I dag er stemmeskuespill for teaterstykker og filmer relativt enkelt. De fleste av de nødvendige støyene finnes i elektronisk form, de manglende støyene registreres og behandles på en datamaskin. Men for et halvt århundre siden ble overraskende geniale mekanismer brukt for å imitere lyder.

Tim Skorenko

Disse fantastiske støymaskinene har vært utstilt de siste årene på forskjellige steder, for første gang for noen år siden på Polyteknisk museum. Der undersøkte vi denne underholdende utstillingen i detalj. Innretninger av tremetall som overraskende imiterer lyden av brenningene og vinden, en forbipasserende bil og tog, klirringen av hover og klang av sverd, kvitring fra en gresshoppe og kvekking av en frosk, klirring av larver og eksploderende skjell - alle disse fantastiske maskinene ble utviklet, forbedret og beskrevet av Vladimir Alexandrovich Popov - skuespiller og skaperen av støydesign i teater og kino, som utstillingen er dedikert til. Det mest interessante er interaktiviteten til utstillingen: enhetene står ikke, som ofte hos oss, bak tre lag skuddsikkert glass, men er beregnet på brukeren. Kom, tilskuer, late som du er en lyddesigner, plystre i vinden, lag støy med en foss, spill tog - og dette er interessant, virkelig interessant.

Harmonium. «For å overføre støyen fra tanken, brukes et harmonium. Utøveren trykker samtidig på flere nedre taster (både svarte og hvite) på tastaturet og pumper samtidig luft ved hjelp av pedaler ”(V.A. Popov).

Støymester

Vladimir Popov begynte sin karriere som skuespiller ved Moskva kunstteater, og til og med før revolusjonen, i 1908. I memoarene sine skrev han at han fra barndommen var glad i lydimitasjon, prøvde å kopiere forskjellige lyder, naturlige og kunstige. Siden 1920-tallet gikk han endelig inn i lydindustrien, og designet forskjellige maskiner for støydesign av forestillinger. Og på trettitallet dukket mekanismene hans opp på kino. For eksempel, ved hjelp av sine fantastiske maskiner, ga Popov uttrykk for det legendariske maleriet av Sergei Eisenstein "Alexander Nevsky".

Han behandlet støy som musikk, skrev partiturer til lydbakgrunnen til forestillinger og radioprogrammer - og fant opp, fant opp, fant opp. Noen av maskinene skapt av Popov har overlevd den dag i dag og samler støv i bakrommene på ulike teatre – utviklingen av lydopptak har gjort hans geniale mekanismer som krever visse håndteringsferdigheter unødvendig. I dag simuleres togstøy elektronisk, men i prestetiden jobbet hele orkesteret med ulike innretninger etter en strengt spesifisert algoritme for å skape en pålitelig imitasjon av et tog som nærmet seg. Popovs støykomposisjoner involverte noen ganger opptil tjue musikere.

Tankstøy. "Hvis en tank dukker opp på scenen, trer firehjulsinstrumenter med metallplater i bruk i det øyeblikket. Enheten drives av rotasjonen av krysset rundt aksen. Det viser seg en sterk lyd, veldig lik klangen i sporene til en stor tank ”(V.A. Popov).

Resultatene av hans arbeid var boken "Sound Design of the Performance", utgitt i 1953, og mottok samtidig Stalin-prisen. Mange forskjellige fakta fra livet til den store oppfinneren kan siteres her - men vi vil vende oss til teknologien.

tre og jern

Det viktigste poenget, som besøkende på utstillingen ikke alltid legger merke til, er det faktum at hver støymaskin er et musikkinstrument som du trenger å kunne spille og som krever visse akustiske forhold. For eksempel, under forestillinger, ble "tordenmaskinen" alltid plassert helt øverst, på gangveiene over scenen, slik at tordenlyder kunne høres i hele auditoriet, og skape en følelse av nærvær. I et lite rom gjør den imidlertid ikke et så levende inntrykk, lyden er ikke så naturlig og er mye nærmere hva den egentlig er - til klangen av jernhjul som er innebygd i mekanismen. Imidlertid er "unaturligheten" til noen lyder forklart av det faktum at mange av mekanismene ikke er beregnet på "solo" - bare "i et ensemble".

Andre maskiner, tvert imot, imiterer lyden perfekt uavhengig av de akustiske egenskapene til rommet. For eksempel, "Rip" (en mekanisme som lager støyen fra brenningene), enorm og klønete, kopierer så nøyaktig virkningen av bølger på en slak kysten at du ved å lukke øynene lett kan forestille deg deg selv et sted ved sjøen, kl. et fyrtårn, i vindvær.

Hestetransport nr. 4. En enhet som gjengir lyden av en brannvogn. For å gi en liten støy i begynnelsen av driften av enheten, flytter utøveren kontrollknappen til venstre, på grunn av hvilken støystyrken dempes. Når aksen flyttes til den andre siden, øker støyen til en betydelig kraft "(V.A. Popov).

Popov delte støy inn i en rekke kategorier: kamp, ​​naturlig, industri, husholdning, transport osv. Noen universelle teknikker kan brukes til å simulere ulike lyder. For eksempel kan jernplater av forskjellige tykkelser og størrelser hengt opp i en viss avstand fra hverandre imitere støyen fra et nærmer seg damplokomotiv, klang fra industrielle maskiner og til og med torden. Popov kalte også en stor knurretrommel som var i stand til å jobbe i forskjellige "industrier" for en universell enhet.

Men de fleste av disse maskinene er ganske enkle. Spesialiserte mekanismer, designet for å imitere én og bare én lyd, inneholder veldig underholdende ingeniørideer. For eksempel blir fallet av vanndråper imitert av rotasjonen av trommelen, hvis side er erstattet av tau strukket i forskjellige avstander. Mens de roterer hever de faste lærpisker som smeller på de neste tauene – og det ser virkelig ut som en dråpe. Vind av varierende styrke simuleres også av trommer som gnis mot forskjellige stoffer.

