Ma a színházi darabok és filmek szinkronizálása viszonylag egyszerű. A szükséges zajok nagy része elektronikus formában létezik, a hiányzó zajokat rögzítik és számítógépen dolgozzák fel. De még fél évszázaddal ezelőtt is elképesztő találékonyságú mechanizmusokat használtak a hangok szimulálására.

Tim Korenko

Ezeket az elképesztő zajgépeket az elmúlt évek során különféle helyszíneken állították ki, először – néhány éve a Műszaki Múzeumban. Ott részletesen megvizsgáltuk ezt a szórakoztató kiállítást. Fa-fém eszközök, amelyek meglepően utánozzák a szörf és a szél hangját, az elhaladó autót és vonatot, a paták csörömpölését és a kardok csörömpölését, a szöcske csiripelést és a béka károgását, a hernyók csörömpölését és a robbanást. kagylókból – mindezeket a csodálatos gépeket Vladimir Alekszandrovics Popov fejlesztette, fejlesztette és írta le – színész, a zajdizájn megalkotója a színházban és a moziban, akinek a kiállítást szentelték. A legérdekesebb az expozíció interaktivitása: a készülékek nem a nálunk megszokott módon három réteg golyóálló üveg mögött állnak, hanem a felhasználónak szánták. Gyere, néző, játssz hangtervezőnek, fütyülj a széllel, csapj egy kis zajt egy vízeséssel, játssz vonattal - és ez érdekes, nagyon érdekes.

Harmónium. „A hangszer-harmónium a tank zajának továbbítására szolgál. Az előadó egyszerre több alsó gombot (feketét és fehéret) nyom meg a billentyűzeten, és egyidejűleg levegőt pumpál a pedálok segítségével ”(V.A. Popov).

Zajmester

Vlagyimir Popov színészként kezdte pályafutását a Moszkvai Művészeti Színházban, és még a forradalom előtt, 1908-ban. Emlékirataiban azt írta, hogy gyermekkora óta szerette a hangszimulációt, megpróbálta lemásolni a különféle természetes és mesterséges zajokat. Az 1920-as évektől végre a hangiparba lépett, különféle gépeket tervezett előadások zajtervezésére. A harmincas években pedig a moziban jelentek meg a mechanizmusai. Például Popov csodálatos gépei segítségével megszólaltatta Szergej Eisenstein legendás festményét, "Alexander Nyevszkijt".

Zeneként kezelte a zajokat, kottákat írt előadások és rádiójátékok hangzási hátterére – és kitalált, kitalált, kitalált. A Popov által megalkotott gépek egy része a mai napig fennmaradt, és a különböző színházak hátsó termeiben gyűjtögeti a port – a hangrögzítés fejlődése feleslegessé tette zseniális, bizonyos kezelési készségeket igénylő mechanizmusait. Ma a vonat zaját elektronikusan modellezik, míg a papkorban egy egész zenekar egy szigorúan meghatározott algoritmus szerint dolgozott különféle eszközökkel, hogy megbízható imitációt készítsen a közeledő vonatról. Akár húsz zenész is részt vett Popov zajkompozícióiban.

Tank zaj. „Ha egy tank jelenik meg a helyszínen, akkor négykerekű, fémlemezes műszerek lépnek működésbe. A készüléket a kereszt tengely körüli elforgatása hajtja. Az eredmény egy erős hangzás, amely nagyon hasonlít egy nagy tank pályáinak csörömpöléséhez ”(VA Popov).

Munkája eredménye az 1953-ban megjelent "Az előadás hangtervezése" című könyv, és ezzel egy időben megkapta a Sztálin-díjat. Sok különböző tényt idézhet itt a nagy feltaláló életéből – de térjünk rá a technológiára.

Fa és vas

A legfontosabb szempont, amire a kiállítás látogatói nem mindig figyelnek, az az, hogy minden zajgép egy hangszer, amelyen játszani tud, és amelyhez bizonyos akusztikai feltételek is szükségesek. Például az előadások során a "mennydörgő gépet" mindig a legtetején, a színpad feletti sétányokon helyezték el, így a mennydörgés az egész nézőtéren átterjedt, jelenlét érzetét keltve. Kis helyiségben viszont nem kelt olyan élénk benyomást, hangja nem annyira természetes és sokkal közelebb áll ahhoz, ami valójában - a mechanizmusba épített vaskerekek csörömpölésére. Egyes hangok „természetellenessége” azonban azzal magyarázható, hogy sok mechanizmust nem „szóló” munkára szántak – csak „együttesben”.

Más gépek viszont tökéletesen szimulálják a hangot a helyiség akusztikájától függetlenül. Például a "Roll" (a szörfözés zaját kibocsátó mechanizmus), hatalmas és esetlen, olyan pontosan másolja le a hullámok becsapódását egy szelíd parton, hogy ha becsukja a szemét, könnyen elképzelheti magát valahol a tenger közelében, világítótorony, szeles időben.

Lovas közlekedés №4. „Egy eszköz, amely a tűzoltó konvoj zaját reprodukálja. Annak érdekében, hogy a készülék működésének kezdetén gyenge zajt adjon, az előadó balra mozgatja a vezérlőgombot, aminek következtében a zaj erőssége tompul. Amikor a tengely a másik oldalra mozog, a zaj jelentős erőre növekszik ”(V.A. Popov).

Popov a zajokat számos kategóriába osztotta: csata, természeti, ipari, háztartási, közlekedési stb. Néhány univerzális technika használható különféle zajok szimulálására. Például az egymástól bizonyos távolságra felfüggesztett, különböző vastagságú és méretű vaslemezek utánozhatják a közeledő gőzmozdony zaját, a gyártógépek csörömpölését, vagy akár a mennydörgést is. Popov univerzális eszköznek nevezte a hatalmas morgódobot is, amely különböző "iparágakban" képes működni.

De a legtöbb ilyen gép nagyon egyszerű. Az egyetlen hang szimulálására tervezett speciális mechanizmusok nagyon szórakoztató mérnöki ötleteket tartalmaznak. Például a vízcseppek esését egy dob forgása szimulálja, amelynek oldalát különböző távolságra kifeszített kötelek váltják fel. Forgás közben felemelik a rögzített bőrkorbácsokat, amelyek rácsapnak a következő kötelekre – és tényleg úgy néz ki, mint a cseppek. Változó erősségű szeleket is imitálnak dobokkal, amelyek mindenféle szövethez dörzsölnek.

Dobbőr

A Popov-féle gépek rekonstrukciójával kapcsolatos talán legfigyelemreméltóbb történet egy nagy dobmorgás készítése közben történt. Egy hatalmas, csaknem két méter átmérőjű hangszerhez bőr kellett – de kiderült, Oroszországban nem lehet felöltözni, de nem cserzett dobbőrt. A zenészek egy igazi vágóhídra mentek, ahol két bőrt vettek frissen a bikáktól. „Volt benne valami szürreális” – nevet Peter. - Autóval felhajtunk a színházba, és véres bőrök vannak a csomagtartóban. Felhúzzuk őket a színház tetejére, megszabadulunk tőlük, megszárítjuk - egy hétig az egész Sretenka szaga volt ... "De végül a dob sikeres volt.

Vlagyimir Alekszandrovics minden eszközhöz részletes utasításokat mellékeltek az előadó számára. Például a Power Crack eszköz: „Erős száraz zivatarokat hajtanak végre a Power Crack eszközzel. Az előadó a szerszámgép platóján állva, mellkasát előrehajolva, mindkét kezét a fogazott tengely tetejére teszi, megragadja és maga felé fordítja."

Érdemes megjegyezni, hogy a Popov által használt gépek közül sokat előtte fejlesztettek ki: Vlagyimir Alekszandrovics csak továbbfejlesztette őket. Különösen a fúvósdobokat használják a színházakban a jobbágyság ideje óta.

Kecses élet

Az egyik első film, amelyet teljes egészében Popov mechanizmusaival szinkronizáltak, a Borisz Jurcev által rendezett "Kecses élet" című vígjáték volt. A színészek hangjain kívül ebben az 1932-ben bemutatott filmben egyetlen természetből vett hang sincs - minden szimulálva van. Érdemes megjegyezni, hogy a Jurcev által forgatott hat teljes hosszúságú film közül ez az egyetlen, amely fennmaradt. Az 1935-ben megszégyenült rendezőt a Kolimába száműzték; filmjei a Kecses életen kívül elvesztek.

Új inkarnáció

A hangoskönyvtárak megjelenése után Popov autói szinte feledésbe merültek. Bementek az archaizmusok kategóriájába, a múltba. De voltak, akiket a múlt technológiája nem csak „a hamvakból felemelkedett”, hanem újra keresletté is érdekelt.

A moszkvai zenész, a virtuóz zongoraművész, Pjotr ​​Aidu fejében már régóta ott motoszkált egy zenei művészeti projekt létrehozásának gondolata (amely még nem formálódott interaktív kiállításként), és végül megtalálta anyagi megtestesülését.

A készülék "béka". A "Béka" eszközre vonatkozó utasítások sokkal bonyolultabbak, mint más eszközökhöz hasonló utasítások. A károgó hangot előadónak jól kellett bánnia a hangszerrel, hogy az így létrejövő hangszimuláció egészen természetes legyen.

A projekt mögött álló csapat részben a School of Dramatic Arts Theatre székhelye. Maga Peter Aidu - a zenei rész főrendezőjének asszisztense, Alekszandr Nazarov kiállítási produkció koordinátora - színházi műhelyek vezetője stb. kulturális projekt - és mindez nem volt hiábavaló.

Petr Aiduval az egyik kiállítási helyiségben beszélgettünk, abban az iszonyatos dübörgésben és lármában, amit a látogatók kivonnak a kiállításokból. „Sok réteg van ebben a kiállításban” – mondta. - Egy bizonyos történelmi réteg, hiszen egy nagyon tehetséges ember, Vlagyimir Popov történetét hoztuk fel; interaktív réteg, mert az emberek élvezik, ami történik; zenei réteg, hiszen a kiállítás végén azt tervezzük, hogy a kiállításait felhasználjuk előadásainkon, és nem annyira szinkronizálásra, hanem önálló műtárgyként." Amíg Péter beszélt, a televízió működött mögötte. A képernyőn egy jelenet látható, ahol tizenkét ember harmonikusan játssza a "Vonat zaja" című kompozíciót (ez az "Utópia rekonstrukciója" című darab részlete).

"Tekercs". „Az előadó a rezonátor (a készülék teste) mért ütemes fel-le lendítésével aktiválja a készüléket. A hullámok csendes hullámzása úgy történik, hogy a rezonátor tartalmát lassan (nem a végéig) öntjük a rezonátor egyik végéből a másikba. Miután abbahagyta a tartalom egyirányú öntését, egy gyors mozdulattal állítsa a rezonátort vízszintes helyzetbe, és azonnal vigye át a másik oldalra. Erőteljes hullámhullámot hajtanak végre úgy, hogy lassan a rezonátor teljes tartalmának végére esik ”(V.A.Popov).

A gépek a Popov által hagyott rajzok és leírások alapján készültek - a Moszkvai Művészeti Színház gyűjteményében őrzött gépek egy részének eredetijét a munka befejezése után láthatták a kiállítás készítői. Az egyik fő probléma az volt, hogy az 1930-as években könnyen beszerezhető alkatrészeket és anyagokat sehol sem használják, és ma sem találhatók meg a szabad piacon. Például szinte lehetetlen találni egy 3 mm vastag és 1000x1000 mm méretű sárgaréz lemezt, mivel a jelenlegi GOST csak 600x1500 méretű sárgaréz vágást jelent. Még a rétegelt lemeznél is felmerültek problémák: a szükséges 2,5 mm a modern szabványok szerint a repülőgépmodellhez tartozik, és meglehetősen ritka, kivéve talán Finnországot.

Autó. „Az autó zaját két előadó állítja elő. Az egyik elforgatja a kerék fogantyúját, a másik pedig megnyomja az emelődeszka kart, és kinyitja a fedelet "(V.A. Popov). Érdemes megjegyezni, hogy karok és burkolatok segítségével jelentősen változtatható volt az autó hangja.

Volt még egy nehézség. Maga Popov többször is megjegyezte: bármilyen hang utánzásához teljesen pontosan el kell képzelnie, mit szeretne elérni. De például kortársunk közül senki sem hallotta élőben egy 1930-as évek szemaforjának cseréjét – hogyan győződhetünk meg arról, hogy a megfelelő eszköz megfelelően készül? Dehogyis – csak a megérzésekben és a régi filmekben reménykedhetünk.

De általában az alkotók megérzése nem okozott csalódást - mindenben sikerült. Bár a zajgépeket eredetileg embereknek szánták, nem szórakozásból, de nagyon jók interaktív kiállítási tárgyak egy múzeumban. Egy másik szerkezet fogantyúját forgatva, a falon sugárzott némafilmet nézve remek hangmérnöknek érzi magát. És érzed, ahogy kezed alatt nem zaj születik, hanem zene.

2016. február 18

Az otthoni szórakoztatás világa meglehetősen változatos, és a következőket foglalhatja magában: filmnézés egy jó házimozi rendszeren; szórakoztató és addiktív játékmenet vagy zenei kompozíciók hallgatása. Általában mindenki talál valamit ezen a területen, vagy mindent egyszerre kombinál. De bármilyen célja is legyen az embernek a szabadidejének megszervezésével, és bármilyen szélsőségbe megy is – mindezeket a kapcsolatokat szorosan összekapcsolja egyetlen egyszerű és érthető szó – a „hang”. Valóban, ezekben az esetekben a fogantyúnál fogva vezet minket a hangsáv. De ez a kérdés nem olyan egyszerű és triviális, különösen azokban az esetekben, amikor kiváló minőségű hangot akarnak elérni egy szobában vagy bármilyen más körülmények között. Ehhez nem mindig kell drága hifi vagy hi-end alkatrészeket vásárolni (bár nagyon hasznos lesz), hanem elég egy jó fizikai elmélet ismeret, amivel a legtöbb felmerülő probléma kiküszöbölhető mindenki számára, aki célul tűzte ki, hogy kiváló minőségű hangjátékot szerezzen be.

Ezután a hang- és akusztikaelméletet fogjuk megvizsgálni a fizika szemszögéből. Ebben az esetben megpróbálom a lehető legjobban hozzáférhetővé tenni minden olyan ember számára, aki talán távol áll a fizikai törvények vagy képletek ismeretétől, de szenvedélyesen álmodik egy tökéletes hangszórórendszer létrehozásának álmáról. Nem feltételezem, hogy ahhoz, hogy otthon (vagy például autóban) jó eredményeket érjünk el ezen a területen, alaposan ismerni kell ezeket az elméleteket, de az alapok megértése elkerüli a sok hülye és abszurd hibát, és lehetővé teszi. a maximális hanghatás elérése érdekében a rendszerből.

Általános hangelmélet és zenei terminológia

Mi a hang? Ez az az érzés, amit a hallószerv érzékel. "egy fül"(önmagában a jelenség a "fül" részvétele nélkül is létezik, de könnyebben érthető), ami akkor következik be, amikor a dobhártyát hanghullám gerjeszti. A fül ebben az esetben a különböző frekvenciájú hanghullámok "vevőjeként" működik.
Hanghullám ez lényegében a közeg (leggyakrabban a levegő közeg normál körülmények között) különböző frekvenciájú tömítéseinek és kisüléseinek egymást követő sorozata. A hanghullámok természete vibrációs, bármely test rezgése okozza és hozza létre. A klasszikus hanghullámok megjelenése és terjedése három rugalmas közegben lehetséges: gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotú. Ha hanghullám lép fel az ilyen típusú térben, akkor bizonyos változások elkerülhetetlenül bekövetkeznek magában a környezetben, például megváltozik a levegő sűrűsége vagy nyomása, a légtömeg részecskéi mozgása stb.

