rezonatora (tijela uređaja) gore-dolje. Tiho surfanje talasa vrši se polaganim prelivanjem (ne u potpunosti) sadržaja rezonatora s jednog kraja na drugi. Nakon što prestanete prosipati sadržaj u jednom smjeru, brzo dovedite rezonator u horizontalni položaj i odmah ga odnesite na drugu stranu. Snažno surfanje valova vrši se polaganim izlivanjem do kraja cijelog sadržaja rezonatora "(V.A. Popov).

Automati su rađeni prema crtežima i opisima koje je ostavio Popov - kreatori izložbe vidjeli su originale nekih mašina sačuvanih u kolekciji Moskovskog umjetničkog teatra nakon završetka radova. Jedan od glavnih problema bio je taj što se dijelovi i materijali koji su se lako nabavili 1930-ih danas nigdje ne koriste i nisu dostupni za slobodnu prodaju. Na primjer, gotovo je nemoguće pronaći mesingani lim debljine 3 mm i dimenzija 1000x1000 mm, jer trenutni GOST podrazumijeva rezanje mesinga samo 600x1500. Problemi su se pojavili čak i sa šperpločom: potrebnih 2,5 mm, prema modernim standardima, odnosi se na avionsko modelarstvo i prilično je rijedak, osim možda za ispisivanje iz Finske.

Automobile. “Buku automobila proizvode dva izvođača. Jedan od njih rotira ručku kotača, a drugi pritiska polugu daske za podizanje i lagano otvara poklopce ”(V.A. Popov). Vrijedi napomenuti da je uz pomoć poluga i poklopaca bilo moguće značajno varirati zvuk automobila.

Postojala je i druga poteškoća. Sam Popov je više puta primijetio: da biste imitirali bilo koji zvuk, morate apsolutno točno zamisliti šta želite postići. Ali, na primjer, niko od naših savremenika nikada nije uživo čuo zvuk prebacivanja semafora iz 1930-ih - kako možete biti sigurni da je odgovarajući uređaj ispravno napravljen? Nema šanse - ostaje samo nadati se intuiciji i starim filmovima.

Ali općenito, intuicija kreatora nije iznevjerila - uspjeli su. Iako su mašine za buku prvobitno bile namijenjene ljudima koji s njima znaju rukovati, a ne za zabavu, vrlo su dobri kao interaktivni muzejski eksponati. Rotirajući ručku sljedećeg mehanizma, gledajući nijemi film na zidu, osjećate se kao veliki tonski inženjer. I osjetite kako se pod vašim rukama ne rađa buka, već muzika.

18. februara 2016

Svijet kućne zabave prilično je raznolik i može uključivati: gledanje filma na dobrom sistemu kućnog bioskopa; zabavno i zarazno igranje ili slušanje muzike. Po pravilu, svako pronađe nešto svoje u ovoj oblasti, ili kombinuje sve odjednom. Ali bez obzira koji su ciljevi osobe u organizaciji svog slobodnog vremena i u koju krajnost išli, sve ove karike su čvrsto povezane jednom jednostavnom i razumljivom riječi - "zvuk". Zaista, u svim ovim slučajevima, biće nas vođeni za ručku zvučnom podlogom. Ali ovo pitanje nije tako jednostavno i trivijalno, posebno u slučajevima kada postoji želja da se postigne kvalitetan zvuk u prostoriji ili bilo kojim drugim uvjetima. Da biste to učinili, nije uvijek potrebno kupovati skupe hi-fi ili hi-end komponente (iako će to biti vrlo korisno), ali je dovoljno dobro poznavanje fizičke teorije, što može otkloniti većinu problema koji se javljaju kod svakoga koji namjerava dobiti visokokvalitetnu glasovnu glumu.

Zatim će se teorija zvuka i akustike razmatrati sa stanovišta fizike. U ovom slučaju, pokušat ću ga učiniti što dostupnijim za razumijevanje bilo koje osobe koja je, možda, daleko od poznavanja fizičkih zakona ili formula, ali ipak strastveno sanja o ostvarenju sna o stvaranju savršenog akustičnog zvuka. sistem. Ne usuđujem se tvrditi da za postizanje dobrih rezultata u ovoj oblasti kod kuće (ili u automobilu, na primjer) morate temeljito poznavati ove teorije, međutim, razumijevanjem osnova izbjeći ćete mnoge glupe i apsurdne greške, kao i omogućiti da postignete maksimalan zvučni efekat iz sistema.bilo koji nivo.

Opća teorija zvuka i muzička terminologija

Šta je zvuk? To je osjećaj koji slušni organ percipira. "uho"(sam fenomen postoji i bez sudjelovanja "uha" u procesu, ali ga je lakše razumjeti na ovaj način), koji se javlja kada je bubna opna pobuđena zvučnim valom. Uho u ovom slučaju djeluje kao "prijemnik" zvučnih valova različitih frekvencija.
Zvučni talas To je, zapravo, uzastopni niz zaptivanja i pražnjenja medija (najčešće vazdušnog okruženja u normalnim uslovima) različitih frekvencija. Priroda zvučnih valova je oscilatorna, uzrokovana i proizvedena vibracijom bilo kojeg tijela. Nastanak i širenje klasičnog zvučnog talasa moguće je u tri elastična medija: gasovitom, tečnom i čvrstom. Kada se zvučni val pojavi u jednom od ovih tipova prostora, neizbježno se javljaju neke promjene u samom mediju, na primjer, promjena gustine ili pritiska zraka, kretanje čestica vazdušnih masa itd.

Budući da zvučni val ima oscilatornu prirodu, ima takvu karakteristiku kao što je frekvencija. Frekvencija mjereno u hercima (u čast njemačkog fizičara Heinricha Rudolfa Herca), a označava broj vibracija u vremenskom periodu jednakom jednoj sekundi. One. na primjer, frekvencija od 20 Hz znači ciklus od 20 oscilacija u jednoj sekundi. Subjektivni koncept njegove visine zavisi i od frekvencije zvuka. Što se više zvučnih vibracija napravi u sekundi, to se zvuk čini "višim". Zvučni talas takođe ima još jednu važnu karakteristiku, koja ima ime - talasnu dužinu. Talasna dužina Uobičajeno je uzeti u obzir udaljenost koju zvuk određene frekvencije pređe u periodu jednakom jednoj sekundi. Na primjer, talasna dužina najnižeg zvuka u ljudskom čujnom opsegu na 20 Hz je 16,5 metara, a talasna dužina najvišeg zvuka na 20.000 Hz je 1,7 centimetara.

Ljudsko uho je dizajnirano tako da može da percipira talase samo u ograničenom opsegu, otprilike 20 Hz - 20.000 Hz (u zavisnosti od osobina određene osobe, neko može da čuje malo više, neko manje) . Dakle, to ne znači da zvukovi ispod ili iznad ovih frekvencija ne postoje, jednostavno ih ljudsko uho ne percipira, nadilazeći opseg čujnosti. Zvuk iznad čujnog opsega se zove ultrazvuk, poziva se zvuk ispod čujnog opsega infrazvuk. Neke životinje su u stanju da percipiraju ultra i infra zvukove, neke čak koriste ovaj opseg za orijentaciju u prostoru (šišmiši, delfini). Ako zvuk prođe kroz medij koji ne dolazi u direktan kontakt sa ljudskim slušnim organom, tada se takav zvuk možda neće čuti ili će kasnije biti znatno oslabljen.

U muzičkoj terminologiji zvuka postoje važne oznake kao što su oktava, ton i prizvuk zvuka. Octave označava interval u kojem je omjer frekvencija između zvukova 1 prema 2. Oktava je obično vrlo čujna, dok zvuci unutar ovog intervala mogu biti vrlo slični jedni drugima. Oktavom se može nazvati i zvuk koji proizvodi dvostruko više vibracija od drugog zvuka u istom vremenskom periodu. Na primjer, frekvencija od 800 Hz nije ništa drugo do viša oktava od 400 Hz, a frekvencija od 400 Hz je zauzvrat sljedeća oktava zvuka sa frekvencijom od 200 Hz. Oktava se sastoji od tonova i prizvuka. Promjenjive oscilacije u harmonijskom zvučnom talasu jedne frekvencije ljudsko uho percipira kao muzički ton. Vibracije visoke frekvencije mogu se tumačiti kao zvukovi visokih tonova, a vibracije niske frekvencije kao zvukovi niskog tona. Ljudsko uho je u stanju da jasno razlikuje zvukove sa razlikom od jednog tona (u opsegu do 4000 Hz). Uprkos tome, u muzici se koristi izuzetno mali broj tonova. Ovo se objašnjava razmatranjem principa harmonijske konsonancije, sve se zasniva na principu oktava.

Razmotrite teoriju muzičkih tonova na primjeru žice istegnute na određeni način. Takva struna će, u zavisnosti od sile zatezanja, biti "podešena" na jednu određenu frekvenciju. Kada je ova žica izložena nečemu sa jednom specifičnom silom, što će uzrokovati da vibrira, jedan određeni ton zvuka će se stalno opažati, čut ćemo željenu frekvenciju podešavanja. Ovaj zvuk se naziva osnovni ton. Za glavni ton u muzičkom polju zvanično je prihvaćena frekvencija note "la" prve oktave, jednaka 440 Hz. Međutim, većina muzičkih instrumenata nikada ne reprodukuje čiste osnovne tonove; oni su neizbežno praćeni prizvucima tzv. prizvuci. Ovdje je prikladno podsjetiti se na važnu definiciju muzičke akustike, na koncept tembra zvuka. Timbre- ovo je karakteristika muzičkih zvukova koja muzičkim instrumentima i glasovima daju jedinstvenu prepoznatljivu specifičnost zvuka, čak i kada se uporede zvukovi iste visine i jačine. Timbar svakog muzičkog instrumenta zavisi od distribucije zvučne energije preko tonova u trenutku kada se zvuk pojavljuje.

Overtonovi čine specifičnu boju osnovnog tona, po kojoj možemo lako prepoznati i prepoznati određeni instrument, kao i jasno razlikovati njegov zvuk od drugog instrumenta. Postoje dvije vrste prizvuka: harmonični i neharmonični. Harmonični prizvuci su, po definiciji, višekratnici osnovne frekvencije. Naprotiv, ako prizvuci nisu višestruki i primjetno odstupaju od vrijednosti, onda se nazivaju neharmoničan. U muzici je djelovanje nevišestrukih prizvuka praktično isključeno, pa se pojam svodi na pojam "overton", što znači harmonično. Kod nekih instrumenata, na primjer, klavira, glavni ton nema vremena ni da se formira, u kratkom periodu se povećava zvučna energija prizvuka, a zatim isto tako brzo dolazi do pada. Mnogi instrumenti stvaraju takozvani efekat "prijelaznog tona", kada je energija pojedinih prizvuka maksimalna u određenom trenutku, obično na samom početku, ali se onda naglo mijenja i prelazi na druge prizvuke. Frekvencijski opseg svakog instrumenta može se posmatrati zasebno i obično je ograničen frekvencijama osnovnih tonova koje je ovaj instrument sposoban da reprodukuje.

U teoriji zvuka postoji i nešto kao što je BUKA. Buka- ovo je svaki zvuk koji nastaje kombinacijom izvora koji nisu u skladu jedan s drugim. Svima je dobro poznata buka lišća drveća, koju njiše vjetar, itd.