Skin for tromme

Den kanskje mest bemerkelsesverdige historien knyttet til rekonstruksjonen av Popovs maskiner skjedde under produksjonen av den store gryntetrommelen. For et stort, nesten to meter i diameter, musikkinstrument var det nødvendig med lær - men det viste seg at det var umulig å kjøpe kledd, men ikke solbrun, trommeskinn i Russland. Musikerne dro til et ekte slakteri, hvor de kjøpte to skinn nytatt fra okser. "Det var noe surrealistisk med det," ler Peter. – Vi kjører opp til teateret med bil, og vi har blodige skinn i bagasjerommet. Vi drar dem til taket på teatret, vi dekker dem, tørker dem - i en uke var lukten over hele Sretenka ... "Men trommelen ble en suksess til slutt.

Vladimir Aleksandrovich forsynte hver enhet med detaljerte instruksjoner for utøveren uten feil. For eksempel "Powerful Crack"-enheten: "Sterke tørre lynutladninger utføres ved å bruke "Powerful Crack"-enheten. Etter å ha stått på plattformen til verktøymaskinen, lener utøveren seg forover med brystet og legger begge hendene på toppen av det tannede skaftet, griper det og vender det mot seg selv.

Det er verdt å merke seg at mange av maskinene som ble brukt av Popov ble utviklet før ham: Vladimir Alexandrovich forbedret dem bare. Spesielt ble vindtrommer brukt i teatre under livegenskapets dager.

grasiøst liv

En av de første filmene med full stemme ved bruk av Popovs mekanismer var komedien "Graceful Life" regissert av Boris Yurtsev. I tillegg til stemmene til skuespillerne, i denne filmen, utgitt i 1932, er det ikke en eneste lyd tatt opp fra naturen - alt er imitert. Det er verdt å merke seg at av de seks spillefilmene laget av Yurtsev, er denne den eneste som har overlevd. Direktøren, som falt i skam i 1935, ble forvist til Kolyma; andre filmer enn A Graceful Life har gått tapt.

Ny inkarnasjon

Etter fremkomsten av lydbiblioteker ble Popovs maskiner nesten glemt. De har gått tilbake til kategorien arkaismer, inn i fortiden. Men det var folk som var interessert i å få fortidens teknologi til ikke bare å "reise seg fra asken", men også bli etterspurt igjen.

Ideen om å lage et musikalsk kunstprosjekt (som ennå ikke hadde tatt form som en interaktiv utstilling) hadde levd lenge i hodet til Moskva-musikeren, virtuose pianisten Pyotr Aidu, og fant til slutt sin materielle legemliggjøring.

Frosk enhet. Instruksjonene for Frog-enheten er mye mer kompliserte enn tilsvarende instruksjoner for andre enheter. Utøveren av den kvekkelyden måtte ha god beherskelse av instrumentet slik at den endelige lydimitasjonen ble ganske naturlig.

Teamet som jobbet med prosjektet har delvis base i teateret «Skolen for Dramatisk Kunst». Peter Aidu er selv assistenten til sjefsdirektøren for den musikalske delen, koordinatoren for produksjonen av utstillinger Alexander Nazarov er leder for teaterverksteder, etc. Dusinvis av mennesker som ikke var knyttet til teatret, men var klare til å hjelpe, bruke tiden sin på merkelige kulturprosjekter - og alt dette var ikke forgjeves.

Vi snakket med Petr Aidu i et av rommene med utstillingen, i et forferdelig brøl og oppstyr, hentet fra utstillingene av besøkende. "Det er mange lag i denne utstillingen," sa han. – Et visst historisk lag, siden vi brakte historien til en veldig talentfull person, Vladimir Popov; interaktivt lag, fordi folk nyter det som skjer; musikalsk lag, siden vi etter utstillingen planlegger å bruke dens utstillinger i forestillingene våre, og ikke så mye til stemmeskuespill, men som selvstendige kunstobjekter. Mens Peter snakket, sto TV-en på bak ham. På skjermen er en scene der tolv personer spiller komposisjonen "The Noise of the Train" (dette er et fragment av stykket "Reconstruction of Utopia").

"Overgang". «Utøveren setter enheten i aksjon ved målt rytmisk vipping av resonatoren (enhetskroppen) opp og ned. Den stille surfingen av bølgene utføres ved sakte helle (ikke fullstendig) av innholdet i resonatoren fra den ene enden til den andre. Etter å ha sluttet å søle innholdet i én retning, ta raskt resonatoren til en horisontal posisjon og ta den umiddelbart til den andre siden. En kraftig surfing av bølger utføres ved sakte helling til slutten av hele innholdet i resonatoren ”(V.A. Popov).

Maskinene ble laget i henhold til tegningene og beskrivelsene etter Popov - originalene til noen maskiner bevart i samlingen til Moskva kunstteater ble sett av skaperne av utstillingen etter at arbeidet var fullført. Et av hovedproblemene var at deler og materialer som var lett å få tak i på 1930-tallet ikke brukes noe sted i dag og ikke er fritt tilgjengelig for salg. For eksempel er det nesten umulig å finne et messingark med en tykkelse på 3 mm og dimensjoner på 1000x1000 mm, fordi gjeldende GOST innebærer å kutte messing bare 600x1500. Problemer oppsto selv med kryssfiner: den nødvendige 2,5 mm kryssfiner, i henhold til moderne standarder, tilhører modellfly og er ganske sjelden, bortsett fra kanskje fra Finland.

Bil. «Lyden fra bilen produseres av to utøvere. En av dem roterer håndtaket på hjulet, og den andre trykker på spaken på løftebrettet og åpner lokkene litt "(V.A. Popov). Det er verdt å merke seg at ved hjelp av spaker og deksler var det mulig å variere lyden til bilen betydelig.

Det var også en annen vanskelighet. Popov selv bemerket gjentatte ganger: for å imitere hvilken som helst lyd, må du absolutt forestille deg nøyaktig hva du vil oppnå. Men for eksempel har ingen av våre samtidige noen gang hørt lyden av å bytte en semafor fra 1930-tallet live - hvordan kan du forsikre deg om at den tilsvarende enheten er laget riktig? Ingen måte - det gjenstår bare å håpe på intuisjon og gamle filmer.