Mivel a hanghullám oszcilláló jellegű, van egy olyan jellemzője, mint a frekvencia. Frekvencia hertzben mérve (Heinrich Rudolf Hertz német fizikus tiszteletére), és az egy másodpercnek megfelelő időtartam alatti rezgések számát jelöli. Azok. például a 20 Hz-es frekvencia egy másodperc alatt 20 rezgésből álló ciklust jelöl. A magasságának szubjektív fogalma a hang frekvenciájától is függ. Minél több hangrezgés keletkezik másodpercenként, annál "magasabbnak" tűnik a hang. A hanghullámnak van még egy fontos jellemzője, amelynek neve - hullámhossz. Hullámhossz szokás figyelembe venni azt a távolságot, amelyet egy bizonyos frekvenciájú hang egy másodpercnek megfelelő időtartam alatt megtesz. Például az emberi lény hallható tartományában a legalacsonyabb hang hullámhossza 20 Hz-en 16,5 méter, a legmagasabb, 20 000 Hz-es hang hullámhossza pedig 1,7 centiméter.

Az emberi fül úgy van kialakítva, hogy csak korlátozott tartományban, körülbelül 20 Hz - 20 000 Hz között képes érzékelni a hullámokat (egy adott személy tulajdonságaitól függően valaki kicsit többet, valaki kevesebbet hall) . Ez tehát nem jelenti azt, hogy ezen frekvenciák alatti vagy feletti hangok ne léteznének, egyszerűen az emberi fül nem érzékeli őket, túllépve a hallható tartomány határain. A hallható tartomány feletti hangot ún ultrahang, a hallható tartomány alatti hangot ún infrahang... Egyes állatok képesek érzékelni az ultra- és infrahangokat, vannak, akik ezt a tartományt az űrben való tájékozódásra is használják (denevérek, delfinek). Ha a hang olyan közegen halad át, amely nem érintkezik közvetlenül az emberi hallószervvel, akkor előfordulhat, hogy az ilyen hang a későbbiekben nem hallható, vagy erősen gyengül.

A hang zenei terminológiájában olyan fontos megnevezések vannak, mint a hang oktávja, hangszíne és felhangja. Oktáv olyan intervallumot jelent, amelyben a hangok közötti frekvenciaarány 1:2. Az oktáv általában nagyon jól hallható, míg az ezen az intervallumon belüli hangok nagyon hasonlóak lehetnek egymáshoz. Oktávnak nevezhetjük azt a hangot is, amely kétszer annyit rezeg, mint egy másik hang ugyanabban az időszakban. Például a 800 Hz nem más, mint egy magasabb, 400 Hz-es oktáv, a 400 Hz pedig a 200 Hz-es hang következő oktávja. Az oktáv pedig hangokból és felhangokból áll. Az egy frekvenciájú harmonikus hanghullám változó rezgéseit az emberi fül úgy érzékeli, mint zenei hangnem... A magas frekvenciájú rezgések magas hangokként, az alacsony frekvenciájú rezgések mély hangokként értelmezhetők. Az emberi fül képes egyértelműen megkülönböztetni a hangokat egy hangkülönbséggel (4000 Hz-ig). Ennek ellenére a zene rendkívül kevés hangot használ. Ezt a harmonikus összhangzat elvének megfontolásai magyarázzák, minden az oktáv elvén alapul.

Tekintsük a zenei hangok elméletét egy bizonyos módon megfeszített húr példáján. Egy ilyen húr, a feszítőerőtől függően, bármely meghatározott frekvenciára "hangolódik". Ha ezt a húrt egy meghatározott erővel befolyásolja valami, amitől rezegni fog, akkor egy meghatározott hangszínt stabilan észlelünk, halljuk a kívánt hangolási frekvenciát. Ezt a hangot nevezzük gyökérhangnak. Az első oktáv "A" hangjának frekvenciája, amely 440 Hz-nek felel meg, hivatalosan elfogadott alaphangként a zenei szférában. A legtöbb hangszer azonban soha nem ad vissza tiszta alaphangokat, óhatatlanul kísérik őket felhangok, ún. felhangok... Helyénvaló itt felidézni a zenei akusztika egy fontos meghatározását, a hangszín fogalmát. Hangszín- ez a zenei hangok sajátossága, amely a hangszereknek és a hangoknak egyedi, felismerhető hangspecifitását adja, még akkor is, ha azonos hangmagasságú és hangerős hangokat hasonlítunk össze. Az egyes hangszerek hangszíne a hangenergia hangok közötti eloszlásától függ a hang megjelenésének pillanatában.

A felhangok a főhang sajátos színezetét alkotják, amely alapján könnyen azonosíthatunk és felismerhetünk egy adott hangszert, valamint egyértelműen megkülönböztethetjük hangját egy másik hangszertől. A felhangoknak két típusa van: harmonikus és nem harmonikus. Harmonikus felhangok definíció szerint a hangmagasság-frekvencia többszörösei. Ellenkezőleg, ha a felhangok nem többszörösek, és észrevehetően eltérnek az értékektől, akkor ezeket hívják inharmonikus... A zenében gyakorlatilag kizárt a nem többszörös felhanggal való operáció, ezért a kifejezés a „felhang” fogalmára redukálódik, azaz a harmonikus. Egyes hangszereknél, például a zongoránál, az alaphangnak még nincs ideje kialakulni, rövid időn belül a felhangok hangenergiája megnő, majd ugyanolyan gyorsan elhal. Sok hangszer létrehozza az úgynevezett "átmeneti hang" effektust, amikor bizonyos felhangok energiája egy adott időpontban maximális, általában a legelején, de aztán hirtelen megváltozik, és átmegy más felhangokra. Az egyes hangszerek frekvenciatartománya külön-külön is figyelembe vehető, és általában azokra az alapfrekvenciákra korlátozódik, amelyeket az adott hangszer képes reprodukálni.

A hangelméletben létezik olyan is, mint a ZAJ. Zaj- ez minden olyan hang, amelyet olyan források hoznak létre, amelyek nincsenek összehangolva egymással. Mindenki ismeri a fák lombjainak zaját, a szél ringását stb.

Mitől függ a hangerő? Nyilvánvaló, hogy ez a jelenség közvetlenül függ a hanghullám által szállított energia mennyiségétől. A hangosság mennyiségi mutatóinak meghatározásához van egy fogalom - a hang intenzitása. HangintenzitásÚgy definiálják, mint az az energiaáramlás, amely időegységenként (például másodpercenként) áthaladt a tér bizonyos területén (például cm2). Normál beszélgetésben az intenzitás körülbelül 9 vagy 10 W / cm2. Az emberi fül meglehetősen széles érzékenységű hangokat képes érzékelni, miközben a frekvenciaválasz heterogén a hangspektrumon belül. Ez a legjobb módja az 1000 Hz - 4000 Hz frekvenciatartomány érzékelésének, amely a legszélesebb körben lefedi az emberi beszédet.

Mivel a hangok nagyon eltérő intenzitásúak, kényelmesebb logaritmikus mennyiségnek tekinteni, és decibelben mérni (a skót tudós, Alexander Graham Bell nyomán). Az emberi fül hallási érzékenységének alsó küszöbe 0 dB, a felső 120 dB, ezt „fájdalomküszöbnek” is nevezik. Az érzékenység felső határát az emberi fül is nem ugyanúgy érzékeli, hanem egy adott frekvenciától függ. Az alacsony frekvenciájú hangoknak sokkal intenzívebbeknek kell lenniük, mint a magas frekvenciáknak, hogy fájdalomküszöböt idézzenek elő. Például a fájdalomküszöb alacsony, 31,5 Hz-es frekvencián 135 dB hangteljesítményszintnél jelentkezik, amikor 2000 Hz-es frekvencián már 112 dB-nél jelentkezik a fájdalom. Létezik a hangnyomás fogalma is, amely tulajdonképpen kibővíti a hanghullám levegőben való terjedésének szokásos magyarázatát. Hangnyomás- ez egy rugalmas közegben a hanghullám áthaladása következtében fellépő változó túlnyomás.

A hang hullámtermészete

A hanghullámgeneráló rendszer jobb megértéséhez képzeljen el egy klasszikus hangszórót, amely levegővel teli csőben található. Ha a hangszóró éles előremozdulást végez, akkor a diffúzor közvetlen közelében lévő levegő pillanatnyilag összenyomódik. Ezt követően a levegő kitágul, ezáltal a sűrített levegő régiót a cső mentén nyomja.
Ez a hullámmozgás a későbbiekben hang lesz, amikor eléri a hallószervet és "izgatja" a dobhártyát. Amikor hanghullám lép fel a gázban, túlnyomás és túlsűrűség keletkezik, és a részecskék állandó sebességgel mozognak. A hanghullámokkal kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy az anyag nem mozog a hanghullámmal együtt, hanem csak a légtömegek átmeneti zavarása lép fel.

Ha elképzelünk egy rugóra szabad térben felfüggesztett dugattyút, amely ismétlődő előre-hátra mozgásokat végez, akkor az ilyen rezgéseket harmonikusnak vagy szinuszosnak nevezzük (ha egy hullámot gráf formájában ábrázolunk, akkor ebben az esetben a legtisztább szinuszos ismétlődő süllyedésekkel és emelkedéssel). Ha elképzelünk egy hangszórót egy csőben (mint a fentebb leírt példában), amely harmonikus rezgéseket hajt végre, akkor abban a pillanatban, amikor a hangszóró "előre" mozdul, akkor a légsűrítés már ismert hatása jön létre, és amikor a hangszóró "hátra" mozog , akkor a vákuum ellentétes hatása érhető el. Ebben az esetben váltakozó kompressziós és ritkulási hullám fog továbbterjedni a csövön. A cső mentén a szomszédos maximumok vagy minimumok (fázisok) közötti távolságot hívják meg hullámhossz... Ha a részecskék a hullám terjedési irányával párhuzamosan rezegnek, akkor a hullámot ún hosszirányú... Ha a terjedési irányra merőlegesen rezegnek, akkor a hullámot ún átlós... A hanghullámok gázokban és folyadékokban általában hosszirányúak, de szilárd testekben mindkét típusú hullám keletkezhet. A szilárd anyagok nyíróhullámai az alakváltozással szembeni ellenállásból származnak. A fő különbség a két típusú hullám között, hogy a nyíróhullámnak van polarizációs tulajdonsága (rezgések egy bizonyos síkban jönnek létre), míg a longitudinális hullámnak nincs.

Hangsebesség

A hang sebessége közvetlenül függ annak a környezetnek a jellemzőitől, amelyben terjed. Ezt a közeg két tulajdonsága határozza meg (függő): az anyag rugalmassága és sűrűsége. A hangsebesség szilárd anyagokban közvetlenül függ az anyag típusától és tulajdonságaitól. A gáznemű közegben a sebesség csak a közeg deformációjának egy típusától függ: a kompressziós-ritkulástól. A hanghullám nyomásváltozása a környező részecskékkel való hőcsere nélkül megy végbe, és ezt adiabatikusnak nevezik.
A hangsebesség egy gázban főként a hőmérséklettől függ – a hőmérséklet emelkedésével növekszik, csökkenésével pedig csökken. Ezenkívül a hangsebesség gáznemű közegben a gázmolekulák méretétől és tömegétől függ - minél kisebb a részecskék tömege és mérete, annál nagyobb a hullám "vezetőképessége", és annál nagyobb a sebesség.

Folyékony és szilárd közegben a hang terjedési elve és sebessége hasonló ahhoz, ahogy a hullám a levegőben terjed: kompressziós-kisüléssel. De ezekben a környezetekben a hőmérséklettől való azonos függés mellett a közeg sűrűsége és összetétele / szerkezete is nagyon fontos. Minél kisebb az anyag sűrűsége, annál nagyobb a hangsebesség és fordítva. A közeg összetételétől való függés bonyolultabb, és minden egyes esetben meghatározható, figyelembe véve a molekulák / atomok elhelyezkedését és kölcsönhatását.

Hangsebesség levegőben t, °C 20-nál: 343 m/s
Hangsebesség desztillált vízben t, °C 20-on: 1481 m/s
Hangsebesség acélban t, °C 20-nál: 5000 m/s

Állóhullámok és interferencia

Amikor egy hangszóró hanghullámokat hoz létre egy zárt térben, elkerülhetetlenül fellép a határokról visszaverődő hullámok hatása. Ennek eredményeként leggyakrabban van interferencia hatás- amikor két vagy több hanghullám van egymásra rakva. Az interferencia jelenségének speciális esetei a következők: 1) hullámverések vagy 2) állóhullámok. Dobogó hullámok- ez az eset, amikor közeli frekvenciájú és amplitúdójú hullámok összeadása következik be. Ütésminta: amikor két hasonló frekvenciájú hullám van egymásra rakva. Egy bizonyos időpontban ezzel az átfedéssel az amplitúdócsúcsok „fázison kívül” lehetnek, és a „fázison kívüli” mélységek is ugyanazok lehetnek. Pontosan így jellemzik a hangütéseket. Fontos megjegyezni, hogy az állóhullámokkal ellentétben a csúcsok fázisegybeesése nem állandóan, hanem bizonyos időközönként jelentkezik. A hallás alapján az ütemek ilyen mintázata meglehetősen világosan megkülönböztethető, és a hangerő periodikus növekedéseként, illetve csökkenéseként hallható. Ennek a hatásnak a mechanizmusa rendkívül egyszerű: a csúcsok egybeesésének pillanatában a térfogat emelkedik, a bomlás egybeesésének pillanatában a térfogat csökken.

Álló hullámok Két azonos amplitúdójú, fázisú és frekvenciájú hullám szuperpozíciója esetén merülnek fel, amikor az ilyen hullámok "találkozása" során az egyik előre, a másik az ellenkező irányba mozog. A tér egy szakaszán (ahol állóhullám alakult ki) két frekvenciaamplitúdó átfedésének képe keletkezik, váltakozva a maximumokkal (ún. antinódusok) és minimumokkal (ún. csomópontokkal). Amikor ez a jelenség előfordul, rendkívül fontos a hullám frekvenciája, fázisa és csillapítási együtthatója a visszaverődési pontban. Ellentétben a haladó hullámokkal, az állóhullámban nincs energiaátvitel, mivel a hullámot alkotó előre és hátrafelé irányuló hullámok egyenlő mértékben adják át az energiát előre és ellentétes irányban. Az állóhullám előfordulásának vizuális megértéséhez mutassunk be egy példát az otthoni akusztikából. Tegyük fel, hogy néhány korlátozott helyen (teremben) vannak padlón álló hangszóróink. Miután rávettük őket, hogy játsszanak le egy dalt sok basszussal, próbáljuk meg megváltoztatni a hallgató helyét a szobában. Így a hallgató az állóhullám minimális (kivonási) zónájába kerülve érezni fogja annak hatását, hogy a basszus nagyon kicsi lett, és ha a hallgató a maximális (összeadási) frekvenciák zónájába esik, akkor a mélyhangtartomány jelentős növekedésének ellenkező hatását érjük el. Ebben az esetben a hatás az alapfrekvencia minden oktávjában megfigyelhető. Például, ha az alapfrekvencia 440 Hz, akkor az "összeadás" vagy "kivonás" jelensége a 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz stb. frekvenciákon is megfigyelhető.

