Aujourd'hui, le doublage de pièces de théâtre et de films est relativement simple. La plupart des bruits nécessaires existent sous forme électronique, les manquants sont enregistrés et traités sur ordinateur. Mais il y a encore un demi-siècle, des mécanismes d'une incroyable ingéniosité étaient utilisés pour simuler les sons.

Tim Korenko

Ces étonnantes machines à bruit ont été exposées au cours des dernières années dans divers endroits, pour la première fois - il y a plusieurs années au Musée polytechnique. Là, nous avons examiné en détail cette amusante exposition. Dispositifs bois-métal, imitant étonnamment les bruits des vagues et du vent, une voiture et un train qui passent, le cliquetis des sabots et le tintement des épées, le pépiement d'une sauterelle et le coassement d'une grenouille, le cliquetis des chenilles et l'éclatement de coquillages - toutes ces machines étonnantes ont été développées, améliorées et décrites par Vladimir Alexandrovich Popov - un acteur et créateur de noise design au théâtre et au cinéma, à qui l'exposition est dédiée. Le plus intéressant est l'interactivité de l'exposition : les appareils ne se tiennent pas, comme c'est souvent l'usage dans notre pays, derrière trois couches de verre pare-balles, mais sont destinés à l'utilisateur. Venez, spectateur, prétendez être un sound designer, sifflez avec le vent, faites du bruit avec une cascade, jouez au train - et c'est intéressant, vraiment intéressant.

Harmonium. « L'harmonium de l'instrument de musique est utilisé pour transmettre le bruit du char. L'interprète appuie simultanément sur plusieurs touches inférieures (noires et blanches) du clavier et pompe en même temps de l'air à l'aide des pédales »(V.A. Popov).

Maître du bruit

Vladimir Popov a commencé sa carrière d'acteur au Théâtre d'art de Moscou, et même avant la révolution, en 1908. Dans ses mémoires, il écrit que depuis son enfance il aimait la simulation sonore, essayait de copier divers bruits, naturels et artificiels. Depuis les années 1920, il s'est finalement lancé dans l'industrie du son, concevant une variété de machines pour la conception sonore des performances. Et dans les années trente, ses mécanismes apparaissent au cinéma. Par exemple, avec l'aide de ses machines étonnantes, Popov a exprimé le tableau légendaire de Sergei Eisenstein "Alexander Nevsky".

Il traitait les bruits comme de la musique, écrivait des partitions pour le fond sonore de performances et de pièces radiophoniques - et inventait, inventait, inventait. Certaines des machines créées par Popov ont survécu à ce jour et ramassent la poussière dans les arrière-salles de divers théâtres - le développement de l'enregistrement sonore a rendu ses mécanismes ingénieux qui nécessitent certaines compétences de manipulation inutiles. Aujourd'hui, le bruit d'un train est modélisé électroniquement, alors qu'à l'époque du prêtre, tout un orchestre, selon un algorithme strictement spécifié, travaillait avec divers appareils pour créer une imitation fiable d'un train en approche. Jusqu'à vingt musiciens ont parfois été impliqués dans les compositions noise de Popov.

Bruit de réservoir. « Si un char apparaît sur les lieux, alors des instruments à quatre roues avec des plaques métalliques entrent en action. Le dispositif est entraîné par rotation de la croix autour de l'axe. Le résultat est un son puissant, très similaire au cliquetis des chenilles d'un gros char » (VA Popov).

Le résultat de son travail fut le livre "Sound Design of the Performance", publié en 1953, et le prix Staline reçu en même temps. Vous pouvez citer ici de nombreux faits différents de la vie du grand inventeur - mais nous allons nous tourner vers la technologie.

Bois et fer

Le point le plus important, auquel les visiteurs de l'exposition ne font pas toujours attention, est le fait que chaque machine à bruit est un instrument de musique dont il faut savoir jouer et qui nécessite certaines conditions acoustiques. Par exemple, lors des représentations, la "machine à tonnerre" était toujours placée tout en haut, sur les passerelles au-dessus de la scène, de sorte que les coups de tonnerre se répandaient dans l'auditorium, créant un sentiment de présence. Dans une petite pièce, cependant, il ne fait pas une impression aussi vive, son son n'est pas si naturel et est beaucoup plus proche de ce qu'il est vraiment - du cliquetis des roues de fer intégrées au mécanisme. Cependant, le « non naturel » de certains sons s'explique par le fait que de nombreux mécanismes ne sont pas destinés à un travail « solo » - seulement « en ensemble ».

D'autres machines, en revanche, simulent parfaitement le son quelle que soit l'acoustique de la pièce. Par exemple, "Roll" (un mécanisme qui fait le bruit du ressac), énorme et maladroit, copie si fidèlement l'impact des vagues sur un rivage doux qu'en fermant les yeux, vous pouvez facilement vous imaginer quelque part près de la mer, à un phare, par temps venteux.

Transport équestre №4. « Un appareil qui reproduit le bruit d'un convoi de pompiers. Afin de produire un bruit faible au début du fonctionnement de l'appareil, l'interprète déplace le bouton de commande vers la gauche, ce qui atténue la force du bruit. Lorsque l'axe se déplace de l'autre côté, le bruit augmente jusqu'à une force significative »(V.A. Popov).

Popov a divisé les bruits en plusieurs catégories : bataille, naturel, industriel, domestique, transport, etc. Certaines techniques universelles pourraient être utilisées pour simuler divers bruits. Par exemple, des tôles de différentes épaisseurs et tailles suspendues à une certaine distance les unes des autres pouvaient imiter le bruit d'une locomotive à vapeur qui s'approchait, le cliquetis des machines de production et même le tonnerre. Popov a également appelé un appareil universel un énorme tambour de grondement capable de fonctionner dans différentes "industries".

Mais la plupart de ces machines sont assez simples. Des mécanismes spécialisés, conçus pour simuler un et un seul son, contiennent des idées d'ingénierie très divertissantes. Par exemple, la chute de gouttelettes d'eau est simulée par la rotation d'un tambour dont le côté est remplacé par des cordes tendues à différentes distances. En tournant, ils soulèvent les fouets en cuir fixes, qui frappent les cordes suivantes - et cela ressemble vraiment à des gouttes. Des vents de force variable sont également imités à l'aide de tambours frottant contre toutes sortes de tissus.

Cuir de tambour

L'histoire peut-être la plus remarquable liée à la reconstruction des machines de Popov s'est produite lors de la fabrication d'un gros grondement de tambour. Un énorme instrument de musique de près de deux mètres de diamètre nécessitait du cuir - mais il s'est avéré qu'il était impossible de s'habiller, mais pas de peau de tambour tannée en Russie. Les musiciens se sont rendus dans un véritable abattoir, où ils ont acheté deux peaux fraîches de taureaux. « Il y avait quelque chose de surréaliste là-dedans », s'amuse Peter. - On monte en voiture au théâtre, et on a des peaux ensanglantées dans le coffre. Nous les traînons sur le toit du théâtre, nous nous en débarrassons, les séchons - pendant une semaine, toute la Sretenka a senti ... »Mais à la fin, le tambour a été un succès.

Chaque appareil Vladimir Alexandrovich sans faute fourni avec des instructions détaillées pour l'artiste. Par exemple, l'appareil Power Crack : « Des orages violents et secs sont exécutés avec l'appareil Power Crack. Debout sur la plate-forme de la machine-outil, l'exécutant, inclinant sa poitrine en avant et posant ses deux mains sur le dessus de l'arbre denté, l'attrape et le tourne vers lui. »

Il convient de noter que de nombreuses machines utilisées par Popov ont été développées avant lui : Vladimir Alexandrovitch ne fait que les améliorer. En particulier, les tambours à vent ont été utilisés dans les théâtres depuis l'époque du servage.

Vie gracieuse

L'un des premiers films entièrement doublés à l'aide des mécanismes de Popov a été la comédie "Graceful Life" réalisée par Boris Yurtsev. En plus des voix des acteurs, dans ce film sorti en 1932, il n'y a pas un seul son enregistré de la nature - tout est simulé. Il est à noter que des six longs métrages tournés par Yurtsev, celui-ci est le seul à avoir survécu. Disgracié en 1935, le réalisateur est exilé à la Kolyma ; ses films, à part The Graceful Life, ont été perdus.

Nouvelle incarnation

Après l'apparition des bibliothèques de sons, les voitures de Popov étaient presque oubliées. Ils sont entrés dans la catégorie des archaïsmes, dans le passé. Mais il y avait des gens qui s'intéressaient à la technologie du passé qui non seulement « renaît de ses cendres », mais redevient également demandée.

L'idée de créer un projet d'art musical (qui n'avait pas encore pris la forme d'une exposition interactive) a longtemps vacillé dans l'esprit du musicien moscovite, le pianiste virtuose Pyotr Aidu - et a finalement trouvé son incarnation matérielle.

L'appareil "grenouille". Les instructions pour l'appareil "Frog" sont beaucoup plus compliquées que les instructions similaires pour d'autres appareils. L'interprète du son coassant devait avoir une bonne maîtrise de l'instrument pour que la simulation sonore résultante soit assez naturelle.

L'équipe à l'origine du projet est basée en partie à la School of Dramatic Arts Theatre. Peter Aidu lui-même - assistant du directeur en chef pour la partie musicale, coordinateur de la production des expositions Alexander Nazarov - responsable des ateliers de théâtre, etc. un projet culturel - et tout cela n'a pas été en vain.

Nous avons discuté avec Petr Aidu dans l'une des salles d'exposition, dans le terrible grondement et le vacarme extraits des expositions par les visiteurs. « Il y a plusieurs couches dans cette exposition », a-t-il déclaré. - Une certaine couche historique, puisque nous avons évoqué l'histoire d'un personnage très talentueux, Vladimir Popov ; une couche interactive, parce que les gens aiment ce qui se passe ; une couche musicale, car à la fin de l'exposition, nous prévoyons d'utiliser ses objets exposés dans nos performances, et non pas tant pour le doublage, mais en tant qu'objets d'art indépendants. " Pendant que Peter parlait, la télévision fonctionnait derrière lui. A l'écran, il y a une scène où douze personnes jouent harmonieusement la composition "Le bruit d'un train" (il s'agit d'un fragment de la pièce "Reconstruction de l'utopie").

"Rouleau". « L'interprète active l'appareil avec une oscillation rythmique mesurée du résonateur (le corps de l'appareil) de haut en bas. Un déferlement silencieux de vagues est effectué en versant lentement (pas jusqu'au bout) le contenu du résonateur d'un bout à l'autre de celui-ci. Après avoir arrêté de verser le contenu dans un sens, d'un mouvement rapide amenez le résonateur en position horizontale et amenez-le immédiatement de l'autre côté. Une puissante vague d'ondes est réalisée en tombant lentement jusqu'à la fin de tout le contenu du résonateur »(V.A.Popov).

Les machines ont été fabriquées selon les dessins et les descriptions laissés par Popov - les originaux de certaines machines conservées dans la collection du Théâtre d'art de Moscou ont été vus par les créateurs de l'exposition après la fin des travaux. L'un des principaux problèmes était que les pièces et les matériaux qui étaient facilement obtenus dans les années 1930 ne sont utilisés nulle part et ne se trouvent pas sur le marché libre aujourd'hui. Par exemple, il est presque impossible de trouver une feuille de laiton de 3 mm d'épaisseur et de 1000x1000 mm, car le GOST actuel implique de ne couper le laiton que de 600x1500. Des problèmes se sont posés même avec le contreplaqué : les 2,5 mm requis, selon les normes modernes, appartiennent au modèle d'avion et sont assez rares, sauf peut-être en provenance de Finlande.

Voiture. « Le bruit de la voiture est produit par deux interprètes. L'un d'eux fait tourner la poignée de la roue et l'autre appuie sur le levier de la planche de levage et ouvre les couvercles "(V.A. Popov). Il est à noter qu'à l'aide de leviers et de couvercles, il était possible de varier considérablement le son de la voiture.

Il y avait encore une difficulté. Popov lui-même l'a noté à plusieurs reprises: pour imiter n'importe quel son, vous devez imaginer avec une précision absolue ce que vous voulez réaliser. Mais, par exemple, aucun de nos contemporains n'a jamais entendu le bruit d'une commutation en direct d'un sémaphore des années 30 - comment s'assurer que l'appareil correspondant est correctement fabriqué ? Pas question - on ne peut qu'espérer de l'intuition et des vieux films.

Mais en général, l'intuition des créateurs n'a pas déçu - ils ont tout réussi. Bien que les machines à bruit aient été conçues à l'origine pour être utilisées par les gens et non pour s'amuser, elles constituent de très bonnes expositions interactives dans un musée. En tournant la manivelle d'un autre mécanisme, en regardant un film muet diffusé au mur, on se sent comme un grand ingénieur du son. Et vous sentez comment, sous vos mains, naît non pas le bruit, mais la musique.

18 février 2016

Le monde du divertissement à domicile est très diversifié et peut inclure : regarder un film sur un bon système de cinéma maison ; gameplay amusant et addictif ou écouter des compositions musicales. En règle générale, chacun trouve quelque chose qui lui est propre dans ce domaine ou combine tout à la fois. Mais quels que soient les objectifs d'une personne dans l'organisation de ses loisirs et quel que soit l'extrême vers lequel ils vont - tous ces liens sont fermement liés par un mot simple et compréhensible - "son". En effet, dans tous ces cas, on se laissera guider par le manche par la bande son. Mais cette question n'est pas si simple et triviale, surtout dans les cas où l'on souhaite obtenir un son de haute qualité dans une pièce ou dans d'autres conditions. Pour cela, il n'est pas toujours nécessaire d'acheter des composants hi-fi ou haut de gamme coûteux (même si cela sera très utile), mais une bonne connaissance de la théorie physique est suffisante, ce qui peut éliminer la plupart des problèmes qui se posent à tous ceux qui mis en place pour obtenir un doublage de haute qualité.

Ensuite, nous considérerons la théorie du son et de l'acoustique du point de vue de la physique. Dans ce cas, je vais essayer de le rendre aussi accessible que possible pour la compréhension de toute personne qui, peut-être, est loin de connaître les lois ou les formules physiques, mais rêve néanmoins passionnément de réaliser le rêve de créer un système de haut-parleurs parfait. Je ne présume pas que pour obtenir de bons résultats dans ce domaine à la maison (ou dans une voiture, par exemple) il est nécessaire de bien connaître ces théories, mais comprendre les bases évitera bien des erreurs stupides et absurdes, et permettra aussi vous permet d'obtenir le maximum d'effet sonore du système à n'importe quel niveau.

Théorie générale du son et terminologie musicale

Quel est sonner? C'est la sensation que l'organe auditif perçoit. "une oreille"(en soi, le phénomène existe sans la participation de "l'oreille" au processus, mais c'est plus facile à comprendre) qui se produit lorsque le tympan est excité par une onde sonore. L'oreille dans ce cas agit comme un "récepteur" d'ondes sonores de différentes fréquences.
Onde sonore il s'agit essentiellement d'une série séquentielle de scellements et de décharges du milieu (le plus souvent le milieu air dans des conditions normales) de fréquences diverses. La nature des ondes sonores est vibratoire, causée et produite par la vibration de tout corps. L'émergence et la propagation d'une onde sonore classique est possible dans trois milieux élastiques : gazeux, liquide et solide. Lorsqu'une onde sonore se produit dans l'un de ces types d'espace, certains changements se produisent inévitablement dans l'environnement lui-même, par exemple, un changement dans la densité ou la pression de l'air, le mouvement des particules des masses d'air, etc.