Šta određuje jačinu zvuka? Očigledno je da takav fenomen direktno zavisi od količine energije koju nosi zvučni talas. Za određivanje kvantitativnih pokazatelja glasnoće postoji koncept - intenzitet zvuka. Intenzitet zvuka definira se kao protok energije koji prolazi kroz neko područje prostora (na primjer, cm2) u jedinici vremena (na primjer, u sekundi). U normalnom razgovoru, intenzitet je oko 9 ili 10 W/cm2. Ljudsko uho je u stanju da percipira zvukove s prilično širokim rasponom osjetljivosti, dok osjetljivost frekvencija nije ujednačena unutar zvučnog spektra. Dakle, najbolje percipirani frekventni opseg je 1000 Hz - 4000 Hz, koji najšire pokriva ljudski govor.

Budući da se zvuci toliko razlikuju po intenzitetu, zgodnije je o njemu razmišljati kao o logaritamskoj vrijednosti i mjeriti je u decibelima (po škotskom naučniku Alexanderu Grahamu Bellu). Donji prag čujne osetljivosti ljudskog uha je 0 dB, gornji 120 dB, naziva se i "pragom bola". Gornju granicu osjetljivosti ljudsko uho također ne percipira na isti način, već zavisi od specifične frekvencije. Zvukovi niske frekvencije moraju imati mnogo veći intenzitet od visokih frekvencija da bi izazvali prag boli. Na primjer, prag bola na niskoj frekvenciji od 31,5 Hz javlja se na nivou intenziteta zvuka od 135 dB, kada se na frekvenciji od 2000 Hz osjećaj bola pojavljuje već na 112 dB. Postoji i koncept zvučnog pritiska, koji zapravo proširuje uobičajeno objašnjenje za širenje zvučnog talasa u vazduhu. Zvučni pritisak- ovo je promjenjivi nadtlak koji nastaje u elastičnom mediju kao rezultat prolaska zvučnog vala kroz njega.

Talasna priroda zvuka

Da biste bolje razumjeli sistem generiranja zvučnih valova, zamislite klasični zvučnik smješten u cijevi ispunjenoj zrakom. Ako zvučnik napravi oštar pokret naprijed, tada se zrak u neposrednoj blizini difuzora na trenutak komprimira. Nakon toga, zrak će se proširiti, gurajući tako područje komprimovanog zraka duž cijevi.
To je taj talasni pokret koji će naknadno biti zvuk kada dođe do slušnog organa i "uzbudi" bubnu opnu. Kada se u gasu pojavi zvučni talas, stvaraju se višak pritiska i gustine, a čestice se kreću konstantnom brzinom. Što se tiče zvučnih talasa, važno je zapamtiti činjenicu da se supstanca ne kreće zajedno sa zvučnim talasom, već se javlja samo privremena perturbacija vazdušnih masa.

Ako zamislimo klip okačen u slobodnom prostoru na oprugu i čini ponovljene pokrete "naprijed i nazad", tada će se takve oscilacije nazvati harmonijskim ili sinusoidnim (ako val predstavimo u obliku grafikona, tada ćemo u ovom slučaju dobiti čisti sinusni talas sa ponovljenim usponima i padovima). Ako zamislimo zvučnik u cijevi (kao u gore opisanom primjeru), koji izvodi harmonijske oscilacije, tada se u trenutku kada se zvučnik kreće "naprijed" dobije već poznati efekat kompresije zraka, a kada se zvučnik pomakne "nazad" , dobija se obrnuti efekat razrjeđivanja. U ovom slučaju, val naizmjenične kompresije i razrjeđivanja će se širiti kroz cijev. Razmak duž cijevi između susjednih maksimuma ili minimuma (faza) će se nazvati talasna dužina. Ako čestice osciliraju paralelno sa smjerom širenja vala, tada se val naziva uzdužni. Ako osciliraju okomito na smjer širenja, tada se val naziva poprečno. Obično su zvučni talasi u gasovima i tečnostima uzdužni, dok se u čvrstim materijama mogu javiti talasi oba tipa. Poprečni valovi u čvrstim tijelima nastaju zbog otpora na promjenu oblika. Glavna razlika između ova dva tipa talasa je u tome što poprečni talas ima svojstvo polarizacije (oscilacije se javljaju u određenoj ravni), dok longitudinalni talas nema.

Brzina zvuka

Brzina zvuka direktno zavisi od karakteristika medija u kojem se širi. Određuju ga (ovisno) dva svojstva medija: elastičnost i gustoća materijala. Brzina zvuka u čvrstim tijelima, odnosno, direktno ovisi o vrsti materijala i njegovim svojstvima. Brzina u plinovitim medijima ovisi samo o jednoj vrsti deformacije medija: kompresiji-razrjeđivanju. Promjena tlaka u zvučnom valu događa se bez izmjene topline sa okolnim česticama i naziva se adijabatska.
Brzina zvuka u plinu ovisi uglavnom o temperaturi - povećava se s povećanjem temperature i smanjuje se s padom. Također, brzina zvuka u plinovitom mediju ovisi o veličini i masi samih molekula plina - što je manja masa i veličina čestica, to je veća "provodljivost" vala i veća je brzina.

U tečnim i čvrstim medijima, princip širenja i brzina zvuka su slični onome kako se talas širi u vazduhu: kompresijom-pražnjenjem. Ali u ovim medijima, pored iste ovisnosti o temperaturi, gustina medija i njegov sastav/struktura su prilično važni. Što je manja gustina supstance, to je veća brzina zvuka i obrnuto. Ovisnost o sastavu medija je složenija i određuje se u svakom konkretnom slučaju, uzimajući u obzir lokaciju i interakciju molekula/atoma.

Brzina zvuka u vazduhu pri t, °C 20: 343 m/s
Brzina zvuka u destilovanoj vodi pri t, °C 20: 1481 m/s
Brzina zvuka u čeliku pri t, °C 20: 5000 m/s

Stojeći talasi i smetnje

Kada zvučnik stvara zvučne talase u skučenom prostoru, neizbežno se javlja efekat refleksije talasa od granica. Kao rezultat toga, najčešće efekat interferencije- kada su dva ili više zvučnih talasa postavljeni jedan na drugi. Posebni slučajevi fenomena interferencije su formiranje: 1) udarajućih talasa ili 2) stajaćih talasa. Udar talasa- to je slučaj kada postoji sabiranje talasa bliskih frekvencija i amplituda. Obrazac pojave otkucaja: kada se dva talasa slična frekvencija nadograđuju jedan na drugi. U nekom trenutku vremena, sa takvim preklapanjem, amplitudski vrhovi se mogu poklopiti "u fazi", a takođe se mogu poklopiti i recesije u "antifazi". Ovako se karakterišu zvučni otkucaji. Važno je zapamtiti da se, za razliku od stajaćih valova, fazne koincidencije pikova ne dešavaju stalno, već u određenim vremenskim intervalima. Na uho, takav se obrazac otkucaja prilično jasno razlikuje, a čuje se kao periodično povećanje i smanjenje glasnoće, respektivno. Mehanizam nastanka ovog efekta je krajnje jednostavan: u trenutku poklapanja pikova, volumen se povećava, u trenutku podudarnosti recesija volumen se smanjuje.

stajaći talasi nastaju u slučaju superpozicije dva talasa iste amplitude, faze i frekvencije, kada se pri „susretu“ takvih talasa jedan kreće u pravcu napred, a drugi u suprotnom smeru. U području prostora (gdje je formiran stojeći val) javlja se slika superpozicije dvije frekvencijske amplitude, sa naizmjeničnim maksimumima (tzv. antinodi) i minimumima (tzv. čvorovi). Kada dođe do ove pojave, frekvencija, faza i koeficijent slabljenja talasa na mestu refleksije su izuzetno važni. Za razliku od putujućih valova, u stajaćem valu nema prijenosa energije zbog činjenice da valovi naprijed i nazad koji formiraju ovaj val nose energiju u jednakim količinama u naprijed iu suprotnom smjeru. Za vizualno razumijevanje pojave stojećeg vala, zamislimo primjer iz kućne akustike. Recimo da imamo podne zvučnike u nekom ograničenom prostoru (sobi). Nakon što su ih natjerali da odsviraju neku pjesmu sa puno basa, pokušajmo promijeniti lokaciju slušaoca u prostoriji. Tako će slušalac, došavši u zonu minimuma (oduzimanja) stojećeg talasa, osetiti efekat da je bas postao veoma mali, a ako slušalac uđe u zonu maksimuma (sabiranja) frekvencija, onda obrnuto. dobija se efekat značajnog povećanja bas regiona. U ovom slučaju, efekat se opaža u svim oktavama bazne frekvencije. Na primjer, ako je osnovna frekvencija 440 Hz, onda će se fenomen "sabiranja" ili "oduzimanja" također primijetiti na frekvencijama od 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, itd.

Fenomen rezonancije

Većina čvrstih tijela ima vlastitu rezonantnu frekvenciju. Razumjeti ovaj učinak prilično je jednostavno na primjeru konvencionalne cijevi, otvorene samo na jednom kraju. Zamislimo situaciju da je sa drugog kraja cijevi spojen zvučnik, koji može puštati neku konstantnu frekvenciju, može se kasnije i promijeniti. Sada, cijev ima svoju vlastitu rezonantnu frekvenciju, jednostavnim riječima, ovo je frekvencija na kojoj cijev "rezonira" ili proizvodi vlastiti zvuk. Ako se frekvencija zvučnika (kao rezultat podešavanja) poklapa s rezonantnom frekvencijom cijevi, tada će doći do efekta povećanja glasnoće nekoliko puta. To je zato što zvučnik pobuđuje vibracije vazdušnog stuba u cevi značajnom amplitudom sve dok se ne pronađe ista „rezonantna frekvencija“ i ne dođe do efekta dodavanja. Rezultirajući fenomen može se opisati na sljedeći način: cijev u ovom primjeru "pomaže" zvučniku rezonirajući na određenoj frekvenciji, njihovi napori se zbrajaju i "izlijevaju" u zvučni glasni efekat. Na primjeru muzičkih instrumenata ovaj fenomen je lako uočljiv, jer dizajn većine sadrži elemente koji se nazivaju rezonatori. Nije teško pogoditi šta služi za pojačavanje određene frekvencije ili muzičkog tona. Na primjer: tijelo gitare sa rezonatorom u obliku rupe, usklađeno sa glasnoćom; Dizajn cijevi kod flaute (i svih cijevi općenito); Cilindrični oblik tijela bubnja, koji je sam rezonator određene frekvencije.

Frekvencijski spektar zvuka i frekvencijski odziv

Budući da u praksi praktički ne postoje valovi iste frekvencije, postaje neophodno razložiti cijeli zvučni spektar čujnog opsega na prizvuke ili harmonike. U ove svrhe postoje grafikoni koji prikazuju zavisnost relativne energije zvučnih vibracija od frekvencije. Takav graf se naziva graf spektra frekvencije zvuka. Frekvencijski spektar zvuka Postoje dva tipa: diskretni i kontinuirani. Diskretni dijagram spektra prikazuje frekvencije pojedinačno, odvojene praznim razmacima. U kontinuiranom spektru, sve zvučne frekvencije su prisutne odjednom.
U slučaju muzike ili akustike najčešće se koristi uobičajeni raspored. Karakteristike vršne frekvencije(skraćeno "AFC"). Ovaj grafikon prikazuje zavisnost amplitude zvučnih vibracija od frekvencije kroz čitav frekventni spektar (20 Hz - 20 kHz). Gledajući takav graf, lako je razumjeti, na primjer, prednosti ili slabosti određenog zvučnika ili sistema zvučnika u cjelini, najjače oblasti povrata energije, padove i poraste frekvencije, slabljenje, kao i pratiti strminu opadanja.