A rezonancia jelensége

A legtöbb szilárd testnek saját rezonanciafrekvenciája van. Ez a hatás meglehetősen könnyen megérthető egy hagyományos cső példáján, amely csak az egyik végén van nyitva. Képzeljünk el egy olyan helyzetet, hogy a cső másik végéről egy hangszórót csatlakoztatunk, ami tud valamilyen állandó frekvenciát lejátszani, azt később is lehet változtatni. Tehát a csőnek saját rezonanciafrekvenciája van, leegyszerűsítve - ez az a frekvencia, amelyen a cső "rezonál" vagy saját hangot bocsát ki. Ha a hangszóró frekvenciája (a beállítás eredményeként) egybeesik a cső rezonanciafrekvenciájával, akkor a hangerő növelésének hatása többször megjelenik. A hangszóró ugyanis jelentős amplitúdóval gerjeszti a csőben lévő levegőoszlop rezgéseit, amíg meg nem találjuk a nagyon "rezonanciafrekvenciát", és létrejön az összegző hatás. A kialakult jelenség a következőképpen írható le: a cső ebben a példában meghatározott frekvencián rezonálva "segíti" a dinamikát, erőfeszítéseik összeadódnak és hallható hangos hatásba "áradnak". A hangszerek példáján ez a jelenség könnyen nyomon követhető, hiszen a legtöbb kialakításában rezonátornak nevezett elemek találhatók. Nem nehéz kitalálni, mi szolgálja egy bizonyos frekvencia vagy zenei hang felerősítését. Például: egy gitártest rezonátorral egy lyuk formájában, amely illeszkedik a hangerőhöz; Fuvolacső kialakítása (és általában az összes cső); A dobtest hengeres alakja, amely maga is egy bizonyos frekvenciájú rezonátor.

A hang frekvenciaspektruma és a frekvenciaválasz

Mivel a gyakorlatban gyakorlatilag nincsenek azonos frekvenciájú hullámok, szükségessé válik a hallható tartomány teljes hangspektrumának felhangokra vagy harmonikusokra bontása. Erre a célra léteznek grafikonok, amelyek a hangrezgések relatív energiájának frekvenciától való függését mutatják. Az ilyen grafikont hangfrekvencia-spektrumgráfnak nevezzük. A hang frekvenciaspektruma két típusa van: diszkrét és folyamatos. A diszkrét spektrumdiagram egyenként jeleníti meg a frekvenciákat, üres helyekkel elválasztva. Az összes hangfrekvencia egyszerre van jelen a folytonos spektrumban.
Zene vagy akusztika esetében leggyakrabban a megszokott órarendet alkalmazzák. Frekvenciaválasz jellemzői(rövidítve "frekvenciaválasz"). Ez a grafikon a hangrezgések amplitúdójának frekvenciától való függését mutatja a teljes frekvenciaspektrumban (20 Hz - 20 kHz). Egy ilyen grafikonon könnyen megérthető például egy adott hangsugárzó vagy hangsugárzórendszer egészének erősségei vagy gyengeségei, az energiavisszaadás legerősebb területei, a frekvenciacsökkenések és -emelkedések, a csillapítás, valamint nyomon követhető a meredekség. a bomlásé.

Hanghullámok terjedése, fázis és antifázis

A hanghullámok terjedésének folyamata a forrástól minden irányban megtörténik. A jelenség megértésére a legegyszerűbb példa egy vízbe dobott kavics.
Attól a helytől, ahol a kő leesett, a hullámok elkezdenek szétválni a víz felszínén minden irányban. Képzeljünk el azonban egy olyan szituációt, amikor egy hangszórót használunk egy bizonyos hangerőben, mondjuk egy zárt dobozban, ami egy erősítőhöz van kötve és valamilyen zenei jelet reprodukál. Nem nehéz észrevenni (főleg, ha erős alacsony frekvenciájú jelet küld, pl. basszusdob), hogy a hangszóró gyorsan előre, majd ugyanilyen gyors mozgást végez hátra. Meg kell érteni, hogy amikor a hangszóró előremozdul, hanghullámot bocsát ki, amelyet később hallunk. De mi történik, ha a hangszóró hátrafelé mozog? És paradox módon ugyanaz történik, a hangszóró ugyanazt a hangot ad ki, csak a mi példánkban teljesen a doboz hangerején belül terjed, anélkül, hogy túllépné annak határait (a doboz zárva van). Általánosságban elmondható, hogy a fenti példában elég sok érdekes fizikai jelenséget lehet megfigyelni, amelyek közül a legjelentősebb a fázis fogalma.

A hanghullám, amelyet a hangszóró a hangerőben lévén a hallgató irányába bocsát ki, "fázisban van". A visszafelé irányuló hullám, amely a doboz térfogatába megy, ennek megfelelően antifázisú lesz. Csak meg kell érteni, mit jelentenek ezek a fogalmak? Jelfázis A hangnyomás szintje az aktuális időpontban a tér valamely pontján. A fázist a zenei anyagok hagyományos, padlón álló sztereó otthoni hangsugárzó-párral történő reprodukálásának példáján lehet a legkönnyebben megérteni. Képzeljük el, hogy egy bizonyos helyiségbe két ilyen padlón álló hangsugárzót szerelnek fel és játszanak. Ebben az esetben mindkét akusztikus rendszer változó hangnyomású szinkron jelet reprodukál, miközben az egyik hangszóró hangnyomása hozzáadódik a másik hangszóró hangnyomásához. Hasonló hatás lép fel a bal és a jobb oldali hangszórók jelének szinkron reprodukálása miatt, vagyis a bal és a jobb hangszóró által kibocsátott hullámok csúcsai és mélységei egybeesnek.

Most képzeljük el, hogy a hangnyomások továbbra is ugyanúgy változnak (nem változtak), de csak most ellentétesek egymással. Ez akkor fordulhat elő, ha a két hangsugárzó közül az egyiket fordított polaritással csatlakoztatja ("+" kábel az erősítőtől a "-" hangszóró csatlakozóhoz, és "-" kábel az erősítőtől a "+" hangszóró csatlakozóhoz). Ebben az esetben az ellenkező jel nyomáskülönbséget okoz, amit a következőképpen lehet számokkal ábrázolni: a bal hangszóró "1 Pa" nyomást, a jobb oldali pedig "mínusz 1 Pa" nyomást generál. Ennek eredményeként a teljes hangerősség a hallgatási pozícióban nulla lesz. Ezt a jelenséget antifázisnak nevezik. Ha a példát részletesebben megvizsgáljuk a megértés érdekében, kiderül, hogy két „fázisban” játszó dinamika ugyanazokat a levegő tömörítési és vákuumterületeket hozza létre, amelyek valójában segítik egymást. Idealizált antifázis esetén az egyik hangszóró által létrehozott légtértömörítési területhez a második hangszóró által létrehozott légtér-süllyedés területe társul. Körülbelül úgy néz ki, mint a hullámok kölcsönös szinkron csillapításának jelensége. Igaz, a gyakorlatban a hangerő nem csökken nullára, és erősen torz és tompított hangot fogunk hallani.

Ezt a jelenséget a leginkább hozzáférhető módon a következőképpen írhatjuk le: két jel azonos rezgésekkel (frekvenciájú), de időben eltolva. Ennek fényében célszerűbb ezeket az elmozdulási jelenségeket egy közönséges kerek analóg óra példáján ábrázolni. Képzeljük el, hogy több egyforma kerek óra lóg a falon. Amikor ennek az órának a másodpercmutatói szinkronban futnak, az egyik órán 30 másodpercet, a másikon 30 másodpercet, akkor ez egy példa egy fázisban lévő jelre. Ha a másodpercmutatók eltolással futnak, de a sebesség továbbra is ugyanaz, például egyes órákon 30 másodperc, másokon 24 másodperc, akkor ez a fáziseltolás (shift) klasszikus példája. Hasonlóképpen, a fázist fokokban mérjük, egy virtuális körön belül. Ebben az esetben, ha a jelek egymáshoz képest 180 fokkal el vannak tolva (a periódus fele), akkor klasszikus antifázis jön létre. A gyakorlatban gyakran előfordulnak enyhe fáziseltolódások, amelyek fokokban is meghatározhatók és sikeresen kiküszöbölhetők.

A hullámok laposak és gömb alakúak. A sík hullámfront csak egy irányba terjed, és a gyakorlatban ritkán látható. A gömb alakú hullámfront egy egyszerű típusú hullám, amely egyetlen pontból ered, és minden irányba halad. A hanghullámoknak van tulajdonságuk diffrakció, azaz az akadályok és tárgyak körüli hajlítás képessége. A hajlítás mértéke a hanghullámhossz és az akadály vagy lyuk méretének arányától függ. Diffrakció akkor is előfordul, ha akadály van a hang útjában. Ebben az esetben két forgatókönyv lehetséges: 1) Ha az akadály méretei sokkal nagyobbak, mint a hullámhossz, akkor a hang visszaverődik vagy elnyelődik (az anyag elnyelési fokától, az akadály vastagságától stb. függően). ), és az akadály mögött "akusztikus árnyék" zóna képződik ... 2) Ha az akadály méretei összemérhetőek a hullámhosszal, vagy annál kisebbek, akkor a hang valamennyi irányban eldiffrakodik. Ha az egyik közegben mozgó hanghullám a határfelületet egy másik közeggel találja el (például egy légközeg szilárd közeggel), akkor három forgatókönyv adódhat: 1) a hullám visszaverődik a határfelületről 2) a hullám átjuthat a határfelületre. másik közeg irányváltoztatás nélkül 3) egy hullám a határon irányváltoztatással átjuthat egy másik közegbe, ezt hívják "hullámtörésnek".

A hanghullám túlnyomásának és a rezgéstérfogat sebességének arányát hullámellenállásnak nevezzük. Egyszerűen, a közeg hullámimpedanciája nevezhetjük a hanghullámok elnyelésének vagy „ellenállásának” képességét. A reflexiós és átviteli együttható közvetlenül függ a két közeg karakterisztikus impedanciáinak arányától. A jellemző impedancia gáznemű közegben sokkal kisebb, mint vízben vagy szilárd anyagokban. Ezért ha a levegőben lévő hanghullám szilárd tárgyra vagy mélyvíz felszínére esik, akkor a hang vagy visszaverődik a felszínről, vagy nagy mértékben elnyelődik. Ez attól függ, hogy milyen vastagságú a felület (víz vagy szilárd anyag), amelyre a kívánt hanghullám esik. Szilárd vagy folyékony közeg alacsony vastagsága esetén a hanghullámok szinte teljesen "áthaladnak", és fordítva, nagy közegvastagság esetén a hullámok gyakrabban verődnek vissza. Hanghullámok visszaverődése esetén ez a folyamat a jól ismert fizikai törvény szerint megy végbe: "A beesési szög egyenlő a visszaverődés szögével." Ebben az esetben, amikor egy kisebb sűrűségű közegből származó hullám a nagyobb sűrűségű közeg határára esik, akkor a jelenség bekövetkezik. fénytörés... Ez egy hanghullám meghajlításából (töréséből) áll, miután „találkoztunk” egy akadállyal, és szükségszerűen a sebesség változásával jár. A fénytörés a környezet hőmérsékletétől is függ, amelyben a visszaverődés megtörténik.

A hanghullámok térben való terjedésének folyamatában elkerülhetetlenül bekövetkezik intenzitásuk csökkenése, mondhatjuk a hullámok csillapítását és a hang csillapítását. A gyakorlatban meglehetősen egyszerű találkozni egy ilyen hatással: például ha két ember áll egy mezőben egy bizonyos közeli távolságban (egy méter vagy közelebb), és elkezd valamit mondani egymásnak. Ha utólag növeli az emberek közötti távolságot (ha elkezdenek távolodni egymástól), akkor az azonos szintű beszélgetési hangerő egyre kevésbé lesz hallható. Ez a példa egyértelműen bemutatja a hanghullámok intenzitásának csökkenésének jelenségét. Miért történik ez? Ennek oka a különböző hőátadási folyamatok, molekuláris kölcsönhatások és a hanghullámok belső súrlódása. Leggyakrabban a gyakorlatban a hangenergia hővé alakul át. Ilyen folyamatok elkerülhetetlenül fellépnek a 3 hangterjedési közeg bármelyikében, és így jellemezhetők hanghullámok elnyelése.

A hanghullámok intenzitása és elnyelésének mértéke számos tényezőtől függ, mint például: a közeg nyomásától és hőmérsékletétől. Az abszorpció a hang specifikus frekvenciájától is függ. Amikor egy hanghullám folyadékban vagy gázban terjed, a különböző részecskék közötti súrlódási hatás lép fel, amelyet viszkozitásnak nevezünk. Ennek a molekuláris szintű súrlódásnak köszönhetően a hullám hangból hővé alakul át. Más szóval, minél nagyobb a közeg hővezető képessége, annál kisebb a hullámelnyelés mértéke. A hangelnyelés gáznemű közegben a nyomástól is függ (a légköri nyomás a tengerszinthez viszonyított magasság növekedésével változik). Ami az abszorpció mértékének a hangfrekvenciától való függését illeti, figyelembe véve a viszkozitás és a hővezetőképesség fent említett függését, minél nagyobb a frekvenciája, annál nagyobb a hangelnyelés. Például normál hőmérsékleten és nyomáson a levegőben az 5000 Hz frekvenciájú hullám abszorpciója 3 dB / km, az 50 000 Hz frekvenciájú hullám abszorpciója pedig már 300 dB / m.

Szilárd közegben az összes fenti függőség (hővezetőképesség és viszkozitás) megmarad, de ehhez még több feltétel is hozzáadódik. A szilárd anyagok molekulaszerkezetéhez kapcsolódnak, amelyek eltérőek lehetnek, saját inhomogenitásokkal. Ettől a belső szilárd molekulaszerkezettől függően a hanghullámok abszorpciója ebben az esetben eltérő lehet, és az adott anyag típusától függ. Amikor a hang áthalad egy szilárd anyagon, a hullám egy sor átalakuláson és torzuláson megy keresztül, ami leggyakrabban a hangenergia szétszóródásához és elnyeléséhez vezet. Molekuláris szinten diszlokációs hatás léphet fel, amikor egy hanghullám atomi síkok elmozdulását idézi elő, amelyek aztán visszatérnek eredeti helyzetükbe. Vagy a diszlokációk mozgása a rájuk merőleges diszlokációkkal való ütközéshez vagy a kristályszerkezet hibáihoz vezet, ami lassulásukat, és ennek következtében a hanghullám némi elnyelését okozza. A hanghullám azonban rezonálhat ezekkel a hibákkal, ami torzítja az eredeti hullámot. A hanghullám energiája az anyag molekulaszerkezetének elemeivel való kölcsönhatás pillanatában a belső súrlódási folyamatok következtében disszipálódik.

Megpróbálom feltárni az emberi hallásérzékelés sajátosságait, valamint a hangterjedés néhány finomságát és sajátosságát.

Az utóbbi időben sok vita zajlik a szélturbinák környezeti szempontból való veszélyeiről és előnyeiről. Nézzünk meg néhányat azon álláspontok közül, amelyekre a szélenergia ellenzői elsősorban hivatkoznak.