Men generelt sviktet ikke skapernes intuisjon - de lyktes. Selv om støymaskiner opprinnelig var ment for folk som vet hvordan de skal håndtere dem, og ikke for moro skyld, er de veldig gode som interaktive museumsutstillinger. Ved å rotere håndtaket til neste mekanisme, se på en stumfilm som sendes på veggen, føler du deg som en stor lydtekniker. Og du føler hvordan under hendene dine ikke støy blir født, men musikk.

18. februar 2016

Hjemmeunderholdningsverdenen er ganske variert og kan omfatte: se en film på et godt hjemmekinoanlegg; morsomt og vanedannende spill eller lytte til musikk. Som regel finner alle noe eget i dette området, eller kombinerer alt på en gang. Men uansett hvilke mål en person har med å organisere fritiden sin og uansett hvilken ekstrem de går til, er alle disse koblingene fast forbundet med ett enkelt og forståelig ord - "lyd". Faktisk, i alle disse tilfellene vil vi bli ledet av håndtaket av lydsporet. Men dette spørsmålet er ikke så enkelt og trivielt, spesielt i tilfeller der det er et ønske om å oppnå høykvalitetslyd i et rom eller andre forhold. For å gjøre dette er det ikke alltid nødvendig å kjøpe dyre hi-fi- eller hi-end-komponenter (selv om det vil være veldig nyttig), men god kunnskap om fysisk teori er tilstrekkelig, noe som kan eliminere de fleste problemene som oppstår for alle som tar sikte på å få stemmeskuespill av høy kvalitet.

Deretter vil teorien om lyd og akustikk bli vurdert fra et fysikksynspunkt. I dette tilfellet vil jeg prøve å gjøre det så tilgjengelig som mulig for forståelsen av enhver person som kanskje er langt fra kunnskapen om fysiske lover eller formler, men som likevel lidenskapelig drømmer om å realisere drømmen om å skape en perfekt akustikk. system. Jeg antar ikke å påstå at for å oppnå gode resultater på dette området hjemme (eller i en bil, for eksempel) trenger du å kjenne disse teoriene grundig, men å forstå det grunnleggende vil unngå mange dumme og absurde feil, samt tillate for å oppnå maksimal lydeffekt fra systemet.

Generell lydteori og musikalsk terminologi

Hva er lyd? Dette er følelsen som hørselsorganet oppfatter. "et øre"(Fenomenet i seg selv eksisterer selv uten "ørets" deltagelse i prosessen, men det er lettere å forstå på denne måten), som oppstår når trommehinnen er opphisset av en lydbølge. Øret i dette tilfellet fungerer som en "mottaker" av lydbølger med forskjellige frekvenser.
Lydbølge Det er faktisk en sekvensiell serie av tetninger og utslipp av mediet (oftest luftmiljøet under normale forhold) med forskjellige frekvenser. Naturen til lydbølger er oscillerende, forårsaket og produsert av vibrasjoner fra alle kropper. Fremveksten og forplantningen av en klassisk lydbølge er mulig i tre elastiske medier: gassformig, flytende og fast. Når en lydbølge oppstår i en av disse typene rom, skjer det uunngåelig noen endringer i selve mediet, for eksempel en endring i luftens tetthet eller trykk, bevegelse av partikler av luftmasser, etc.

Siden lydbølgen har en oscillerende natur, har den en slik karakteristikk som frekvens. Frekvens målt i hertz (til ære for den tyske fysikeren Heinrich Rudolf Hertz), og angir antall vibrasjoner over en tidsperiode lik ett sekund. De. for eksempel betyr en frekvens på 20 Hz en syklus på 20 svingninger på ett sekund. Det subjektive konseptet om høyden avhenger også av lydens frekvens. Jo flere lydvibrasjoner som lages per sekund, jo "høyere" virker lyden. Lydbølgen har også en annen viktig egenskap, som har et navn - bølgelengden. Bølgelengde Det er vanlig å vurdere avstanden som en lyd av en viss frekvens reiser i en periode lik ett sekund. For eksempel er bølgelengden til den laveste lyden i det menneskelige hørbare området ved 20 Hz 16,5 meter, mens bølgelengden til den høyeste lyden ved 20 000 Hz er 1,7 centimeter.

Det menneskelige øret er utformet på en slik måte at det bare er i stand til å oppfatte bølger i et begrenset område, omtrent 20 Hz - 20 000 Hz (avhengig av egenskapene til en bestemt person, noen er i stand til å høre litt mer, noen mindre) . Dermed betyr ikke dette at lyder under eller over disse frekvensene ikke eksisterer, de blir rett og slett ikke oppfattet av det menneskelige øret, og går utover det hørbare området. Lyd over det hørbare området kalles ultralyd, kalles lyd under det hørbare området infralyd. Noen dyr er i stand til å oppfatte ultra- og infralyder, noen bruker til og med dette området for orientering i rommet (flaggermus, delfiner). Hvis lyden passerer gjennom et medium som ikke kommer direkte i kontakt med det menneskelige hørselsorganet, kan det hende at en slik lyd ikke blir hørt eller blir sterkt svekket senere.

I lydens musikalske terminologi er det så viktige betegnelser som oktav, tone og overtone av lyd. Oktav betyr et intervall der forholdet mellom frekvenser mellom lyder er 1 til 2. En oktav er vanligvis svært hørbar, mens lyder innenfor dette intervallet kan være svært like hverandre. En oktav kan også kalles en lyd som lager dobbelt så mange vibrasjoner som en annen lyd i samme tidsperiode. For eksempel er en frekvens på 800 Hz ikke annet enn en høyere oktav på 400 Hz, og en frekvens på 400 Hz er i sin tur neste oktav av lyd med en frekvens på 200 Hz. En oktav er bygd opp av toner og overtoner. Variable svingninger i en harmonisk lydbølge av én frekvens oppfattes av det menneskelige øret som musikalsk tone. Høyfrekvente vibrasjoner kan tolkes som høyfrekvente lyder, lavfrekvente vibrasjoner som lavfrekvente lyder. Det menneskelige øret er i stand til tydelig å skille lyder med en forskjell på én tone (i området opptil 4000 Hz). Til tross for dette brukes et ekstremt lite antall toner i musikk. Dette er forklart fra betraktninger av prinsippet om harmonisk konsonans, alt er basert på prinsippet om oktaver.