Širenje zvučnih talasa, faza i antifaza

Proces širenja zvučnih valova odvija se u svim smjerovima od izvora. Najjednostavniji primjer za razumijevanje ovog fenomena: kamenčić bačen u vodu.
Od mjesta gdje je kamen pao, valovi počinju da se razilaze po površini vode u svim smjerovima. Međutim, zamislimo situaciju da koristimo zvučnik određene jačine, recimo zatvorenu kutiju, koja je spojena na pojačalo i pušta neku vrstu muzičkog signala. Lako je primijetiti (naročito ako dajete snažan niskofrekventni signal, kao što je bas bubanj), da zvučnik pravi brzi pokret "naprijed", a zatim isti brzi pokret "nazad". Ostaje da se shvati da kada se zvučnik pomeri napred, on emituje zvučni talas, koji čujemo kasnije. Ali šta se dešava kada se zvučnik pomeri unazad? Ali paradoksalno, dešava se ista stvar, zvučnik proizvodi isti zvuk, samo što se u našem primjeru širi u cijelosti unutar volumena kutije, ne nadilazeći je (kutija je zatvorena). Generalno, u gornjem primjeru može se uočiti dosta zanimljivih fizičkih fenomena, od kojih je najznačajniji koncept faze.

Zvučni talas koji zvučnik, kada je u jačini, zrači u pravcu slušaoca - je "u fazi". Reverzni talas, koji ulazi u zapreminu kutije, biće u skladu sa tim antifazni. Ostaje samo razumjeti šta ti koncepti znače? Faza signala- ovo je nivo zvučnog pritiska u trenutnom trenutku u nekoj tački u svemiru. Fazu je najlakše razumjeti na primjeru reprodukcije muzičkog materijala konvencionalnim stereo podnim parom kućnih zvučnika. Zamislimo da su dva takva podna zvučnika postavljena u određenu prostoriju i sviraju. Oba zvučnika u ovom slučaju reproduciraju sinhroni signal promjenjivog zvučnog pritiska, štoviše, zvučni pritisak jednog zvučnika se dodaje zvučnom pritisku drugog zvučnika. Sličan efekat nastaje zbog sinkronizma reprodukcije signala lijevog i desnog zvučnika, odnosno, drugim riječima, poklapaju se vrhovi i doline valova koje emitiraju lijevi i desni zvučnik.

Sada zamislimo da se zvučni pritisci i dalje mijenjaju na isti način (nisu se promijenili), ali sada su suprotni jedan od drugog. Ovo se može dogoditi ako spojite jedan od dva zvučnika obrnutim polaritetom ("+" kabel od pojačala do "-" terminala sistema zvučnika, a "-" kabel od pojačala do "+" terminala zvučnika sistem). U ovom slučaju, signal suprotnog smjera će uzrokovati razliku tlaka, koja se može predstaviti brojevima na sljedeći način: lijevi zvučnik će stvoriti pritisak od "1 Pa", a desni zvučnik će stvoriti pritisak od "minus 1 Pa" . Kao rezultat toga, ukupna jačina zvuka na mjestu slušatelja bit će jednaka nuli. Ova pojava se naziva antifaza. Ako detaljnije razmotrimo primjer radi razumijevanja, ispada da dvije dinamike koje igraju "u fazi" stvaraju iste oblasti kompresije i razrjeđivanja zraka, koje zapravo pomažu jedna drugoj. U slučaju idealizirane antifaze, područje zbijanja zračnog prostora koje stvara jedan zvučnik će biti praćeno područjem razrjeđivanja zračnog prostora koje stvara drugi zvučnik. To otprilike izgleda kao fenomen međusobnog sinhronog prigušenja valova. Istina, u praksi jačina zvuka ne pada na nulu, a čut ćemo jako izobličen i prigušen zvuk.

Na najpristupačniji način, ovaj fenomen se može opisati na sljedeći način: dva signala sa istim oscilacijama (frekvencijom), ali pomjerenim u vremenu. S obzirom na to, prikladnije je ove pojave pomaka prikazati na primjeru običnih okruglih satova. Zamislimo da nekoliko identičnih okruglih satova visi na zidu. Kada sekundarne kazaljke ovih satova rade sinhronizovano, 30 sekundi na jednom satu i 30 sekundi na drugom, onda je ovo primer signala koji je u fazi. Ako sekundarne kazaljke rade sa pomakom, ali je brzina i dalje ista, na primjer, na jednom satu 30 sekundi, a na drugom 24 sekunde, onda je ovo klasičan primjer pomaka faze (pomaka). Na isti način, faza se mjeri u stepenima, unutar virtuelnog kruga. U ovom slučaju, kada se signali pomaknu jedan u odnosu na drugi za 180 stepeni (polovina perioda), dobija se klasična antifaza. Često u praksi dolazi do manjih faznih pomaka, koji se takođe mogu odrediti u stepenima i uspešno eliminisati.

Talasi su ravni i sferni. Ravni talasni front se širi samo u jednom pravcu i retko se sreće u praksi. Sferni talasni front je jednostavan tip talasa koji zrači iz jedne tačke i širi se u svim pravcima. Svojstvo imaju zvučni talasi difrakcija, tj. sposobnost izbjegavanja prepreka i objekata. Stepen omotača zavisi od odnosa dužine zvučnog talasa i dimenzija prepreke ili rupe. Difrakcija se također javlja kada postoji prepreka na putu zvuka. U ovom slučaju moguća su dva scenarija: 1) Ako su dimenzije prepreke mnogo veće od valne dužine, tada se zvuk reflektuje ili apsorbuje (u zavisnosti od stepena apsorpcije materijala, debljine prepreke itd. ), a iza prepreke se formira zona "akustične sjene". 2) Ako su dimenzije prepreke uporedive sa talasnom dužinom ili čak manje od nje, tada se zvuk u izvesnoj meri difraktira u svim pravcima. Ako zvučni val, kada se kreće u jednom mediju, udari u sučelje s drugim medijem (na primjer, zračni medij sa čvrstim medijem), tada se mogu pojaviti tri scenarija: 1) val će se reflektirati od sučelja 2) val može preći u drugi medij bez promjene smjera 3) val može prijeći u drugi medij sa promjenom smjera na granici, to se naziva "prelamanje valova".

Odnos viška pritiska zvučnog talasa i oscilatorne zapreminske brzine naziva se valna impedancija. jednostavnim riječima, talasni otpor medija može se nazvati sposobnošću da apsorbuje zvučne talase ili im se „opire“. Koeficijenti refleksije i transmisije direktno zavise od odnosa valnih impedancija dva medija. Otpor talasa u gasovitom mediju je mnogo manji nego u vodi ili čvrstim materijama. Stoga, ako zvučni val u zraku padne na čvrsti predmet ili na površinu duboke vode, tada se zvuk ili odbija od površine ili apsorbira u velikoj mjeri. Zavisi od debljine površine (vodene ili čvrste) na koju pada željeni zvučni val. S malom debljinom čvrstog ili tekućeg medija, zvučni valovi gotovo potpuno "prolaze", i obrnuto, s velikom debljinom medija, valovi se češće reflektiraju. U slučaju refleksije zvučnih talasa, ovaj proces se odvija prema dobro poznatom fizičkom zakonu: „Upadni ugao je jednak uglu refleksije“. U ovom slučaju, kada val iz medija manje gustine udari u granicu sa sredinom veće gustine, javlja se fenomen refrakcija. Sastoji se od savijanja (prelamanja) zvučnog vala nakon "susreta" s preprekom, a nužno je praćen promjenom brzine. Refrakcija također ovisi o temperaturi medija u kojem dolazi do refleksije.

U procesu širenja zvučnih talasa u prostoru, njihov intenzitet neminovno opada, možemo reći slabljenje talasa i slabljenje zvuka. U praksi je prilično jednostavno naići na takav efekat: na primjer, ako dvoje ljudi stanu u polje na maloj udaljenosti (metar ili bliže) i počnu međusobno razgovarati. Ako naknadno povećate udaljenost između ljudi (ako se počnu udaljavati jedni od drugih), isti nivo jačine razgovora će se sve manje čuti. Sličan primjer jasno pokazuje fenomen smanjenja intenziteta zvučnih valova. Zašto se ovo dešava? Razlog tome su različiti procesi prijenosa topline, molekularne interakcije i unutrašnjeg trenja zvučnih valova. Najčešće u praksi dolazi do pretvaranja zvučne energije u toplotnu. Takvi procesi neizbježno nastaju u bilo kojem od 3 medija za širenje zvuka i mogu se okarakterizirati kao apsorpcija zvučnih talasa.

Intenzitet i stepen apsorpcije zvučnih talasa zavisi od mnogih faktora, kao što su pritisak i temperatura medija. Takođe, apsorpcija zavisi od specifične frekvencije zvuka. Kada se zvučni val širi u tekućinama ili plinovima, dolazi do efekta trenja između različitih čestica, koji se naziva viskozitet. Kao rezultat ovog trenja na molekularnom nivou, dolazi do procesa transformacije vala iz zvučnog u toplinski. Drugim rečima, što je veća toplotna provodljivost medija, to je niži stepen apsorpcije talasa. Apsorpcija zvuka u gasovitim medijima takođe zavisi od pritiska (atmosferski pritisak se menja sa povećanjem nadmorske visine u odnosu na nivo mora). Što se tiče zavisnosti stepena apsorpcije o frekvenciji zvuka, onda, uzimajući u obzir gore navedene zavisnosti viskoznosti i toplotne provodljivosti, apsorpcija zvuka je veća, što je veća njegova frekvencija. Na primjer, pri normalnoj temperaturi i pritisku, u zraku, apsorpcija vala frekvencije od 5000 Hz iznosi 3 dB / km, a apsorpcija vala frekvencije od 50 000 Hz bit će već 300 dB / m.

U čvrstim medijima sve gore navedene zavisnosti (toplotna provodljivost i viskoznost) su očuvane, ali se tome dodaje još nekoliko uslova. Oni su povezani sa molekularnom strukturom čvrstih materijala, koja može biti različita, sa sopstvenim nehomogenostima. U zavisnosti od ove unutrašnje čvrste molekularne strukture, apsorpcija zvučnih talasa u ovom slučaju može biti različita i zavisi od vrste određenog materijala. Kada zvuk prolazi kroz čvrsto tijelo, val prolazi kroz niz transformacija i izobličenja, što najčešće dovodi do raspršivanja i apsorpcije zvučne energije. Na molekularnom nivou može doći do efekta dislokacija, kada zvučni val izazove pomicanje atomskih ravnina, koje se zatim vraćaju u prvobitni položaj. Ili, kretanje dislokacija dovodi do sudara s dislokacijama okomitim na njih ili defekta u kristalnoj strukturi, što uzrokuje njihovo usporavanje i, kao rezultat, određenu apsorpciju zvučnog vala. Međutim, zvučni val također može rezonirati sa ovim defektima, što će dovesti do izobličenja izvornog vala. Energija zvučnog talasa u trenutku interakcije sa elementima molekularne strukture materijala se raspršuje kao rezultat procesa unutrašnjeg trenja.