Az egyik fő érv a szélturbinák használata ellen az zaj ... A szélturbinák kétféle zajt keltenek: mechanikai és aerodinamikus zajt. A modern szélturbinák zaja a telepítés helyétől 20 m távolságra 34-45 dB. Összehasonlításképpen: az éjszakai háttérzaj a faluban 20-40 dB, a 64 km/h sebességű autók zaja 55 dB, az irodában 60 dB, a teherautó zaja 48 km/h sebesség 100 m - 65 dB távolságban, légkalapács zaja 7 m - 95 dB távolságban. Így a szélturbinák semmilyen módon nem jelentenek az emberi egészséget negatívan befolyásoló zajforrást.
Infrahang és vibráció - egy másik negatív hatás kérdése. A szélmalom működése során a lapátok végein örvények keletkeznek, amelyek tulajdonképpen az infrahang forrásai, minél nagyobb a szélmalom ereje, annál nagyobb a rezgésereje és az élővilágra gyakorolt ​​negatív hatás. Ezeknek a rezgéseknek a frekvenciája - 6-7 Hz - egybeesik az emberi agy természetes ritmusával, ezért bizonyos pszichotróp hatások lehetségesek. De mindez a nagy teljesítményű szélerőművekre vonatkozik (még ezek tekintetében sem bizonyított). A kis szélenergia ebből a szempontból sokkal biztonságosabb a vasúti közlekedés, az autók, a villamosok és más infrahangforrások számára, amelyekkel naponta találkozunk.
Viszonylag rezgések , akkor nem embereket fenyegetnek jobban, hanem épületeket, építményeket, ennek csökkentésének módjai jól tanulmányozott kérdés Ha jó aerodinamikai profilt választanak a lapátokhoz, a szélturbina kiegyensúlyozott, a generátor üzemképes, a műszaki vizsgálat időben megtörténik, akkor semmi probléma nincs. Kivéve, hogy további csillapításra lehet szükség, ha a szélturbina a tetőn van.
A szélgenerátorok ellenzői hivatkoznak az ún vizuális hatás ... A vizuális hatás szubjektív tényező. A szélturbinák esztétikai megjelenésének javítása érdekében sok nagy cég alkalmaz professzionális tervezőket. Tájtervezőket alkalmaznak az új projektek igazolására. Mindeközben, amikor közvélemény-kutatást végeznek arra a kérdésre, hogy "elrontják-e a szélturbinák az általános tájat?" A válaszadók 94%-a nemmel válaszolt, és sokan hangsúlyozták, hogy esztétikai szempontból a szélturbinák harmonikusan illeszkednek a környezetbe, ellentétben a hagyományos vezetékekkel.
Emellett a szélturbinák használata elleni érvek egyike az állatok és madarak károsítása ... Ugyanakkor a statisztikák azt mutatják, hogy 10 000 egyedre vetítve kevesebb, mint 1 egység pusztul el a szélturbinák miatt, 250 egység a TV-tornyok miatt, 700 egység a növényvédő szerek miatt, 700 egység hal meg különféle mechanizmusok miatt, elektromos távvezetékek miatt. 800 db, macskák miatt - 1000 db, házak / ablakok miatt - 5500 db. Így faunánk számára nem a szélturbinák jelentik a legnagyobb rosszat.
Viszont egy 1 MW-os szélgenerátor éves szinten 1800 tonna szén-dioxid, 9 tonna kén-oxid és 4 tonna nitrogén-oxid kibocsátását csökkenti a légkörbe. Talán a szélenergiára való áttérés befolyásolja az ózonréteg csökkenésének ütemét, és ennek megfelelően tovább a globális felmelegedés üteme.
Ráadásul a szélturbinák a hőerőművekkel ellentétben víz felhasználása nélkül termelnek áramot, ami csökkenti a vízkészletek kiaknázását.
A szélturbinák hagyományos tüzelőanyagok elégetése nélkül termelnek villamos energiát, így csökkentve az üzemanyag-keresletet és az árakat.
A fentieket elemezve nyugodtan kijelenthetjük környezetvédelmi szempontból a szélturbinák nem károsak. Ennek gyakorlati megerősítése azezek a technológiák rohamosan fejlődnek az Európai Unióban, az USA-ban, Kínában és a világ más országaiban. A modern szélenergia ma több mint 200 milliárd kWh-t termel évente, ami a globális villamosenergia-termelés 1,3%-ának felel meg. Ugyanakkor egyes országokban ez a szám eléri a 40%-ot.

Gondoltál már arra, hogy a hang az élet, a cselekvés, a mozgás egyik legfényesebb megnyilvánulása? És arról is, hogy minden hangnak megvan a maga "arca"? És még csukott szemmel is, semmit sem látva, csak a hang alapján sejthetjük, mi történik körülöttünk. Meg tudjuk különböztetni ismerőseink hangját, hallunk suhogást, dörmögést, ugatást, nyávogást stb. Mindezek a hangok gyermekkorunkból ismerősek számunkra, és bármelyiket könnyen beazonosíthatjuk. Sőt, abszolút csendben is a felsorolt ​​hangok mindegyikét halljuk belső fülünkkel. Képzeld el úgy, mintha a valóságban lenne.

Mi a hang?

Az emberi fül által érzékelt hangok az egyik legfontosabb információforrás a minket körülvevő világról. A tenger és a szél zaja, a madarak éneke, az emberek hangja és az állatok sikolya, a mennydörgés, a fül mellett mozgó hangok megkönnyítik a változó külső körülményekhez való alkalmazkodást.

Ha például egy kő leesett a hegyekben, és nem volt a közelben senki, aki meghallotta volna a zuhanásának hangját, volt hang vagy sem? A kérdésre egyformán lehet pozitívan és negatívan is válaszolni, hiszen a "hang" szónak kettős jelentése van. Ezért meg kell egyezni. Ezért meg kell egyezni, hogy mit tekintsünk hangnak - fizikai jelenségnek a formában a hangrezgések terjedésének a levegőben vagy a hallgató érzésében. lényegében ok, a második egy hatás, míg az első hangfogalom objektív, a második szubjektív. Az első esetben a hang valójában egy áramlás energia, áramlik, mint egy patak. Az ilyen hang megváltoztathatja a környezetet, amelyen áthalad, és önmagát is megváltoztatja. A második esetben hangon azokat az érzéseket értjük, amelyek akkor keletkeznek a hallgatóban, amikor hanghullámot vezetnek az agyra a hallókészüléken keresztül Hangot hallva az ember különféle érzéseket élhet át.Az érzelmek széles skálája váltja ki bennünk azt a komplex hangegyüttest, amit zenének nevezünk A hangok képezik a beszéd alapját, amely a kommunikáció fő eszközeként szolgál az emberi társadalomban. Végül létezik a hangnak egy olyan formája, mint a zaj. A hang elemzése a szubjektív észlelés szempontjából nehezebb, mint objektív értékeléssel.

Hogyan tudok hangot létrehozni?

Minden hangban az a közös, hogy az őket generáló testek, vagyis a hangforrások rezegnek (bár ezek a rezgések legtöbbször a szem számára láthatatlanok). Például az emberek és sok állat hangjait hangszálaik rezgései, fúvós hangszerek hangja, sziréna hangja, szél sípja és mennydörgés okozza a rezgések. a légtömegek közül.

A vonalzót példaként használva szó szerint a szemével láthatja, hogyan születik a hang. Milyen mozgást végez a vonalzó, amikor az egyik végét rögzítjük, a másikat visszahúzzuk és elengedjük? Észre fogjuk venni, hogy mintha remegett, habozott. Ennek alapján arra a következtetésre jutunk, hogy a hangot egyes tárgyak rövid vagy hosszú rezgése hozza létre.

A hang forrása nem csak vibráló tárgyak lehetnek. A golyók vagy lövedékek füttye repülés közben, a szél üvöltése, a sugárhajtómű zúgása a légáramban fellépő szakadásokból születik, amelyek annak ritkulását, összenyomódását is okozzák.

A hang vibrációs mozgásai egy eszköz - hangvilla - segítségével is észrevehetők. Ez egy ívelt fémrúd, lábra szerelve, rezonátordobozra. Ha kalapáccsal megütöd a hangvillát, megszólal. A hangvillaágak oszcillációja észrevehetetlen. De megtalálhatóak, ha egy cérnán felfüggesztett kis golyót visznek a hangzó hangvillához. A labda időszakosan pattog, ami jelzi a cameron ágainak rezgését.

A hangforrás és a környező levegő kölcsönhatása következtében a levegőrészecskék a hangforrás mozgásával időben (vagy "majdnem időben") összehúzódnak és kitágulnak. Ezután a levegő, mint folyadék tulajdonságai miatt a rezgések egyes levegőrészecskékről átadódnak másoknak.

A hanghullámok terjedésének magyarázatához

Ennek eredményeként a rezgések a levegőn keresztül terjednek egy távolságra, azaz hang vagy akusztikus hullám terjed a levegőben, vagy egyszerűen csak hang. Az ember fülét elérő hang viszont gerjeszti az érzékeny területeinek rezgéseit, amelyeket beszéd, zene, zaj stb. formájában érzékelünk (a hangnak a forrás jellege által megszabott tulajdonságaitól függően).

Hanghullámok terjedése

Meg lehet nézni, hogyan "fut" a hang? Átlátszó levegőben vagy vízben a részecskék rezgései önmagukban láthatatlanok. De könnyen találhat egy példát, amely megmondja, mi történik, amikor a hang terjed.

A hanghullámok terjedésének szükséges feltétele az anyagi környezet jelenléte.

Vákuumban a hanghullámok nem terjednek, mivel nincsenek részecskék, amelyek átadnák a kölcsönhatást az oszcilláció forrásából.

Ezért a Holdon a légkör hiánya miatt teljes csend uralkodik. Még a meteorit felszínére esését sem hallja a megfigyelő.

A hanghullámok terjedési sebességét a részecskék közötti kölcsönhatások átviteli sebessége határozza meg.

A hangsebesség a hanghullámok terjedési sebessége a közegben. Gázban a hangsebesség a molekulák termikus sebességének nagyságrendjében (pontosabban valamivel kisebbnek) bizonyul, ezért a gáz hőmérsékletének növekedésével növekszik. Minél nagyobb az anyag molekuláinak kölcsönhatásának potenciális energiája, annál nagyobb a hangsebesség, tehát a hangsebesség folyadékban, ami viszont meghaladja a gáz hangsebességét. Például a tengervízben a hangsebesség 1513 m / s. Az acélban, ahol keresztirányú és longitudinális hullámok terjedhetnek, terjedésük sebessége eltérő. A keresztirányú hullámok 3300 m/s, a longitudinális hullámok pedig 6600 m/s sebességgel terjednek.

A hangsebesség bármely közegben a következő képlettel számítható ki:

ahol β a közeg adiabatikus összenyomhatósága; ρ a sűrűség.

A hanghullámok terjedésének törvényei

A hangterjedés alaptörvényei közé tartoznak a különböző médiumok határain a visszaverődés és a fénytörés törvényei, valamint a hang diffrakciója és szóródása akadályok és inhomogenitások jelenlétében a közegben és a közegek közötti határfelületeken.

A hangelnyelési távolságot a hangelnyelési tényező befolyásolja, vagyis a hanghullám energiájának visszafordíthatatlan átvitele más típusú energiákba, különösen hővé. Fontos tényező a sugárzás iránya és a hangterjedés sebessége is, amely a környezettől és annak adott állapotától függ.

Az akusztikus hullámok a hangforrásból minden irányba terjednek. Ha egy hanghullám egy viszonylag kis lyukon áthalad, akkor minden irányba terjed, és nem megy irányított sugárban. Például az utcai hangok, amelyek egy nyitott ablakon behatolnak a helyiségbe, minden ponton hallhatók, és nem csak az ablakhoz képest.

A hanghullámok terjedése akadály közelében az akadály mérete és a hullámhossz közötti aránytól függ. Ha az akadály méretei kicsik a hullámhosszhoz képest, akkor a hullám az akadály körül áramlik, minden irányba terjedve.

Az egyik közegből a másikba áthatoló hanghullámok eltérnek eredeti irányuktól, vagyis megtörnek. A törésszög lehet nagyobb vagy kisebb, mint a beesési szög. Attól függ, melyik közegből érkezik a hang. Ha a hangsebesség a második közegben nagyobb, akkor a törésszög nagyobb lesz, mint a beesési szög, és fordítva.

Ha útjuk során akadályba ütköznek, a hanghullámok egy szigorúan meghatározott szabály szerint visszaverődnek róla - a visszaverődés szöge megegyezik a beesési szöggel - ez összefügg a visszhang fogalmával. Ha a hang több, különböző távolságra lévő felületről verődik vissza, többszörös visszhang lép fel.

A hang széttartó gömbhullám formájában terjed, amely egyre nagyobb térfogatot tölt ki. A távolság növekedésével a közeg részecskéinek rezgései gyengülnek, a hang szétszóródik. Ismeretes, hogy az átviteli távolság növeléséhez a hangot egy adott irányba kell koncentrálni. Amikor például azt akarjuk, hogy meghallják, tegyük a kezünket a szánkhoz, vagy használjunk szájcsövet.

A diffrakció, vagyis a hangsugarak meghajlítása nagy hatással van a hangterjedés tartományára. Minél heterogénebb a közeg, annál jobban elhajlik a hangsugár, és ennek megfelelően annál rövidebb a hangterjedési távolság.

Hangtulajdonságok és jellemzők

A hang fő fizikai jellemzői a rezgések frekvenciája és intenzitása. Befolyásolják az emberek hallási észlelését is.

Az oszcilláció periódusa az az idő, amely alatt egy teljes rezgés megy végbe. Példa a lengő ingára, amikor a bal szélső helyzetből a jobb szélső helyzetbe mozog, és visszatér eredeti helyzetébe.

Az oszcillációs frekvencia a teljes rezgések (periódusok) száma egy másodpercben. Ezt az egységet hertznek (Hz) hívják. Minél magasabb a rezgési frekvencia, annál magasabb a hang, amit hallunk, vagyis a hangnak magasabb a hangmagassága. Az elfogadott nemzetközi mértékegységrendszer szerint 1000 Hz-et kilohertznek (kHz), 1 000 000-et megahertznek (MHz) neveznek.

Frekvenciaeloszlás: hallható hangok - 15Hz-20kHz-en belül, infrahangok - 15Hz alatt; ultrahangok - 1,5 (104 - 109 Hz; hiperhang - 109 - 1013 Hz) belül.

Az emberi fül a legérzékenyebb a 2000-5000 kHz frekvenciájú hangokra. A legnagyobb hallásélesség 15-20 éves korban figyelhető meg. A hallás romlik az életkorral.

A hullámhossz fogalma a rezgések periódusához és frekvenciájához kapcsolódik. A hanghullám hossza a közeg két egymást követő megvastagodása vagy megritkulása közötti távolság. Például a víz felszínén terjedő hullámok a két hegygerinc közötti távolság.

A hangok hangszínben is különböznek. A hang fő hangját mellékhangok kísérik, amelyek mindig magasabb frekvenciájúak (felhang). A hangszín a hang minőségi jellemzője. Minél több felhang kerül rá a főhangra, annál "szaftosabb" a hangzás zeneileg.

A második fő jellemző a rezgés amplitúdója. Ez a legnagyobb eltérés az egyensúlyi helyzettől a harmonikus rezgések során. Például egy ingával - a maximális eltérés a bal szélső helyzetbe vagy a jobb szélső helyzetbe. A rezgés amplitúdója határozza meg a hang intenzitását (erősségét).

A hang erősségét vagy intenzitását az egy négyzetcentiméteres területen egy másodperc alatt átáramló akusztikus energia mennyisége határozza meg. Következésképpen az akusztikus hullámok intenzitása függ a forrás által a közegben keltett akusztikus nyomás nagyságától.

A hangosság viszont összefügg a hang intenzitásával. Minél nagyobb a hang intenzitása, annál hangosabb. Ezek a fogalmak azonban nem egyenértékűek. A hangosság a hang által okozott hallásérzés erősségének mértéke. Az azonos intenzitású hangok eltérő hallásérzékelést kelthetnek a különböző emberek számára. Minden embernek megvan a saját hallási küszöbe.

Az ember nem hall nagyon erős hangokat, és nyomást, sőt fájdalmat érez. Ezt a hangerőt fájdalomküszöbnek nevezik.

A hang hatása az emberi hallószervekre

Az emberi hallószervek 15-20 hertz és 16-20 ezer hertz közötti rezgéseket képesek érzékelni. A jelzett frekvenciájú mechanikai rezgéseket hangnak vagy akusztikusnak nevezik (akusztika - a hang tanulmányozása). Az emberi fül a legérzékenyebb az 1000-3000 Hz frekvenciájú hangokra. A legnagyobb hallásélesség 15-20 éves korban figyelhető meg. A hallás romlik az életkorral. Egy 40 év alatti személynél a legnagyobb érzékenység 3000 Hz, 40 és 60 éves kor között - 2000 Hz, 60 év felett - 1000 Hz. Az 500 Hz-ig terjedő tartományban meg tudjuk különböztetni a frekvencia csökkenését vagy növekedését, akár 1 Hz-en is. Magasabb frekvenciákon hallókészülékeink kevésbé érzékenyek erre a kis frekvenciaváltozásra. Tehát 2000 Hz után csak akkor tudjuk megkülönböztetni egyik hangot a másiktól, ha a frekvenciakülönbség legalább 5 Hz. Kisebb eltéréssel a hangok ugyanolyannak tűnnek számunkra. Kivétel nélkül azonban szinte nincs szabály. Vannak szokatlanul jó hallású emberek. Egy tehetséges zenész csak a rezgés töredékével érzékeli a hang változását.