Vurder teorien om musikalske toner ved å bruke eksemplet med en streng strukket på en bestemt måte. En slik streng vil, avhengig av strekkkraften, bli "innstilt" til en bestemt frekvens. Når denne strengen utsettes for noe med én spesifikk kraft, som vil få den til å vibrere, vil én spesifikk tone av lyd bli observert jevnt og trutt, vi vil høre ønsket tuning frekvens. Denne lyden kalles grunntonen. For hovedtonen i det musikalske feltet er frekvensen til tonen "la" i den første oktaven, lik 440 Hz, offisielt akseptert. Imidlertid gjengir de fleste musikkinstrumenter aldri rene grunntoner alene; de ​​er uunngåelig akkompagnert av overtoner kalt overtoner. Her er det på sin plass å minne om en viktig definisjon av musikalsk akustikk, begrepet klangfarge. Timbre- dette er en egenskap ved musikalske lyder som gir musikkinstrumenter og stemmer deres unike gjenkjennelige spesifisitet av lyd, selv når man sammenligner lyder med samme tonehøyde og lydstyrke. Klangen til hvert musikkinstrument avhenger av fordelingen av lydenergi over overtonene i det øyeblikket lyden vises.

Overtoner danner en spesifikk farge på grunntonen, som vi lett kan identifisere og gjenkjenne et bestemt instrument med, samt tydelig skille lyden fra et annet instrument. Det er to typer overtoner: harmoniske og ikke-harmoniske. Harmoniske overtoner er per definisjon multipler av grunnfrekvensen. Tvert imot, hvis overtonene ikke er multipler og avviker merkbart fra verdiene, kalles de uharmonisk. I musikk er driften av ikke-flere overtoner praktisk talt utelukket, derfor er begrepet redusert til begrepet "overtone", som betyr harmonisk. For noen instrumenter, for eksempel piano, rekker ikke hovedtonen engang å dannes, i en kort periode er det en økning i lydenergien til overtonene, og deretter skjer en nedgang like raskt. Mange instrumenter skaper den såkalte "overgangstone"-effekten, når energien til visse overtoner er maksimal på et bestemt tidspunkt, vanligvis helt i begynnelsen, men så brått endres og flyttes til andre overtoner. Frekvensområdet til hvert instrument kan vurderes separat og er vanligvis begrenset av frekvensene til grunntonene som dette spesielle instrumentet er i stand til å gjengi.

I teorien om lyd er det også noe slikt som STØY. Bråk- dette er enhver lyd som er skapt av en kombinasjon av kilder som er inkonsistente med hverandre. Alle er godt klar over støyen fra trærnes blader, svaiet av vinden osv.

Hva bestemmer lydvolumet? Det er åpenbart at et slikt fenomen direkte avhenger av mengden energi som bæres av lydbølgen. For å bestemme de kvantitative indikatorene for lydstyrke, er det et konsept - lydintensitet. Lydintensitet er definert som strømmen av energi som passerer gjennom et område i rommet (for eksempel cm2) per tidsenhet (for eksempel per sekund). Under normal samtale er intensiteten ca. 9 eller 10 W/cm2. Det menneskelige øret er i stand til å oppfatte lyder med et ganske bredt følsomhetsområde, mens følsomheten til frekvenser ikke er ensartet innenfor lydspekteret. Så det best oppfattede frekvensområdet er 1000 Hz - 4000 Hz, som mest dekker menneskelig tale.

Siden lyder varierer så mye i intensitet, er det mer praktisk å behandle det som en logaritmisk verdi og måle det i desibel (etter den skotske forskeren Alexander Graham Bell). Den nedre terskelen for hørselsfølsomhet til det menneskelige øret er 0 dB, den øvre 120 dB, den kalles også "smerteterskelen". Den øvre grensen for følsomhet oppfattes heller ikke av det menneskelige øret på samme måte, men avhenger av den spesifikke frekvensen. Lavfrekvente lyder må ha mye større intensitet enn høye frekvenser for å fremkalle en smerteterskel. For eksempel oppstår smerteterskelen ved en lav frekvens på 31,5 Hz ved et lydintensitetsnivå på 135 dB, når smertefølelsen ved en frekvens på 2000 Hz vises allerede ved 112 dB. Det er også begrepet lydtrykk, som faktisk utvider den vanlige forklaringen på forplantningen av en lydbølge i luft. Lydtrykk- dette er et variabelt overtrykk som oppstår i et elastisk medium som følge av at en lydbølge passerer gjennom det.

Bølge natur av lyd

For å bedre forstå systemet for lydbølgegenerering, se for deg en klassisk høyttaler plassert i et rør fylt med luft. Hvis høyttaleren gjør en skarp bevegelse fremover, komprimeres luften i umiddelbar nærhet av diffusoren et øyeblikk. Etter det vil luften ekspandere, og derved skyve trykkluftområdet langs røret.
Det er denne bølgebevegelsen som senere vil være lyden når den når hørselsorganet og «begeistrer» trommehinnen. Når en lydbølge oppstår i en gass, skapes overtrykk og tetthet, og partikler beveger seg med konstant hastighet. Om lydbølger er det viktig å huske på at stoffet ikke beveger seg sammen med lydbølgen, men det oppstår bare en midlertidig forstyrrelse av luftmasser.