U nastavku ću pokušati analizirati karakteristike ljudske slušne percepcije i neke od suptilnosti i osobina širenja zvuka.

Nedavno je bilo mnogo kontroverzi o opasnostima i prednostima vjetroturbina sa ekološke točke gledišta. Razmotrimo nekoliko pozicija na koje se prvenstveno pozivaju protivnici energije vjetra.

Jedan od glavnih argumenata protiv upotrebe vjetroturbina je buka . Vjetroturbine proizvode dvije vrste buke: mehaničku i aerodinamičku. Buka modernih vjetroagregata na udaljenosti od 20 m od mjesta postavljanja iznosi 34 - 45 dB. Za poređenje: pozadina buke noću u selu je 20 - 40 dB, buka iz automobila pri brzini od 64 km/h - 55 dB, pozadina buke u kancelariji - 60 dB, buka iz kamiona na brzina od 48 km/h na udaljenosti od njega na 100m - 65 dB, buka od čekića na udaljenosti od 7 m - 95 dB. Dakle, vjetroturbine nisu izvor buke koja na bilo koji način negativno utječe na zdravlje ljudi.
Infrazvuk i vibracije - još jedno pitanje negativnog uticaja. Tokom rada vjetrenjače, na krajevima lopatica nastaju vrtlozi, koji su, u stvari, izvori infrazvuka, što je veća snaga vjetrenjače, to je veća snaga vibracija i negativan utjecaj na divlje životinje. Frekvencija ovih vibracija - 6-7 Hz - poklapa se sa prirodnim ritmom ljudskog mozga, pa su mogući psihotropni efekti. Ali sve se to odnosi na moćne vjetroelektrane (to nije dokazano čak ni za njih). Mala energija vjetra u ovom pogledu je mnogo sigurnija od željezničkog transporta, automobila, tramvaja i drugih izvora infrazvuka sa kojima se svakodnevno susrećemo.
Relativno vibracije , onda više ne ugrožavaju ljude, ali zgrade i konstrukcije, metode njegovog smanjenja su dobro proučeno pitanje.Ako se odabere dobar aerodinamički profil za lopatice, vjetroturbina je dobro izbalansirana, generator ispravan i tehnički pregled se vrši blagovremeno, tada uopšte nema problema. Osim ako može biti potrebna dodatna amortizacija ako je vjetrenjača na krovu.
Protivnici vjetroagregata se pozivaju i na tzv vizuelni uticaj . Vizuelni uticaj je subjektivni faktor. Kako bi poboljšali estetski izgled vjetroturbina, mnoge velike firme zapošljavaju profesionalne dizajnere. Dizajneri pejzaža su uključeni da opravdaju nove projekte. U međuvremenu, prilikom istraživanja javnog mnijenja na pitanje „Da li vjetroturbine kvare cjelokupni pejzaž?“ Negativno je odgovorilo 94% ispitanika, a mnogi su istakli da se sa estetske tačke gledišta vjetroturbine skladno uklapaju u okoliš, za razliku od tradicionalnih dalekovoda.
Također, jedan od argumenata protiv upotrebe vjetroturbina je štete po životinje i ptice . Istovremeno, statistika pokazuje da na 10.000 ljudi manje od 1 umre zbog vjetroturbina, 250 zbog TV stubova, 700 zbog pesticida, 700 zbog raznih mehanizama, zbog dalekovoda - 800 kom, zbog mačaka - 1000 kom, zbog kućica/prozora - 5500 kom. Dakle, vjetroturbine nisu najveće zlo za predstavnike naše faune.
Ali zauzvrat, vjetrogenerator od 1 MW smanjuje godišnje atmosferske emisije od 1800 tona ugljičnog dioksida, 9 tona sumpornog oksida, 4 tone dušikovog oksida. Moguće je da će prelazak na energiju vjetra omogućiti da se utiče na brzinu uništenja ozona, i, shodno tome, stopa globalnog zagrijavanja.
Osim toga, vjetroturbine, za razliku od termoelektrana, proizvode električnu energiju bez korištenja vode, što smanjuje korištenje vodnih resursa.
Vjetroturbine proizvode električnu energiju bez sagorijevanja konvencionalnih goriva, što smanjuje potražnju i cijene goriva.
Na osnovu navedenog može se sa sigurnošću reći da sa ekološke tačke gledišta, vjetroturbine nisu štetne. Praktični dokaz za to je toove tehnologije brzo se razvijaju u Evropskoj uniji, SAD-u, Kini i drugim zemljama svijeta. Moderna energija vjetra danas proizvodi više od 200 milijardi kWh godišnje, što je ekvivalentno 1,3% svjetske proizvodnje električne energije. Istovremeno, u nekim zemljama ova brojka dostiže 40%.

Da li ste ikada pomislili da je zvuk jedna od najupečatljivijih manifestacija života, akcije, pokreta? A i o tome da svaki zvuk ima svoje "lice"? Čak i zatvorenih očiju, a da ništa ne vidimo, po zvuku možemo samo da nagađamo šta se dešava okolo. Možemo razlikovati glasove poznanika, čuti šuštanje, riku, lavež, 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 da je stvarno.

Šta je zvuk?

Zvukovi koje percipira ljudsko uho jedan su od najvažnijih izvora informacija o svijetu oko nas. Buka mora i vjetra, pjev ptica, glasovi ljudi 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 može podjednako odgovoriti i pozitivno i negativno, jer riječ "zvuk" ima dvostruko značenje. Dakle, moramo se složiti. Dakle, moramo se složiti šta se smatra zvukom - fizičkim fenomenom u vidu širenja zvuka vibracije u vazduhu ili senzacija slušaoca 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 potoka. Takav zvuk može promijeniti okruženje kroz koje prolazi, a sam se njime mijenja "U drugom slučaju, pod zvukom razumijemo osjećaje koji se javljaju kod slušaoca kada zvučni talas djeluje kroz slušni aparat na mozak.Čuvši zvuk čovek može da doživi razna osećanja.Složen kompleks zvukova koji nazivamo muzikom izaziva u nama najrazličitije emocije.Zvukovi čine osnovu govora koji služi kao glavno sredstvo komunikacije u ljudskom društvu. Konačno, postoji takav oblik zvuka kao što je buka. Zvučna analiza sa stanovišta subjektivne percepcije je složenija nego sa objektivnom procjenom.

Kako stvoriti zvuk?

Zajedničko svim zvukovima je da tijela koja ih generiraju, odnosno izvori zvuka osciliraju (iako su najčešće te vibracije nevidljive oku). Na primjer, zvuci glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat vibracija njihovih glasnih žica, zvuk puhačkih muzičkih instrumenata, zvuk sirene, zvižduk vjetra i udari groma su zbog fluktuacija vazdušnih masa.

Na primjeru ravnala doslovno očima možete vidjeti kako se zvuk rađa. Kakav pokret čini ravnalo kada osiguramo jedan kraj, povučemo drugi i pustimo ga? Primetićemo da je kao da je drhtao, oklevao. Na osnovu ovoga zaključujemo da zvuk nastaje kratkim ili dugim oscilacijom nekih objekata.

Izvor zvuka ne mogu biti samo vibrirajući objekti. Zvižduk metaka ili projektila u letu, zavijanje vjetra, urlik mlaznog motora rađaju se iz prekida strujanja zraka, pri čemu dolazi i do njegovog razrjeđivanja i kompresije.

Takođe, zvučni oscilatorni pokreti mogu se uočiti uz pomoć uređaja - viljuške za podešavanje. To je zakrivljena metalna šipka, postavljena na nogu na rezonatorskoj kutiji. Ako čekićem udarite u viljušku za podešavanje, oglasit će se. Vibracije grana viljuške su neprimjetne. Ali mogu se otkriti ako se mala kuglica okačena na niti dovede do zvučne viljuške za podešavanje. Lopta će se povremeno odbijati, što ukazuje na fluktuacije Kameronovih grana.

Kao rezultat interakcije izvora zvuka sa okolnim zrakom, čestice zraka počinju da se skupljaju i šire 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 u zraku. 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 vazduhu ili u vodi, oscilacije samih čestica su neprimjetne. Ali lako je pronaći primjer koji će vam reći šta se dešava kada se zvuk širi.

Neophodan uslov za širenje zvučnih talasa je prisustvo materijalnog okruženja.

U vakuumu se zvučni talasi ne šire, jer nema čestica koje prenose interakciju iz izvora vibracija.

Dakle, na Mjesecu, zbog odsustva atmosfere, vlada potpuna tišina. Čak ni pad meteorita na njegovu površinu posmatrač ne čuje.

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

Brzina zvuka je brzina širenja zvučnih talasa u mediju. U plinu se ispostavlja da je brzina zvuka reda (tačnije, nešto manja) toplinske brzine molekula i stoga raste s povećanjem temperature plina. Što je veća potencijalna energija interakcije molekula tvari, to je veća brzina zvuka, pa je 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 poprečni i uzdužni valovi mogu širiti, njihova brzina širenja je različita. Poprečni talasi se šire brzinom od 3300 m/s, a longitudinalni 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 prostiranja 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 udaljenost prostiranja zvuka utječe faktor apsorpcije zvuka, odnosno nepovratan prijenos energije zvučnog valova u druge vrste energije, posebno u toplinu. Važan faktor je i pravac zračenja i brzina širenja zvuka, koja zavisi od sredine i njenog specifičnog stanja.

Akustični valovi se šire iz izvora zvuka u svim smjerovima. Ako zvučni val prođe kroz relativno malu rupu, onda se širi u svim smjerovima, a ne ide u usmjerenom snopu. Na primjer, ulični zvuci koji prodiru kroz otvoren prozor u prostoriju čuju se na svim njezinim mjestima, a ne samo na prozoru.

Priroda širenja zvučnih talasa na prepreci zavisi od odnosa između dimenzija prepreke i talasne dužine. Ako su dimenzije prepreke male 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 od medija iz kojeg zvuk prodire. Ako je brzina zvuka u drugom mediju veća, tada će ugao prelamanja biti veći od upadnog ugla, i obrnuto.

Nailazeći na prepreku na svom putu, zvučni valovi se odbijaju od nje prema strogo definiranom pravilu - ugao refleksije jednak je kutu upada - s tim je povezan koncept eha. Ako se zvuk reflektira od nekoliko površina na različitim udaljenostima, dolazi do višestrukih odjeka.

Zvuk se širi u obliku divergentnog sfernog talasa koji ispunjava sve veći volumen. Kako se udaljenost povećava, oscilacije čestica medija slabe, a zvuk se raspršuje. Poznato je da za povećanje udaljenosti prijenosa zvuk mora biti koncentrisan u datom smjeru. Kada želimo, na primjer, da nas čuju, stavljamo ruke na usta ili koristimo usnik.

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, kraća je udaljenost širenja zvuka.

Svojstva i karakteristike zvuka

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

Period oscilovanja je vrijeme tokom kojeg se javlja jedna potpuna oscilacija. Primjer je njihajuće klatno, kada se pomiče iz krajnje lijevog položaja u krajnje desno i vraća se u prvobitni položaj.