Puisqu'une onde sonore a une nature oscillatoire, elle a une caractéristique telle que la fréquence. La fréquence mesuré en hertz (en l'honneur du physicien allemand Heinrich Rudolf Hertz), et désigne le nombre d'oscillations sur une période de temps égale à une seconde. Celles. par exemple, une fréquence de 20 Hz dénote un cycle de 20 oscillations en une seconde. Le concept subjectif de sa hauteur dépend aussi de la fréquence du son. Plus il y a de vibrations sonores par seconde, plus le son semble "élevé". L'onde sonore a également une autre caractéristique importante, qui a un nom - la longueur d'onde. Longueur d'onde il est d'usage de considérer la distance qu'un son d'une certaine fréquence parcourt en une période égale à une seconde. Par exemple, la longueur d'onde du son le plus bas dans la plage audible pour un être humain à 20 Hz est de 16,5 mètres, et la longueur d'onde du son le plus élevé à 20 000 Hz est de 1,7 centimètre.

L'oreille humaine est conçue de manière à ne pouvoir percevoir les ondes que dans une plage limitée, environ 20 Hz - 20 000 Hz (selon les caractéristiques d'une personne en particulier, quelqu'un est capable d'entendre un peu plus, quelqu'un de moins) . Ainsi, cela ne signifie pas que les sons au-dessous ou au-dessus de ces fréquences n'existent pas, ils ne sont tout simplement pas perçus par l'oreille humaine, dépassant les limites de la plage audible. Le son au-dessus de la plage audible est appelé ultrason, le son en dessous de la plage audible est appelé infrasons... Certains animaux sont capables de percevoir des ultras et des infrasons, certains utilisent même cette plage pour s'orienter dans l'espace (chauves-souris, dauphins). Si le son passe à travers un milieu qui n'est pas en contact direct avec l'organe auditif humain, alors un tel son peut ne pas être entendu ou considérablement affaibli plus tard.

Dans la terminologie musicale du son, il existe des désignations aussi importantes que l'octave, le ton et l'harmonique d'un son. Octave signifie un intervalle dans lequel le rapport de fréquence entre les sons est de 1 à 2. L'octave est généralement très audible, tandis que les sons dans cet intervalle peuvent être très similaires les uns aux autres. Une octave peut également être appelée un son qui vibre deux fois plus qu'un autre son dans la même période. Par exemple, 800 Hz n'est rien de plus qu'une octave supérieure de 400 Hz, et 400 Hz à son tour est l'octave suivante du son de 200 Hz. L'octave, à son tour, se compose de tons et d'harmoniques. Les vibrations variables dans une onde sonore harmonique d'une fréquence sont perçues par l'oreille humaine comme ton musical... Les vibrations à haute fréquence peuvent être interprétées comme des sons aigus, les vibrations à basse fréquence comme des sons graves. L'oreille humaine est capable de distinguer clairement les sons avec une différence d'un ton (jusqu'à 4000 Hz). Malgré cela, la musique utilise un nombre extrêmement réduit de tons. Cela s'explique à partir de considérations sur le principe de consonance harmonique, tout est basé sur le principe des octaves.

Considérons la théorie des tons musicaux en utilisant l'exemple d'une corde tendue d'une certaine manière. Une telle corde, en fonction de la force de tension, aura un "réglage" sur n'importe quelle fréquence spécifique. Lorsque cette corde est influencée par quelque chose avec une force définie, ce qui la fera vibrer, un ton défini de son sera observé de manière stable, nous entendrons la fréquence d'accord souhaitée. Ce son s'appelle la tonalité fondamentale. La fréquence de la note "A" de la première octave, égale à 440 Hz, est officiellement acceptée comme le ton fondamental dans la sphère musicale. Cependant, la plupart des instruments de musique ne reproduisent jamais des tons de base purs ; ils sont inévitablement accompagnés d'harmoniques, appelées harmoniques... Il convient de rappeler ici une définition importante de l'acoustique musicale, la notion de timbre sonore. Timbre- il s'agit d'une caractéristique des sons musicaux qui confèrent aux instruments de musique et aux voix leur spécificité sonore unique et reconnaissable, même si l'on compare des sons de même hauteur et de même volume. Le timbre de chaque instrument de musique dépend de la répartition de l'énergie sonore sur les tons au moment où le son apparaît.

Les harmoniques forment une coloration spécifique de la tonalité principale, grâce à laquelle nous pouvons facilement identifier et reconnaître un instrument spécifique, ainsi que distinguer clairement son son d'un autre instrument. Les harmoniques sont de deux types : harmoniques et non harmoniques. Harmoniques harmoniques par définition sont des multiples de la fréquence de hauteur. Au contraire, si les harmoniques ne sont pas des multiples et s'écartent sensiblement des valeurs, alors elles sont appelées inharmonique... En musique, le fonctionnement avec des harmoniques non multiples est pratiquement exclu, c'est pourquoi le terme est réduit au concept d'« harmonique », c'est-à-dire harmonique. Pour certains instruments, par exemple un piano, la tonalité fondamentale n'a même pas le temps de se former ; en peu de temps, l'énergie sonore des harmoniques augmente, puis décroît tout aussi rapidement. De nombreux instruments créent l'effet dit de "tonalité de transition", lorsque l'énergie de certaines harmoniques est maximale à un certain moment, généralement au tout début, mais change ensuite brusquement et passe à d'autres harmoniques. La gamme de fréquences de chaque instrument peut être considérée séparément et est généralement limitée aux fréquences fondamentales que cet instrument particulier peut reproduire.

Dans la théorie du son, il y a aussi une chose telle que le BRUIT. Bruit- il s'agit de tout son créé par un ensemble de sources qui ne sont pas coordonnées entre elles. Tout le monde connaît le bruit du feuillage des arbres, se balançant par le vent, etc.

De quoi dépend le volume sonore ?Évidemment, ce phénomène dépend directement de la quantité d'énergie transportée par l'onde sonore. Pour déterminer les indicateurs quantitatifs de l'intensité sonore, il existe un concept - l'intensité du son. Intensité sonore est défini comme le flux d'énergie qui a traversé une certaine zone de l'espace (par exemple, cm2) par unité de temps (par exemple, par seconde). En conversation normale, l'intensité est d'environ 9 ou 10 W/cm2. L'oreille humaine est capable de percevoir des sons d'une plage de sensibilité assez large, tandis que la réponse en fréquence est hétérogène au sein du spectre sonore. C'est la meilleure façon de percevoir la gamme de fréquences 1000 Hz - 4000 Hz, qui couvre le plus largement la parole humaine.

Comme les sons varient tellement en intensité, il est plus pratique de la considérer comme une quantité logarithmique et de la mesurer en décibels (d'après le scientifique écossais Alexander Graham Bell). Le seuil inférieur de la sensibilité auditive de l'oreille humaine est de 0 dB, le seuil supérieur est de 120 dB, il est aussi appelé "seuil de douleur". La limite supérieure de sensibilité est également perçue par l'oreille humaine pas de la même manière, mais dépend d'une fréquence spécifique. Les sons de basse fréquence doivent être beaucoup plus intenses que les sons de haute fréquence afin d'induire un seuil de douleur. Par exemple, le seuil de douleur à une fréquence basse de 31,5 Hz se produit à un niveau de puissance acoustique de 135 dB, alors qu'à une fréquence de 2000 Hz, la sensation de douleur apparaît déjà à 112 dB. Il y a aussi le concept de pression acoustique, qui élargit en fait l'explication habituelle de la propagation d'une onde sonore dans l'air. Pression sonore- il s'agit d'une surpression variable apparaissant dans un milieu élastique à la suite du passage d'une onde sonore à travers celui-ci.

La nature ondulatoire du son

Pour mieux comprendre le système de génération d'ondes sonores, imaginez une enceinte classique située dans un tube rempli d'air. Si le haut-parleur fait un mouvement brusque vers l'avant, l'air à proximité immédiate du diffuseur est momentanément comprimé. Après cela, l'air se dilatera, poussant ainsi la zone d'air comprimé le long du tuyau.
Ce mouvement ondulatoire sera par la suite un son lorsqu'il atteint l'organe auditif et « excite » le tympan. Lorsqu'une onde sonore se produit dans le gaz, une surpression et une surdensité sont créées et les particules se déplacent à une vitesse constante. Il est important de se rappeler à propos des ondes sonores que la matière ne se déplace pas avec l'onde sonore, mais que seule une perturbation temporaire des masses d'air se produit.

Si nous imaginons un piston suspendu dans l'espace libre sur un ressort et faisant des mouvements répétés d'avant en arrière, alors de telles oscillations seront appelées harmoniques ou sinusoïdales (si nous représentons une onde sous forme de graphique, alors nous obtiendrons dans ce cas le sinusoïde la plus pure avec des creux et des montées répétés). Si nous imaginons un haut-parleur dans un tuyau (comme dans l'exemple décrit ci-dessus), effectuant des oscillations harmoniques, alors au moment où le haut-parleur se déplace "en avant", l'effet déjà connu de la compression de l'air est obtenu, et lorsque le haut-parleur se déplace "en arrière" , on obtient l'effet inverse du vide. Dans ce cas, une onde de compression et de raréfaction alternées se propagera dans la canalisation. La distance le long du tuyau entre des maxima ou des minima adjacents (phases) sera appelée longueur d'onde... Si les particules vibrent parallèlement à la direction de propagation de l'onde, alors l'onde est appelée longitudinal... S'ils vibrent perpendiculairement à la direction de propagation, alors l'onde est appelée transversal... Habituellement, les ondes sonores dans les gaz et les liquides sont longitudinales, mais dans les solides, des ondes des deux types peuvent apparaître. Les ondes de cisaillement dans les solides résultent de la résistance au changement de forme. La principale différence entre ces deux types d'ondes est que l'onde de cisaillement a la propriété de polarisation (des oscillations se produisent dans un certain plan), contrairement à l'onde longitudinale.

Vitesse du son

La vitesse du son dépend directement des caractéristiques de l'environnement dans lequel il se propage. Elle est déterminée (dépendante) par deux propriétés du milieu : l'élasticité et la densité du matériau. La vitesse du son dans les solides, respectivement, dépend directement du type de matériau et de ses propriétés. La vitesse en milieu gazeux ne dépend que d'un seul type de déformation du milieu : la compression-raréfaction. Le changement de pression dans une onde sonore se produit sans échange de chaleur avec les particules environnantes et est appelé adiabatique.
La vitesse du son dans un gaz dépend principalement de la température - elle augmente avec l'augmentation de la température et diminue avec la diminution de la température. De plus, la vitesse du son dans un milieu gazeux dépend de la taille et de la masse des molécules de gaz elles-mêmes - plus la masse et la taille des particules sont petites, plus la "conductivité" de l'onde est élevée et plus la vitesse est élevée, respectivement.

En milieu liquide et solide, le principe de propagation et la vitesse du son sont similaires à la façon dont une onde se propage dans l'air : par compression-décharge. Mais dans ces milieux, outre la même dépendance à la température, la densité du milieu et sa composition/structure sont assez importantes. Plus la densité de la substance est faible, plus la vitesse du son est élevée et vice versa. La dépendance vis-à-vis de la composition du milieu est plus compliquée et est déterminée dans chaque cas particulier, en tenant compte de la localisation et de l'interaction molécules/atomes.

Vitesse du son dans l'air à t,°C 20 : 343 m/s
Vitesse du son dans l'eau distillée à t,°C 20 : 1481 m/s
Vitesse du son dans l'acier à t,°C 20 : 5000 m/s

Ondes stationnaires et interférences

Lorsqu'un haut-parleur crée des ondes sonores dans un espace confiné, l'effet des ondes rebondissant sur les limites se produit inévitablement. De ce fait, il y a le plus souvent effet d'interférence- lorsque deux ou plusieurs ondes sonores se superposent. Des cas particuliers du phénomène d'interférence sont la formation de : 1) Des battements d'ondes ou 2) Des ondes stationnaires. Battre les vagues- c'est le cas lorsque se produit l'addition d'ondes de fréquences et d'amplitudes proches. Modèle de battement : lorsque deux ondes de fréquence similaire se superposent. A un moment donné avec ce chevauchement, les pics d'amplitude peuvent être "déphasés" et les creux "déphasés" peuvent également être les mêmes. C'est exactement ainsi que les battements sonores sont caractérisés. Il est important de se rappeler que, contrairement aux ondes stationnaires, les coïncidences de phase des pics ne se produisent pas constamment, mais à certains intervalles de temps. À l'oreille, un tel schéma de battements se distingue assez clairement et s'entend respectivement comme une augmentation et une diminution périodiques du volume. Le mécanisme de cet effet est extrêmement simple : au moment de la coïncidence des pics, le volume augmente, au moment de la coïncidence des décroissances, le volume diminue.

Ondes stationnaires surviennent dans le cas de la superposition de deux ondes de même amplitude, phase et fréquence, lorsque lorsque ces ondes se "rencontrent", l'une se déplace vers l'avant et l'autre dans le sens opposé. Dans une section de l'espace (où une onde stationnaire s'est formée), une image du chevauchement de deux amplitudes de fréquence apparaît, avec des maxima (appelés ventres) et des minima (noeuds) alternés. Lorsque ce phénomène se produit, la fréquence, la phase et le coefficient d'atténuation de l'onde au point de réflexion sont extrêmement importants. Contrairement aux ondes progressives, il n'y a pas de transfert d'énergie dans une onde stationnaire en raison du fait que les ondes avant et arrière qui forment cette onde transfèrent de l'énergie en quantités égales à la fois dans les directions avant et opposées. Pour une compréhension visuelle de l'apparition d'une onde stationnaire, présentons un exemple de l'acoustique domestique. Disons que nous avons des enceintes au sol dans un espace limité (pièce). Après leur avoir fait jouer une chanson avec beaucoup de basse, essayons de changer la position de l'auditeur dans la pièce. Ainsi, l'auditeur, étant entré dans la zone de minimum (soustraction) de l'onde stationnaire, ressentira l'effet du fait que la basse est devenue très faible, et si l'auditeur tombe dans la zone de fréquences maximales (addition), on obtient alors l'effet inverse d'une augmentation significative de la région des graves. Dans ce cas, l'effet est observé dans toutes les octaves de la fréquence de base. Par exemple, si la fréquence de base est de 440 Hz, alors le phénomène d'« addition » ou de « soustraction » sera également observé aux fréquences de 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, etc.

Le phénomène de résonance

La plupart des solides ont leur propre fréquence de résonance. Il est assez facile de comprendre cet effet en utilisant l'exemple d'un tuyau classique ouvert à une seule extrémité. Imaginez une situation dans laquelle un haut-parleur est connecté à l'autre extrémité du tuyau, ce qui peut jouer une fréquence constante, il peut également être modifié plus tard. Ainsi, le tuyau a sa propre fréquence de résonance, en termes simples - c'est la fréquence à laquelle le tuyau "résonne" ou émet son propre son. Si la fréquence du haut-parleur (à la suite d'un réglage) coïncide avec la fréquence de résonance du tuyau, l'effet de l'augmentation du volume apparaîtra plusieurs fois. En effet, le haut-parleur excite les vibrations de la colonne d'air dans le tube avec une amplitude importante jusqu'à ce que la très « fréquence de résonance » soit trouvée et que l'effet de sommation se produise. Le phénomène qui s'est produit peut être décrit comme suit : le tuyau dans cet exemple "aide" la dynamique en résonant à une fréquence spécifique, leurs efforts s'additionnent et "se déversent" dans un effet fort audible. Sur l'exemple des instruments de musique, ce phénomène peut être facilement retracé, car dans la conception de la plupart, il y a des éléments appelés résonateurs. Il n'est pas difficile de deviner ce qui sert à augmenter une certaine fréquence ou un ton musical. Par exemple : un corps de guitare avec un résonateur en forme de trou qui épouse le volume ; Conception de tube de flûte (et tous les tubes en général); La forme cylindrique du corps du tambour, qui est lui-même un résonateur d'une certaine fréquence.