Hvis vi ser for oss et stempel som er suspendert i ledig plass på en fjær og gjør gjentatte bevegelser "forover og bakover", vil slike svingninger kalles harmoniske eller sinusformete (hvis vi representerer bølgen i form av en graf, får vi i dette tilfellet en ren sinusbølge med gjentatte opp- og nedturer). Hvis vi forestiller oss en høyttaler i et rør (som i eksemplet beskrevet ovenfor), som utfører harmoniske svingninger, så i det øyeblikket høyttaleren beveger seg "fremover", oppnås den allerede kjente effekten av luftkomprimering, og når høyttaleren beveger seg "tilbake" , oppnås den omvendte effekten av rarfaksjon. I dette tilfellet vil en bølge av vekslende kompresjoner og sjeldnere forplante seg gjennom røret. Avstanden langs røret mellom tilstøtende maksima eller minima (faser) vil bli kalt bølgelengde. Hvis partikler oscillerer parallelt med bølgeutbredelsesretningen, kalles bølgen langsgående. Hvis de svinger vinkelrett på forplantningsretningen, kalles bølgen tverrgående. Vanligvis er lydbølger i gasser og væsker langsgående, mens det i faste stoffer kan forekomme bølger av begge typer. Tverrbølger i faste stoffer oppstår på grunn av motstand mot formendring. Hovedforskjellen mellom disse to bølgetypene er at en tverrbølge har egenskapen til polarisering (svingninger forekommer i et visst plan), mens en langsgående bølge ikke har det.

Lydhastighet

Lydens hastighet avhenger direkte av egenskapene til mediet den forplanter seg i. Det bestemmes (avhengig) av to egenskaper til mediet: elastisitet og tetthet av materialet. Lydhastigheten i faste stoffer avhenger direkte av typen materiale og dets egenskaper. Hastigheten i gassformige medier avhenger av bare én type medium deformasjon: kompresjon-sjeldenhet. Endringen i trykk i en lydbølge skjer uten varmeveksling med de omkringliggende partiklene og kalles adiabatisk.
Lydhastigheten i en gass avhenger hovedsakelig av temperatur - den øker med økende temperatur og avtar med synkende. Også lydhastigheten i et gassformig medium avhenger av størrelsen og massen til selve gassmolekylene - jo mindre massen og størrelsen på partiklene er, jo større er henholdsvis "ledningsevnen" til bølgen og jo større hastighet.

I flytende og faste medier ligner prinsippet for forplantning og lydhastigheten hvordan en bølge forplanter seg i luft: ved kompresjonsutladning. Men i disse mediene, i tillegg til den samme avhengigheten av temperatur, er mediets tetthet og dets sammensetning/struktur ganske viktig. Jo lavere tetthet stoffet har, jo høyere er lydhastigheten og omvendt. Avhengigheten av sammensetningen av mediet er mer komplisert og bestemmes i hvert enkelt tilfelle, under hensyntagen til plasseringen og interaksjonen mellom molekyler/atomer.

Lydhastighet i luft ved t, °C 20: 343 m/s
Lydhastighet i destillert vann ved t, °C 20: 1481 m/s
Lydhastighet i stål ved t, °C 20: 5000 m/s

Stående bølger og forstyrrelser

Når en høyttaler lager lydbølger i et begrenset rom, oppstår uunngåelig effekten av bølgerefleksjon fra grensene. Som et resultat, oftest interferenseffekt- når to eller flere lydbølger er lagt over hverandre. Spesielle tilfeller av fenomenet interferens er dannelsen av: 1) Bankende bølger eller 2) Stående bølger. Bølgenes takt- dette er tilfellet når det er et tillegg av bølger med nære frekvenser og amplituder. Mønsteret for forekomsten av slag: når to bølger som er like i frekvens legges over hverandre. På et tidspunkt, med en slik overlapping, kan amplitudetoppene falle sammen "i fase", og også resesjonene i "motfase" kan også falle sammen. Slik karakteriseres lydbeats. Det er viktig å huske at, i motsetning til stående bølger, forekommer ikke fasesammenfall av topper konstant, men med noen tidsintervaller. Ved gehør avviker et slikt mønster av beats ganske tydelig, og høres som henholdsvis en periodisk økning og reduksjon i volum. Mekanismen for forekomsten av denne effekten er ekstremt enkel: i øyeblikket av sammenfall av topper, øker volumet, i øyeblikket av sammenfall av lavkonjunkturer, reduseres volumet.

stående bølger oppstår i tilfelle av superposisjon av to bølger med samme amplitude, fase og frekvens, når når slike bølger "møtes" en beveger seg i foroverretningen, og den andre i motsatt retning. I romområdet (hvor en stående bølge ble dannet), oppstår et bilde av superposisjonen av to frekvensamplituder, med alternerende maksima (såkalte antinoder) og minima (såkalte noder). Når dette fenomenet oppstår, er frekvensen, fasen og dempningskoeffisienten til bølgen på refleksjonsstedet ekstremt viktig. I motsetning til vandrende bølger, er det ingen energioverføring i en stående bølge på grunn av det faktum at forover- og bakoverbølgene som danner denne bølgen bærer energi i like store mengder i både forover og motsatte retninger. For en visuell forståelse av forekomsten av en stående bølge, la oss forestille oss et eksempel fra hjemmeakustikk. La oss si at vi har gulvhøyttalere i et begrenset rom (rom). Etter å ha fått dem til å spille en sang med mye bass, la oss prøve å endre plasseringen til lytteren i rommet. Således vil lytteren, etter å ha kommet inn i sonen med minimum (subtraksjon) av den stående bølgen, føle effekten av at bassen har blitt veldig liten, og hvis lytteren går inn i sonen med maksimum (tillegg) av frekvenser, så omvendt effekten av en betydelig økning i bassområdet oppnås. I dette tilfellet observeres effekten i alle oktaver av basisfrekvensen. For eksempel, hvis basisfrekvensen er 440 Hz, vil fenomenet "addisjon" eller "subtraksjon" også bli observert ved frekvenser på 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz, etc.