Frekvencija oscilovanja je broj kompletnih oscilacija (perioda) u jednoj sekundi. Ova jedinica se zove herc (Hz). Što je viša frekvencija oscilacija, to je jači zvuk koji čujemo, odnosno zvuk ima viši ton. U skladu sa prihvaćenim međunarodnim sistemom 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 frekvencije od 2000 do 5000 kHz. Najveća oštrina sluha uočava se u dobi od 15-20 godina. Sluh se pogoršava sa godinama.

Koncept talasne dužine povezan je sa periodom i frekvencijom oscilacija. Dužina zvučnog vala je udaljenost između dvije uzastopne koncentracije 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 je praćen sekundarnim tonovima, koji su uvijek više frekvencije (pretonovi). Timbar je kvalitativna karakteristika zvuka. Što je više prizvuka postavljeno na glavni ton, to je muzički zvuk "sočniji".

Druga glavna karakteristika je amplituda oscilacija. Ovo je najveće odstupanje od ravnotežnog položaja za harmonijske vibracije. Na primjeru klatna - njegovo maksimalno odstupanje do krajnje lijeve pozicije, odnosno do krajnje desne pozicije. Amplituda oscilacija 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 zauzvrat 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 različite slušne percepcije 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 boli. Ova jačina zvuka naziva se prag boli.

Uticaj zvuka na ljudsko uho

Ljudski slušni organi su u stanju da percipiraju vibracije frekvencije od 15-20 herca do 16-20 hiljada herca. Mehaničke vibracije sa naznačenim frekvencijama nazivaju se zvučnim ili akustičnim (akustika - 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. Sluh se pogoršava sa godinama. 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 čak i za 1 Hz. Na višim frekvencijama, naš slušni aparat postaje manje prijemčiv na ovu malu promjenu 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 izuzetka. Ima ljudi koji imaju neobično dobar sluh. Daroviti muzičar može otkriti promjenu u zvuku samo djelićem vibracija.

Vanjsko 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. Ušni kanal, koji je dva centimetra duga cijev koja se sužava prema unutra, štiti unutrašnje dijelove uha i djeluje kao rezonator. Ušni kanal završava na bubnoj opni, membrani koja vibrira pod dejstvom zvučnih talasa. Tu, na vanjskoj granici srednjeg uha, dolazi do transformacije objektivnog zvuka u subjektivni. Iza bubne opne nalaze se tri male međusobno povezane kosti: čekić, nakovanj 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 čekić, nakovanj i uzengija, ispunjena je zrakom i povezana je sa usnom šupljinom Eustahijevom cijevi. Zahvaljujući potonjem, isti pritisak se održava na unutrašnjoj i vanjskoj strani bubne opne. Obično je Eustahijeva cijev zatvorena, a otvara se samo naglom promjenom pritiska (pri zijevanju, gutanju) kako bi se izjednačio. Ako je nekome Eustahijeva cijev zatvorena, na primjer, zbog prehlade, tada se pritisak ne izjednačava, a osoba osjeća bol u ušima. Nadalje, vibracije se 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 na ovalnom prozoru. Zvučni talasi se šire u tečnosti (perilimfi) koja ispunjava pužnicu. Ovaj organ unutrašnjeg uha, u obliku pužnice, ima dužinu od tri centimetra i podijeljen je na dva dijela cijelom dužinom septumom. Zvučni talasi dopiru do pregrade, obilaze je i potom se šire u pravcu skoro do istog mesta gde su prvi dotakli pregradu, ali sa druge strane. Septum pužnice sastoji se od bazalne membrane koja je vrlo debela i zategnuta. Zvučne vibracije stvaraju valovite talase na njenoj površini, dok grebeni za različite frekvencije leže u potpuno određenim dijelovima membrane. Mehaničke vibracije se pretvaraju u električne vibracije u posebnom organu (Cortijev organ) koji se nalazi iznad gornjeg dijela glavne membrane. Tektorijalna membrana se nalazi iznad Cortijevog organa. Oba ova organa su uronjena u tekućinu - endolimfu i odvojena su od ostatka pužnice Reissner-ovom membranom. Dlake koje rastu iz organa, Corti, gotovo prodiru kroz tektorijalnu membranu, a kada se pojavi zvuk, dodiruju se - zvuk se pretvara, sada je kodiran u obliku električnih signala. Značajnu ulogu u jačanju naše sposobnosti percepcije zvukova imaju koža i kosti lubanje, zbog njihove dobre provodljivosti. Na primjer, ako prislonite uvo na šinu, tada se kretanje voza koji se približava može biti otkriveno mnogo prije nego što se pojavi.

Uticaj zvuka na ljudski organizam

Tokom proteklih decenija, naglo se povećao broj raznih vrsta automobila i drugih izvora buke, širenje prenosivih radija i kasetofona, često uključenih na veliku jačinu zvuka, i strast za glasnom popularnom muzikom. Primjećuje se da se u gradovima svakih 5-10 godina nivo buke povećava za 5 dB (decibela). Treba imati na umu da je za daleke pretke čovjeka buka bila alarmni signal koji je ukazivao na mogućnost opasnosti. Istovremeno, brzo su se mijenjali simpatičko-nadbubrežni i kardiovaskularni sistem, izmjena plinova i drugi vidovi metabolizma (povećan nivo šećera i kolesterola u krvi), pripremajući tijelo za borbu ili bijeg. Iako je kod modernog čovjeka ova funkcija sluha izgubila takav praktični značaj, sačuvane su "vegetativne reakcije borbe za postojanje". Dakle, čak i kratkotrajna buka od 60-90 dB izaziva povećanje lučenja hormona hipofize koji stimulišu proizvodnju mnogih drugih hormona, posebno kateholamina (adrenalina i norepinefrina), pojačava se rad srca, krvnih sudova. steže, krvni pritisak (BP) raste. Istovremeno, uočeno je da je najizraženiji porast krvnog tlaka uočen kod pacijenata s hipertenzijom i onih s nasljednom predispozicijom za nju. Pod utjecajem buke, moždana aktivnost je poremećena: priroda elektroencefalograma se mijenja, oštrina percepcije i mentalne performanse se smanjuju. Došlo je do pogoršanja probave. Poznato je da produženo izlaganje bučnom okruženju dovodi do gubitka sluha. U zavisnosti od individualne osjetljivosti, ljudi različito ocjenjuju buku kao neugodnu i uznemirujuću. Istovremeno, muzika i govor od interesa za slušaoca, čak i na 40-80 dB, mogu se relativno lako prenijeti. Obično sluh percipira fluktuacije u rasponu od 16-20000 Hz (oscilacije u sekundi). Važno je naglasiti da neugodne posljedice izaziva ne samo pretjerana buka u čujnom opsegu oscilacija: ultra- i infrazvuk u opsegu koje ljudski sluh ne percipira (iznad 20 hiljada Hz i ispod 16 Hz) uzrokuje i nervno naprezanje, malaksalost , vrtoglavica, promene 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 nego 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 plastikom, što dovodi do preranog starenja organizma.

Sa ovim zapažanjima-otkrićima počele su se pojavljivati ​​metode svrsishodnog utjecaja na osobu. 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 normama dozvoljene buke za prostorije ove namjene. Normalizovani konstantni parametri buke u izračunatim tačkama su nivoi zvučnog pritiska L, dB, u oktavnim frekventnim opsezima sa srednjim geometrijskim frekvencijama od 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Za približne proračune dozvoljeno je koristiti nivoe zvuka LA, dBA. Normalizovani parametri isprekidane 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 na umu da se dozvoljeni nivoi buke iz vanjskih izvora u prostorijama određuju uz osiguranje normativne ventilacije prostorija (za stambene prostore, odjele, razrede - s otvorenim prozorima, krmenim vratima, uskim prozorskim krilima).

Izolacija od vazdušnog zvuka je slabljenje zvučne energije kada se prenosi kroz ogradu.

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

Buka. Muzika. Govor.

Sa stanovišta percepcije zvukova od strane organa sluha, mogu se podijeliti uglavnom 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 stapanje svih tih zvukova u jedan neskladan glas. Vjeruje se da je buka kategorija zvukova koji uznemiruju osobu ili nerviraju.

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

Zvuk može ubiti osobu. U srednjem vijeku bilo je čak i takvog pogubljenja, kada bi osobu stavili pod zvono i počeli je tući. Postepeno je zvonjava ubila osobu. Ali to je bilo u srednjem vijeku. U naše vrijeme su se pojavili nadzvučni avioni. Ako takva letjelica preleti grad na visini od 1000-1500 metara, tada će popucati prozori na kućama.

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 s 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, osigurati optimalan nivo aktivnosti kardiovaskularnog sistema. Ali treba se samo sjetiti kako vojnici idu u bitku. Pjesma je od pamtivijeka bila neizostavan atribut vojničke pohode.

Infrazvuk i ultrazvuk

Može li se zvukom nazvati ono što uopće ne čujemo? Pa šta ako ne čujemo? Zar ti zvukovi više nisu dostupni nikome ili bilo čemu?

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

Infrazvuk - elastične vibracije i talasi sa frekvencijama koje leže ispod frekvencijskog opsega koji ljudi čuju. Obično se 15-4 Hz uzima kao gornja granica infrazvučnog opsega; takva definicija je uvjetna, jer se uz dovoljan intenzitet slušna percepcija javlja i na frekvencijama od nekoliko Hz, iako u ovom slučaju nestaje tonski karakter osjeta, a samo pojedinačni ciklusi oscilacija postaju prepoznatljivi. Donja granica frekvencije infrazvuka je neizvjesna. Trenutno se njegovo polje proučavanja proteže do oko 0,001 Hz. Dakle, opseg infrazvučnih frekvencija pokriva oko 15 oktava.

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

I iako naše uši ne "hvataju" takve vibracije, ali ih osoba nekako ipak percipira. U tom slučaju doživljavamo neugodne, a ponekad i uznemirujuće osjećaje.

Odavno je uočeno 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 u zraku. To je dovelo do hipoteza da životinje, zahvaljujući svojim oštrim osjetilima, percipiraju takve signale ranije od ljudi.

Nažalost, infrazvuk proizvode mnoge mašine i industrijske instalacije. Ako se, recimo, dogodi u automobilu ili avionu, tada su piloti ili vozači nakon nekog vremena uznemireni, brže se umaraju, a to može izazvati nesreću.

Oni prave buku u infrazvučnim mašinama i tada je teže raditi na njima. I svima oko vas će biti teško. Nije bolje ako u stambenoj zgradi "zuji" infrazvukom. Čini se da je nečujno, ali ljudi se nerviraju i mogu se čak i razboljeti. Da biste se riješili infrazvučnih poteškoća omogućava poseban "test" koji svaki uređaj mora proći. Ako se “fonira” u zoni infrazvuka, onda neće dobiti propusnicu za ljude.

Kako se zove veoma visok ton? Takva škripa koja je nedostupna našem uhu? Ovo je ultrazvuk. Ultrazvuk - elastični talasi sa frekvencijama od približno (1,5 - 2) (104 Hz (15 - 20 kHz) do 109 Hz (1 GHz); oblast frekvencijskih talasa od 109 do 1012 - 1013 Hz se obično naziva hiperzvukom. Po frekvenciji, ultrazvuk je pogodno podeljen 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 karakteriše svoje karakteristike proizvodnje, prijema, distribucije i primjene.