A külső fül a fülkagylóból és a hallójáratból áll, amelyek összekötik a dobhártyával. A külső fül fő funkciója a hangforrás irányának meghatározása. A hallójárat, egy két centiméter hosszú, befelé keskenyedő cső, védi a fül belső részeit és rezonátorként működik. A hallójárat a dobhártyával végződik, egy membrán, amely hanghullámokkal rezeg. Itt, a középfül külső határán történik az objektív hang átalakulása szubjektívvé. A dobhártya mögött három kis csont kapcsolódik egymáshoz: a kalapács, az incus és a kengyel, amelyek segítségével a rezgések a belső fülbe kerülnek.

Ott, a hallóidegben elektromos jelekké alakulnak át. A kis üreg, ahol a malleus, az incus és a kengyel található, levegővel van megtöltve, és az Eustachianus csővel kapcsolódik a szájüreghez. Ez utóbbinak köszönhetően a dobhártya belső és külső oldalán ugyanaz a nyomás marad fenn. Általában az Eustachianus cső zárva van, és csak akkor nyílik ki, ha hirtelen nyomásváltozás következik be (ásításkor, nyeléskor), hogy kiegyenlítse azt. Ha az ember Eustach-csöve zárva van, például megfázás miatt, akkor a nyomás nem kiegyenlítődik, és az ember fájdalmat érez a fülében. Ezenkívül a rezgések a dobhártyától az ovális ablakhoz továbbítják, amely a belső fül kezdete. A dobhártyára ható erő egyenlő a nyomás és a dobhártya területének szorzatával. De a hallás valódi rendelkezései az ovális ablakkal kezdődnek. A hanghullámok a folyadékban (perilimfában) terjednek, amelyet a fülkagyló tölt meg. A belső fülnek ez a csiga alakú szerve három centiméter hosszú, és egy septum osztja két részre teljes hosszában. A hanghullámok elérik a válaszfalat, meggörbülnek, majd majdnem ugyanoda terjednek, ahol először érintették a válaszfalat, de a másik oldalról. A cochlea septum egy alaphártyából áll, amely nagyon vastag és feszes. A hangrezgések hullámszerű hullámokat hoznak létre a felületén, míg a különböző frekvenciájú bordák a membrán teljesen meghatározott területein helyezkednek el. A mechanikai rezgések elektromos rezgésekké alakulnak át egy speciális szervben (Corti szerve), amely a fő membrán teteje felett helyezkedik el. Corti szerve felett egy tektoriális membrán található. Mindkét szerv egy folyadékba – endolimfába – merül, és Reisner-membrán választja el a csiga többi részétől. Az orgonából kinőtt szőrszálak, Corti szinte áthatolnak a tektori membránon, és amikor hang keletkezik, összeérnek - a hang átalakul, most elektromos jelek formájában kódolódik. A koponya bőre és csontjai jó vezetőképességüknek köszönhetően jelentős szerepet játszanak hangfelfogó képességünk fejlesztésében. Például, ha a fülét a sínhez illeszti, akkor a közeledő vonat mozgását már jóval a megjelenése előtt észlelni lehet.

A hang hatása az emberi szervezetre

Az elmúlt évtizedekben rohamosan megnövekedett a különféle autók és egyéb zajforrások száma, elterjedtek a gyakran nagy hangerővel bekapcsolt hordozható rádiók és magnók, valamint a hangos populáris zene iránti szenvedély. Megjegyzendő, hogy a városokban 5-10 évente a zajszint 5 dB-lel (decibellel) nő. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az ember távoli ősei számára a zaj riasztó jelzés volt, jelezve a veszély lehetőségét. Ugyanakkor a szimpatikus-mellékvese és a szív- és érrendszer gyorsan aktiválódott, megváltozott a gázcsere és más típusú anyagcsere (emelkedett a vér cukor- és koleszterinszintje), felkészítve a szervezetet a harcra vagy menekülésre. Bár a modern emberben a hallásnak ez a funkciója elvesztette a gyakorlati jelentőségét, a „létért való küzdelem vegetatív reakciói” megmaradtak. Tehát még egy rövid távú, 60-90 dB-es zaj is növeli az agyalapi mirigy hormonok szekrécióját, serkenti sok más hormon, különösen a katekolaminok (adrenalin és noradrenalin) termelését, fokozza a szív munkáját, összehúzza a vért. erek, és növeli a vérnyomást (BP). Ugyanakkor megjegyezték, hogy a vérnyomás legkifejezettebb emelkedése a magas vérnyomásban szenvedő betegeknél és az arra örökletes hajlamú betegeknél figyelhető meg. A zaj hatására az agy tevékenysége megzavarodik: megváltozik az elektroencefalogram jellege, csökken az észlelés élessége, a szellemi teljesítmény. Az emésztés romlása volt. A zajos környezetnek való hosszan tartó expozíció köztudottan halláskárosodáshoz vezethet. Az emberek egyéni érzékenységüktől függően eltérően értékelik a zajt kellemetlennek és zavarónak. Ugyanakkor a hallgatót érdeklő zene és beszéd, akár 40-80 dB-en is viszonylag könnyen átvihető. Általában a fül 16-20 000 Hz (rezgés per másodperc) tartományban érzékeli a rezgéseket. Fontos hangsúlyozni, hogy kellemetlen következményeket nemcsak a hallható rezgéstartományban fellépő túlzott zajok okoznak: az emberi hallással nem érzékelhető tartományokban (20 ezer Hz felett és 16 Hz alatt) az ultra- és infrahang is idegfeszültséget okoz, rossz közérzet, szédülés, a belső szervek, különösen az idegrendszer és a szív-érrendszer működésének megváltozása. Megállapítást nyert, hogy a nagy nemzetközi repülőterek közelében található területek lakóinál a magas vérnyomás előfordulása egyértelműen magasabb, mint ugyanazon város csendesebb részén. A túlzott (80 dB feletti) zaj nemcsak a hallószerveket érinti, hanem más szerveket és rendszereket is (keringési, emésztőrendszeri, idegrendszeri stb.) a létfontosságú folyamatok felborulnak, az energiaanyagcsere kezd uralkodni a műanyag felett, ami a szervezet idő előtti öregedéséhez vezet.

Ezekkel a megfigyelésekkel és felfedezésekkel kezdtek megjelenni a személyre gyakorolt ​​céltudatos befolyásolás módszerei. Az ember elméjét és viselkedését különféle módokon lehet befolyásolni, amelyek közül az egyik speciális felszerelést igényel (technotronikus technikák, zombik.).

Hangszigetelés

Az épületek zajszigetelési fokát elsősorban az ilyen célú helyiségekre vonatkozó megengedett zajszabványok határozzák meg. Az állandó zaj normalizált paraméterei a tervezési pontokon az L, dB hangnyomásszintek, oktáv frekvenciasávok 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz geometriai középfrekvenciákkal. Hozzávetőleges számításokhoz LA, dBA hangszintek használata megengedett. Az instabil zaj normalizált paraméterei a tervezési pontokon az ekvivalens hangszintek LA eq, dBA és a maximális zajszintek LA max, dBA.

A megengedett hangnyomásszinteket (az egyenértékű hangnyomásszinteket) az SNiP II-12-77 „Zajvédelem” szabvány szabványosítja.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a helyiségekben a külső forrásokból származó zaj megengedett szintjét a helyiségek szabványos szellőztetésének biztosításával határozzák meg (lakóhelyiségek, kamrák, tantermek esetében - nyitott szellőzőkkel, keresztekkel, keskeny ablakszárnyakkal).

A léghangszigetelés a hangenergia csillapítására utal, amikor az áthalad a burkolaton.

A lakó- és középületek, valamint az ipari vállalkozások melléképületei és helyiségei körülvevő szerkezeteinek hangszigetelésének normalizált paraméterei a körülvevő szerkezet léghangszigetelési mutatója Rw, dB és a becsapódási zaj csökkentett szintjének mutatója. A mennyezeti.

Zaj. Zene. Beszéd.

A hangok hallószervek általi észlelése szempontjából alapvetően három kategóriába sorolhatók: zaj, zene és beszéd. Ezek a hangjelenségek különböző területei, amelyek egy személyre jellemző információkat tartalmaznak.

A zaj nagyszámú hang véletlenszerű kombinációja, vagyis ezeknek a hangoknak a fúziója egyetlen diszharmonikus hanggá. Úgy tartják, hogy a zaj a hangok olyan kategóriája, amely zavarja vagy idegesíti az embert.

Az ember csak bizonyos mennyiségű zajt képes ellenállni. De ha eltelik egy-két óra, és a zaj nem szűnik meg, akkor feszültség, idegesség és még fájdalom is megjelenik.

A hang megölhet egy embert. A középkorban még volt ilyen kivégzés, amikor az embert harang alá helyezték és verni kezdték. A harangszó fokozatosan megölte az embert. De ez a középkorban volt. Korunkban megjelentek a szuperszonikus repülőgépek. Ha egy ilyen repülőgép 1000-1500 méteres magasságban repül a város felett, akkor a házakban szétreped az üveg.

A zene különleges jelenség a hangok világában, de a beszéddel ellentétben nem közvetít pontos szemantikai vagy nyelvi jelentéseket. Az érzelmi telítettség és a kellemes zenei asszociációk kisgyermekkorban kezdődnek, amikor a gyermek még verbálisan kommunikál. Ritmusok és dallamok kötik édesanyjához, az éneklés és a tánc pedig a kommunikáció egyik eleme a játékokban. A zene szerepe az emberi életben olyan nagy, hogy az elmúlt években az orvostudomány gyógyító tulajdonságokat tulajdonított neki. A zene segítségével normalizálhatja a bioritmusokat, biztosíthatja a szív- és érrendszer optimális aktivitását. De csak emlékezni kell arra, hogyan mennek harcba a katonák. A dal ősidők óta a katonamenet elengedhetetlen kelléke.

Infrahang és ultrahang

Ez a hang, amit egyáltalán nem hallunk? Szóval mi van, ha nem halljuk? Ezek a hangok mások számára elérhetetlenek vagy semmi számára?

Például a 16 hertz alatti frekvenciájú hangokat infrahangnak nevezzük.

Infrahang - rugalmas rezgések és hullámok, amelyek frekvenciája az ember számára hallható frekvenciatartomány alatt van. Általában a 15-4 Hz-et veszik az infrahang tartomány felső határának; egy ilyen meghatározás önkényes, hiszen kellő intenzitással néhány Hz-es frekvencián hallásérzékelés is keletkezik, bár az érzet tonális jellege megszűnik, és csak az egyes rezgési ciklusok válnak megkülönböztethetővé. Az infrahang alsó frekvenciahatára nincs meghatározva. Jelenleg a vizsgálati terület körülbelül 0,001 Hz-ig terjed. Így az infrahang frekvenciatartomány körülbelül 15 oktávot fed le.

Az infrahanghullámok a levegőben és a vízben, valamint a földkéregben terjednek. Az infrahangok közé tartoznak a nagy méretű építmények, különösen a járművek és épületek alacsony frekvenciájú rezgései is.

És bár a fülünk nem "fogja" az ilyen rezgéseket, az ember valahogy mégis érzékeli őket. Ugyanakkor kellemetlen és néha zavaró érzéseink is vannak.

Régóta megfigyelték, hogy egyes állatok sokkal korábban tapasztalják a veszélyérzetet, mint az emberek. Előre reagálnak egy távoli hurrikánra vagy egy közelgő földrengésre. Másrészt a tudósok azt találták, hogy a természetben bekövetkező katasztrofális események infrahangot - a levegő alacsony frekvenciájú rezgését - okozzák. Ebből az a hipotézis született, hogy az állatok éles ösztönüknek köszönhetően korábban érzékelik az ilyen jeleket, mint az emberek.

Sajnos az infrahangot számos gép és ipari üzem generálja. Ha mondjuk autóban vagy repülőben történik, akkor a pilótákat, sofőröket egy idő után elfogja a szorongás, gyorsabban elfáradnak, és ez lehet a baleset oka.

Az infrahangos szerszámgépekben zajt adnak, és akkor nehezebb rajtuk dolgozni. És körülöttük mindenkinek nehéz dolga lesz. Egyáltalán nem jobb, ha egy lakóépületben "zúg" a szellőző infrahangja. Úgy tűnik, hogy nem hallható, de az emberek bosszankodnak, és akár meg is betegedhetnek. Az infrahangos csapások megszabadulása lehetővé teszi egy speciális „tesztet”, amelyet minden eszköznek át kell adnia. Ha "betelik" az infrahangzónát, akkor nem kap bérletet az emberekhez.

Mi a neve egy nagyon magas hangzásnak? Ilyen a fülünk számára elérhetetlen nyikorgás? Ez az ultrahang. Ultrahang – körülbelül (1,5–2) (104 Hz (15–20 kHz) és 109 Hz (1 GHz) közötti frekvenciájú rugalmas hullámok; a 109–1012–1013 Hz frekvenciatartományt általában hiperhangnak nevezik. 3 tartomány: alacsony- frekvenciájú ultrahang (1,5 (104 - 105 Hz), közepes frekvenciájú ultrahang (105 - 107 Hz), nagyfrekvenciás ultrahang (107 - 109 Hz). Mindegyik tartományt a generálás, a vétel, a terjedés és az alkalmazás sajátos jellemzői jellemzik. ..

Az ultrahang fizikai természeténél fogva rugalmas hullám, és ebben nem különbözik a hangtól, ezért a hang és az ultrahang hullámok közötti frekvenciahatár feltételes. A magasabb frekvenciák és ennek következtében a kis hullámhosszok miatt azonban az ultrahang terjedésének számos sajátossága van.

Az ultrahang kis hullámhossza miatt természetét elsősorban a közeg molekulaszerkezete határozza meg. Az ultrahang gázban és különösen levegőben nagy csillapítással terjed. A folyadékok és szilárd anyagok általában jó ultrahangvezetők - a csillapítás bennük sokkal kisebb.

Az emberi fül nem képes érzékelni az ultrahanghullámokat. Sok állat azonban szabadon elfogadja. Ezek többek között a számunkra oly ismerős kutyák. De a kutyák, sajnos, nem tudnak "ugatni" ultrahanggal. De a denevérek és delfinek elképesztő képességgel rendelkeznek az ultrahang kibocsátására és fogadására.

A hiperhang rugalmas hullámok, amelyek frekvenciája 109-1012-1013 Hz. Fizikai természeténél fogva a hiperhang nem különbözik a hangtól és az ultrahanghullámoktól. A magasabb frekvenciák és ezért alacsonyabbak, mint az ultrahang tartományban, a hullámhosszak sokkal jelentősebb kölcsönhatásokká válnak a hiperhang és a közegben lévő kvázirészecskékkel - vezetési elektronokkal, termikus fononokkal stb. - fononok.