Resonansfenomen

De fleste faste stoffer har sin egen resonansfrekvens. For å forstå denne effekten er ganske enkelt på eksemplet med et konvensjonelt rør, åpent bare i den ene enden. La oss forestille oss en situasjon der en høyttaler er koblet til fra den andre enden av røret, som kan spille en konstant frekvens, den kan også endres senere. Nå har et rør sin egen resonansfrekvens, forenklet sagt, dette er frekvensen der røret "resonerer" eller lager sin egen lyd. Hvis frekvensen til høyttaleren (som et resultat av justering) faller sammen med resonansfrekvensen til røret, vil det være en effekt av å øke volumet flere ganger. Dette er fordi høyttaleren eksiterer vibrasjonene til luftsøylen i røret med en betydelig amplitude inntil samme "resonansfrekvens" er funnet og tilleggseffekten oppstår. Det resulterende fenomenet kan beskrives som følger: røret i dette eksemplet "hjelper" høyttaleren ved å gi resonans ved en spesifikk frekvens, deres innsats summerer seg og "heller ut" til en hørbar høy effekt. På eksemplet med musikkinstrumenter spores dette fenomenet lett, siden utformingen av flertallet inneholder elementer som kalles resonatorer. Det er ikke vanskelig å gjette hva som tjener formålet med å forsterke en viss frekvens eller musikalsk tone. For eksempel: en gitarkropp med en resonator i form av et hull, matchet med volumet; Utformingen av røret ved fløyten (og alle rør generelt); Den sylindriske formen på trommelkroppen, som i seg selv er en resonator med en viss frekvens.

Frekvensspekter av lyd og frekvensrespons

Siden det i praksis praktisk talt ikke er noen bølger med samme frekvens, blir det nødvendig å dekomponere hele lydspekteret til det hørbare området til overtoner eller harmoniske. For disse formålene er det grafer som viser avhengigheten av den relative energien til lydvibrasjoner på frekvensen. En slik graf kalles en lydfrekvensspektrumgraf. Frekvensspekter av lyd Det er to typer: diskret og kontinuerlig. Det diskrete spektrumplottet viser frekvensene individuelt, atskilt med tomme mellomrom. I det kontinuerlige spekteret er alle lydfrekvenser tilstede på en gang.
Når det gjelder musikk eller akustikk, brukes oftest vanlig timeplan. Topp-til-frekvens-karakteristikk(forkortet "AFC"). Denne grafen viser avhengigheten av amplituden til lydvibrasjoner av frekvens gjennom hele frekvensspekteret (20 Hz - 20 kHz). Når du ser på en slik graf, er det lett å forstå for eksempel styrker eller svakheter til en bestemt høyttaler eller høyttalersystem som helhet, de sterkeste områdene med energiretur, frekvensfall og -stigninger, demping, samt spore brattheten av nedgangen.

Forplantning av lydbølger, fase og motfase

Prosessen med forplantning av lydbølger skjer i alle retninger fra kilden. Det enkleste eksemplet for å forstå dette fenomenet: en rullestein kastet i vannet.
Fra stedet hvor steinen falt, begynner bølger å divergere på overflaten av vannet i alle retninger. La oss imidlertid forestille oss en situasjon med en høyttaler i et visst volum, la oss si en lukket boks, som er koblet til en forsterker og spiller et slags musikalsk signal. Det er lett å legge merke til (spesielt hvis du gir et kraftig lavfrekvent signal, som for eksempel en basstromme), at høyttaleren gjør en rask bevegelse "fremover", og deretter den samme raske bevegelsen "bakover". Det gjenstår å forstå at når høyttaleren beveger seg fremover, sender den ut en lydbølge, som vi hører etterpå. Men hva skjer når høyttaleren beveger seg bakover? Men paradoksalt nok skjer det samme, høyttaleren lager den samme lyden, bare den forplanter seg i vårt eksempel helt innenfor volumet til boksen, uten å gå utover den (boksen er lukket). Generelt, i eksemplet ovenfor, kan man observere ganske mange interessante fysiske fenomener, hvorav det viktigste er konseptet om en fase.

Lydbølgen som høyttaleren, som er i volum, utstråler i retning av lytteren - er "i fase". Den omvendte bølgen, som går inn i volumet av boksen, vil være tilsvarende motfase. Det gjenstår bare å forstå hva disse begrepene betyr? Signalfase- dette er lydtrykknivået på gjeldende tidspunkt på et tidspunkt i verdensrommet. Fasen er lettest å forstå av eksemplet med avspilling av musikalsk materiale med en konvensjonell stereo gulvstående par hjemmehøyttalere. La oss forestille oss at to slike gulvhøyttalere er installert i et bestemt rom og leker. Begge høyttalerne i dette tilfellet gjengir et synkront variabelt lydtrykksignal, dessuten legges lydtrykket til den ene høyttaleren til lydtrykket til den andre høyttaleren. En lignende effekt oppstår på grunn av synkroniseringen av signalgjengivelsen til henholdsvis venstre og høyre høyttaler, med andre ord faller toppene og dalene til bølgene som sendes ut av venstre og høyre høyttaler sammen.

La oss nå forestille oss at lydtrykket fortsatt endrer seg på samme måte (de har ikke endret seg), men nå er de motsatte av hverandre. Dette kan skje hvis du kobler en av de to høyttalerne i motsatt polaritet ("+"-kabelen fra forsterkeren til "-"-terminalen på høyttalersystemet, og "-"-kabelen fra forsterkeren til "+"-terminalen på høyttaleren system). I dette tilfellet vil signalet i motsatt retning forårsake en trykkforskjell, som kan representeres som tall som følger: venstre høyttaler vil skape et trykk på "1 Pa" og høyre høyttaler vil skape et trykk på "minus 1 Pa" . Som et resultat vil det totale lydvolumet ved lytterens posisjon være lik null. Dette fenomenet kalles antifase. Hvis vi vurderer eksemplet mer detaljert for å forstå, viser det seg at to høyttalere som spiller "i fase" skaper de samme områdene med luftkomprimering og sjeldnere, som faktisk hjelper hverandre. I tilfelle av en idealisert motfase, vil området med komprimering av luftrom skapt av en høyttaler bli ledsaget av et område med sjeldne luftrom skapt av den andre høyttaleren. Det ser omtrent ut som fenomenet med gjensidig synkron demping av bølger. Riktignok synker ikke volumet i praksis til null, og vi vil høre en sterkt forvrengt og dempet lyd.