Spectre de fréquence du son et réponse en fréquence

Puisqu'en pratique il n'y a pratiquement pas d'ondes de même fréquence, il devient nécessaire de décomposer tout le spectre audio de la gamme audible en harmoniques ou harmoniques. À ces fins, il existe des graphiques qui affichent la dépendance de l'énergie relative des vibrations sonores à la fréquence. Un tel graphique est appelé graphique de spectre de fréquences audio. Spectre de fréquence du son il en existe deux types : discret et continu. Un tracé de spectre discret affiche les fréquences individuellement, séparées par des espaces vides. Toutes les fréquences sonores sont présentes dans le spectre continu à la fois.
Dans le cas de la musique ou de l'acoustique, l'horaire habituel est le plus souvent utilisé. Caractéristiques de réponse en fréquence(abrégé en « réponse en fréquence »). Ce graphique montre la dépendance de l'amplitude des vibrations sonores sur la fréquence sur l'ensemble du spectre de fréquences (20 Hz - 20 kHz). En regardant un tel graphique, il est facile de comprendre, par exemple, les forces ou les faiblesses d'un haut-parleur particulier ou d'un système de haut-parleurs dans son ensemble, les zones les plus fortes de retour d'énergie, les baisses et les hausses de fréquence, l'amortissement, ainsi que tracer la pente de la pourriture.

Propagation des ondes sonores, phase et antiphase

Le processus de propagation des ondes sonores se produit dans toutes les directions à partir de la source. L'exemple le plus simple pour comprendre ce phénomène est un caillou jeté dans l'eau.
À partir de l'endroit où la pierre est tombée, des vagues commencent à diverger à la surface de l'eau dans toutes les directions. Cependant, imaginons une situation utilisant un haut-parleur à un certain volume, disons un boîtier fermé, qui est connecté à un amplificateur et reproduit une sorte de signal musical. Il n'est pas difficile de remarquer (surtout si vous envoyez un signal basse fréquence puissant, par exemple une grosse caisse) que le haut-parleur effectue un mouvement rapide vers l'avant, puis le même mouvement rapide vers l'arrière. Il reste à comprendre que lorsque le haut-parleur avance, il émet une onde sonore, que l'on entend plus tard. Mais que se passe-t-il lorsque l'orateur recule ? Et paradoxalement, il se passe la même chose, le haut-parleur fait le même son, seulement il se diffuse dans notre exemple entièrement dans le volume de la boîte, sans dépasser ses limites (la boîte est fermée). En général, dans l'exemple donné ci-dessus, on peut observer pas mal de phénomènes physiques intéressants, dont le plus significatif est la notion de phase.

L'onde sonore que le locuteur, étant dans le volume, émet en direction de l'auditeur, est « en phase ». L'onde arrière, qui pénètre dans le volume de la boîte, sera d'autant plus en opposition de phase. Il ne reste plus qu'à comprendre ce que signifient ces concepts? Phase de signal C'est le niveau de pression acoustique à l'heure actuelle à un certain point dans l'espace. La phase est plus facile à comprendre par l'exemple de la reproduction de matériel musical par une paire stéréo classique de systèmes de haut-parleurs domestiques. Imaginons que deux de ces enceintes colonnes soient installées dans une certaine pièce et jouent. Dans ce cas, les deux systèmes acoustiques reproduisent un signal synchrone de pression acoustique variable, tandis que la pression acoustique d'une enceinte s'ajoute à la pression acoustique de l'autre enceinte. Un effet similaire se produit en raison de la reproduction synchrone du signal provenant des haut-parleurs gauche et droit, respectivement, en d'autres termes, les pics et les creux des ondes émises par les haut-parleurs gauche et droit coïncident.

Imaginez maintenant que les pressions acoustiques changent toujours de la même manière (n'ont pas changé), mais seulement maintenant elles sont opposées l'une à l'autre. Cela peut arriver si vous connectez l'une des deux enceintes en polarité inversée (câble "+" de l'amplificateur à la borne d'enceinte "-" et câble "-" de l'amplificateur à la borne d'enceinte "+"). Dans ce cas, le signal opposé provoquera une différence de pression, qui peut être représentée par des nombres comme suit : le haut-parleur gauche générera une pression de "1 Pa" et le haut-parleur droit générera une pression de "moins 1 Pa". En conséquence, l'intensité sonore totale à la position d'écoute sera égale à zéro. Ce phénomène est appelé antiphase. Si nous considérons l'exemple plus en détail pour mieux comprendre, il s'avère que deux dynamiques jouant "en phase" - créent les mêmes zones de compactage et de vide d'air, qui s'entraident en réalité. Dans le cas d'antiphase idéalisée, la zone de compactage de l'espace aérien créée par un haut-parleur sera accompagnée de la zone de dépression de l'espace aérien créée par le deuxième haut-parleur. Cela ressemble approximativement au phénomène d'amortissement synchrone mutuel des ondes. Certes, en pratique, le volume ne descend pas à zéro, et nous entendrons un son fortement déformé et atténué.

De la manière la plus accessible, ce phénomène peut être décrit comme suit : deux signaux avec les mêmes oscillations (fréquence), mais décalés dans le temps. Compte tenu de cela, il est plus commode de représenter ces phénomènes de déplacement en utilisant l'exemple d'une horloge analogique ronde ordinaire. Imaginons qu'il y ait plusieurs horloges rondes identiques accrochées au mur. Lorsque les trotteuses de cette montre fonctionnent de manière synchrone, sur une montre 30 secondes et sur l'autre 30, alors c'est un exemple de signal qui est en phase. Si les aiguilles des secondes fonctionnent avec un décalage, mais que la vitesse est toujours la même, par exemple, sur certaines montres 30 secondes, et sur d'autres 24 secondes, alors c'est un exemple classique de déphasage (shift). De même, la phase est mesurée en degrés, dans un cercle virtuel. Dans ce cas, lorsque les signaux sont décalés les uns par rapport aux autres de 180 degrés (la moitié de la période), une antiphase classique est obtenue. Souvent, dans la pratique, de légers déphasages se produisent, qui peuvent également être déterminés en degrés et éliminés avec succès.

Les vagues sont plates et sphériques. Un front d'onde plan se propage dans une seule direction et est rarement observé en pratique. Un front d'onde sphérique est un type d'onde simple qui émane d'un seul point et se déplace dans toutes les directions. Les ondes sonores ont la propriété diffraction, c'est à dire. la capacité de se pencher autour des obstacles et des objets. Le degré de courbure dépend du rapport entre la longueur d'onde du son et la taille de l'obstacle ou du trou. La diffraction se produit également lorsqu'il y a un obstacle sur le chemin du son. Dans ce cas, deux scénarios sont possibles : 1) Si les dimensions de l'obstacle sont beaucoup plus grandes que la longueur d'onde, alors le son est réfléchi ou absorbé (selon le degré d'absorption du matériau, l'épaisseur de l'obstacle, etc. ), et une zone "d'ombre acoustique" se forme derrière l'obstacle... 2) Si les dimensions de l'obstacle sont comparables à la longueur d'onde ou même inférieures à celle-ci, alors le son diffracte dans une certaine mesure dans toutes les directions. Si une onde sonore se déplaçant dans un milieu frappe l'interface avec un autre milieu (par exemple, un milieu aérien avec un milieu solide), alors trois scénarios peuvent se présenter : 1) l'onde sera réfléchie par l'interface 2) l'onde peut passer dans un autre milieu sans changer de direction 3) une onde peut passer dans un autre milieu avec un changement de direction à la frontière, c'est ce qu'on appelle la "réfraction de l'onde".

Le rapport entre la surpression d'une onde sonore et la vitesse vibratoire du volume est appelé résistance de l'onde. En termes simples, impédance d'onde du milieu peut être appelée la capacité d'absorber les ondes sonores ou de leur « résister ». Les coefficients de réflexion et de transmission dépendent directement du rapport des impédances caractéristiques des deux milieux. L'impédance caractéristique dans un milieu gazeux est beaucoup plus faible que dans l'eau ou les solides. Par conséquent, si une onde sonore dans l'air tombe sur un objet solide ou à la surface d'une eau profonde, le son est soit réfléchi par la surface, soit absorbé dans une large mesure. Cela dépend de l'épaisseur de la surface (eau ou solide) sur laquelle tombe l'onde sonore souhaitée. Avec une faible épaisseur d'un milieu solide ou liquide, les ondes sonores "passent" presque complètement et vice versa, avec une grande épaisseur de milieu, les ondes sont plus souvent réfléchies. Dans le cas de la réflexion des ondes sonores, ce processus se déroule selon la loi physique bien connue : "L'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion". Dans ce cas, lorsqu'une onde d'un milieu de densité plus faible tombe à la frontière d'un milieu de densité plus élevée, le phénomène se produit réfraction... Elle consiste en la flexion (réfraction) d'une onde sonore après avoir « rencontré » un obstacle, et s'accompagne nécessairement d'un changement de vitesse. La réfraction dépend également de la température de l'environnement dans lequel se produit la réflexion.

Dans le processus de propagation des ondes sonores dans l'espace, une diminution de leur intensité se produit inévitablement, on peut dire atténuation des ondes et atténuation du son. En pratique, il est assez simple de rencontrer un tel effet : par exemple, si deux personnes se tiennent dans un champ à une certaine distance proche (un mètre ou moins) et commencent à se dire quelque chose. Si vous augmentez par la suite la distance entre les personnes (si elles commencent à s'éloigner les unes des autres), le même niveau de volume de conversation deviendra de moins en moins audible. Cet exemple démontre clairement le phénomène de diminution de l'intensité des ondes sonores. Pourquoi cela arrive-t-il? La raison en est les divers processus de transfert de chaleur, d'interaction moléculaire et de friction interne des ondes sonores. Le plus souvent, dans la pratique, il y a une transformation de l'énergie sonore en chaleur. De tels processus surviennent inévitablement dans l'un des 3 milieux de propagation du son et ils peuvent être caractérisés comme absorption des ondes sonores.

L'intensité et le degré d'absorption des ondes sonores dépendent de nombreux facteurs, tels que : la pression et la température du milieu. De plus, l'absorption dépend de la fréquence spécifique du son. Lorsqu'une onde sonore se propage dans des liquides ou des gaz, l'effet de friction entre différentes particules, appelé viscosité, se produit. À la suite de cette friction au niveau moléculaire, le processus de transformation de l'onde du son en chaleur se produit. En d'autres termes, plus la conductivité thermique du milieu est élevée, plus le degré d'absorption des ondes est faible. L'absorption acoustique dans les milieux gazeux dépend également de la pression (la pression atmosphérique change avec l'augmentation de l'altitude par rapport au niveau de la mer). En ce qui concerne la dépendance du degré d'absorption à la fréquence du son, compte tenu des dépendances susmentionnées de la viscosité et de la conductivité thermique, plus sa fréquence est élevée, plus l'absorption acoustique est élevée. Par exemple, à température et pression normales, dans l'air, l'absorption d'une onde d'une fréquence de 5000 Hz est de 3 dB/km, et l'absorption d'une onde d'une fréquence de 50 000 Hz sera déjà de 300 dB/m.

Dans les milieux solides, toutes les dépendances ci-dessus (conductivité thermique et viscosité) sont conservées, mais plusieurs autres conditions s'y ajoutent. Ils sont associés à la structure moléculaire des matériaux solides, qui peut être différente, avec ses propres inhomogénéités. En fonction de cette structure moléculaire solide interne, l'absorption des ondes sonores dans ce cas peut être différente et dépend du type de matériau spécifique. Lorsque le son traverse un solide, l'onde subit une série de transformations et de distorsions, qui conduisent le plus souvent à la dispersion et à l'absorption de l'énergie sonore. Au niveau moléculaire, un effet de dislocation peut se produire, lorsqu'une onde sonore provoque un déplacement des plans atomiques, qui retournent alors à leur position d'origine. Or, le mouvement des dislocations conduit à des collisions avec des dislocations perpendiculaires à celles-ci ou à des défauts de la structure cristalline, ce qui provoque leur décélération et, par conséquent, une certaine absorption de l'onde sonore. Cependant, l'onde sonore peut résonner avec ces défauts, ce qui déformera l'onde d'origine. L'énergie de l'onde sonore au moment de l'interaction avec les éléments de la structure moléculaire du matériau est dissipée à la suite des processus de frottement interne.

Dans J'essaierai de distinguer les caractéristiques de la perception auditive humaine et certaines des subtilités et caractéristiques de la propagation du son.

Récemment, il y a eu beaucoup de controverses sur les dangers et les avantages des éoliennes d'un point de vue environnemental. Jetons un coup d'œil à quelques-unes des positions auxquelles les opposants à l'énergie éolienne font référence en premier lieu.