A hiperhang frekvenciatartománya megfelel az elektromágneses rezgések frekvenciájának deciméter, centiméter és milliméter tartományban (az úgynevezett ultramagas frekvenciák). A 109 Hz-es frekvencia levegőben normál légköri nyomáson és szobahőmérsékleten ugyanolyan nagyságrendű legyen, mint a molekulák szabad útja a levegőben azonos körülmények között. A rugalmas hullámok azonban csak akkor terjedhetnek el egy közegben, ha hullámhosszuk észrevehetően nagyobb, mint a részecskék átlagos szabad útja gázokban, vagy nagyobb, mint az atomok közötti távolság folyadékokban és szilárd anyagokban. Ezért a hiperszonikus hullámok nem terjedhetnek gázokban (különösen a levegőben) normál légköri nyomáson. Folyadékokban a hiperhang csillapítása nagyon nagy, a terjedési tartomány kicsi. A hiperhang viszonylag jól terjed szilárd anyagokban - egykristályokban, különösen alacsony hőmérsékleten. De még ilyen körülmények között is csak 1, maximum 15 centiméteres távolságot képes megtenni a hiperhang.

A hang rugalmas közegben - gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban - terjedő mechanikai rezgések, amelyeket a hallószervek érzékelnek.

Speciális eszközök segítségével láthatja a hanghullámok terjedését.

A hanghullámok károsíthatják az emberi egészséget és fordítva, segíthetnek a betegségek kezelésében, ez a hang típusától függ.

Kiderült, hogy vannak olyan hangok, amelyeket az emberi fül nem érzékel.

Bibliográfia

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

Kaszjanov V.A. fizika 10. évfolyam

Leonov A. És "Ismerem a világot" Det. enciklopédia. Fizika

2. fejezet Az akusztikus zaj és hatása az emberre

Cél: Az akusztikus zaj emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozása.

Bevezetés

A minket körülvevő világ a hangok csodálatos világa. Emberek és állatok hangja, zene és a szél zúgása, a madarak éneke szól körülöttünk. Az emberek beszéddel adják át az információkat, és a hallás segítségével érzékelik azt. Az állatok számára a hang nem kevésbé fontos, de bizonyos szempontból és több, mert a hallásuk élesebb.

A fizika szempontjából a hang mechanikai rezgések, amelyek rugalmas közegben terjednek: vízben, levegőben, szilárd anyagban stb. Az ember azon képessége, hogy érzékeli a hangrezgéseket, meghallgatja azokat, tükröződik a doktrína nevében. hang - akusztika (a görög akustikos szóból - hallható, hallható). A hallószerveinkben a hangérzet a légnyomás időszakos változásával jelentkezik. A nagy amplitúdójú hangnyomás-változású hanghullámokat az emberi fül hangos hangként érzékeli, a hangnyomás kis amplitúdójú változásával - csendes hangokként. A hangerő a rezgés amplitúdójától függ. A hang hangereje az időtartamától és a hallgató egyéni jellemzőitől is függ.

A magas frekvenciájú hangrezgéseket magas hangoknak, az alacsony frekvenciájú rezgéseket alacsony hangoknak nevezzük.

Az emberi hallószervek körülbelül 20 Hz és 20 000 Hz közötti frekvenciájú hangokat képesek érzékelni. A 20 Hz-nél kisebb nyomásváltozási frekvenciájú közegben a longitudinális hullámokat infrahangnak, a 20 000 Hz-nél nagyobb frekvenciájú ultrahangnak nevezzük. Az emberi fül nem érzékeli az infrahangot és az ultrahangot, vagyis nem hall. Meg kell jegyezni, hogy a hangtartomány jelzett határai önkényesek, mivel az emberek életkorától és hangberendezésük egyedi jellemzőitől függenek. Általában az életkor előrehaladtával az észlelt hangok felső frekvenciahatára jelentősen csökken - egyes idősek olyan hangokat hallanak, amelyek frekvenciája nem haladja meg a 6000 Hz-et. A gyerekek viszont olyan hangokat érzékelnek, amelyek frekvenciája valamivel meghaladja a 20 000 Hz-et.

Egyes állatok 20 000 Hz-nél nagyobb vagy 20 Hz-nél kisebb frekvenciájú rezgéseket hallanak.

A fiziológiai akusztika vizsgálatának tárgya maga a hallás szerve, annak szerkezete és működése. Az építészeti akusztika a hangterjedést vizsgálja a helyiségekben, a méret és forma hangra gyakorolt ​​hatását, a falakat és mennyezetet borító anyagok tulajdonságait. Ez a hang hallási észlelésére vonatkozik.

Van még zenei akusztika, amely a hangszereket és azok legjobb megszólalásának feltételeit vizsgálja. A fizikai akusztika magának a hangrezgésnek a tanulmányozásával foglalkozik, és a közelmúltban olyan rezgéseket is felkarolt, amelyek a hallhatóság határain (ultrahang) kívül esnek. Széles körben alkalmaz különféle módszereket a mechanikai rezgések elektromossá alakítására és fordítva (elektroakusztika).

Történeti hivatkozás

A hangok tanulmányozása az ókorban kezdődött, mivel az embert minden új iránti érdeklődés jellemzi. Az első akusztikai megfigyeléseket a Kr.e. VI. században végezték. Pythagoras kapcsolatot teremtett a hangmagasság és a hangot kibocsátó hosszú húr vagy síp között.

Az ie 4. században Arisztotelész volt az első, aki helyesen elképzelte, hogyan terjed a hang a levegőben. Elmondta, hogy a hangzó test a levegő összenyomódását és megritkulását okozza, a visszhangot az akadályokról visszaverődő hang magyarázza.

A 15. században Leonardo da Vinci megfogalmazta a hanghullámok különböző forrásoktól való függetlenségének elvét.

1660-ban Robert Boyle kísérletei során bebizonyosodott, hogy a levegő hangvezető (a hang nem terjed vákuumban).

1700-1707-ben kiadta Joseph Saver akusztikáról szóló memoárját, amelyet a Párizsi Tudományos Akadémia adott ki. Saver ezekben a visszaemlékezésekben egy olyan jelenséget vizsgál, amelyet az orgonatervezők jól ismernek: ha egy orgona két sípja egyszerre két hangot ad ki, csak kismértékben eltérő magasságban, akkor a dobpergésekhez hasonló periodikus hangerősítések hallhatók. Saver ezt a jelenséget a két hang rezgésének periodikus egybeesésével magyarázta. Ha például a két hang közül az egyik másodpercenként 32, a másik 40 rezgésnek felel meg, akkor az első hang negyedik rezgésének vége egybeesik a második hang ötödik rezgésének végével, és így a hang felerősödik. Az orgonasípoktól Saver áttért a húrrezgések kísérleti vizsgálatára, a rezgések csomópontjainak és antinódusainak megfigyelésére (ezeket a tudományban még létező elnevezéseket ő vezette be), és azt is észrevette, hogy amikor a húrt gerjesztik, a fő hang, a többi hang hangja, amelynek hullámhossza ½, 1/3, ¼ ,. a főből. Ezeket a hangokat a legmagasabb harmonikus hangoknak nevezte, és ez a név a tudományban is megmaradt. Végül Saver volt az első, aki megpróbálta meghatározni a rezgések hangként való érzékelésének határát: az alacsony hangoknál 25, a magasnál pedig 12 800 rezgésnél jelölte meg a határt. Aztán Newton, ezekre a kísérleti munkákra alapozva. Saver, megadta a hang hullámhosszának első számítását, és arra a következtetésre jutott, amely ma már jól ismert a fizikában, hogy bármely nyitott cső esetében a kibocsátott hang hullámhossza megegyezik a cső hosszának kétszeresével.

Hangforrások és természetük

Minden hangban közös, hogy az azokat generáló testek, vagyis a hangforrások rezegnek. Mindenki ismeri azokat a hangokat, amelyek akkor támadnak, amikor a bőr megfeszül a dobon, a tenger hullámai, a szél által lengetett ágak. Mindegyik különbözik egymástól. Az egyes hangok "színe" szigorúan attól függ, hogy milyen mozgás miatt keletkezik. Tehát ha a vibrációs mozgás rendkívül gyors, akkor a hang magas frekvenciájú rezgéseket tartalmaz. A kevésbé gyors oszcilláló mozgás alacsonyabb frekvenciájú hangot hoz létre. Különféle kísérletek azt mutatják, hogy minden hangforrás szükségszerűen rezeg (bár ezek a rezgések leggyakrabban szemmel nem észrevehetők). Például az emberek és sok állat hangjait hangszálaik rezgései, fúvós hangszerek hangja, sziréna hangja, szél sípja és mennydörgés okozza a rezgések. a légtömegek közül.

De nem minden rezgő test hangforrás. Például egy menetre vagy rugóra felfüggesztett oszcilláló súly nem ad ki hangot.

Az oszcilláció ismétlődésének frekvenciáját hertzben (vagy másodpercenkénti ciklusban) mérik; 1 Hz az ilyen periodikus rezgés frekvenciája, a periódus 1s. Vegye figyelembe, hogy a frekvencia az a tulajdonság, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megkülönböztessük az egyik hangot a másiktól.

Tanulmányok kimutatták, hogy az emberi fül képes hangként érzékelni a testek mechanikai rezgéseit, amelyek 20 Hz-től 20 000 Hz-ig terjednek. Nagyon gyors, 20 000 Hz feletti vagy nagyon lassú, 20 Hz-nél kisebb frekvencia esetén a hang rezgései nem hallhatók. Éppen ezért speciális eszközökre van szükségünk az emberi fül által érzékelt frekvenciatartományon kívüli hangok regisztrálására.

Ha az oszcilláló mozgás sebessége határozza meg a hang frekvenciáját, akkor annak nagysága (a helyiség mérete) a hangerő. Ha egy ilyen kereket nagy sebességgel forgatunk, akkor magas frekvenciájú hang jön létre, a lassabb forgás pedig alacsonyabb frekvenciájú hangot generál. Sőt, minél finomabbak a kerék fogai (amint azt a pontozott vonal mutatja), annál gyengébb a hang, és minél nagyobbak a fogak, vagyis minél jobban kényszerítik a lemezt az eltérésre, annál erősebb a hang. Így megjegyezhetjük a hang egy másik jellemzőjét - a hangosságát (intenzitását).

Lehetetlen megemlíteni a hang olyan tulajdonságát, mint a minőség. A minőség szorosan összefügg a szerkezettel, amely a túl bonyolulttól a túlságosan egyszerűig terjedhet. A rezonátor által megtámasztott hangvilla hangmagassága nagyon egyszerű felépítésű, hiszen csak egy frekvenciát tartalmaz, melynek nagysága kizárólag a hangvilla kialakításától függ. Ebben az esetben a hangvilla hangja lehet erős és gyenge is.

Összetett hangok hozhatók létre, például egy orgona akkord hangját több frekvencia is tartalmazza. Még egy mandolin húr hangja is elég összetett. Ez annak köszönhető, hogy a kifeszített húr nem csak a fővel rezeg (mint egy hangvilla), hanem más frekvenciákkal is. További hangokat (harmonikusokat) hoznak létre, amelyek frekvenciája egész számúszor nagyobb, mint az alaphang frekvenciája.

A frekvencia fogalmát nem helyénvaló a zaj kapcsán alkalmazni, bár beszélhetünk frekvenciájának egyes területeiről, hiszen ezek különböztetik meg az egyik zajt a másiktól. A zajspektrum már nem reprezentálható egy vagy több vonallal, mint egy monokromatikus jel vagy egy sok harmonikust tartalmazó periodikus hullám esetében. Egész szalagként ábrázolják

Egyes hangok, különösen a zenei hangok frekvenciastruktúrája olyan, hogy minden felhang harmonikus az alaphang tekintetében; ilyen esetekben a hangoknak hangmagasságuk van (az alaphang frekvenciája határozza meg). A hangok többsége nem annyira dallamos, nincs bennük a zenei hangokra jellemző frekvenciák közötti egész arány. Ezek a hangok szerkezetükben hasonlóak a zajhoz. Összefoglalva tehát az elhangzottakat, kijelenthetjük, hogy a hangra a hangosság, a minőség és a hangmagasság jellemző.

Mi történik a hanggal, miután fellép? Hogyan jut el például a fülünkhöz? Hogyan terjed?

A hangot a fülünkkel érzékeljük. A hangzó test (hangforrás) és a fül (hangvevő) között van egy anyag, amely a hangrezgéseket a hangforrástól a vevő felé továbbítja. Leggyakrabban a levegő ilyen anyag. A hang nem terjedhet levegőtlen térben. Ahogy a hullámok nem létezhetnek víz nélkül. A kísérletek megerősítik ezt a következtetést. Tekintsünk egyet közülük. A légszivattyú harangja alá csengőt helyeznek, és bekapcsolják. Ezután szivattyúval kezdik kiszivattyúzni a levegőt. Ahogy a levegő ritkul, a hang egyre gyengébb lesz, és végül szinte teljesen eltűnik. Amikor újra elkezdek levegőt engedni a csengő alá, a csengő hangja ismét hallhatóvá válik.

Természetesen a hang nemcsak a levegőben terjed, hanem más testekben is. Ez tapasztalattal is igazolható. Még egy olyan halk hang is, mint az asztal egyik végén heverő zsebóra ketyegése, jól hallható, ha a fülét az asztal másik végére helyezi.

Köztudott, hogy a hang nagy távolságokra terjed a föld felett, különösen a vasúti síneken. Ha a fülét a sínhez vagy a földhöz helyezi, hallja a messzire menő vonat hangját vagy egy vágtató ló hangját.

Ha víz alatt egy követ ütünk egy kőnek, akkor tisztán halljuk a becsapódás hangját. Következésképpen a hang a vízben is terjed. A halak lépteket hallanak, és az emberek hangját a parton, ezt jól tudják a halászok.

A kísérletek azt mutatják, hogy a különböző szilárd anyagok különböző módon vezetik a hangot. A rugalmas testek jó hangvezetők. A legtöbb fém, fa, gáz és folyadék rugalmas test, ezért jól vezeti a hangot.

A puha és porózus testek rossz hangvezetők. Amikor például egy óra zsebben van, puha anyag veszi körül, és nem halljuk a ketyegését.

Amúgy az a tény, hogy a harang alá helyezett haranggal végzett kísérlet sokáig nem tűnt túl meggyőzőnek, a hang szilárd testekben való terjedésével függ össze. A tény az, hogy a kísérletezők nem izolálták kellően a harangot, és a hang akkor is hallatszott, ha nem volt levegő a motorháztető alatt, mivel a rezgések a berendezés összes lehetséges csatlakozásán keresztül továbbadtak.

1650-ben Athanasius Kirch’er és Otto Gücke egy harangkísérlet alapján arra a következtetésre jutott, hogy a hang terjedéséhez nincs szükség levegőre. És csak tíz évvel később Robert Boyle meggyőzően bebizonyította az ellenkezőjét. A levegőben lévő hangot például longitudinális hullámok továbbítják, vagyis a hangforrásból érkező levegő váltakozó sűrűsödése és megritkulása. De mivel a minket körülvevő tér, ellentétben a víz kétdimenziós felületével, háromdimenziós, ezért a hanghullámok nem két, hanem három irányban terjednek - széttartó gömbök formájában.

A hanghullámok, mint bármely más mechanikai hullám, nem azonnal terjednek a térben, hanem egy bizonyos sebességgel. Ennek igazolását a legegyszerűbb megfigyelések teszik lehetővé. Például zivatar idején először villámlást látunk, és csak egy idő után hallunk mennydörgést, bár a levegő rezgései, amelyeket hangként érzékelünk, a villámcsapással egyidejűleg keletkeznek. A tény az, hogy a fény sebessége nagyon nagy (300 000 km / s), ezért feltételezhetjük, hogy felvillanást látunk annak előfordulásának pillanatában. A villámlással egyidejűleg keletkezett mennydörgés hangja pedig meglehetősen érzékelhető időt igényel, hogy megtegyük a távolságot a keletkezés helyétől a földön álló megfigyelőig. Például, ha villámlás után több mint 5 másodperccel hallunk mennydörgést, akkor arra következtethetünk, hogy a zivatar legalább 1,5 km-re van tőlünk. A hangsebesség a közeg tulajdonságaitól függ, amelyben a hang terjed. A tudósok különféle módszereket fejlesztettek ki a hangsebesség meghatározására bármilyen környezetben.