Po fizičkoj prirodi, ultrazvuk je elastični valovi, i po tome se ne razlikuje od zvuka, stoga je granica frekvencije između zvuka i ultrazvučnih valova uvjetna. Međutim, zbog viših frekvencija i, posljedično, kratkih valnih dužina, postoji niz karakteristika u širenju 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 - slabljenje u njima je mnogo manje.

Ljudsko uho nije sposobno da percipira ultrazvučne talase. Međutim, mnoge životinje to slobodno percipiraju. To su, između ostalog, psi koje tako dobro poznajemo. Ali psi, nažalost, 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 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 postaju mnogo značajnije - sa elektronima provodljivosti, toplotnim fononima itd. Hiperzvuk se takođe često predstavlja kao protok kvazičestica. - fononi.

Opseg hiperzvučnih frekvencija odgovara frekvencijama elektromagnetnih oscilacija u opsegu decimetar, centimetar i milimetar (tzv. ultra-visoke frekvencije). Frekvencija od 109 Hz u vazduhu pri normalnom atmosferskom pritisku i sobnoj temperaturi treba da bude istog reda veličine kao i srednji 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 u stanju 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.

Uz pomoć posebnih instrumenata možete vidjeti širenje zvučnih valova.

Zvučni valovi mogu štetiti ljudskom zdravlju i obrnuto, pomažu u liječenju bolesti, zavisi od vrste zvuka.

Ispostavilo se da postoje zvukovi koje ljudsko uho ne percipira.

Bibliografija

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

Kasyanov V. A. Fizika 10. razred

Leonov A. A "Ja poznajem svijet" Det. enciklopedija. fizika

Poglavlje 2. Akustična buka i njen uticaj na ljude

Svrha: Istražiti uticaj akustične buke na ljudski organizam.

Uvod

Svijet oko nas je prekrasan svijet zvukova. Oko nas su glasovi ljudi i životinja, muzika i šum vjetra, pjev ptica. Ljudi prenose informacije govorom, a uz pomoć sluha ih percipiraju. Za životinje zvuk nije ništa manje važan, a na neki način i važniji jer im je sluh razvijeniji.

Sa stanovišta fizike, zvuk su mehaničke vibracije koje se šire u elastičnom mediju: vodi, vazduhu, čvrstom tijelu itd. Sposobnost osobe da percipira zvučne vibracije, sluša ih, ogleda se u nazivu doktrina zvuka - akustika (od grčkog akustikos - čujni, slušni). Osećaj zvuka u našim slušnim organima javlja se uz periodične promene vazdušnog pritiska. Zvučne talase sa velikom amplitudom promene zvučnog pritiska ljudsko uho percipira kao glasne zvukove, 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 nazivaju se zvucima visokog tona, a vibracije zvuka niske frekvencije nazivaju se niskim zvucima.

Ljudski slušni organi su sposobni da percipiraju zvukove frekvencije u rasponu od približno 20 Hz do 20.000 Hz. Longitudinalni talasi u medijumu sa frekvencijom promene pritiska manjom od 20 Hz nazivaju se infrazvukom, 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 opsega proizvoljne, jer zavise od starosti ljudi i individualnih karakteristika njihovog zvučnog aparata. Obično se s godinama gornja granica frekvencije percipiranih zvukova značajno smanjuje - neki stariji ljudi mogu čuti zvukove čija frekvencija ne prelazi 6.000 Hz. Djeca, naprotiv, mogu percipirati zvukove čija je frekvencija nešto veća od 20.000 Hz.

Oscilacije čije su frekvencije veće od 20.000 Hz ili manje od 20 Hz neke životinje čuju.

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, svojstva materijala koji pokrivaju zidove i plafone. Ovo se odnosi na slušnu percepciju zvuka.

Tu je i muzička akustika, koja ispituje muzičke instrumente i uslove za njihov najbolji zvuk. 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).

Istorijat

Zvukovi su se počeli proučavati u antici, jer osobu karakterizira zanimanje 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 trube koja stvara zvuk.

U 4. veku pre nove ere, Aristotel je bio prvi koji je ispravno razumeo kako zvuk putuje u vazduhu. 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, u eksperimentima Roberta Boylea, dokazano je da je zrak provodnik zvuka (zvuk se ne širi u vakuumu).

Godine 1700-1707. Pariška akademija nauka objavila je memoare Josepha Saveura o akustici. Saver u ovim memoarima govori o fenomenu koji je dobro poznat dizajnerima orgulja: ako dvije cijevi orgulja istovremeno emituju dva zvuka, samo malo različitog po visini, tada se čuju periodična pojačanja zvuka, slična bubnju. Saver 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, onda se kraj četvrte vibracije prvog zvuka poklapa sa krajem pete vibracije drugog zvuka, pa se tako zvuk je pojačan. Od lula za orgulje, Saver je prešao na eksperimentalno proučavanje vibracija struna, promatrajući čvorove i antinode vibracija (ova imena, koja još uvijek postoje u nauci, uveo je sam), a također je primijetio da kada se struna pobuđuje, uz glavna nota, zvuk ostalih nota, dužina čiji su talasi ½, 1/3, ¼,. od glavnog. On je ove note nazvao najvišim harmonijskim tonovima, a ovo ime je bilo predodređeno da ostane u nauci. Konačno, Saver je prvi pokušao da odredi granicu percepcije vibracija kao zvukova: za niske zvukove je naznačio granicu od 25 vibracija u sekundi, a za visoke - 12 800. Nakon toga, Newton je na osnovu ovih eksperimentalnih Saverovim radovima, 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

Zajedničko svim zvukovima je da tijela koja ih stvaraju, odnosno izvori zvuka, osciliraju. Svima su poznati zvuci koji nastaju kada se pomiče koža nategnuta preko bubnja, valovi morskog daska, grane koje se njišu od vjetra. Svi se razlikuju jedni od drugih. "Boja" svakog pojedinačnog zvuka striktno zavisi od pokreta zbog kojeg nastaje. Dakle, ako je oscilatorno kretanje izuzetno brzo, zvuk sadrži visokofrekventne vibracije. Sporije oscilatorno kretanje stvara zvuk niže frekvencije. Razni eksperimenti pokazuju da bilo koji izvor zvuka nužno oscilira (iako najčešće te oscilacije nisu vidljive oku). Na primjer, zvuci glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat vibracija njihovih glasnih žica, zvuk puhačkih muzičkih instrumenata, zvuk sirene, zvižduk vjetra i udari groma su zbog fluktuacija vazdušnih masa.

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

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

Istraživanja su pokazala da je ljudsko uho u stanju da percipira kao zvuk mehaničke vibracije tijela koje se javljaju na frekvenciji 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 uređaji za registraciju zvukova koji su izvan granice frekvencije koju percipira ljudsko uho.

Ako brzina oscilatornog kretanja određuje frekvenciju zvuka, tada je njegova veličina (veličina prostorije) glasnoća. Ako se takav kotač okreće velikom brzinom, javit će se ton visoke frekvencije, a sporija rotacija će generirati 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 uzrokuju odstupanje ploče, zvuk je glasniji. Dakle, možemo uočiti još jednu karakteristiku zvuka - njegovu glasnoću (intenzitet).

Nemoguće je ne spomenuti takvo svojstvo zvuka kao što je kvaliteta. Kvalitet je usko povezan sa strukturom, koja može ići od pretjerano složene do krajnje jednostavne. Ton melodije 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.

Možete kreirati složene zvukove, tako na primjer, mnoge frekvencije sadrže zvuk akorda orgulja. Čak je i zvuk žice mandoline prilično složen. To je zbog činjenice da rastegnuta žica oscilira 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 protuzakonito primjenjiv 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 linija

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 visine). Većina zvukova nije tako melodična, nemaju integralni odnos frekvencija karakterističnih za muzičke zvukove. Ovi zvuci su po strukturi slični buci. Stoga, sumirajući rečeno, možemo reći da zvuk karakteriše glasnoća, kvalitet i visina.

Šta se dešava sa zvukom nakon što je stvoren? Kako dopire, na primjer, do našeg uha? Kako se širi?

Zvuk percipiramo ušima. Između tijela za sondiranje (izvor zvuka) i uha (prijemnik zvuka) nalazi se tvar koja prenosi zvučne vibracije od izvora zvuka do prijemnika. Najčešće je ova tvar zrak. Zvuk se ne može širiti 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. Zatim počinju da ispumpavaju vazduh pumpom. Kako se zrak razrjeđuje, zvuk postaje sve slabiji i slabiji i na kraju gotovo potpuno nestaje. Kada ponovo počnem da puštam vazduh ispod zvona, ponovo se čuje zvuk zvona.

Naravno, zvuk se ne širi samo u vazduhu, već iu drugim tijelima. Ovo se takođe može testirati eksperimentalno. Čak i tako slab zvuk kao što je kucanje džepnog sata koji leži na jednom kraju stola može se jasno čuti ako stavite uvo na drugi kraj stola.

Poznato je da se zvuk prenosi na velike udaljenosti na tlu, a posebno na željezničkim prugama. Prislonivši uvo na ogradu ili na tlo, možete čuti zvuk dalekosežnog voza ili topot konja u galopu.

Ako, dok smo pod vodom, udarimo kamen o kamen, jasno ćemo čuti zvuk udarca. Dakle, zvuk se širi i u vodi. Ribe čuju korake i glasove ljudi na obali, to je dobro poznato ribolovcima.

Eksperimenti pokazuju da različita čvrsta tijela različito provode zvuk. 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 krpom i ne čujemo kako otkucava.

Inače, činjenica da je eksperiment sa zvonom stavljenim ispod kape dugo izgledao ne baš uvjerljiv, povezana je sa širenjem zvuka u čvrstim tijelima. Činjenica je da eksperimentatori nisu dovoljno dobro izolirali zvono, a zvuk se čuo čak i kada ispod poklopca nije bilo zraka, jer su se vibracije prenosile raznim spojevima instalacije.

Godine 1650. Athanasius Kirch'er i Otto Gücke su, na osnovu eksperimenta sa zvonom, zaključili 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 koji nas okružuje, za razliku od dvodimenzionalne površine vode, trodimenzionalan, onda se zvučni valovi šire ne u dva, već u tri smjera - u obliku divergentnih sfera.

Zvučni valovi, kao i svaki drugi mehanički valovi, ne šire se u svemiru trenutno, već određenom brzinom. Najjednostavnija zapažanja omogućavaju da se to potvrdi. Na primjer, tokom grmljavine prvo vidimo munju, a tek nakon nekog vremena čujemo grmljavinu, iako se vibracije zraka, koje mi percipiramo 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 njegovog nastanka. A zvuku grmljavine, koji je nastao istovremeno sa munjom, potrebno nam je dosta opipljivog vremena da pređemo udaljenost od mesta njegovog pojavljivanja 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 se zvuk širi. 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, primjećujemo da su divergentni krugovi ponekad manji, a nekad veći, drugim riječima, razmak između vrhova valova ili valovnih korita može biti različit ovisno o veličini objekta zbog kojeg su nastali. Držeći ruku dovoljno nisko iznad površine vode, možemo osjetiti svaki pljusak koji prođe pored nas. Što je veća udaljenost između uzastopnih talasa, to će rjeđe njihove vrhove dodirivati ​​naše prste. Ovako jednostavan eksperiment nam omogućava da zaključimo da u slučaju talasa na površini vode za datu brzinu širenja talasa, veća frekvencija odgovara manjoj udaljenosti između vrhova talasa, odnosno kraćim talasima, i obrnuto, na nižoj frekvenciji, 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 datoj tački. Ova promjena u potpunosti ponavlja oscilaciju membrane izvora zvuka. Osoba čuje zvuk jer zvučni talas vrši različit pritisak na bubnu opnu njihovog uha. Čim vrh zvučnog vala (ili područje visokog pritiska) dopre do našeg uha. Osećamo pritisak. Ako područja povećanog pritiska zvučnog talasa dovoljno brzo prate jedno drugo, tada bubna opna našeg uha brzo vibrira. Ako su vrhovi zvučnog talasa daleko jedan iza drugog, tada će bubna opna vibrirati mnogo sporije.