L'un des principaux arguments contre l'utilisation des éoliennes est bruit ... Les éoliennes génèrent deux types de bruit : mécanique et aérodynamique. Le bruit des éoliennes modernes à une distance de 20 m du site d'installation est de 34 à 45 dB. A titre de comparaison : le bruit de fond la nuit dans le village est de 20 - 40 dB, le bruit d'une voiture à une vitesse de 64 km/h est de 55 dB, le bruit dans le bureau est de 60 dB, le bruit d'un camion à une la vitesse de 48 km / h est à une distance de 100 m - 65 dB, le bruit d'un marteau-piqueur à une distance de 7 m - 95 dB. Ainsi, les éoliennes ne sont pas une source de bruit affectant négativement la santé humaine.
Infrasons et vibrations - un autre problème d'impact négatif. Pendant le fonctionnement de l'éolienne, des tourbillons se forment aux extrémités des pales, qui sont en fait des sources d'infrasons, plus la puissance de l'éolienne est grande, plus la puissance de vibration et l'impact négatif sur la faune sont importants. La fréquence de ces vibrations - 6-7 Hz - coïncide avec le rythme naturel du cerveau humain, par conséquent, certains effets psychotropes sont possibles. Mais tout cela s'applique aux parcs éoliens puissants (même en ce qui les concerne, cela n'a pas été prouvé). La petite énergie éolienne dans cet aspect est beaucoup plus sûre pour le transport ferroviaire, les voitures, les tramways et autres sources d'infrasons que nous rencontrons quotidiennement.
Relativement vibrations , alors ils menacent non plus les personnes, mais les bâtiments et les structures, les méthodes de sa réduction sont une question bien étudiée. Si un bon profil aérodynamique est choisi pour les pales, l'éolienne est bien équilibrée, le générateur est en état de marche, le contrôle technique est effectué dans les délais, il n'y a alors aucun problème. Sauf qu'un rembourrage supplémentaire peut être nécessaire si l'éolienne est sur le toit.
Les opposants aux éoliennes se réfèrent également à la soi-disant impact visuel ... L'impact visuel est un facteur subjectif. Pour améliorer l'apparence esthétique des éoliennes, de nombreuses grandes entreprises emploient des designers professionnels. Des paysagistes sont embauchés pour justifier les nouveaux projets. Pendant ce temps, lors de la réalisation d'un sondage d'opinion à la question « Les éoliennes gâchent-elles le paysage dans son ensemble ? » 94% des personnes interrogées ont répondu négativement, et beaucoup ont souligné que d'un point de vue esthétique, les éoliennes s'intègrent harmonieusement dans l'environnement, contrairement aux lignes électriques traditionnelles.
De plus, l'un des arguments contre l'utilisation d'éoliennes est nuire aux animaux et aux oiseaux ... Dans le même temps, les statistiques montrent que, pour 10 000 personnes, moins d'une unité périt à cause des éoliennes, 250 unités meurent des tours de télévision, 700 unités meurent des pesticides, 700 unités meurent de divers mécanismes, à cause des lignes de transport d'électricité. 800 pcs, à cause des chats - 1000 pcs, à cause des maisons / fenêtres - 5500 pcs. Ainsi, les éoliennes ne sont pas le plus grand mal pour notre faune.
Mais à son tour, une éolienne de 1 MW réduit les émissions annuelles dans l'atmosphère de 1 800 tonnes de dioxyde de carbone, 9 tonnes d'oxyde de soufre, 4 tonnes d'oxyde d'azote. Peut-être que la transition vers l'énergie éolienne affectera le taux de diminution de la couche d'ozone et, par conséquent, sur le rythme du réchauffement climatique.
De plus, les éoliennes, contrairement aux centrales thermiques, produisent de l'électricité sans utiliser d'eau, ce qui réduit l'exploitation des ressources en eau.
Les éoliennes produisent de l'électricité sans brûler de combustibles traditionnels, réduisant ainsi la demande et les prix des combustibles.
En analysant ce qui précède, il est sûr de dire que d'un point de vue environnemental, les éoliennes ne sont pas nocives. La confirmation pratique de ceci est queces technologies connaissent un développement rapide dans l'Union européenne, aux États-Unis, en Chine et dans d'autres pays du monde. L'énergie éolienne moderne génère aujourd'hui plus de 200 milliards de kWh par an, ce qui équivaut à 1,3 % de la production mondiale d'électricité. Parallèlement, dans certains pays, ce chiffre atteint 40 %.

Avez-vous déjà pensé que le son est l'une des manifestations les plus brillantes de la vie, de l'action, du mouvement ? Et aussi sur le fait que chaque son a son propre « visage » ? Et même les yeux fermés, sans rien voir, on ne peut que deviner par le son ce qui se passe autour. Nous pouvons distinguer les voix de nos connaissances, entendre des bruissements, des grondements, des aboiements, des miaulements, etc. Tous ces sons nous sont familiers depuis l'enfance, et nous pouvons facilement les identifier. De plus, même dans un silence absolu, nous pouvons entendre chacun des sons énumérés avec notre oreille interne. Imaginez-le comme dans la réalité.

Qu'est-ce que le son ?

Les sons perçus par l'oreille humaine sont l'une des sources d'informations les plus importantes sur le monde qui nous entoure. Le bruit de la mer et du vent, le chant des oiseaux, les voix des gens et les cris des animaux, le roulement du tonnerre, les sons se déplaçant par l'oreille, facilitent l'adaptation aux conditions extérieures changeantes.

Si, par exemple, une pierre tombait dans les montagnes et qu'il n'y avait personne à proximité qui pouvait entendre le bruit de sa chute, y avait-il un son ou non ? La question peut recevoir une réponse à la fois positive et négative, car le mot "son" a un double sens. Par conséquent, il est nécessaire de se mettre d'accord. Par conséquent, il est nécessaire de se mettre d'accord sur ce qu'il faut considérer comme un son - un phénomène physique sous la forme de la propagation des vibrations sonores dans l'air ou de la sensation d'un auditeur. est essentiellement une cause, le second est un effet, tandis que le premier concept de son est objectif, le second est subjectif. Dans le premier cas, le son est vraiment un flux de énergie, coulant comme un ruisseau. Un tel son peut changer l'environnement dans lequel il passe, et lui-même est modifié par lui. à travers l'aide auditive. En entendant un son, une personne peut ressentir divers sentiments. Une grande variété d'émotions évoque en nous ce complexe complexe de sons, que nous appelons musique. Les sons constituent la base de la parole, qui sert de principal moyen de communication dans la société humaine. Enfin, il existe une forme de son telle que le bruit. L'analyse du son du point de vue de la perception subjective est plus difficile qu'avec une évaluation objective.

Comment créer du son ?

Ce que tous les sons ont en commun, c'est que les corps qui les génèrent, c'est-à-dire les sources du son, vibrent (bien que le plus souvent ces vibrations soient invisibles pour les yeux). Par exemple, les sons de la voix des personnes et de nombreux animaux résultent des vibrations de leurs cordes vocales, le son des instruments de musique à vent, le son d'une sirène, le sifflement du vent et le tonnerre sont causés par des fluctuations de les masses d'air.

En utilisant la règle comme exemple, vous pouvez littéralement voir avec vos yeux comment le son est né. Quel mouvement fait la règle lorsque nous fixons une extrémité, tirons l'autre et la relâchons ? On remarquera qu'il semblait trembler, hésiter. Sur cette base, nous concluons que le son est créé par une vibration courte ou longue de certains objets.

La source du son peut être non seulement des objets vibrants. Le sifflement des balles ou des projectiles en vol, le hurlement du vent, le rugissement d'un moteur à réaction naissent des ruptures du flux d'air, qui provoquent aussi sa raréfaction et sa compression.

En outre, des mouvements vibratoires sonores peuvent être remarqués à l'aide d'un appareil - un diapason. Il s'agit d'une tige métallique courbée, montée sur un pied, sur une boîte de résonateur. Si vous frappez le diapason avec un marteau, cela sonnera. L'oscillation des branches du diapason est imperceptible. Mais ils peuvent être trouvés si une petite boule suspendue à un fil est amenée au diapason qui sonne. La balle rebondira périodiquement, ce qui indique les vibrations des branches cameron.

En raison de l'interaction de la source sonore avec l'air environnant, les particules d'air commencent à se contracter et à se dilater dans le temps (ou "presque dans le temps") avec les mouvements de la source sonore. Ensuite, en raison des propriétés de l'air en tant que fluide, les vibrations sont transmises de certaines particules d'air à d'autres.

À une explication de la propagation des ondes sonores

En conséquence, les vibrations sont transmises dans l'air sur une distance, c'est-à-dire qu'un son ou une onde acoustique se propage dans l'air, ou, simplement, le son. Le son, atteignant l'oreille d'une personne, excite à son tour les vibrations de ses zones sensibles, que nous percevons sous forme de parole, de musique, de bruit, etc. (selon les propriétés du son dictées par la nature de sa source).

Propagation des ondes sonores

Est-il possible de voir comment le son « fonctionne » ? Dans l'air transparent ou dans l'eau, les vibrations des particules sont invisibles en elles-mêmes. Mais vous pouvez facilement trouver un exemple qui vous dira ce qui se passe lorsque le son se propage.

Une condition nécessaire à la propagation des ondes sonores est la présence d'un environnement matériel.

Dans le vide, les ondes sonores ne se propagent pas, car il n'y a pas de particules transmettant l'interaction à partir de la source des oscillations.

Par conséquent, sur la lune, en raison du manque d'atmosphère, un silence complet règne. Même la chute d'une météorite à sa surface n'est pas audible pour l'observateur.

La vitesse de propagation des ondes sonores est déterminée par la vitesse de transmission des interactions entre les particules.

La vitesse du son est la vitesse de propagation des ondes sonores dans le milieu. Dans un gaz, la vitesse du son s'avère être de l'ordre (plus précisément, un peu moins) de la vitesse thermique des molécules et augmente donc avec l'augmentation de la température du gaz. Plus l'énergie potentielle d'interaction des molécules d'une substance est grande, plus la vitesse du son est grande, donc la vitesse du son dans un liquide, qui, à son tour, dépasse la vitesse du son dans un gaz. Par exemple, dans l'eau de mer, la vitesse du son est de 1513 m/s. Dans l'acier, où les ondes transversales et longitudinales peuvent se propager, la vitesse de leur propagation est différente. Les ondes transversales se propagent à une vitesse de 3300 m/s, et les ondes longitudinales à une vitesse de 6600 m/s.

La vitesse du son dans n'importe quel milieu est calculée par la formule :

où est la compressibilité adiabatique du milieu ; est la densité.

Lois de propagation des ondes sonores

Les lois fondamentales de la propagation du son comprennent les lois de sa réflexion et de sa réfraction aux frontières des différents milieux, ainsi que la diffraction du son et sa diffusion en présence d'obstacles et d'inhomogénéités dans le milieu et aux interfaces entre les milieux.

La distance d'absorption acoustique est influencée par le facteur d'absorption acoustique, c'est-à-dire le transfert irréversible de l'énergie des ondes sonores en d'autres types d'énergie, en particulier en chaleur. Un facteur important est également la direction du rayonnement et la vitesse de propagation du son, qui dépendent de l'environnement et de son état spécifique.

Les ondes acoustiques se propagent à partir de la source sonore dans toutes les directions. Si une onde sonore passe à travers un trou relativement petit, alors elle se propage dans toutes les directions et ne va pas dans un faisceau dirigé. Par exemple, les bruits de la rue pénétrant une fenêtre ouverte dans une pièce peuvent être entendus en tout point, et pas seulement contre la fenêtre.

La propagation des ondes sonores à proximité d'un obstacle dépend du rapport entre la taille de l'obstacle et la longueur d'onde. Si les dimensions de l'obstacle sont petites par rapport à la longueur d'onde, alors l'onde circule autour de cet obstacle, se propageant dans toutes les directions.

Les ondes sonores, pénétrant d'un milieu à un autre, dévient de leur direction d'origine, c'est-à-dire qu'elles sont réfractées. L'angle de réfraction peut être supérieur ou inférieur à l'angle d'incidence. Cela dépend du support d'où provient le son. Si la vitesse du son dans le second milieu est plus grande, alors l'angle de réfraction sera plus grand que l'angle d'incidence, et vice versa.

Lorsqu'ils rencontrent un obstacle sur leur chemin, les ondes sonores s'y réfléchissent selon une règle strictement définie - l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence - ceci est lié à la notion d'écho. Si le son se réfléchit sur plusieurs surfaces à différentes distances, plusieurs échos se produisent.

Le son se propage sous la forme d'une onde sphérique divergente, qui remplit un volume toujours plus grand. Avec l'augmentation de la distance, les vibrations des particules du milieu s'affaiblissent et le son est dispersé. On sait que pour augmenter la distance de transmission, le son doit être concentré dans une direction donnée. Lorsque nous voulons, par exemple, être entendus, nous mettons nos mains à notre bouche ou utilisons un embout buccal.

La diffraction, c'est-à-dire la courbure des faisceaux sonores, a une grande influence sur la plage de propagation du son. Plus le milieu est hétérogène, plus le faisceau sonore est courbé et, par conséquent, plus la distance de propagation du son est courte.

Propriétés et caractéristiques du son

Les principales caractéristiques physiques du son sont la fréquence et l'intensité des vibrations. Ils affectent également la perception auditive des personnes.

La période d'oscillation est le temps pendant lequel une oscillation complète a lieu. Un exemple de pendule oscillant est lorsqu'il passe de l'extrême gauche à l'extrême droite et revient à sa position d'origine.

La fréquence d'oscillation est le nombre d'oscillations complètes (périodes) en une seconde. Cette unité est appelée hertz (Hz). Plus la fréquence de vibration est élevée, plus le son que nous entendons est élevé, c'est-à-dire que le son a une hauteur de ton plus élevée. Selon le système d'unités international accepté, 1 000 Hz est appelé kilohertz (kHz) et 1 000 000 est appelé mégahertz (MHz).

Distribution de fréquence : sons audibles - entre 15 Hz et 20 kHz, infrasons - en dessous de 15 Hz ; ultrasons - dans les 1,5 (104 - 109 Hz; hyperson - dans les 109 - 1013 Hz.

L'oreille humaine est la plus sensible aux sons d'une fréquence de 2000 à 5000 kHz. La plus grande acuité auditive est observée à l'âge de 15-20 ans. L'audition se détériore avec l'âge.

La notion de longueur d'onde est associée à la période et à la fréquence des oscillations. La longueur d'une onde sonore est la distance entre deux épaississements ou raréfactions successifs du milieu. Par exemple, les vagues se propageant à la surface de l'eau sont la distance entre deux crêtes.

Les sons diffèrent également par leur timbre. La tonalité principale du son est accompagnée de tonalités mineures, dont la fréquence est toujours plus élevée (harmonique). Le timbre est une caractéristique de qualité d'un son. Plus les harmoniques se superposent à la tonalité principale, plus le son est « juteux » musicalement.

La deuxième caractéristique principale est l'amplitude de vibration. C'est le plus grand écart par rapport à la position d'équilibre pendant les vibrations harmoniques. Par exemple, avec un pendule - sa déviation maximale vers la position extrême gauche ou vers la position extrême droite. L'amplitude de vibration détermine l'intensité (force) du son.

La force d'un son, ou son intensité, est déterminée par la quantité d'énergie acoustique circulant en une seconde sur une surface d'un centimètre carré. Par conséquent, l'intensité des ondes acoustiques dépend de l'amplitude de la pression acoustique créée par la source dans le milieu.

L'intensité sonore est à son tour liée à l'intensité du son. Plus l'intensité du son est élevée, plus il est fort. Cependant, ces concepts ne sont pas équivalents. L'intensité sonore est une mesure de la force de la sensation auditive causée par le son. Un son de même intensité peut créer des perceptions auditives différentes pour différentes personnes. Chaque personne a son propre seuil d'audition.

Une personne cesse d'entendre des sons de très haute intensité et les perçoit comme une sensation de pression et même de douleur. Cette puissance sonore est appelée seuil de douleur.

L'effet du son sur les organes auditifs humains

Les organes auditifs humains sont capables de percevoir des vibrations d'une fréquence de 15 à 20 hertz à 16 à 20 000 hertz. Les vibrations mécaniques avec les fréquences indiquées sont appelées sonores ou acoustiques (acoustique - l'étude du son) L'oreille humaine est la plus sensible aux sons d'une fréquence de 1000 à 3000 Hz. La plus grande acuité auditive est observée à l'âge de 15-20 ans. L'audition se détériore avec l'âge. Chez une personne de moins de 40 ans, la plus grande sensibilité est de l'ordre de 3000 Hz, de 40 à 60 ans - 2000 Hz, de plus de 60 ans - 1000 Hz. Dans la gamme allant jusqu'à 500 Hz, nous sommes capables de distinguer une diminution ou une augmentation de la fréquence, même 1 Hz. À des fréquences plus élevées, nos aides auditives deviennent moins sensibles à ce petit changement de fréquence. Ainsi, après 2000 Hz, nous ne pouvons distinguer un son d'un autre que lorsque la différence de fréquence est d'au moins 5 Hz. Avec une plus petite différence, les sons nous sembleront les mêmes. Cependant, il n'y a presque pas de règles sans exception. Il y a des gens qui ont une audition exceptionnellement fine. Un musicien doué peut percevoir le changement de son par seulement une fraction de la vibration.