A hang sebessége és frekvenciája határozza meg a hullámhosszt. A tóban lévő hullámokat megfigyelve észrevehetjük, hogy az egymástól távolodó körök hol kisebbek, hol nagyobbak, vagyis a hullámhegyek vagy a hullámvölgyek távolsága az objektum méretétől függően eltérő lehet. amelyek felkeltek. Ha a kezünket kellően alacsonyan tartjuk a víz felszíne felett, minden mellettünk elhaladó csobbanást érezhetünk. Minél nagyobb a távolság a következő hullámok között, annál ritkábban éri el a taréjuk az ujjainkat. Egy ilyen egyszerű tapasztalat arra enged következtetni, hogy a víz felszínén fellépő hullámok esetén adott hullámterjedési sebesség mellett a nagyobb frekvencia kisebb hullámhegyek közötti távolságnak, azaz rövidebb hullámoknak felel meg, és fordítva alacsonyabb frekvencia, hosszabb hullámok.

Ugyanez igaz a hanghullámokra is. Az a tény, hogy egy hanghullám áthalad a tér egy bizonyos pontján, az ezen a ponton bekövetkező nyomásváltozásból ítélhető meg. Ez a változás teljesen megismétli a hangforrás membránjának rezgését. Az ember azért hall hangot, mert a hanghullám változó nyomást fejt ki a füle dobhártyájára. Amint a hanghullám csúcsa (vagy nagynyomású terület) eléri a fülünket. Érezzük a nyomást. Ha a hanghullám fokozott nyomású területei elég gyorsan követik egymást, akkor a fülünk dobhártyája is gyorsan ingadozik. Ha a hanghullám csúcsai jelentősen elmaradnak egymástól, akkor a dobhártya sokkal lassabban fog rezegni.

A hangsebesség a levegőben meglepően állandó. Azt már láttuk, hogy a hangfrekvencia közvetlenül összefügg a hanghullám csúcsai közötti távolsággal, vagyis van bizonyos kapcsolat a hangfrekvencia és a hullámhossz között. Ezt az összefüggést a következőképpen fejezhetjük ki: a hullámhossz egyenlő a sebesség és a frekvencia hányadosával. Másképpen is elmondható: a hullámhossz fordítottan arányos a frekvenciával, arányossági együtthatója megegyezik a hangsebességgel.

Hogyan válik hallhatóvá a hang? Amikor a hanghullámok belépnek a hallójáratba, vibrálják a dobhártyát, a középfület és a belső fület. A fülkagylót kitöltő folyadékba jutva a léghullámok a Corti-szervben lévő szőrsejtekre hatnak. A hallóideg továbbítja ezeket az impulzusokat az agyba, ahol hangokká alakulnak.

Zajmérés

A zaj kellemetlen vagy nemkívánatos hang, illetve olyan hangok összessége, amelyek zavarják a hasznos jelek érzékelését, zavarják a csendet, károsan, irritálóan hatnak az emberi szervezetre, csökkentik munkaképességét.

Zajos területeken sok embernél jelentkeznek a zajbetegség tünetei: fokozott idegi ingerlékenység, fáradtság, magas vérnyomás.

A zajszint mértékegységben történik

A nyomás mértékének kifejezése hangok - decibel. Ez a nyomás nem érzékelhető a végtelenségig. A 20-30 dB-es zajszint gyakorlatilag ártalmatlan az emberre – ez egy természetes háttérzaj. Ami a hangos hangokat illeti, itt a megengedett határ körülbelül 80 dB. A 130 dB-es hang már fájdalmas érzést okoz az emberben, a 150 pedig elviselhetetlenné válik számára.

Akusztikus zaj - különböző fizikai természetű véletlenszerű hangrezgések, amelyeket az amplitúdó, frekvencia véletlenszerű változása jellemez.

A levegő sűrűsödéséből és ritkításából álló hanghullám terjedésével a dobhártyára nehezedő nyomás megváltozik. A nyomás mértékegysége 1 N / m2, a hangteljesítmény mértékegysége pedig 1 W / m2.

A hallásküszöb az a minimális hangerő, amelyet egy személy érzékel. Különböző embereknél eltérő, ezért hagyományosan a 2x10 "5 N / m2 1000 Hz-en, 10" 12 W / m2 teljesítménynek megfelelő hangnyomást tekintik hallásküszöbnek. Ezekkel a mennyiségekkel hasonlítják össze a mért hangot.

Például a hajtóművek hangereje egy sugárhajtású repülőgép felszállása során 10 W / m2, azaz 1013-szor haladja meg a küszöböt. Kényelmetlen ilyen nagy számokkal dolgozni. A különböző hangerősségű hangokról azt mondják, hogy az egyik hangosabb, mint a másik, nem is annyiszor, hanem annyi egységgel. A hangerő mértékegységét Belomnak hívják - a telefon feltalálója, A. Béla (1847-1922) nevéről. A hangerőt decibelben mérik: 1 dB = 0,1 B (Bel). A hang intenzitása, a hangnyomás és a hangerő szintje közötti kapcsolat vizuális megjelenítése.

A hang érzékelése nemcsak mennyiségi jellemzőitől (nyomás és teljesítmény), hanem minőségétől – frekvenciájától is – függ.

Az azonos erősségű hang különböző frekvenciákon hangerőben eltérő.

Vannak, akik nem hallják a magas frekvenciájú hangokat. Tehát idősebb embereknél a hangérzékelés felső határa 6000 Hz-re csökken. Nem hallják például a szúnyog csikorgását és a tücsök trilláját, amelyek körülbelül 20 000 Hz frekvenciájú hangokat adnak ki.

A híres angol fizikus, D. Tyndall így írja le egyik barátjával tett sétáját: "Az út mindkét oldalán a rétek hemzsegtek a rovaroktól, amelyek hallásom szerint éles zümmögésükkel töltötték meg a levegőt, de a barátom igen. nem hallani ebből semmit – a rovarok zenéje túlrepült a hallása határain."

Zajszintek

A hangerő - a hang energiaszintje - decibelben mérve. A suttogás körülbelül 15 dB-nek felel meg, a hangok suhogása a hallgatói előadóteremben megközelítőleg eléri az 50 dB-t, az utcai zaj erős forgalomban pedig körülbelül 90 dB-t. A 100 dB feletti zajok elviselhetetlenek lehetnek az emberi fül számára. A 140 dB-es nagyságrendű zajok (például egy felszálló sugár) fájdalmasak lehetnek a fülben és károsíthatják a dobhártyát.

A legtöbb embernél a hallásélesség az életkorral csökken. Ennek az az oka, hogy a fülcsontok elveszítik eredeti mozgékonyságukat, ezért a rezgések nem kerülnek át a belső fülbe. Ezenkívül a fülfertőzések károsíthatják a dobhártyát, és negatívan befolyásolhatják a csontok működését. Ha bármilyen hallásproblémája van, azonnal orvoshoz kell fordulnia. A süketség bizonyos típusait a belső fül vagy a hallóideg károsodása okozza. Halláskárosodást okozhat az állandó zajterhelés (például gyári padlóban) vagy a hirtelen és nagyon hangos hangkitörések is. Legyen nagyon óvatos a személyes sztereó lejátszók használatakor, mert a túlzott hangerő süketséghez is vezethet.

Elfogadható zaj a szobákban

A zajszinttel kapcsolatban érdemes megjegyezni, hogy egy ilyen koncepció nem mulandó és jogszabályilag szabályozatlan. Tehát Ukrajnában a mai napig érvényben vannak a Szovjetunió idején elfogadott, a lakó- és középületek helyiségeiben, valamint a lakóépületek területén megengedett zaj egészségügyi szabványai. E dokumentum szerint a lakóhelyiségekben a zajszint nem haladhatja meg a 40 dB-t nappal és a 30 dB-t éjszaka (22:00 és 8:00 óra között).

A zaj gyakran fontos információkat hordoz. Egy autós vagy motoros versenyző figyelmesen hallgatja a mozgó jármű motorja, alváza és egyéb alkatrészei által kibocsátott hangokat, mert bármilyen idegen zaj egy baleset előjele lehet. A zaj alapvető szerepet játszik az akusztikában, az optikában, a számítástechnikában és az orvostudományban.

Mi a zaj? Különböző fizikai természetű, rendezetlen komplex rezgéseket értünk rajta.

A zajprobléma már régen felmerült. Már az ókorban is sokakban álmatlanságot okozott a macskakövön lévő kerekek hangja.

Vagy talán már korábban is felmerült a probléma, amikor a szomszédok a barlangban veszekedni kezdtek azon, hogy egyikük túl hangosan kopogott kőkés vagy -balta készítés közben?

A környezet zajszennyezése folyamatosan növekszik. Ha 1948-ban a nagyvárosok lakóit vizsgálva arra a kérdésre, hogy nem zavarja-e őket a lakásuk zaja, a válaszadók 23%-a válaszolt igennel, akkor 1961-ben már 50%-a. Az elmúlt évtizedben a városok zajszintje 10-15-szörösére nőtt.

A zaj egyfajta hang, bár gyakran „nem kívánt hangnak” nevezik. Ugyanakkor a szakértők szerint a villamos zaját 85-88 dB-re, a trolibuszokat - 71 dB-re, a 220 LE-nél nagyobb teljesítményű motorral rendelkező buszokat - 71 dB-re becsülik. Val vel. - 92 dB, kevesebb, mint 220 LE Val vel. - 80-85 dB.

Az Ohio Állami Egyetem tudósai arra a következtetésre jutottak, hogy azoknál az embereknél, akik rendszeresen vannak kitéve hangos hangoknak, másfélszer nagyobb valószínűséggel alakulnak ki akusztikus neuromák, mint mások.

Az akusztikus neuroma egy jóindulatú daganat, amely halláskárosodást okoz. A tudósok 146 akusztikus neuromában szenvedő beteget és 564 egészséges embert vizsgáltak meg. Mindannyiuknak kérdéseket tettek fel arra vonatkozóan, hogy milyen gyakran kell megküzdeniük a 80 decibelnél nem gyengébb hangos hangokkal (közlekedési zaj). A kérdőív figyelembe vette a készülékek, motorok zaját, a zenét, a gyerekek sikoltozását, a sportrendezvényeken, bárokban és éttermekben fellépő zajokat. A vizsgálat résztvevőit arról is megkérdezték, használnak-e hallásvédőt. Azoknál, akik rendszeresen hallgattak hangos zenét, 2,5-szeresére nőtt az akusztikus neuroma kialakulásának kockázata.

Azok, akik műszaki zajnak voltak kitéve - 1,8-szor. Azok, akik rendszeresen hallgatják a gyerekek sikolyát, 1,4-szeres zajt tapasztalnak stadionokban, éttermekben vagy bárokban. Hallásvédő viselése esetén az akusztikus neuroma kialakulásának kockázata nem nagyobb, mint azoknál az embereknél, akik egyáltalán nincsenek kitéve zajnak.

Emberi kitettség akusztikus zajnak

Az akusztikus zaj hatása az emberre eltérő:

A. Ártalmas

A zaj jóindulatú daganathoz vezet

A hosszan tartó zaj károsan hat a hallószervre, megnyújtja a dobhártyát, ezáltal csökkenti a hangérzékenységet. Ez a szív, a máj működésének lebomlásához, a kimerültséghez és az idegsejtek túlfeszültségéhez vezet. A nagy erejű hangok és zajok hatással vannak a hallókészülékre, az idegközpontokra, és fájdalmat és sokkot okozhatnak. Így működik a zajszennyezés.

Mesterséges zajok, ember okozta. Ezek azok, amelyek negatívan hatnak az emberi idegrendszerre. Az egyik legrosszabb városi zaj a gépjárművek zaja a főbb autópályákon. Izgatja az idegrendszert, ezért az embert szorongás gyötri, fáradtnak érzi magát.

B. Kedvező

A hasznos hangok közé tartozik a lombzaj. A hullámok csobbanása nyugtatóan hat pszichénkre. A lombok halk susogása, a patak zúgása, a víz enyhe csobbanása és a szörfözés hangja mindig kellemes az ember számára. Megnyugtatják, oldják a stresszt.

C. Terápiás

Az emberre gyakorolt ​​terápiás hatás a természet hangjainak segítségével az űrhajósokkal foglalkozó orvosok és biofizikusok körében jelent meg a huszadik század 80-as éveinek elején. A pszichoterápiás gyakorlatban a természeti zajokat különféle betegségek kezelésében segédeszközként alkalmazzák. Az úgynevezett "fehér zajt" a pszichoterapeuták is használják. Ez egyfajta sziszegés, amely homályosan a hullámok zajára emlékeztet víz fröccsenése nélkül. Az orvosok úgy vélik, hogy a "fehér zaj" megnyugtat és megnyugtat.

A zaj hatása az emberi szervezetre

De vajon csak a hallószervek szenvednek a zajtól?

A tanulókat arra biztatjuk, hogy tájékozódjanak az alábbi állítások áttekintésével.

1. A zaj korai öregedést okoz. Százból harminc esetben a zaj 8-12 évvel csökkenti a nagyvárosokban élők várható élettartamát.

2. Minden harmadik nő és minden negyedik férfi szenved a megnövekedett zajszint okozta neurózisban.

3. Az olyan betegségek, mint a gyomorhurut, gyomor- és bélfekély, leggyakrabban zajos környezetben élő és dolgozó embereknél fordulnak elő. A popzenészeknek gyomorfekélyük van – foglalkozási betegség.

4. Az 1 percen belüli kellően erős zaj az agy elektromos aktivitásában változást idézhet elő, ami hasonlóvá válik az epilepsziás betegek agyának elektromos aktivitásához.

5. A zaj lenyomja az idegrendszert, különösen ismétlődő cselekvés esetén.

6. A zaj hatására tartósan csökken a légzés gyakorisága és mélysége. Néha van szívritmuszavar, magas vérnyomás.

7. Zaj hatására megváltozik a szénhidrát-, zsír-, fehérje-, sóanyagcsere, ami a vér biokémiai összetételének megváltozásában nyilvánul meg (a vér cukorszintje csökken).

A túlzott zaj (80 dB felett) nemcsak a hallószervekre, hanem más szervekre és rendszerekre (keringési, emésztési, idegrendszeri stb.) is hatással van, a létfontosságú folyamatok felborulnak, az energiaanyagcsere kezd uralkodni a műanyaggal szemben, ami a hallószervek idő előtti öregedéséhez vezet. a test...

ZAJPROBLÉMA

Egy nagyvárost mindig közlekedési zaj kísér. Az elmúlt 25-30 évben a világ nagyvárosaiban a zaj 12-15 dB-lel nőtt (azaz a zajerősség 3-4-szeresére nőtt). Ha egy repülőtér egy városon belül található, mint Moszkvában, Washingtonban, Omszkban és számos más városban, ez a hangingerek maximális megengedett szintjének többszörös túllépéséhez vezet.

Ennek ellenére a közúti közlekedés a vezető zajforrás a városban. Ő az, aki a zajszintmérő skáláján 95 dB-ig terjedő zajt okoz a városok főutcáin. Az autópályára néző zárt ablakú nappalikban a zajszint mindössze 10-15 dB-lel alacsonyabb, mint kint.

Az autók zaja számos okból függ: az autó márkájától, használhatóságától, mozgási sebességétől, az útfelület minőségétől, a motor teljesítményétől stb. A motor zaja az indítás és a bemelegedés pillanatában meredeken megnő. Amikor az autó az első sebességgel halad (legfeljebb 40 km / h), a motor zaja kétszerese a második sebességnél keltett zajnak. A jármű éles fékezése esetén a zaj is jelentősen megnő.