Brzina zvuka u vazduhu je iznenađujuće konstantna. Već smo vidjeli da je frekvencija zvuka direktno povezana sa rastojanjem 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. Može se reći i na drugi način: talasna dužina je obrnuto proporcionalna frekvenciji sa faktorom proporcionalnosti jednakim brzini zvuka.

Kako zvuk postaje čujan? Kada zvučni talasi uđu u ušni kanal, uzrokuju vibriranje bubne opne, srednjeg i unutrašnjeg uha. Jednom u tečnosti koja ispunjava pužnicu, vazdušni talasi deluju na ćelije dlake unutar Cortijevog organa. Slušni nerv prenosi ove impulse u mozak, gdje se pretvaraju u zvukove.

Merenje buke

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

U bučnim područjima mnogi ljudi razvijaju simptome bolesti buke: povećana nervna razdražljivost, umor, visok krvni pritisak.

Nivo buke se mjeri u jedinicama,

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

Akustični šum su nasumične zvučne vibracije različite fizičke prirode, koje karakterizira nasumična promjena amplitude, frekvencije.

Širenjem zvučnog talasa, koji se sastoji od kondenzacije i razrjeđivanja zraka, mijenja se pritisak na bubnu opnu. Jedinica za pritisak je 1 N/m2, a jedinica za zvučnu snagu je 1 W/m2.

Prag čujnosti je minimalna jačina zvuka koju osoba percipira. Različit je za različite ljude i stoga se konvencionalno smatra zvučnim pritiskom jednak 2x10 "5 N / m2 na 1000 Hz, što odgovara snazi ​​od 10"12 W / m2, za prag sluha. Sa ovim veličinama se upoređuje izmjereni zvuk.

Na primjer, zvučna snaga motora prilikom polijetanja mlaznog aviona iznosi 10 W/m2, odnosno prelazi prag za 1013 puta. Nezgodno je raditi sa tako velikim brojevima. Za zvukove 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 glasnoći.

Neki ljudi ne čuju zvukove visoke frekvencije. Dakle, kod starijih ljudi gornja granica percepcije zvuka pada na 6000 Hz. Ne čuju, na primjer, škripu komarca i trepet cvrčka, 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 punili vazduh svojim oštrim zujanjem do mojih ušiju, 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 studentskoj publici dostiže približno 50 dB, a ulična buka u gustom saobraćaju je otprilike 90 dB. Buka iznad 100 dB može biti nepodnošljiva za ljudsko uho. Šumovi od 140 dB (na primjer, zvuk poletanja mlaznog aviona) mogu biti bolni za uho i oštetiti bubnu opnu.

Za većinu ljudi sluh postaje tup s godinama. To je zbog činjenice da ušne koščice gube svoju prvobitnu pokretljivost, te se stoga vibracije ne prenose na unutrašnje uho. Uz to, infekcije slušnih organa mogu oštetiti bubnu opnu i negativno utjecati na funkcioniranje kostiju. 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 (kao što je na podu u fabrici) ili iznenadnim i vrlo glasnim rafalima zvuka. Morate biti veoma oprezni kada koristite lične stereo plejere, jer prekomjerna jačina zvuka također može dovesti do gluvoće.

Dozvoljena unutrašnja buka

Što se tiče nivoa buke, treba napomenuti da ovakav koncept nije prolazan i neuređen sa stanovišta zakonodavstva. Dakle, u Ukrajini su do danas na snazi ​​sanitarne norme za dozvoljenu buku u prostorijama stambenih i javnih zgrada i na teritoriji stambenog razvoja usvojene još u vrijeme SSSR-a. Prema ovom dokumentu, u stambenim prostorijama mora biti osiguran nivo buke koji ne prelazi 40 dB danju i 30 dB noću (od 22:00 do 08:00).

Vrlo često buka nosi važne informacije. Trkač automobila ili motociklista pažljivo osluškuje zvukove koje ispuštaju motor, šasija i drugi dijelovi 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 haotične kompleksne vibracije različite fizičke prirode.

Problem buke postoji već dugo vremena. Već u davna vremena, zvuk točkova na kaldrmi kod mnogih je izazivao nesanicu.

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

Zagađenje bukom stalno raste. Ako je 1948. godine, tokom anketiranja stanovnika velikih gradova, 23% ispitanika odgovorilo potvrdno na pitanje da li su zabrinuti zbog buke u stanu, onda je 1961. godine - već 50%. U posljednjoj deceniji, nivo buke u gradovima je povećan za 10-15 puta.

Buka je vrsta zvuka, iako se često naziva "neželjenim zvukom". Istovremeno, prema stručnjacima, buka tramvaja procjenjuje se na nivo od 85-88 dB, trolejbusa - 71 dB, autobusa sa motorom snage više od 220 KS. sa. - 92 dB, manje od 220 KS sa. - 80-85 dB.

Naučnici sa Univerziteta Ohajo State otkrili su da ljudi koji su redovno izloženi glasnoj buci imaju 1,5 puta veću vjerovatnoću da razviju akustičnu neuromu.

Akustični neurom je benigni tumor koji uzrokuje gubitak sluha. Naučnici su pregledali 146 pacijenata sa akustičnim neuromom i 564 zdrave osobe. Svima su im postavljana pitanja o tome koliko često su morali da se nose sa glasnim zvukovima koji nisu jači od 80 decibela (saobraćajna buka). Upitnik je uzeo u obzir buku instrumenata, motora, muzike, dječiju vrisku, buku na sportskim događajima, u barovima i restoranima. Učesnici studije su također upitani da li koriste zaštitu za sluh. Oni koji su redovno slušali glasnu muziku imali su 2,5 puta veći rizik od akustičnog neuroma.

Za one koji su bili izloženi tehničkoj buci - 1,8 puta. Za ljude koji redovno slušaju dječiji plač, buka na stadionima, restoranima ili barovima je 1,4 puta veća. Kada koristite zaštitu za sluh, rizik od akustičnog neuroma nije veći nego kod ljudi koji uopće nisu izloženi buci.

Uticaj akustične buke na ljude

Uticaj akustične buke na osobu je različit:

A. Štetno

Buka izaziva benigni tumor

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

Buke su veštačke, tehnogene. Imaju negativan uticaj na ljudski nervni sistem. Jedna od najgorih urbanih buka je buka drumskog saobraćaja na glavnim autoputevima. Nadražuje nervni sistem, pa osobu muči anksioznost, osjeća se umorno.

B. Povoljno

Korisni zvuci uključuju buku lišća. Prskanje talasa deluje smirujuće na našu psihu. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, lagani pljusak vode i šum daska uvijek su ugodni za čovjeka. Smiruju ga, ublažavaju stres.

C. Medical

Terapeutsko dejstvo na čoveka uz pomoć zvukova prirode nastalo je od lekara i biofizičara koji su radili sa astronautima početkom 80-ih godina dvadesetog veka. U psihoterapijskoj praksi prirodni šum se koristi u liječenju raznih bolesti kao pomoćno sredstvo. Psihoterapeuti koriste i takozvani "bijeli šum". Ovo je neka vrsta šištanja, koje nejasno podsjeća na zvuk valova bez prskanja vode. Doktori vjeruju da "bijeli šum" smiruje i umiruje.

Uticaj buke na ljudski organizam

Ali da li samo slušni organi pate od buke?

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 bučnim sredinama. Razni muzičari imaju čir na želucu - profesionalnu bolest.

4. Dovoljno jaka buka 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 pri ponovljenom delovanju.

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

7. Pod uticajem buke menja se metabolizam ugljenih hidrata, masti, proteina, soli, što se manifestuje promenom biohemijskog sastava krvi (smanjuje se nivo šećera u krvi).

Prekomjerna buka (iznad 80 dB) utiče 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 plastikom, što dovodi do preranog starenja tijelo.

PROBLEM SA BUKOM

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

Ipak, drumski saobraćaj je vodeći među glavnim izvorima buke u gradu. On je taj koji uzrokuje buku do 95 dB na skali mjerača zvuka na glavnim ulicama gradova. 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 se naglo povećava u trenutku njegovog pokretanja i zagrevanja. Kada se automobil kreće pri prvoj brzini (do 40 km/h), buka motora je 2 puta veća od buke koju proizvodi pri drugoj brzini. Kada automobil snažno 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. Ishemijska bolest srca, hipertenzija, povišen holesterol u krvi češći su kod ljudi koji žive u bučnim područjima. Buka jako remeti san, smanjuje njegovo trajanje i dubinu. Period uspavljivanja se produžava za sat i više, a nakon buđenja ljudi se osjećaju umorno i imaju glavobolju. Sve se to vremenom pretvara u hronični prezaposlenost, slabi imunološki sistem, doprinosi razvoju bolesti i smanjuje efikasnost.

Sada se vjeruje da buka može smanjiti životni vijek osobe za gotovo 10 godina. Sve je više i mentalno oboljelih zbog pojačanih zvučnih podražaja, a posebno buka pogađa žene. Generalno, broj nagluvih u gradovima je porastao, ali su glavobolje i razdražljivost postali 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, ublažavaju stres. Koristi se u medicinskim ustanovama, u sobama za psihološku pomoć. Prirodni šumovi prirode postaju sve rjeđi, potpuno nestaju ili bivaju ugušeni industrijskim, transportnim i drugim bukama.

Produžena buka negativno utječe na organ sluha, smanjujući osjetljivost na zvuk. To dovodi do sloma u radu srca, jetre, iscrpljenosti i prenaprezanja nervnih ćelija. Oslabljene ćelije nervnog sistema ne mogu u dovoljnoj meri da koordiniraju rad različitih sistema tela. To dovodi do prekida njihovih aktivnosti.

Već znamo da je buka od 150 dB štetna za ljude. Nije uzalud u srednjem vijeku došlo do pogubljenja ispod zvona. Zujanje zvona je mučilo i polako ubijalo.

Svaka osoba različito percipira buku. Mnogo zavisi od starosti, temperamenta, zdravstvenog stanja, uslova okoline. Buka ima akumulativno dejstvo, odnosno akustični nadražaji, akumulirajući se 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, njeno štetno dejstvo na organizam se javlja nevidljivo, neprimjetno, a kvarovi u organizmu se ne otkrivaju odmah. Osim toga, ljudsko tijelo je praktično bespomoćno protiv buke.