L'oreille externe est constituée de l'oreillette et du conduit auditif, qui la relient au tympan. La fonction principale de l'oreille externe est de déterminer la direction de la source sonore. Le conduit auditif, un tube de deux centimètres de long effilé vers l'intérieur, protège les parties internes de l'oreille et agit comme un résonateur. Le conduit auditif se termine par le tympan, une membrane qui vibre avec des ondes sonores. C'est ici, au bord externe de l'oreille moyenne, que s'effectue la transformation du son objectif en son subjectif. Derrière le tympan, il y a trois petits os reliés entre eux : le marteau, l'enclume et l'étrier, à l'aide desquels des vibrations sont transmises à l'oreille interne.

Là, dans le nerf auditif, ils sont convertis en signaux électriques. La petite cavité, où se trouvent le marteau, l'enclume et l'étrier, est remplie d'air et reliée à la cavité buccale par la trompe d'Eustache. Grâce à ce dernier, la même pression est maintenue sur les faces interne et externe du tympan. Habituellement, la trompe d'Eustache est fermée et ne s'ouvre que lorsqu'il y a un changement soudain de pression (lors du bâillement, de la déglutition) pour l'égaliser. Si la trompe d'Eustache d'une personne est fermée, par exemple à cause d'un rhume, la pression ne s'égalise pas et la personne ressent une douleur dans les oreilles. De plus, les vibrations sont transmises du tympan à la fenêtre ovale, qui est le début de l'oreille interne. La force agissant sur le tympan est égale au produit de la pression et de la surface du tympan. Mais les véritables ordonnances de l'audition commencent par la fenêtre ovale. Les ondes sonores se propagent dans le liquide (périlymphe), qui est rempli de la cochlée. Cet organe de l'oreille interne, en forme de cochlée, mesure trois centimètres de long et est divisé par un septum en deux parties sur toute sa longueur. Les ondes sonores atteignent la cloison, se courbent autour d'elle puis se propagent vers presque le même endroit où elles ont touché la cloison pour la première fois, mais de l'autre côté. Le septum de la cochlée est constitué d'une membrane basique, très épaisse et tendue. Les vibrations sonores créent des ondulations semblables à des vagues à sa surface, tandis que les crêtes pour différentes fréquences se trouvent dans des zones complètement définies de la membrane. Les vibrations mécaniques sont converties en vibrations électriques dans un organe spécial (organe de Corti), situé au-dessus du sommet de la membrane principale. Une membrane tectoriale est située au-dessus de l'organe de Corti. Ces deux organes sont immergés dans un liquide - l'endolymphe et séparés du reste de la cochlée par la membrane de Reisner. Les poils poussant de l'organe, Corti pénètrent presque dans la membrane tectoriale et, lorsqu'un son se produit, ils se touchent - le son est transformé, maintenant il est codé sous forme de signaux électriques. La peau et les os du crâne jouent un rôle important dans l'amélioration de notre capacité à percevoir les sons, en raison de leur bonne conductivité. Par exemple, si vous mettez votre oreille contre le rail, le mouvement d'un train en approche peut être détecté bien avant qu'il n'apparaisse.

L'effet du son sur le corps humain

Au cours des dernières décennies, le nombre de voitures de toutes sortes et d'autres sources de bruit a fortement augmenté, la diffusion des radios portables et des magnétophones, souvent allumés à des volumes élevés, et la passion pour la musique populaire forte. Il est à noter que dans les villes tous les 5 à 10 ans, le niveau de bruit augmente de 5 dB (décibel). Il ne faut pas oublier que pour les lointains ancêtres de l'homme, le bruit était un signal d'alarme, indiquant la possibilité d'un danger. Dans le même temps, les systèmes sympathique-surrénalien et cardiovasculaire, les échanges gazeux et d'autres types de métabolisme ont changé (augmentation des taux de sucre dans le sang et de cholestérol), préparant le corps au combat ou à la fuite. Bien que chez l'homme moderne cette fonction de l'audition ait perdu une telle signification pratique, les « réactions végétatives de la lutte pour l'existence » ont survécu. Ainsi, même un bruit à court terme de 60 à 90 dB provoque une augmentation de la sécrétion d'hormones hypophysaires, stimulant la production de nombreuses autres hormones, en particulier les catécholamines (adrénaline et noradrénaline), augmente le travail du cœur, contracte le sang vaisseaux sanguins et augmente la pression artérielle (PA). Dans le même temps, il a été noté que l'augmentation la plus prononcée de la pression artérielle est observée chez les patients souffrant d'hypertension et ceux ayant une prédisposition héréditaire à celle-ci. Sous l'influence du bruit, l'activité du cerveau est perturbée : la nature de l'électroencéphalogramme change, l'acuité de la perception, les performances mentales diminuent. Il y avait une détérioration de la digestion. Une exposition prolongée à des environnements bruyants est connue pour entraîner une perte auditive. Selon leur sensibilité individuelle, les gens évaluent différemment le bruit comme désagréable et dérangeant. Dans le même temps, la musique et la parole d'intérêt pour l'auditeur, même à 40-80 dB, peuvent être transférées relativement facilement. Habituellement, l'oreille perçoit des vibrations dans la plage de 16 à 20 000 Hz (vibrations par seconde). Il est important de souligner que les conséquences désagréables ne sont pas seulement causées par un bruit excessif dans la plage audible des oscillations : les ultrasons et les infrasons dans des plages qui ne sont pas perçues par l'audition humaine (au-dessus de 20 000 Hz et en dessous de 16 Hz) provoquent également une tension nerveuse, malaise, vertiges, modifications de l'activité des organes internes, en particulier des systèmes nerveux et cardiovasculaire. Il a été constaté que l'incidence de l'hypertension chez les résidents des zones situées à proximité des grands aéroports internationaux est nettement plus élevée que dans un quartier plus calme de la même ville. Un bruit excessif (supérieur à 80 dB) affecte non seulement les organes auditifs, mais également d'autres organes et systèmes (circulatoire, digestif, nerveux, etc.) les processus vitaux sont perturbés, le métabolisme énergétique commence à l'emporter sur le plastique, ce qui entraîne un vieillissement prématuré du corps.

Avec ces observations et découvertes, des méthodes d'influence délibérée sur une personne ont commencé à apparaître. Il est possible d'influencer l'esprit et le comportement d'une personne de diverses manières, dont l'une nécessite un équipement spécial (techniques technotroniques, zombies.).

Insonorisation

Le degré d'isolation acoustique des bâtiments est principalement déterminé par les normes de bruit admissibles pour les locaux à cet effet. Les paramètres normalisés de bruit constant aux points de conception sont les niveaux de pression acoustique L, dB, les bandes de fréquences d'octave avec des fréquences moyennes géométriques de 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Pour les calculs approximatifs, il est permis d'utiliser les niveaux sonores LA, dBA. Les paramètres normalisés du bruit instable aux points de conception sont les niveaux sonores équivalents LA eq, dBA, et les niveaux sonores maximaux LA max, dBA.

Les niveaux de pression acoustique admissibles (niveaux de pression acoustique équivalents) sont normalisés par le SNiP II-12-77 "Protection contre le bruit".

Il convient de garder à l'esprit que les niveaux de bruit admissibles provenant de sources externes dans les locaux sont établis sous réserve de la fourniture d'une ventilation standard des locaux (pour les locaux d'habitation, les chambres, les salles de classe - avec évents ouverts, impostes, châssis de fenêtre étroits).

L'isolation aux bruits aériens fait référence à l'atténuation de l'énergie sonore lorsqu'elle traverse une enceinte.

Les paramètres normalisés d'isolation acoustique des structures d'enceinte des bâtiments résidentiels et publics, ainsi que des bâtiments auxiliaires et des locaux d'entreprises industrielles sont l'indice d'isolation aux bruits aériens de la structure d'enceinte Rw, dB et l'indice du niveau réduit de bruit d'impact sous le plafond.

Bruit. Musique. Parole.

Du point de vue de la perception des sons par les organes auditifs, ils peuvent être divisés principalement en trois catégories : le bruit, la musique et la parole. Ce sont différentes zones de phénomènes sonores avec des informations spécifiques à une personne.

Le bruit est une combinaison aléatoire d'un grand nombre de sons, c'est-à-dire la fusion de tous ces sons en une seule voix discordante. On pense que le bruit est une catégorie de sons qui interfèrent ou agacent une personne.

Les humains ne peuvent supporter qu'une certaine quantité de bruit. Mais si une heure ou deux s'écoulent et que le bruit ne s'arrête pas, alors la tension, la nervosité et même la douleur apparaissent.

Le son peut tuer une personne. Au Moyen Âge, il y avait même une telle exécution lorsqu'une personne était mise sous une cloche et qu'elle commençait à la battre. Peu à peu, la sonnerie a tué la personne. Mais c'était au Moyen Âge. A notre époque, des avions supersoniques sont apparus. Si un tel avion survole la ville à une altitude de 1 000 à 1 500 mètres, le verre des maisons éclatera.

La musique est un phénomène particulier dans le monde des sons, mais, contrairement à la parole, elle ne véhicule pas de significations sémantiques ou linguistiques précises. La saturation émotionnelle et les associations musicales agréables commencent dès la petite enfance, lorsque l'enfant a encore une communication verbale. Les rythmes et les airs le relient à sa mère, et le chant et la danse sont un élément de communication dans les jeux. Le rôle de la musique dans la vie humaine est si grand que ces dernières années, la médecine lui a attribué des propriétés curatives. Avec l'aide de la musique, vous pouvez normaliser les biorythmes, assurer le niveau d'activité optimal du système cardiovasculaire. Mais il suffit de se rappeler comment les soldats partent au combat. Depuis des temps immémoriaux, la chanson a été un attribut indispensable de la marche d'un soldat.

Infrasons et ultrasons

Est-ce un son que nous ne pouvons pas entendre du tout ? Et si on n'entend pas ? Ces sons sont-ils inaccessibles à quelqu'un d'autre ou à rien ?

Par exemple, les sons dont la fréquence est inférieure à 16 hertz sont appelés infrasons.

Infrasons - vibrations et ondes élastiques avec des fréquences inférieures à la gamme de fréquences audibles pour les humains. Habituellement, 15-4 Hz est considéré comme la limite supérieure de la gamme infrasonore ; une telle définition est arbitraire, car avec une intensité suffisante, la perception auditive apparaît également à des fréquences de quelques Hz, bien que la nature tonale de la sensation disparaisse et que seuls les cycles d'oscillation individuels deviennent distinguables. La limite inférieure de fréquence des infrasons n'est pas définie. Actuellement, le domaine de son étude s'étend jusqu'à environ 0,001 Hz. Ainsi, la gamme de fréquences infrasonores couvre environ 15 octaves.

Les ondes infrasoniques se propagent dans l'air et l'eau, ainsi que dans la croûte terrestre. Les infrasons comprennent également les vibrations à basse fréquence des structures de grande taille, en particulier les véhicules et les bâtiments.

Et bien que nos oreilles ne "captent" pas de telles vibrations, une personne les perçoit toujours d'une manière ou d'une autre. En même temps, nous avons des sensations désagréables et parfois dérangeantes.

On a remarqué depuis longtemps que certains animaux ressentent un sentiment de danger bien plus tôt que les humains. Ils réagissent à l'avance à un ouragan lointain ou à un tremblement de terre imminent. D'un autre côté, les scientifiques ont découvert que des événements catastrophiques dans la nature provoquent des infrasons - des vibrations à basse fréquence de l'air. Cela a donné lieu à l'hypothèse que les animaux, grâce à leur instinct aiguisé, perçoivent de tels signaux plus tôt que les humains.

Malheureusement, les infrasons sont générés par de nombreuses machines et installations industrielles. Si, disons, cela se produit dans une voiture ou un avion, alors après un certain temps les pilotes ou conducteurs sont pris d'anxiété, ils se fatiguent plus vite, et cela peut être la cause de l'accident.

Ils font du bruit dans les machines-outils infrasoniques, et il est alors plus difficile de travailler dessus. Et tout le monde autour aura du mal. Ce n'est pas du tout mieux si les infrasons de ventilation dans un immeuble d'habitation sont " bourdonnants ". Cela semble inaudible, mais les gens sont agacés et peuvent même tomber malades. Se débarrasser de l'adversité infrasonique permet un "test" spécial, qui doit être réussi par n'importe quel appareil. S'il "remplit" la zone d'infrasons, il ne recevra pas de laissez-passer pour les personnes.

Comment s'appelle un son très aigu ? Tel est le grincement inaccessible à notre oreille ? C'est l'échographie. Ultrasons - ondes élastiques avec des fréquences d'environ (1,5 - 2) (104 Hz (15 - 20 kHz) à 109 Hz (1 GHz) ; la région des ondes de fréquence de 109 à 1012 - 1013 Hz est communément appelée hyperson. 3 gammes : faible- ultrasons de fréquence (1,5 (104 - 105 Hz), ultrasons de moyenne fréquence (105 - 107 Hz), ultrasons de haute fréquence (107 - 109 Hz). Chacune de ces gammes est caractérisée par ses propres spécificités de génération, de réception, de propagation et d'application. ..

De par sa nature physique, les ultrasons sont des ondes élastiques et en cela ils ne diffèrent pas du son. Par conséquent, la limite de fréquence entre le son et les ondes ultrasonores est conditionnelle. Cependant, en raison des fréquences plus élevées et, par conséquent, des petites longueurs d'onde, il existe un certain nombre de caractéristiques de la propagation des ultrasons.

En raison de la faible longueur d'onde des ultrasons, leur nature est déterminée avant tout par la structure moléculaire du milieu. Les ultrasons dans un gaz, et en particulier dans l'air, se propagent avec une grande atténuation. Les liquides et les solides sont, en règle générale, de bons conducteurs d'ultrasons - l'atténuation y est bien moindre.

L'oreille humaine est incapable de percevoir les ondes ultrasonores. Cependant, de nombreux animaux l'acceptent librement. Ce sont, entre autres, des chiens qui nous sont si familiers. Mais les chiens, hélas, ne peuvent pas "aboyer" avec les ultrasons. Mais les chauves-souris et les dauphins ont une incroyable capacité à émettre et à recevoir des ultrasons.

Les hypersons sont des ondes élastiques avec des fréquences de 109 à 1012 - 1013 Hz. De par sa nature physique, l'hyperson n'est pas différent des ondes sonores et ultrasonores. En raison des fréquences plus élevées et donc plus basses que dans la région des ultrasons, les longueurs d'onde deviennent des interactions beaucoup plus importantes de l'hyperson avec les quasiparticules dans le milieu - avec les électrons de conduction, les phonons thermiques, etc. L'hyperson est également souvent présenté comme un flux de quasiparticules - les phonons.

La gamme de fréquences des hypersons correspond aux fréquences des oscillations électromagnétiques dans les gammes décimétrique, centimétrique et millimétrique (les fréquences dites ultra-hautes). La fréquence de 109 Hz dans l'air à pression atmosphérique et température ambiante normales doit être du même ordre de grandeur que le libre parcours des molécules dans l'air dans les mêmes conditions. Cependant, les ondes élastiques ne peuvent se propager dans un milieu que si leur longueur d'onde est sensiblement supérieure au libre parcours moyen des particules dans les gaz ou supérieure aux distances interatomiques dans les liquides et les solides. Par conséquent, les ondes hypersoniques ne peuvent pas se propager dans les gaz (en particulier dans l'air) à pression atmosphérique normale. Dans les liquides, l'atténuation de l'hyperson est très importante et la plage de propagation est petite. L'hypersound se propage relativement bien dans les solides - les monocristaux, en particulier à basse température. Mais même dans de telles conditions, l'hypersound est capable de parcourir une distance de seulement 1, un maximum de 15 centimètres.