Feltárta az emberi test állapotának a környezeti zajszinttől való függőségét. A központi idegrendszer és a szív- és érrendszer funkcionális állapotában a zaj okozta bizonyos változásokat észleltek. Az ischaemiás szívbetegség, a magas vérnyomás, a vér koleszterinszintjének emelkedése gyakoribb a zajos területen élőknél. A zaj jelentősen megzavarja az alvást, csökkenti annak időtartamát és mélységét. Az elalvás időtartama egy órával vagy tovább nő, és az ébredés után az emberek fáradtságot és fejfájást éreznek. Idővel mindez krónikus túlterheltségbe fordul, legyengíti az immunrendszert, elősegíti a betegségek kialakulását, csökkenti a hatékonyságot.

Ma úgy tartják, hogy a zaj közel 10 évvel lerövidítheti az ember várható élettartamát. Az erősödő hangingerek miatt többen vannak és elmebetegek, főleg a nőket érinti a zaj. Általánosságban elmondható, hogy a városokban nőtt a hallássérültek száma, és a fejfájás és a fokozott ingerlékenység vált a leggyakoribb jelenséggé.

ZAJSZENNYEZÉS

A nagy teljesítményű hang és zaj hatással van a hallókészülékre, az idegközpontokra, és fájdalmat és sokkot okozhat. Így működik a zajszennyezés. A lombok halk susogása, a patak zúgása, a madárhangok, a víz enyhe csobbanása és a szörfözés hangja mindig kellemes az ember számára. Megnyugtatják, oldják a stresszt. Egészségügyi intézményekben, pszichológiai segélyszobákban használják. A természet természetes zajai egyre ritkábbak, teljesen eltűnnek, vagy elnyomják őket az ipari, közlekedési és egyéb zajok.

A hosszan tartó zaj károsan hat a hallószervre, csökkentve a hangérzékenységet. Ez a szív, a máj működésének lebomlásához, a kimerültséghez és az idegsejtek túlfeszültségéhez vezet. Az idegrendszer legyengült sejtjei nem tudják megfelelően koordinálni a különböző testrendszerek munkáját. Ezért tevékenységeik megsértése merül fel.

Azt már tudjuk, hogy a 150 dB-es zaj végzetes az emberre. A harang alatti kivégzés nem véletlenül létezett a középkorban. A harang dübörgése meggyötört és lassan megölte.

Mindenki másképp érzékeli a zajt. Sok függ életkortól, temperamentumtól, egészségi állapottól, környezeti feltételektől. A zaj akkumulatív hatású, vagyis a szervezetben felhalmozódó akusztikus ingerek egyre jobban lenyomják az idegrendszert. A zaj különösen káros hatással van a szervezet neuropszichés tevékenységére.

A zajok a szív- és érrendszer funkcionális zavarait okozzák; káros hatással van a vizuális és vestibularis analizátorokra; csökkenti a reflexaktivitást, ami gyakran baleseteket és sérüléseket okoz.

A zaj alattomos, a szervezetre gyakorolt ​​káros hatása láthatatlanul, észrevétlenül érvényesül, a testben bekövetkezett ütközéseket nem észlelik azonnal. Ráadásul az emberi szervezet gyakorlatilag védtelen a zaj ellen.

Az orvosok egyre gyakrabban beszélnek zajbetegségről, a hallás- és idegrendszer túlnyomó károsodásáról. A zajszennyezés forrása lehet ipari üzem vagy közlekedés. A nehézdömperek és villamosok különösen zajosak. A zaj az emberi idegrendszerre hat, ezért zajvédelmi intézkedéseket hajtanak végre a városokban és a vállalkozásokban. A városok központi részeiből ritkábban lakott területekre kell kivonni a vasút- és villamosvonalakat, a teherszállítási utakat, körülöttük pedig jól zajelnyelő zöldfelületeket kell kialakítani. A repülőknek nem szabad városok felett repülniük.

HANGSZIGETELÉS

A hangszigetelés segít elkerülni a zaj káros hatásait.

A zajszint csökkentését építési és akusztikai intézkedésekkel érik el. A külső zárószerkezetekben az ablakok és erkélyajtók hangszigetelése lényegesen kisebb, mint maga a fal.

Az épületek zajszigetelési fokát elsősorban az ilyen célú helyiségekre vonatkozó megengedett zajszabványok határozzák meg.

HASZNÁLATI ZAJ KÜZDELEM

Az MNIIP akusztikai laboratóriuma a projektdokumentáció részeként fejleszti az "Akusztikai ökológia" részeket. A helyiségek hangszigetelésére, zajvédelemre, hangerősítő rendszerek számításaira, akusztikai mérésekre vonatkozó projektek folynak. Bár a hétköznapi helyiségekben egyre inkább az akusztikus komfortra vágynak az emberek, - jó zajvédelem, érthető beszéd és hiányzik az ún. akusztikus fantomok – egyesek által alkotott negatív hangképek. A decibelek elleni további küzdelemre szánt szerkezetekben legalább két réteg váltakozik - "kemény" (gipszkarton, gipszszál). Ezenkívül az akusztikai kialakításnak saját szerény rést kell tartalmaznia. A frekvenciaszűrést az akusztikus zajok elleni küzdelemre használják.

VÁROSI ÉS ZÖLD NÖVÉNYEK

Ha megvédi otthonát a fák zajától, akkor hasznos lesz megtudni, hogy a hangokat nem nyeli el a lombozat. A törzset megütve a hanghullámok megtörnek, lefelé haladva a talaj felé, ami elnyelődik. A lucfenyőt a csend legjobb őreként tartják számon. Még a legforgalmasabb autópályán is nyugodtan élhet, ha számos zöldellő fával védi otthonát. És jó lenne a közelben gesztenyét ültetni. Egy kifejlett gesztenyefa akár 10 m magas, 20 m széles és 100 m hosszú teret is megtisztít az autók kipufogógázaitól, ugyanakkor sok más fától eltérően a gesztenye szinte károsodás nélkül lebontja a gázok mérgező anyagait az "egészségére".

A városi utcák zöldítésének jelentősége nagy - a sűrű bokrok és erdősávok védenek a zajtól, 10-12 dB-lel (decibellel) csökkentik azt, 100-ról 25%-ra csökkentik a levegőben a káros részecskék koncentrációját, csökkentik a szél sebességét 10-ről 2 m/s-ra csökkenti az autókból származó gázok koncentrációját 15%-kal egységnyi levegő térfogatra vetítve, nedvesebbé teszi a levegőt, csökkenti a hőmérsékletét, azaz légzésre alkalmasabbá teszi.

A zöldfelületek a hangokat is elnyelik, minél magasabbak a fák és minél sűrűbbre ültetik őket, annál kevesebb hang hallható.

A zöldfelületek pázsittal, virágágyással kombinálva jótékony hatással vannak az emberi pszichére, megnyugtatják a látást, az idegrendszert, inspirációt adnak, növelik az emberek hatékonyságát. A legnagyobb művészeti és irodalmi alkotások, a tudósok felfedezései a természet jótékony hatása alatt születtek. Így születtek Beethoven, Csajkovszkij, Strauss és más zeneszerzők legnagyobb zenei alkotásai, a figyelemre méltó orosz tájfestők Shishkin, Levitan képei, orosz és szovjet írók művei. Nem véletlen, hogy a Szibériai Tudományos Központot a Priobsky Bor zöldterületei között alapították. Itt, a város zajának árnyékában, zöldövezetben, szibériai tudósaink sikeresen végzik kutatásaikat.

A zöldövezet magas az olyan városokban, mint Moszkva, Kijev; utóbbiban például 200-szor több ültetés jut egy lakosra, mint Tokióban. Japán fővárosában több mint 50 év alatt (1920-1970) a központtól tíz kilométeres körzetben "az összes zöldterület" körülbelül fele megsemmisült. Az Egyesült Államokban csaknem 10 ezer hektárnyi központi városi park veszett el az öt év alatt.

← A zaj káros hatással van az emberi egészségre, mindenekelőtt romlik a hallás, az idegrendszer és a szív- és érrendszer állapota.

← A zaj mérhető speciális eszközökkel - zajszintmérőkkel.

← A zaj káros hatásai ellen a zajszint szabályozásával, valamint a zajszint csökkentését célzó speciális intézkedésekkel kell küzdeni.

Az éneklő víz gondolata több száz évvel ezelőtt jutott a középkori japánok eszébe, és a 19. század közepére érte el virágkorát. Az ilyen telepítést „shuikinkutsu”-nak hívják, ami lazán „vízhárfát” jelent:

Ahogy a videó is sugallja, a shuikinkutsu egy nagy, üres edény, amelyet általában a földbe helyeznek egy beton alapra. Az edény felső részén van egy lyuk, amelyen keresztül a víz befelé csöpög. A betonalapba egy vízelvezető csövet helyeznek a felesleges víz elvezetésére, magát az alapot pedig enyhén homorítják, hogy mindig legyen rajta egy sekély tócsa. A cseppek hangja visszaverődik az edény faláról, természetes visszhangot keltve (lásd az alábbi ábrát).

A Syukinkutsu keresztmetszete: felülről homorú betonalapon üreges edény, lefolyócső a felesleges víz elvezetésére, az alján és a kövek (kavics) feltöltése körül.

A Shuikinkutsu hagyományosan a japán tájkertészet, a zen stílusú sziklakertek eleme. A régi időkben a patakok partjára rendezték be a buddhista templomok és házak közelében a teaszertartásra. Úgy tartották, hogy miután a teaszertartás előtt kezet mosott és varázslatos hangokat hall a földről, az ember magasztos hangulatban hangolódik. A japánok továbbra is úgy gondolják, hogy a legjobb, legtisztább hangzású shuikinkutsut tömör kőből kell készíteni, bár ezt a követelményt manapság nem tartják be.
A huszadik század közepére a suikinkutsu elrendezésének művészete szinte elveszett - egész Japánnak csak néhány suikinkutsu maradt, de az utóbbi években rendkívüli módon megnőtt az érdeklődés irántuk. Ma megfizethetőbb anyagokból készülnek - leggyakrabban megfelelő méretű kerámia vagy fém edényekből. A syukinkutsu hangjának sajátossága, hogy a tartályon belüli csepp fő hangja mellett a falak rezonanciája miatt további frekvenciák (harmonikusok) keletkeznek, a fő hang felett és alatt egyaránt.
Helyi viszonyaink között többféleképpen is lehet syuikinkutsut létrehozni: nem csak kerámia vagy fém edényből, hanem például vörös téglából közvetlenül a földbe is fektethetjük. iglu módszer eszkimó lakások készítésére vagy betonból öntjük t harangkészítési technológiák- ezek a hangzási változatok állnak a legközelebb a csupa kőből készült shuikinkutsuhoz.
A pénztárcabarát változatban egy nagy átmérőjű (630 mm, 720 mm) acélcsődarabbal lehet boldogulni, amely felülről fedéllel (vastag fémlemez) van lefedve, egy lyukkal a vízelvezetéshez. Nem javaslom a műanyag edények használatát: a műanyag elnyeli bizonyos hangfrekvenciákat, és a syuikinkutsuban el kell érni a maximális visszaverődést a falakról.
Nélkülözhetetlen feltételek:
1. az egész rendszert teljesen el kell rejteni a föld alatt;
2. az oldalsó melléküregek alapját és feltöltését kőből kell készíteni (zúzott kő, kavics, kavics) - a melléküregek talajjal való feltöltése érvényteleníti a tartály rezonancia tulajdonságait.
Logikus feltételezés, hogy a hajó magassága - pontosabban a mélysége - döntő jelentőségű a beépítésnél: minél jobban felgyorsul egy vízcsepp repülés közben, annál erősebb lesz a fenékre gyakorolt ​​hatása, annál érdekesebb, teltebb lesz a hang. De nem érdemes elérni a fanatizmust és rakétasilót építeni - a tartály magassága (egy darab fémcső) az átmérőjének 1,5-2,5-szerese elég. Ne feledje, hogy minél szélesebb a tartály térfogata, annál alacsonyabban fog szólni a syuikinkutsu.
Yoshio Watanabe fizikus a suikinkutsu visszhangjának jellemzőit tanulmányozta a laboratóriumban, és „A Suikinkutsu akusztikai mechanizmusának analitikai vizsgálata” című kutatása szabadon elérhető az interneten. A legaprólékosabb olvasók számára Watanabe a hagyományos syukinkutsu méreteit kínálja, amelyek véleménye szerint optimálisak: kerámia edény harang vagy körte alakú falú 2 cm vastag, szabad ejtési magasság 30-40 cm, maximális belső átmérője körülbelül 35 cm.De a tudós teljes mértékben elismer minden tetszőleges méretet és formát.
Kísérletezhet és érdekes hatásokat érhet el, ha úgy készít shuikinkutsut, mint egy csövet a csőben: egy kisebb átmérőjű (630 mm) és valamivel alacsonyabb magasságú csövet helyezzen be egy nagyobb átmérőjű acélcsőbe (például 820 mm) , és vágjon a belső cső falaiba több lyukat különböző magasságokban kb 10-15 cm átmérőjű Ekkor a csövek közötti üres rés további visszhangot kelt, és ha szerencséd van, akkor visszhangot.
Könnyebb változat: 10-15 centiméter széles és a tartály belső térfogatának fele felett egy pár vastag fémlemezt helyezzen be a betonalapba, miközben függőlegesen és enyhén ferdén önti - ennek köszönhetően a tartály területe A syukinkutsu belső felülete megnő, további hangvisszaverődések jelennek meg, és ennek megfelelően a visszhangzási idő kissé megnő.
A syukinkutsut még radikálisabban modernizálhatja: ha a konténer alsó részébe a vízesés tengelye mentén harangokat vagy gondosan kiválasztott fémlemezeket akasztunk, akkor az őket érő cseppektől harmonikus hangzást kaphatunk. De ne feledje, hogy ez torzítja a shuikinkutsu gondolatát, amely a víz természetes zenéjének hallgatását jelenti.
Ma Japánban a shuikinkutsut nem csak a zen parkokban és magánbirtokokon rendezik, hanem még városokban, irodákban és éttermekben is. Ehhez egy miniatűr szökőkutat helyeznek el a syuikinkutsu közelében, néha egy vagy két mikrofont helyeznek el az edényben, majd a jelüket felerősítik, és a közelben álcázott hangszórókra táplálják. Az eredmény valahogy így néz ki:

Jó követendő példa.

A Shuikinkutsu rajongói kiadtak egy CD-t, amelyen Japán különböző részein készült különféle shuikinkutsu felvételei találhatók.
A shuikinkutsu ötlete a Csendes-óceán túlsó partján találta meg a fejlődését:

Ennek az amerikai "hullámorgonának" a középpontjában nagy hosszúságú közönséges műanyag csövek állnak. Az egyik éllel pontosan a hullámok szintjére szerelve a csövek a víz mozgásától rezonálnak, és hajlításuknak köszönhetően hangszűrőként is működnek. A shuikinkutsu hagyománya szerint az egész szerkezet el van rejtve a szem elől. Az installációt az idegenvezetők már tartalmazzák.
A következő brit készülék is műanyag csövekből készül, de nem hangot generálni, hanem egy meglévő jelet változtatni.
Az eszközt Organ Cortinak hívják, és több sor üreges műanyag csőből áll, amelyek függőlegesen vannak rögzítve két lemez közé. A csősorok természetes hangszűrőként működnek, hasonlóan a szintetizátorokban és gitárkütyükben találhatóakhoz: egyes frekvenciákat elnyel a műanyag, másokat sokszor visszaver és rezonál. Ennek eredményeként a környező térből érkező hang véletlenszerűen átalakul:

Érdekes lenne egy ilyen készüléket egy gitárerősítő vagy bármilyen hangszórórendszer elé tenni és meghallgatni, hogyan változik a hangzás. Valóban: „... körülötte minden zene. Vagy mikrofonok segítségével is azzá válhat” (John Cage amerikai zeneszerző). … Azt hiszem, ezen a nyáron létrehozok egy shuikinkutsu-t az országomban. Egy lingammal.