På den mest tilgjengelige måten kan dette fenomenet beskrives som følger: to signaler med samme oscillasjoner (frekvens), men forskjøvet i tid. I lys av dette er det mer praktisk å representere disse forskyvningsfenomenene ved å bruke eksemplet med vanlige runde klokker. La oss tenke oss at det henger flere like runde klokker på veggen. Når sekundviserne på disse klokkene går synkronisert, 30 sekunder på den ene klokken og 30 sekunder på den andre, så er dette et eksempel på et signal som er i fase. Hvis sekundviserne kjører med skift, men hastigheten fortsatt er den samme, for eksempel på den ene klokken 30 sekunder, og på den andre 24 sekunder, så er dette et klassisk eksempel på faseskift (shift). På samme måte måles fase i grader, innenfor en virtuell sirkel. I dette tilfellet, når signalene forskyves i forhold til hverandre med 180 grader (halvparten av perioden), oppnås en klassisk motfase. Ofte i praksis er det mindre faseskift, som også kan bestemmes i grader og med hell elimineres.

Bølger er flate og sfæriske. En flat bølgefront forplanter seg i bare én retning og treffes sjelden i praksis. En sfærisk bølgefront er en enkel type bølge som stråler ut fra et enkelt punkt og forplanter seg i alle retninger. Lydbølger har egenskapen diffraksjon, dvs. evnen til å unngå hindringer og gjenstander. Graden av omhylling avhenger av forholdet mellom lydbølgelengden og dimensjonene til hindringen eller hullet. Diffraksjon oppstår også når det er en hindring i lydbanen. I dette tilfellet er to scenarier mulig: 1) Hvis dimensjonene til hindringen er mye større enn bølgelengden, blir lyden reflektert eller absorbert (avhengig av materialets absorpsjonsgrad, tykkelsen på hindringen, etc.). ), og en "akustisk skygge"-sone dannes bak hindringen. 2) Hvis dimensjonene til hindringen er sammenlignbare med bølgelengden eller enda mindre enn den, så diffrakterer lyden til en viss grad i alle retninger. Hvis en lydbølge, når den beveger seg i ett medium, treffer grensesnittet med et annet medium (for eksempel et luftmedium med et fast medium), kan tre scenarier oppstå: 1) bølgen vil bli reflektert fra grensesnittet 2) bølgen kan passere inn i et annet medium uten å endre retning 3) en bølge kan passere inn i et annet medium med en retningsendring ved grensen, dette kalles "bølgebrytning".

Forholdet mellom overtrykket til en lydbølge og den oscillerende volumetriske hastigheten kalles bølgeimpedansen. Med enkle ord, bølgemotstanden til mediet kan kalles evnen til å absorbere lydbølger eller "motstå" dem. Refleksjons- og overføringskoeffisientene avhenger direkte av forholdet mellom bølgeimpedansene til de to mediene. Bølgemotstanden i et gassmedium er mye lavere enn i vann eller faste stoffer. Derfor, hvis en lydbølge i luften faller inn på en fast gjenstand eller på overflaten av dypt vann, blir lyden enten reflektert fra overflaten eller absorbert i stor grad. Det avhenger av tykkelsen på overflaten (vann eller faststoff) som den ønskede lydbølgen faller på. Med en lav tykkelse på et fast eller flytende medium "passerer" lydbølgene nesten fullstendig, og omvendt, med en stor tykkelse på mediet, reflekteres bølgene oftere. Når det gjelder refleksjon av lydbølger, skjer denne prosessen i henhold til en velkjent fysisk lov: "Innfallsvinkelen er lik refleksjonsvinkelen." I dette tilfellet, når en bølge fra et medium med lavere tetthet treffer grensen til et medium med høyere tetthet, oppstår fenomenet brytning. Den består i å bøye (bryte) en lydbølge etter "møte" med en hindring, og er nødvendigvis ledsaget av en endring i hastighet. Refraksjon avhenger også av temperaturen til mediet der refleksjon oppstår.

I prosessen med forplantning av lydbølger i rommet, reduseres deres intensitet uunngåelig, vi kan si demping av bølgene og svekkelse av lyden. I praksis er det ganske enkelt å støte på en slik effekt: for eksempel hvis to personer står i et felt på en kort avstand (en meter eller nærmere) og begynner å snakke med hverandre. Hvis du deretter øker avstanden mellom personer (hvis de begynner å bevege seg bort fra hverandre), vil det samme nivået av samtalevolum bli mindre og mindre hørbart. Et lignende eksempel demonstrerer klart fenomenet å redusere intensiteten til lydbølger. Hvorfor skjer dette? Årsaken til dette er de ulike prosessene med varmeoverføring, molekylær interaksjon og intern friksjon av lydbølger. Oftest i praksis skjer omdannelsen av lydenergi til termisk energi. Slike prosesser oppstår uunngåelig i hvilket som helst av de 3 lydformidlingsmediene og kan karakteriseres som absorpsjon av lydbølger.

Intensiteten og graden av absorpsjon av lydbølger avhenger av mange faktorer, som trykk og temperatur på mediet. Absorpsjon avhenger også av den spesifikke frekvensen til lyden. Når en lydbølge forplanter seg i væsker eller gasser, er det en effekt av friksjon mellom ulike partikler, som kalles viskositet. Som et resultat av denne friksjonen på molekylært nivå, oppstår prosessen med transformasjon av bølgen fra lyd til termisk. Med andre ord, jo høyere termisk ledningsevne til mediet, desto lavere grad av bølgeabsorpsjon. Lydabsorpsjon i gassformige medier avhenger også av trykk (atmosfærisk trykk endres med økende høyde i forhold til havnivå). Når det gjelder avhengigheten av absorpsjonsgraden av frekvensen av lyd, og tar i betraktning de ovennevnte avhengighetene av viskositet og termisk ledningsevne, er absorpsjonen av lyd jo høyere, jo høyere frekvens. For eksempel, ved normal temperatur og trykk, i luft, er absorpsjonen av en bølge med en frekvens på 5000 Hz 3 dB / km, og absorpsjonen av en bølge med en frekvens på 50 000 Hz vil allerede være 300 dB / m.