Le son est constitué de vibrations mécaniques se propageant dans des milieux élastiques - gaz, liquides et solides, perçus par les organes auditifs.

À l'aide d'appareils spéciaux, vous pouvez voir la propagation des ondes sonores.

Les ondes sonores peuvent nuire à la santé humaine et vice versa, aider à traiter les maladies, cela dépend du type de son.

Il s'avère qu'il existe des sons qui ne sont pas perçus par l'oreille humaine.

Bibliographie

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Chapitre 2. Le bruit acoustique et son impact sur l'homme

Objectif : Étudier l'effet du bruit acoustique sur le corps humain.

introduction

Le monde qui nous entoure est un monde merveilleux de sons. Les voix des gens et des animaux, la musique et le bruit du vent, le chant des oiseaux résonnent autour de nous. Les gens transmettent des informations par la parole et, avec l'aide de l'audition, ils les perçoivent. Pour les animaux, le son n'est pas moins important, mais à certains égards et plus encore, car leur ouïe est plus fine.

Du point de vue de la physique, le son est une vibration mécanique qui se propage dans un milieu élastique : eau, air, solide, etc. La capacité d'une personne à percevoir les vibrations sonores, à les écouter, se reflète au nom de la doctrine de son - acoustique (du grec akustikos - audible, auditif). La sensation de son dans nos organes auditifs se produit avec des changements périodiques de la pression atmosphérique. Les ondes sonores avec une grande amplitude de changement de pression acoustique sont perçues par l'oreille humaine comme des sons forts, avec une petite amplitude de changement de pression acoustique - comme des sons faibles. Le volume sonore dépend de l'amplitude des vibrations. Le volume du son dépend également de sa durée et des caractéristiques individuelles de l'auditeur.

Les vibrations sonores de haute fréquence sont appelées sons aigus, les vibrations sonores de basse fréquence sont appelées sons graves.

Les organes auditifs humains sont capables de percevoir des sons avec une fréquence allant d'environ 20 Hz à 20 000 Hz. Les ondes longitudinales dans un milieu avec une fréquence de changement de pression inférieure à 20 Hz sont appelées infrasons, avec une fréquence de plus de 20 000 Hz - ultrasons. L'oreille humaine ne perçoit pas les infrasons et les ultrasons, c'est-à-dire qu'elle n'entend pas. Il convient de noter que les limites indiquées de la gamme sonore sont arbitraires, car elles dépendent de l'âge des personnes et des caractéristiques individuelles de leur appareil sonore. Habituellement, avec l'âge, la limite de fréquence supérieure des sons perçus diminue considérablement - certaines personnes âgées peuvent entendre des sons avec des fréquences ne dépassant pas 6 000 Hz. Les enfants, quant à eux, peuvent percevoir des sons dont la fréquence est légèrement supérieure à 20 000 Hz.

Certains animaux entendent des vibrations avec des fréquences supérieures à 20 000 Hz ou inférieures à 20 Hz.

Le sujet de l'étude de l'acoustique physiologique est l'organe de l'audition lui-même, sa structure et son action. L'acoustique architecturale étudie la propagation du son dans les pièces, l'effet de la taille et de la forme sur le son, les propriétés des matériaux qui recouvrent les murs et les plafonds. Il s'agit de la perception auditive du son.

Il y a aussi l'acoustique musicale, qui examine les instruments de musique et les conditions pour leur meilleur son. L'acoustique physique s'intéresse à l'étude des vibrations sonores elles-mêmes et, récemment, elle a également adopté les vibrations qui dépassent les limites de l'audibilité (ultrasons). Elle utilise largement une variété de méthodes pour convertir les vibrations mécaniques en vibrations électriques et vice versa (électroacoustique).

Référence historique

L'étude des sons a commencé dans l'Antiquité, car une personne se caractérise par un intérêt pour tout ce qui est nouveau. Les premières observations sur l'acoustique ont été réalisées au VIe siècle av. Pythagore a établi un lien entre la hauteur et la longue corde ou tuyau qui fait un son.

Au 4ème siècle avant JC, Aristote fut le premier à imaginer correctement comment le son se propage dans l'air. Il a dit qu'un corps sonore provoque une compression et une raréfaction de l'air, l'écho s'expliquant par la réflexion du son provenant d'obstacles.

Au XVe siècle, Léonard de Vinci a formulé le principe de l'indépendance des ondes sonores de diverses sources.

En 1660, dans les expériences de Robert Boyle, il a été prouvé que l'air est un conducteur du son (le son ne se propage pas dans le vide).

En 1700-1707 publié un mémoire de Joseph Saver sur l'acoustique, publié par l'Académie des sciences de Paris. Dans ces mémoires, Saver examine un phénomène bien connu des concepteurs d'orgues : si deux tuyaux d'un orgue émettent simultanément deux sons, seulement légèrement différents en hauteur, alors des amplifications périodiques du son se font entendre, semblables à des roulements de tambour. Saver a expliqué ce phénomène par la coïncidence périodique des vibrations des deux sons. Si, par exemple, l'un des deux sons correspond à 32 vibrations par seconde, et l'autre à 40 vibrations, alors la fin de la quatrième vibration du premier son coïncide avec la fin de la cinquième vibration du deuxième son, et ainsi le son est amplifié. Des tuyaux d'orgue, Saver est passé à une étude expérimentale des vibrations des cordes, en observant les nœuds et les ventres des vibrations (ces noms, qui existent encore dans la science, ont été introduits par lui), et a également remarqué que lorsque la corde est excitée, avec la note principale, les autres notes sonnent, longueur dont les ondes sont ½, 1/3, ,. du principal. Il appelait ces notes les tonalités harmoniques les plus élevées, et ce nom était destiné à rester dans la science. Enfin, Saver fut le premier à tenter de déterminer la frontière de la perception des vibrations en tant que sons : pour les sons graves, il indiqua la frontière à 25 vibrations par seconde, et pour les aigus - 12 800. Puis, Newton, se basant sur ces travaux expérimentaux de Saver, a donné le premier calcul de la longueur d'onde du son et est arrivé à la conclusion, maintenant bien connue en physique, que pour tout tuyau ouvert, la longueur d'onde du son émis est égale à deux fois la longueur du tuyau.

Les sources sonores et leur nature

Le point commun à tous les sons est que les corps qui les génèrent, c'est-à-dire les sources du son, vibrent. Tout le monde connaît les bruits qui se produisent lorsque la peau s'étire sur le tambour, les vagues de la mer ressacent, les branches balancées par le vent. Ils sont tous différents les uns des autres. La "couleur" de chaque son individuel dépend strictement du mouvement qui le provoque. Ainsi, si le mouvement vibratoire est extrêmement rapide, le son contient des vibrations de haute fréquence. Un mouvement oscillatoire moins rapide crée un son d'une fréquence plus basse. Diverses expériences indiquent que toute source sonore vibre nécessairement (bien que le plus souvent ces vibrations ne soient pas perceptibles à l'œil). Par exemple, les sons de la voix des personnes et de nombreux animaux résultent des vibrations de leurs cordes vocales, le son des instruments de musique à vent, le son d'une sirène, le sifflement du vent et le tonnerre sont causés par des fluctuations de les masses d'air.

Mais tous les corps vibrants ne sont pas une source de son. Par exemple, une masse oscillante suspendue à un fil ou à un ressort ne fait pas de bruit.

La fréquence à laquelle l'oscillation se répète est mesurée en hertz (ou cycles par seconde); 1Hz est la fréquence d'une telle oscillation périodique, la période est de 1s. Notez que c'est la fréquence qui est la propriété qui nous permet de distinguer un son d'un autre.

Des études ont montré que l'oreille humaine est capable de percevoir les vibrations mécaniques des corps comme des sons, se produisant à une fréquence de 20 Hz à 20 000 Hz. A très rapide, plus de 20 000 Hz ou très lent, moins de 20 Hz, les vibrations sonores ne sont pas entendues. C'est pourquoi nous avons besoin de dispositifs spéciaux pour enregistrer les sons en dehors de la gamme de fréquences perçue par l'oreille humaine.

Si la vitesse du mouvement oscillatoire détermine la fréquence du son, alors sa magnitude (taille de la pièce) est le volume. Si une telle roue est tournée à grande vitesse, une tonalité à haute fréquence sera générée, une rotation plus lente générera une tonalité d'une fréquence plus basse. De plus, plus les dents de la roue sont fines (comme le montre la ligne pointillée), plus le son est faible, et plus les dents sont grandes, c'est-à-dire que plus elles forcent la plaque à dévier, plus le son est fort. Ainsi, nous pouvons noter une autre caractéristique du son - son volume (intensité).

Il est impossible de ne pas mentionner une propriété du son telle que la qualité. La qualité est étroitement liée à la structure, qui peut aller de trop complexe à trop simple. Le diapason du diapason, supporté par le résonateur, a une structure très simple, puisqu'il ne contient qu'une seule fréquence dont l'amplitude dépend uniquement de la conception du diapason. Dans ce cas, le son d'un diapason peut être à la fois fort et faible.

Des sons complexes peuvent être créés, par exemple, plusieurs fréquences contiennent le son d'un accord d'orgue. Même le son d'une corde de mandoline est assez complexe. Cela est dû au fait que la corde tendue vibre non seulement avec le principal (comme un diapason), mais aussi avec d'autres fréquences. Ils génèrent des tonalités supplémentaires (harmoniques) dont les fréquences sont un nombre entier de fois supérieures à la fréquence de la tonalité fondamentale.

Le concept de fréquence est inapproprié à appliquer par rapport au bruit, bien que l'on puisse parler de certaines zones de ses fréquences, puisque ce sont elles qui distinguent un bruit d'un autre. Le spectre de bruit ne peut plus être représenté par une ou plusieurs raies, comme dans le cas d'un signal monochromatique ou d'une onde périodique contenant de nombreuses harmoniques. Il est représenté comme une bande entière

La structure fréquentielle de certains sons, notamment musicaux, est telle que toutes les harmoniques sont harmoniques par rapport au ton fondamental ; dans de tels cas, on dit que les sons ont une hauteur (déterminée par la fréquence de la fondamentale). La plupart des sons ne sont pas si mélodiques, ils n'ont pas de rapport entier entre les fréquences caractéristiques des sons musicaux. Ces sons ont une structure similaire au bruit. Par conséquent, en résumant ce qui a été dit, nous pouvons affirmer que le son est caractérisé par l'intensité, la qualité et la hauteur.

Qu'arrive-t-il au son après son apparition ? Comment arrive-t-il, par exemple, à notre oreille ? Comment se propage-t-il ?

Nous percevons le son avec l'oreille. Entre le corps sonore (source sonore) et l'oreille (récepteur sonore) se trouve une substance qui transmet les vibrations sonores de la source sonore au récepteur. Le plus souvent, l'air est une telle substance. Le son ne peut pas se propager dans un espace sans air. Comme les vagues ne peuvent exister sans eau. Les expériences confirment cette conclusion. Considérons l'un d'eux. Une cloche est placée sous la cloche de la pompe à air et allumée. Ensuite, ils commencent à pomper l'air avec une pompe. Au fur et à mesure que l'air se raréfie, le son devient de plus en plus faible et, finalement, disparaît presque complètement. Lorsque je recommence à faire entrer de l'air sous la cloche, le son de la cloche redevient audible.

Bien entendu, le son se propage non seulement dans l'air, mais aussi dans d'autres corps. Cela peut aussi être vérifié par l'expérience. Même un son aussi faible que le tic-tac d'une montre de poche posée à un bout de la table peut être clairement entendu en plaçant votre oreille à l'autre bout de la table.

Il est bien connu que le son est transmis sur de longues distances au sol, et en particulier sur les voies ferrées. En plaçant votre oreille contre la rambarde ou au sol, vous pouvez entendre le bruit d'un train au loin ou le bruit d'un cheval au galop.

Si, sous l'eau, nous frappons une pierre sur une pierre, nous entendrons clairement le son de l'impact. Par conséquent, le son se propage également dans l'eau. Les poissons entendent les pas et les voix des gens sur le rivage, c'est bien connu des pêcheurs.

Les expériences montrent que différents solides conduisent le son de différentes manières. Les corps élastiques sont de bons conducteurs du son. La plupart des métaux, du bois, des gaz et des liquides sont des corps élastiques et conduisent donc bien le son.

Les corps mous et poreux sont de mauvais conducteurs du son. Quand, par exemple, une montre est dans une poche, elle est entourée d'un tissu doux, et on n'entend pas son tic-tac.

D'ailleurs, le fait que l'expérience avec une cloche placée sous une cloche ait longtemps semblé peu convaincante est lié à la propagation du son dans les solides. Le fait est que les expérimentateurs n'ont pas suffisamment isolé la cloche, et le son a été entendu même lorsqu'il n'y avait pas d'air sous le capot, car les vibrations étaient transmises par toutes les connexions possibles de l'installation.

En 1650, Athanasius Kirch'er et Otto Gücke, sur la base d'une expérience avec une cloche, ont conclu que l'air n'était pas nécessaire pour la propagation du son. Et seulement dix ans plus tard, Robert Boyle a prouvé de manière convaincante le contraire. Le son dans l'air, par exemple, est transmis par ondes longitudinales, c'est-à-dire par alternance d'épaississement et de raréfaction de l'air provenant de la source sonore. Mais comme l'espace qui nous entoure, contrairement à la surface bidimensionnelle de l'eau, est tridimensionnel, les ondes sonores se propagent non pas dans deux, mais dans trois directions - sous la forme de sphères divergentes.

Les ondes sonores, comme toutes les autres ondes mécaniques, ne se propagent pas dans l'espace instantanément, mais à une certaine vitesse. Les observations les plus simples permettent de le vérifier. Par exemple, lors d'un orage, nous voyons d'abord des éclairs et ce n'est qu'après un certain temps que nous entendons le tonnerre, bien que les vibrations de l'air, que nous percevons comme des sons, surviennent simultanément avec l'éclair. Le fait est que la vitesse de la lumière est très élevée (300 000 km / s), nous pouvons donc supposer que nous voyons un éclair au moment de son apparition. Et le bruit du tonnerre, qui s'est formé en même temps que l'éclair, nous demande un temps tout à fait perceptible pour parcourir la distance entre le lieu de son apparition et l'observateur debout sur le sol. Par exemple, si nous entendons des coups de tonnerre plus de 5 secondes après avoir vu la foudre, alors nous pouvons conclure que l'orage est à une distance d'au moins 1,5 km de nous. La vitesse du son dépend des propriétés du milieu dans lequel le son voyage. Les scientifiques ont développé diverses façons de déterminer la vitesse du son dans n'importe quel environnement.

La vitesse du son et sa fréquence déterminent la longueur d'onde. En observant les vagues dans l'étang, on remarque que les cercles divergents sont parfois plus petits et parfois plus grands, autrement dit, la distance entre les crêtes des vagues ou les creux des vagues peut être différente selon la taille de l'objet en raison de qu'ils ont surgi. En gardant notre main suffisamment basse au-dessus de la surface de l'eau, nous pouvons sentir chaque éclaboussure passer à côté de nous. Plus la distance entre les vagues suivantes est grande, moins leurs crêtes toucheront nos doigts. Une expérience aussi simple permet de conclure que dans le cas des vagues à la surface de l'eau, pour une vitesse de propagation des vagues donnée, une fréquence plus élevée correspond à une distance plus petite entre les crêtes des vagues, c'est-à-dire des vagues plus courtes, et, inversement, à une fréquence plus basse, ondes plus longues.