Doktori sve češće govore o bolesti buke, primarnoj leziji sluha i nervnog sistema. Izvor zagađenja bukom može biti industrijsko preduzeće ili transport. Posebno teški kiperi i tramvaji proizvode veliku 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 treba izmjestiti 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 uvelike pomaže da se izbjegnu štetni efekti buke.

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

Stepen zaštite zgrada od buke prvenstveno je određen normama dozvoljene buke za prostorije ove namjene.

BORBA PROTIV AKUSTIČNE BUKE

Laboratorija za akustiku MNIIP-a razvija sekcije „Akustična ekologija“ kao dio projektne dokumentacije. Izvode se projekti zvučne izolacije prostorija, kontrole buke, proračuni sistema za pojačavanje zvuka, akustična mjerenja. Iako u običnim prostorijama ljudi sve više traže akustičnu udobnost - dobru zaštitu od buke, razumljiv govor i odsustvo tzv. akustični fantomi - negativne zvučne slike koje neki formiraju. U konstrukcijama namenjenim dodatnoj borbi sa decibelima smenjuju se najmanje dva sloja - "tvrda" (gips ploča, gips vlakna).Takođe, akustični dizajn treba da zauzme svoju skromnu nišu unutra. Za borbu protiv akustične buke koristi se frekventno filtriranje.

GRAD I ZELENI PROSTORI

Ako svoj dom zaštitite od buke drvećem, tada će biti korisno znati da lišće ne apsorbira zvukove. Udarajući o deblo, zvučni talasi se lome, spuštajući se prema tlu, koje se apsorbuje. Smreka se smatra najboljim čuvarom tišine. Čak i na najprometnijem autoputu možete živjeti u miru ako zaštitite svoj dom uz zeleno drveće. I bilo bi lijepo posaditi kestene u blizini. Jedno odraslo stablo kestena čisti prostor do 10 m visine, do 20 m širine i do 100 m dužine od izduvnih gasova automobila. Istovremeno, za razliku od mnogih drugih stabala, kesten razgrađuje otrovne gasove bez ikakve štete po svoj “ zdravlje”.

Značaj ozelenjavanja 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 vjetar brzina od 10 do 2 m/s, smanjiti koncentraciju gasova iz mašina do 15% po jedinici zapremine vazduha, učiniti vazduh vlažnijim, sniziti njegovu temperaturu, odnosno učiniti ga prozračnijim.

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

Zelene površine u kombinaciji sa travnjacima, cvjetnjacima blagotvorno djeluju na ljudsku psihu, smiruju vid, nervni sistem, izvor su inspiracije, povećavaju radnu sposobnost 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 izuzetnih ruskih pejzažista Šiškina, Levitana, dela ruskih i sovjetskih pisaca. Nije slučajno da je Sibirski naučni centar osnovan među zelenim zasadima borove šume Priobsky. Ovdje, u sjeni gradske vreve, okruženi zelenilom, naši sibirski naučnici uspješno sprovode svoja istraživanja.

Zasađenost zelenila u gradovima kao što su Moskva i Kijev je visoka; u potonjem, na primjer, ima 200 puta više zasada po stanovniku nego u Tokiju. U glavnom gradu Japana, za 50 godina (1920-1970), uništeno je oko polovine "svih zelenih površina koje se nalaze u krugu" od deset kilometara od centra. U Sjedinjenim Državama, skoro 10.000 hektara centralnih gradskih parkova izgubljeno je u proteklih pet godina.

← Buka negativno utječe na stanje zdravlja ljudi, prije svega, pogoršava sluh, stanje nervnog i kardiovaskularnog sistema.

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

← Neophodno je suzbiti štetno dejstvo buke kontrolom nivoa buke, kao i posebnim merama za smanjenje nivoa buke.

Ideja o pevanju vode pala je srednjovekovnim Japancima na pamet pre stotinak godina i dostigla je vrhunac sredinom 19. veka. Takva instalacija se zove "shuikinkutsu", što se slobodno prevodi kao "vodena harfa":

Kao što video sugeriše, shuikinkutsu je velika, prazna posuda, obično postavljena u zemlju na betonskoj podlozi. Na vrhu posude nalazi se rupa kroz koju voda kaplje u unutrašnjost. U betonsku podlogu se ubacuje drenažna cijev za odvod viška vode, a sama podloga je napravljena blago konkavna tako da na njoj uvijek bude plitka lokva. Zvuk kapi odbija se od zidova posude, stvarajući prirodnu reverberaciju (vidi sliku ispod).

Shuikinkutsu u presjeku: šuplja posuda na betonskoj podlozi udubljenoj na vrhu, drenažna cijev za odvod viška vode, naslaga od kamenja (šljunka) na dnu i okolo.

Shuikinkutsu su tradicionalno bili element japanskog pejzažnog dizajna, zen kamenih vrtova. U stara vremena, postavljali su se na obalama potoka u blizini budističkih hramova i kuća za ceremoniju čaja. Vjerovalo se da nakon pranja ruku prije čajne ceremonije i slušanja magičnih zvukova iz podzemlja, osoba se uklopi u uzvišeno raspoloženje. Japanci i dalje vjeruju da najbolji šuikinkutsu najčistijeg zvuka treba biti napravljen od čvrstog kamena, iako taj zahtjev danas nije ispunjen.
Sredinom 20. vijeka umjetnost aranžiranja shuikinkutsua je gotovo izgubljena - nekoliko shuikinkutsua ostalo je u cijelom Japanu, ali posljednjih godina interesovanje za njih doživljava izuzetan porast. Danas se izrađuju od pristupačnijih materijala - najčešće od keramičkih ili metalnih posuda odgovarajuće veličine. Posebnost zvuka suikinkutsua je u tome što se, pored osnovnog tona kapljice, unutar posude javljaju dodatne frekvencije (harmonici) zbog rezonancije zidova, kako iznad tako i ispod osnovnog tona.
U našim lokalnim uvjetima, shuikinkutsu se može stvoriti na različite načine: ne samo iz keramičke ili metalne posude, već i, na primjer, položen direktno u zemlju od crvene cigle duž način pravljenja eskimskih iglua ili izlivena od betona t tehnologije za izradu zvona- ove opcije po zvuku će biti najbliže shuikinkutsuu od potpunog kamena.
U jeftinoj verziji možete se snaći sa komadom čelične cijevi velikog promjera (630 mm, 720 mm), pokrivenom s gornjeg kraja poklopcem (debeli lim) s rupom za odvod vode. Ne bih preporučio korištenje plastičnih posuda: plastika apsorbira neke zvučne frekvencije, a u shuikinkutsuu morate postići njihovu maksimalnu refleksiju od zidova.
Neophodni uslovi:
1. cijeli sistem mora biti potpuno skriven pod zemljom;
2. Podloga i punjenje bočnih sinusa moraju biti od kamena (lomljeni kamen, šljunak, šljunak) - punjenje sinusa zemljom će poništiti rezonantna svojstva rezervoara.
Logično je pretpostaviti da je visina plovila, odnosno njegova dubina, od presudne važnosti u instalaciji: što se kap vode više ubrzava u letu, to će jači biti njen udar na dno, to je zanimljiviji i zvuk će biti puniji. Ali ne biste trebali dosegnuti fanatizam i izgraditi raketni silos - visina rezervoara (komad metalne cijevi) od 1,5-2,5 veličine njegovog promjera je sasvim dovoljna. Imajte na umu da što je jačina posude, to će biti niži zvuk osnovnog tona shuikinkutsua.
Fizičar Yoshio Watanabe proučavao je karakteristike shuikinkutsu reverberacije u laboratoriji, njegova studija “Analitička studija akustičkog mehanizma “Suikinkutsu”” je besplatno dostupna na internetu. Za najpedantnije čitaoce, Watanabe nudi veličine tradicionalnog shuikinkutsua koje su po njegovom mišljenju optimalne: keramičku posudu debljine 2 cm, zvonastog ili kruškolikog oblika, slobodnu visinu pada od 30 do 40 cm, maksimalni unutrašnji prečnik od oko 35 cm. Ali naučnik u potpunosti priznaje sve proizvoljne veličine i forme.
Možete eksperimentirati i dobiti zanimljive efekte ako napravite shuikinkutsu kao cijev u cijevi: umetnite cijev manjeg promjera (630 mm) i nešto niže visine unutar čelične cijevi većeg promjera (na primjer, 820 mm) , i izrežite nekoliko rupa u zidovima unutrašnje cijevi na različitim visinama promjera oko 10-15 cm.Tada će prazan razmak između cijevi stvoriti dodatnu reverberaciju, a ako budete imali sreće, onda eho.
Lagana opcija: umetnite par debelih metalnih ploča širine 10-15 centimetara i iznad polovine unutrašnjeg volumena posude okomito i blago pod uglom u betonsku podlogu tokom izlivanja - to će povećati površinu unutrašnjeg prostora na površini shuikinkutsua, doći će do dodatnih refleksija zvuka, pa će se shodno tome malo povećati vrijeme odjeka.
Shuikinkutsu se može modernizirati još radikalnije: ako su zvona ili pažljivo odabrane metalne ploče obješene u donjem dijelu posude duž ose pada vode, onda se može dobiti harmoničan zvuk od udara kapljica na njih. Ali imajte na umu da je u ovom slučaju ideja shuikinkutsua, što je slušanje prirodne muzike vode, iskrivljena.
Sada u Japanu, shuikinkutsu se izvodi ne samo u zen parkovima i privatnim imanjima, već čak iu gradovima, u uredima i restoranima. Da biste to učinili, u blizini suikinkutsua postavlja se minijaturna fontana, ponekad se jedan ili dva mikrofona postavljaju unutar posude, a zatim se njihov signal pojačava i dovodi do zvučnika prerušenih u blizini. Rezultat zvuči otprilike ovako:

Dobar primjer za slijediti.

Shuikinkutsu entuzijasti objavili su CD sa snimcima raznih shuikikutsua napravljenih u različitim dijelovima Japana.
Ideja o shuikinkutsuu našla je svoj razvoj na drugoj strani Tihog okeana:

U srcu ovog američkog "valnog organa" su obične plastične cijevi velike dužine. Postavljene s jednom ivicom tačno u nivou valova, cijevi rezoniraju od kretanja vode i zbog savijanja rade i kao zvučni filter. U tradiciji shuikinkutsua, cijela struktura je skrivena od pogleda. Instalacija je već uključena u turističke vodiče.
Sljedeći britanski uređaj također je napravljen od plastičnih cijevi, ali nije namijenjen za generiranje zvuka, već za promjenu postojećeg signala.
Uređaj se zove "Organ Korti" i sastoji se od nekoliko redova šupljih plastičnih cijevi pričvršćenih okomito između dvije ploče. Redovi cijevi rade kao prirodni zvučni filteri, slični onima koji se nalaze u sintisajzerima i gitarskim "spravicama": neke frekvencije apsorbira plastika, druge se stalno reflektiraju i rezoniraju. Kao rezultat toga, zvuk koji dolazi iz okolnog prostora se nasumično transformira:

Bilo bi zanimljivo staviti takav uređaj ispred gitarskog pojačala ili bilo kojeg sistema zvučnika i slušati kako se mijenja zvuk. Zaista, „...sve okolo je muzika. Ili to može postati uz pomoć mikrofona ”(američki kompozitor John Cage). ...Razmišljam da ovog ljeta napravim shuikinkutsu u svojoj zemlji. Sa lingamom.