Il en est de même pour les ondes sonores. Le fait qu'une onde sonore traverse un certain point de l'espace peut être jugé par le changement de pression à ce point. Ce changement répète complètement la vibration de la membrane de la source sonore. Une personne entend un son parce que l'onde sonore exerce une pression variable sur le tympan de son oreille. Dès que la crête de l'onde sonore (ou zone de haute pression) atteint notre oreille. On sent la pression. Si les zones de pression accrue de l'onde sonore se succèdent assez rapidement, le tympan de notre oreille fluctue également rapidement. Si les crêtes de l'onde sonore sont considérablement décalées les unes par rapport aux autres, le tympan vibrera beaucoup plus lentement.

La vitesse du son dans l'air est étonnamment constante. Nous avons déjà vu que la fréquence du son est directement liée à la distance entre les crêtes de l'onde sonore, c'est-à-dire qu'il existe une certaine relation entre la fréquence du son et la longueur d'onde. On peut exprimer cette relation de la manière suivante : la longueur d'onde est égale à la vitesse divisée par la fréquence. On peut le dire autrement : la longueur d'onde est inversement proportionnelle à la fréquence avec un coefficient de proportionnalité égal à la vitesse du son.

Comment le son devient-il audible ? Lorsque les ondes sonores pénètrent dans le conduit auditif, elles font vibrer le tympan, l'oreille moyenne et l'oreille interne. Une fois dans le liquide remplissant la cochlée, les ondes aériennes agissent sur les cellules ciliées à l'intérieur de l'organe de Corti. Le nerf auditif transmet ces impulsions au cerveau, où elles sont converties en sons.

Mesurer le bruit

Le bruit est un son désagréable ou indésirable, ou un ensemble de sons qui interfèrent avec la perception des signaux utiles, perturbent le silence, ont un effet nocif ou irritant sur le corps humain et réduisent sa capacité de travail.

Dans les zones bruyantes, de nombreuses personnes développent des symptômes du mal du bruit : augmentation de l'excitabilité nerveuse, fatigue, hypertension artérielle.

Le niveau de bruit est mesuré en unités

Exprimer le degré des sons de pression - décibels. Cette pression n'est pas perçue indéfiniment. Le niveau de bruit de 20-30 dB est pratiquement inoffensif pour l'homme - c'est un bruit de fond naturel. En ce qui concerne les sons forts, ici la limite admissible est d'environ 80 dB. Un son de 130 dB provoque déjà une sensation douloureuse chez une personne, et 150 lui devient insupportable.

Bruit acoustique - vibrations sonores aléatoires de nature physique différente, caractérisées par un changement aléatoire d'amplitude et de fréquence.

Avec la propagation d'une onde sonore, consistant en un épaississement et une raréfaction de l'air, la pression sur le tympan change. L'unité de pression est de 1 N/m2 et l'unité de puissance acoustique est de 1 W/m2.

Le seuil d'audition est le volume sonore minimum qu'une personne perçoit. Elle est différente pour différentes personnes, et donc, classiquement, la pression acoustique égale à 2x10" 5 N/m2 à 1000 Hz, correspondant à une puissance de 10" 12 W/m2, est considérée comme le seuil auditif. C'est avec ces quantités que le son mesuré est comparé.

Par exemple, la puissance acoustique des moteurs lors du décollage d'un avion à réaction est de 10 W / m2, c'est-à-dire qu'elle dépasse le seuil de 1013 fois. Il n'est pas pratique d'opérer avec un si grand nombre. On dit à propos des sons d'intensité différente que l'un est plus fort que l'autre, pas tant de fois, mais par tant d'unités. L'unité de sonie s'appelle Belom - du nom de l'inventeur du téléphone A. Bela (1847-1922). L'intensité sonore est mesurée en décibels : 1 dB = 0,1 B (Bel). Une représentation visuelle de la relation entre l'intensité sonore, la pression acoustique et le niveau de volume.

La perception du son dépend non seulement de ses caractéristiques quantitatives (pression et puissance), mais aussi de sa qualité - fréquence.

Le son de la même force à différentes fréquences diffère en volume.

Certaines personnes ne peuvent pas entendre les sons à haute fréquence. Ainsi, chez les personnes âgées, la limite supérieure de la perception sonore est réduite à 6000 Hz. Ils n'entendent pas, par exemple, le cri d'un moustique et les trilles d'un grillon, qui émettent des sons d'une fréquence d'environ 20 000 Hz.

Le célèbre physicien anglais D. Tyndall décrit l'une de ses promenades avec un ami de la manière suivante : « Les prairies des deux côtés de la route regorgeaient d'insectes qui, pour mon audition, remplissaient l'air de leur bourdonnement aigu, mais mon ami ne rien entendre de cela - la musique des insectes a volé au-delà des limites de son audition." !

Niveaux de bruit

Loudness - le niveau d'énergie dans un son - mesuré en décibels. Le chuchotement équivaut à environ 15 dB, le bruissement des voix dans un auditorium d'étudiants atteint environ 50 dB et le bruit de la rue dans la circulation dense est d'environ 90 dB. Les bruits supérieurs à 100 dB peuvent être insupportables à l'oreille humaine. Des bruits de l'ordre de 140 dB (comme le bruit d'un jet qui décolle) peuvent être douloureux pour l'oreille et endommager le tympan.

Pour la plupart des gens, l'acuité auditive diminue avec l'âge. En effet, les os de l'oreille perdent leur mobilité d'origine et les vibrations ne sont donc pas transmises à l'oreille interne. De plus, les otites peuvent endommager le tympan et affecter négativement la fonction des os. Si vous avez des problèmes d'audition, vous devriez consulter un médecin immédiatement. Certains types de surdité sont causés par des lésions de l'oreille interne ou du nerf auditif. La déficience auditive peut également être causée par une exposition constante au bruit (par exemple, dans un atelier) ou par des éclats sonores soudains et très forts. Soyez très prudent lorsque vous utilisez des lecteurs stéréo personnels, car un volume excessif peut également entraîner la surdité.

Bruit acceptable dans les chambres

Concernant le niveau sonore, il est à noter qu'une telle notion n'est pas éphémère et non réglementée en termes de législation. Ainsi, en Ukraine à ce jour, les normes sanitaires de bruit admissible dans les locaux des bâtiments résidentiels et publics et sur le territoire du développement résidentiel, adoptées à l'époque de l'URSS, sont en vigueur. Selon ce document, dans les locaux d'habitation, le niveau sonore ne doit pas dépasser 40 dB le jour et 30 dB la nuit (de 22h00 à 8h00).

Le bruit véhicule souvent des informations importantes. Un coureur de voiture ou de moto écoute attentivement les sons émis par le moteur, le châssis et d'autres pièces d'un véhicule en mouvement, car tout bruit étranger peut être le signe avant-coureur d'un accident. Le bruit joue un rôle essentiel en acoustique, en optique, en informatique et en médecine.

Qu'est-ce que le bruit ? Il est compris comme des vibrations complexes désordonnées de diverses natures physiques.

Le problème du bruit est apparu il y a longtemps. Déjà dans les temps anciens, le bruit des roues sur les pavés causait de l'insomnie chez beaucoup.

Ou peut-être que le problème est survenu encore plus tôt, lorsque les voisins de la grotte ont commencé à se quereller sur le fait que l'un d'eux avait frappé trop fort en fabriquant un couteau ou une hache en pierre ?

La pollution sonore de l'environnement ne cesse de croître. Si en 1948, lorsqu'on examinait les habitants des grandes villes, lorsqu'on leur demandait s'ils étaient gênés par le bruit dans leur appartement, 23% des répondants répondaient par l'affirmative, alors en 1961 - déjà 50%. Au cours de la dernière décennie, le niveau de bruit dans les villes a augmenté de 10 à 15 fois.

Le bruit est un type de son, bien qu'il soit souvent appelé « son indésirable ». Dans le même temps, selon les experts, le bruit d'un tramway est estimé à 85-88 dB, un trolleybus - 71 dB, un bus avec un moteur d'une puissance de plus de 220 ch. Avec. - 92 dB, moins de 220 ch Avec. - 80-85 dB.

Des scientifiques de l'Ohio State University ont conclu que les personnes régulièrement exposées à des sons forts sont 1,5 fois plus susceptibles que les autres de développer un neurinome de l'acoustique.

Un neurinome de l'acoustique est une tumeur bénigne qui provoque une perte auditive. Les scientifiques ont examiné 146 patients atteints de neurinome de l'acoustique et 564 personnes en bonne santé. On leur a tous posé des questions sur la fréquence à laquelle ils doivent faire face à des sons forts ne dépassant pas 80 décibels (bruit de la circulation). Le questionnaire a pris en compte le bruit des appareils électroménagers, des moteurs, de la musique, les cris des enfants, le bruit lors d'événements sportifs, dans les bars et les restaurants. On a également demandé aux participants à l'étude s'ils portaient des protecteurs auditifs. Ceux qui écoutaient régulièrement de la musique forte avaient un risque 2,5 fois plus élevé de développer un neurinome de l'acoustique.

Ceux qui ont été exposés au bruit technique - 1,8 fois. Les personnes qui écoutent régulièrement les cris des enfants ont du bruit dans les stades, les restaurants ou les bars - 1,4 fois. Lors du port de protections auditives, le risque de développer un neurinome de l'acoustique n'est pas plus élevé que chez les personnes qui ne sont pas du tout exposées au bruit.

Exposition humaine au bruit acoustique

L'impact du bruit acoustique sur une personne est différent :

A. Nocif

Le bruit mène à une tumeur bénigne

Le bruit prolongé affecte négativement l'organe auditif, étirant le tympan, diminuant ainsi la sensibilité au son. Cela conduit à une panne de l'activité du cœur, du foie, à l'épuisement et à la surmenage des cellules nerveuses. Les sons et les bruits de forte puissance affectent l'aide auditive, les centres nerveux et peuvent provoquer des douleurs et des chocs. C'est ainsi que fonctionne la pollution sonore.

Bruits artificiels, d'origine humaine. Ce sont eux qui affectent négativement le système nerveux humain. L'un des pires bruits urbains est le bruit des véhicules à moteur sur les grands axes routiers. Cela irrite le système nerveux, donc la personne est tourmentée par l'anxiété, elle se sent fatiguée.

B. Favorable

Les sons utiles incluent le bruit du feuillage. L'éclaboussure des vagues a un effet calmant sur notre psychisme. Le bruissement silencieux du feuillage, le murmure d'un ruisseau, une légère éclaboussure d'eau et le bruit des vagues sont toujours agréables pour une personne. Ils le calment, soulagent le stress.

C. Thérapeutique

L'effet thérapeutique sur une personne à l'aide des sons de la nature est apparu parmi les médecins et les biophysiciens qui ont travaillé avec des astronautes au début des années 80 du XXe siècle. Dans la pratique psychothérapeutique, les bruits naturels sont utilisés dans le traitement de diverses maladies comme aide. Le soi-disant « bruit blanc » est également utilisé par les psychothérapeutes. C'est une sorte de sifflement, rappelant vaguement le bruit des vagues sans éclaboussures d'eau. Les médecins pensent que le « bruit blanc » est apaisant et apaisant.

Effet du bruit sur le corps humain

Mais est-ce que seuls les organes auditifs souffrent du bruit ?

Les élèves sont encouragés à le découvrir en examinant les énoncés suivants.

1. Le bruit provoque un vieillissement prématuré. Dans trente cas sur cent, le bruit réduit de 8 à 12 ans l'espérance de vie des habitants des grandes villes.

2. Une femme sur trois et un homme sur quatre souffrent de névroses causées par une augmentation du niveau de bruit.

3. Les maladies telles que la gastrite, les ulcères gastriques et intestinaux sont plus fréquentes chez les personnes vivant et travaillant dans des environnements bruyants. Les musiciens pop ont des ulcères d'estomac - une maladie professionnelle.

4. Un bruit suffisamment fort en 1 min peut provoquer des changements dans l'activité électrique du cerveau, qui devient similaire à l'activité électrique du cerveau chez les patients épileptiques.

5. Le bruit déprime le système nerveux, surtout avec des actions répétitives.

6. Sous l'influence du bruit, il y a une diminution persistante de la fréquence et de la profondeur de la respiration. Parfois, il y a une arythmie cardiaque, une hypertension.

7. Sous l'influence du bruit, le métabolisme des glucides, des lipides, des protéines et du sel change, ce qui se manifeste par une modification de la composition biochimique du sang (le taux de sucre dans le sang diminue).

Un bruit excessif (supérieur à 80 dB) affecte non seulement les organes auditifs, mais également d'autres organes et systèmes (circulatoire, digestif, nerveux, etc.), les processus vitaux sont perturbés, le métabolisme énergétique commence à prévaloir sur le plastique, ce qui entraîne un vieillissement prématuré des le corps...

PROBLÈME DE BRUIT

Une grande ville est toujours accompagnée de bruit de la circulation. Au cours des 25 à 30 dernières années, dans les grandes villes du monde, le bruit a augmenté de 12 à 15 dB (c'est-à-dire que le volume sonore a augmenté de 3 à 4 fois). Si un aéroport est situé dans une ville, comme c'est le cas à Moscou, Washington, Omsk et un certain nombre d'autres villes, cela conduit à plusieurs dépassements du niveau maximum autorisé de stimuli sonores.

Pourtant, le transport routier est la principale source de bruit dans la ville. C'est lui qui provoque des bruits jusqu'à 95 dB dans les rues principales des villes à l'échelle du sonomètre. Le niveau de bruit dans les pièces à vivre avec fenêtres fermées face aux autoroutes n'est inférieur que de 10 à 15 dB à celui de l'extérieur.

Le bruit des voitures dépend de nombreuses raisons : la marque de la voiture, sa facilité d'entretien, la vitesse de déplacement, la qualité de la surface de la route, la puissance du moteur, etc. Le bruit du moteur augmente fortement au moment de son démarrage et de sa mise en température. Lorsque la voiture roule à la première vitesse (jusqu'à 40 km/h), le bruit du moteur est 2 fois plus élevé que le bruit généré par celui-ci à la deuxième vitesse. Lorsque le véhicule est fortement freiné, le bruit augmente également de manière significative.

A révélé la dépendance de l'état du corps humain au niveau de bruit environnemental. Certains changements dans l'état fonctionnel des systèmes nerveux central et cardiovasculaire, causés par le bruit, ont été notés. Les cardiopathies ischémiques, l'hypertension, l'augmentation du taux de cholestérol sanguin sont plus fréquentes chez les personnes vivant dans des zones bruyantes. Le bruit perturbe considérablement le sommeil, réduisant sa durée et sa profondeur. La période d'endormissement augmente d'une heure ou plus, et après le réveil, les gens ressentent de la fatigue et des maux de tête. Avec le temps, tout cela se transforme en surmenage chronique, affaiblit le système immunitaire, favorise le développement de maladies et réduit l'efficacité.

On pense maintenant que le bruit peut raccourcir l'espérance de vie d'une personne de près de 10 ans. Il y a de plus en plus de malades mentaux en raison de l'intensification des stimuli sonores, en particulier le bruit affecte les femmes. En général, le nombre de personnes malentendantes dans les villes a augmenté, et les maux de tête et l'augmentation de l'irritabilité sont devenus les événements les plus courants.

POLLUTION SONORE

Le son et le bruit de haute puissance affectent l'aide auditive, les centres nerveux et peuvent provoquer des douleurs et des chocs. C'est ainsi que fonctionne la pollution sonore. Le bruissement silencieux du feuillage, le murmure d'un ruisseau, les voix des oiseaux, une légère éclaboussure d'eau et le bruit des vagues sont toujours agréables pour une personne. Ils le calment, soulagent le stress. Il est utilisé dans les institutions médicales, dans les salles de secours psychologique. Les bruits naturels de la nature se font plus rares, disparaissent complètement ou sont noyés par les bruits industriels, de la circulation et autres.

Le bruit prolongé affecte négativement l'organe auditif, réduisant la sensibilité au son. Cela conduit à une panne de l'activité du cœur, du foie, à l'épuisement et à la surmenage des cellules nerveuses. Les cellules affaiblies du système nerveux ne peuvent pas suffisamment coordonner le travail des divers systèmes du corps. Par conséquent, des violations de leurs activités surviennent.

On sait déjà qu'un bruit de 150 dB est mortel pour l'homme. Ce n'est pas pour rien que l'exécution sous cloche existait au Moyen Âge. Le grondement de la cloche qui sonnait tourmentait et tuait lentement.

Chaque personne perçoit le bruit différemment. Cela dépend beaucoup de l'âge, du tempérament, de l'état de santé, des conditions environnementales. Le bruit a un effet cumulatif, c'est-à-dire que les stimuli acoustiques, qui s'accumulent dans le corps, dépriment de plus en plus le système nerveux. Le bruit a un effet particulièrement néfaste sur l'activité neuropsychique du corps.

Les bruits provoquent des troubles fonctionnels du système cardiovasculaire; a un effet nocif sur les analyseurs visuels et vestibulaires; réduire l'activité réflexe, qui provoque souvent des accidents et des blessures.

Le bruit est insidieux, son effet nocif sur le corps s'effectue de manière invisible, imperceptible, les collisions dans le corps ne sont pas immédiatement détectées. De plus, le corps humain est pratiquement sans défense contre le bruit.

De plus en plus, les médecins parlent du mal du bruit, des dommages prédominants au système auditif et nerveux. La source de pollution sonore peut être une installation industrielle ou un transport. Les camions à benne basculante lourds et les tramways sont particulièrement bruyants. Le bruit affecte le système nerveux humain et, par conséquent, des mesures de protection contre le bruit sont mises en œuvre dans les villes et les entreprises. Les lignes de chemin de fer et de tramway et les routes le long desquelles passe le transport de marchandises devraient être retirées des parties centrales des villes vers les zones à faible densité de population et des espaces verts devraient être créés autour d'eux qui absorbent bien le bruit. Les avions ne devraient pas survoler les villes.

INSONORISATION

L'isolation acoustique permet d'éviter les effets nocifs du bruit.

La réduction du niveau sonore est obtenue grâce à des mesures constructives et acoustiques. Dans les structures d'enceinte externes, les fenêtres et les portes de balcon ont une isolation phonique nettement inférieure à celle du mur lui-même.

Le degré d'isolation acoustique des bâtiments est principalement déterminé par les normes de bruit admissibles pour les locaux à cet effet.

LUTTE CONTRE LE BRUIT ACOUSTIQUE

Le laboratoire d'acoustique du MNIIP développe les volets "Ecologie acoustique" dans le cadre de la documentation du projet. Des projets sur l'isolation phonique des locaux, la lutte contre le bruit, les calculs de systèmes de sonorisation, les mesures acoustiques sont en cours. Bien que dans les pièces ordinaires, les gens recherchent de plus en plus le confort acoustique, - une bonne protection contre le bruit, une parole intelligible et l'absence de soi-disant. fantômes acoustiques - images sonores négatives formées par certains. Dans les structures destinées à une lutte supplémentaire contre les décibels, au moins deux couches alternent - "dures" (cloison sèche, fibre de gypse).En outre, la conception acoustique doit occuper sa propre niche modeste à l'intérieur. Le filtrage fréquentiel est utilisé pour lutter contre le bruit acoustique.

VILLE ET PLANTES VERTES

Si vous protégez votre maison du bruit des arbres, il sera alors utile de découvrir que les sons ne sont pas absorbés par le feuillage. Frappant le tronc, les ondes sonores se brisent, descendant vers le sol qui est absorbé. L'épicéa est considéré comme le meilleur gardien du silence. Même sur l'autoroute la plus achalandée, vous pouvez vivre en paix si vous protégez votre maison par un certain nombre d'arbres verts. Et ce serait bien de planter des châtaignes à proximité. Un châtaignier adulte libère de l'espace jusqu'à 10 m de haut, jusqu'à 20 m de large et jusqu'à 100 m de long des gaz d'échappement des automobiles. En même temps, contrairement à de nombreux autres arbres, le châtaignier décompose les substances toxiques des gaz avec presque aucun dommage à sa "santé".

L'importance de verdir les rues de la ville est grande - les plantations denses de buissons et de ceintures forestières protègent du bruit, le réduisent de 10 à 12 dB (décibel), réduisent la concentration de particules nocives dans l'air de 100 à 25 %, réduisent la vitesse du vent de 10 à 2 m / s, réduire la concentration de gaz des voitures jusqu'à 15% par unité de volume d'air, rendre l'air plus humide, abaisser sa température, c'est-à-dire le rendre plus acceptable pour la respiration.

Les espaces verts absorbent également les sons, plus les arbres sont hauts et plus ils sont plantés, moins le son est audible.

Les espaces verts en combinaison avec les pelouses, les parterres de fleurs ont un effet bénéfique sur le psychisme humain, apaisent la vue, le système nerveux, sont une source d'inspiration et augmentent l'efficacité des personnes. Les plus grandes œuvres d'art et de littérature, les découvertes des scientifiques, sont nées sous l'influence bienfaisante de la nature. C'est ainsi qu'ont été créées les plus grandes créations musicales de Beethoven, Tchaïkovski, Strauss et d'autres compositeurs, des images des remarquables paysagistes russes Shishkin, Levitan, des œuvres d'écrivains russes et soviétiques. Ce n'est pas un hasard si le Centre scientifique sibérien a été fondé parmi les espaces verts du Priobsky Bor. Ici, à l'ombre du bruit de la ville, entourés de verdure, nos scientifiques sibériens mènent avec succès leurs recherches.

La verdure est élevée dans des villes comme Moscou, Kiev; dans ce dernier par exemple, il y a 200 fois plus de plantations par habitant qu'à Tokyo. Dans la capitale du Japon, en 50 ans (1920-1970), environ la moitié de « tous les espaces verts situés dans » un rayon de dix kilomètres du centre ont été détruits. Aux États-Unis, près de 10 000 hectares de parcs urbains centraux ont été perdus en cinq ans.

Le bruit a un effet néfaste sur la santé humaine, tout d'abord, l'audition se détériore, l'état des systèmes nerveux et cardiovasculaire.

← Le bruit peut être mesuré à l'aide d'appareils spéciaux - sonomètres.

← Il est nécessaire de lutter contre les effets nocifs du bruit en contrôlant le niveau de bruit, ainsi qu'en utilisant des mesures spéciales pour réduire le niveau de bruit.

L'idée de chanter l'eau est venue à l'esprit des Japonais médiévaux il y a des centaines d'années et a atteint son apogée au milieu du XIXe siècle. Une telle installation s'appelle « shuikinkutsu », ce qui signifie grosso modo « harpe aquatique » :

Comme le suggère la vidéo, le shuikinkutsu est un grand récipient vide, généralement enfoui dans le sol sur une base en béton. Dans la partie supérieure du récipient, il y a un trou à travers lequel l'eau s'égoutte vers l'intérieur. Un tuyau de drainage est inséré dans la base en béton pour drainer l'excès d'eau, et la base elle-même est légèrement concave de sorte qu'il y ait toujours une flaque d'eau peu profonde dessus. Le son des gouttelettes rebondit sur les parois du récipient, créant une réverbération naturelle (voir illustration ci-dessous).

Vue en coupe du Syukinkutsu : un récipient creux sur un socle en béton concave au sommet, un tube de drainage pour drainer l'excès d'eau, à la base et autour du remplissage de pierres (gravier).

Le Shuikinkutsu est traditionnellement un élément du jardinage paysager japonais, des rocailles de style zen. Autrefois, ils étaient disposés au bord des ruisseaux près des temples bouddhistes et des maisons pour la cérémonie du thé. On croyait qu'après s'être lavé les mains avant la cérémonie du thé et avoir entendu des sons magiques provenant du sol, une personne s'accordait avec une humeur exaltée. Les Japonais croient toujours que le shuikinkutsu le meilleur et le plus pur devrait être fabriqué à partir d'une pierre solide, bien que cette exigence ne soit pas respectée de nos jours.
Au milieu du XXe siècle, l'art d'arranger le shuikinkutsu était presque perdu - il ne restait que quelques shuikinkutsu pour l'ensemble du Japon, mais ces dernières années, l'intérêt pour eux a connu un essor extraordinaire. Aujourd'hui, ils sont fabriqués à partir de matériaux plus abordables - le plus souvent à partir de récipients en céramique ou en métal de taille appropriée. La particularité du son du syukinkutsu est qu'en plus de la tonalité principale de la goutte à l'intérieur du récipient, en raison de la résonance des parois, des fréquences supplémentaires (harmoniques) apparaissent, à la fois au-dessus et en dessous de la tonalité principale.
Dans nos conditions locales, vous pouvez créer un syuikinkutsu de différentes manières : non seulement à partir d'un récipient en céramique ou en métal, mais aussi, par exemple, le disposer directement dans le sol à partir de briques rouges le long méthode igloo pour faire des habitations esquimaux ou coulé dans du béton t technologies pour fabriquer des cloches- ces variantes de sons seront les plus proches du shuikinkutsu tout en pierre.
Dans la version économique, vous pouvez vous en tirer avec un morceau de tuyau en acier de grand diamètre (630 mm, 720 mm), recouvert par le haut d'un couvercle (tôle épaisse) avec un trou pour l'évacuation de l'eau. Je ne recommanderais pas d'utiliser des récipients en plastique : le plastique absorbe certaines fréquences sonores, et en syukinkutsu, vous devez obtenir leur réflexion maximale sur les murs.
Conditions indispensables :
1. l'ensemble du système doit être complètement caché sous terre ;
2. la base et le remblayage des sinus latéraux doivent être en pierre (pierre concassée, gravier, cailloux) - le remplissage des sinus avec de la terre annulera les propriétés de résonance du réservoir.
Il est logique de supposer que la hauteur du navire - plus précisément sa profondeur - est d'une importance décisive dans l'installation : plus une goutte d'eau accélère en vol, plus son impact sur le fond sera fort, plus intéressant et plus plein le son sera. Mais cela ne vaut pas la peine d'atteindre le fanatisme et de construire un silo de fusée - la hauteur du conteneur (un morceau de tuyau métallique) 1,5 à 2,5 fois la taille de son diamètre est tout à fait suffisante. Notez que plus le volume du conteneur est grand, plus la hauteur du son du syuikinkutsu sera basse.
Le physicien Yoshio Watanabe a étudié les caractéristiques de la réverbération du suikinkutsu en laboratoire, et sa recherche « Analytic Study of Acoustic Mechanism of Suikinkutsu » est disponible gratuitement sur Internet. Pour les lecteurs les plus méticuleux, Watanabe propose les dimensions du syukinkutsu traditionnel qui sont selon lui optimales : un récipient en céramique avec une paroi en cloche ou en poire de 2 cm d'épaisseur, une hauteur de chute libre de 30 à 40 cm, un intérieur maximum diamètre d'environ 35 cm.Mais le scientifique admet pleinement toutes les dimensions et formes arbitraires.
Vous pouvez expérimenter et obtenir des effets intéressants si vous faites un shuikinkutsu comme un tuyau dans un tuyau : insérez un tuyau d'un diamètre plus petit (630 mm) et d'une hauteur légèrement inférieure à l'intérieur d'un tuyau en acier d'un diamètre plus grand (par exemple, 820 mm) , et percez plusieurs trous dans les parois du tuyau intérieur à différentes hauteurs avec un diamètre d'environ 10-15 cm.Ensuite, un espace vide entre les tuyaux créera une réverbération supplémentaire, et si vous avez de la chance, alors un écho.
Une version plus légère: insérez une paire de plaques métalliques épaisses de 10 à 15 centimètres de large et au-dessus de la moitié du volume interne du conteneur dans la base en béton tout en la versant verticalement et légèrement en biais - de ce fait, la zone de la la surface intérieure du syukinkutsu augmentera, des réflexions sonores supplémentaires apparaîtront et, par conséquent, le temps de réverbération augmentera légèrement.
Vous pouvez moderniser le syukinkutsu encore plus radicalement : si des cloches ou des plaques métalliques soigneusement sélectionnées sont accrochées dans la partie inférieure du récipient le long de l'axe de la chute d'eau, vous pouvez alors obtenir un son harmonieux des gouttes qui les frappent. Mais gardez à l'esprit que cela déforme l'idée du shuikinkutsu, qui consiste à écouter la musique naturelle de l'eau.
Aujourd'hui au Japon, le shuikinkutsu est organisé non seulement dans les parcs zen et les domaines privés, mais même dans les villes, les bureaux et les restaurants. Pour ce faire, une fontaine miniature est installée à proximité du syuikinkutsu, parfois un ou deux microphones sont placés à l'intérieur du vaisseau, puis leur signal est amplifié et acheminé vers des haut-parleurs déguisés à proximité. Le résultat ressemble à ceci :

Un bon exemple à suivre.

Les passionnés de shuikinkutsu ont sorti un CD avec des enregistrements de divers shuikinkutsu créés dans différentes parties du Japon.
L'idée du shuikinkutsu a trouvé son développement de l'autre côté de l'océan Pacifique :

Au cœur de cet « orgue à vagues » américain se trouvent des tuyaux en plastique ordinaires de grande longueur. Installés avec un bord exactement au niveau des vagues, les tuyaux résonnent du mouvement de l'eau et, en raison de leur courbure, fonctionnent en plus comme un filtre acoustique. Dans la tradition du shuikinkutsu, toute la structure est cachée à la vue. L'installation est déjà incluse dans les guides touristiques.
Le prochain appareil britannique est également composé de tuyaux en plastique, mais il n'est pas destiné à générer du son, mais à modifier un signal existant.
L'appareil s'appelle l'Orgue Corti et est composé de plusieurs rangées de tuyaux creux en plastique, qui sont fixés verticalement entre deux plaques. Des rangées de tuyaux agissent comme un filtre sonore naturel, semblable à ceux que l'on trouve dans les synthétiseurs et les gadgets de guitare : certaines fréquences sont absorbées par le plastique, d'autres sont réfléchies et résonnées plusieurs fois. En conséquence, le son provenant de l'espace environnant est transformé de manière aléatoire :

Il serait intéressant de placer un tel appareil devant un ampli de guitare ou n'importe quel système d'enceintes et d'écouter l'évolution du son. En effet, « ... tout autour est musique. Ou il peut le devenir à l'aide de micros » (compositeur américain John Cage). … Je pense cet été à créer un shuikinkutsu dans mon pays. Avec un lingam.