I faste medier er alle de ovennevnte avhengighetene (termisk ledningsevne og viskositet) bevart, men noen flere forhold er lagt til dette. De er assosiert med den molekylære strukturen til faste materialer, som kan være forskjellige, med sine egne inhomogeniteter. Avhengig av denne interne solide molekylstrukturen, kan absorpsjonen av lydbølger i dette tilfellet være forskjellig, og avhenger av typen bestemt materiale. Når lyd passerer gjennom et fast legeme, gjennomgår bølgen en rekke transformasjoner og forvrengninger, som oftest fører til spredning og absorpsjon av lydenergi. På molekylært nivå kan effekten av dislokasjoner oppstå når en lydbølge forårsaker en forskyvning av atomplan, som deretter går tilbake til sin opprinnelige posisjon. Eller bevegelsen av dislokasjoner fører til en kollisjon med dislokasjoner vinkelrett på dem eller defekter i krystallstrukturen, noe som forårsaker deres retardasjon og, som et resultat, en viss absorpsjon av lydbølgen. Imidlertid kan lydbølgen også gi resonans med disse defektene, noe som vil føre til forvrengning av den opprinnelige bølgen. Energien til en lydbølge i øyeblikket av interaksjon med elementene i materialets molekylære struktur spres som et resultat av interne friksjonsprosesser.

I vil jeg prøve å analysere funksjonene ved menneskelig auditiv persepsjon og noen av finessene og funksjonene ved lydutbredelse.

Den siste tiden har det vært mye kontrovers om farene og fordelene med vindturbiner fra et miljøsynspunkt. La oss vurdere flere posisjoner, som først og fremst refereres til av motstandere av vindenergi.

Et av hovedargumentene mot bruk av vindturbiner er bråk . Vindturbiner produserer to typer støy: mekanisk og aerodynamisk. Støy fra moderne vindturbiner i en avstand på 20 m fra installasjonsstedet er 34 - 45 dB. Til sammenligning: støybakgrunnen om natten i landsbyen er 20 - 40 dB, støyen fra en bil med en hastighet på 64 km/t - 55 dB, støybakgrunnen på kontoret - 60 dB, støyen fra en lastebil kl. en hastighet på 48 km / t i en avstand fra ham på 100m - 65 dB, støyen fra en jackhammer i en avstand på 7 m - 95 dB. Dermed er ikke vindturbiner en støykilde som på noen måte påvirker menneskers helse negativt.
Infralyd og vibrasjon - et annet problem med negativ innvirkning. Under driften av vindmøllen dannes det virvler i endene av bladene, som faktisk er kilder til infralyd, jo større kraft vindmøllen har, jo større vibrasjonskraft og negativ innvirkning på dyrelivet. Frekvensen av disse vibrasjonene - 6-7 Hz - faller sammen med den naturlige rytmen til den menneskelige hjernen, så noen psykotrope effekter er mulige. Men alt dette gjelder kraftige vindparker (dette er ikke bevist selv med hensyn til dem). Liten vindkraft i dette aspektet er mye tryggere enn jernbanetransport, biler, trikker og andre kilder til infralyd som vi møter daglig.
Relativt vibrasjoner , da truer de ikke lenger mennesker, men bygninger og konstruksjoner, metoder for å redusere det er et godt studert problem. Hvis det velges en god aerodynamisk profil for bladene, er vindturbinen godt balansert, generatoren fungerer, og teknisk inspeksjon utføres i tide, så er det ikke noe problem i det hele tatt. Med mindre ytterligere avskrivninger kan være nødvendig hvis vindmøllen er på taket.
Motstandere av vindturbiner viser også til den såkalte visuell innvirkning . Visuell påvirkning er en subjektiv faktor. For å forbedre det estetiske utseendet til vindturbiner, ansetter mange store firmaer profesjonelle designere. Landskapsdesignere er involvert for å rettferdiggjøre nye prosjekter. I mellomtiden, når du gjennomfører en opinionsundersøkelse på spørsmålet "ødelegger vindturbiner det generelle landskapet?" 94 % av de spurte svarte nei, og mange understreket at fra et estetisk synspunkt passer vindturbiner harmonisk inn i miljøet, i motsetning til tradisjonelle kraftledninger.
Også et av argumentene mot bruk av vindturbiner er skade på dyr og fugler . Samtidig viser statistikk at per 10 000 individer dør mindre enn 1 på grunn av vindturbiner, 250 på grunn av TV-tårn, 700 på grunn av sprøytemidler, 700 på grunn av ulike mekanismer, på grunn av kraftledninger - 800 stk, på grunn av katter - 1000 stk, på grunn av hus/vinduer - 5500 stk. Dermed er ikke vindturbiner det største onde for representanter for vår fauna.
Men i sin tur reduserer en 1 MW vindgenerator årlige atmosfæriske utslipp av 1800 tonn karbondioksid, 9 tonn svoveloksid, 4 tonn nitrogenoksid. Det er mulig at overgangen til vindenergi vil gjøre det mulig å påvirke hastigheten på ozonnedbrytningen, og følgelig hastigheten på global oppvarming.
I tillegg produserer vindturbiner, i motsetning til termiske kraftverk, strøm uten bruk av vann, noe som reduserer bruken av vannressurser.
Vindturbiner produserer strøm uten å brenne tradisjonelle drivstoff, noe som reduserer etterspørselen og drivstoffprisene.
Ut fra ovenstående kan det med sikkerhet sies at fra et miljøsynspunkt er ikke vindturbiner skadelige. Det praktiske beviset for dette er detdisse teknologiene er i rask utvikling i EU, USA, Kina og andre land i verden. Moderne vindenergi genererer i dag mer enn 200 milliarder kWh per år, som tilsvarer 1,3 % av den globale elektrisitetsproduksjonen. Samtidig når dette tallet i noen land 40 %.

Har du noen gang trodd at lyd er en av de mest slående manifestasjonene av liv, handling, bevegelse? Og også om det faktum at hver lyd har sitt eget "ansikt"? Og selv med lukkede øyne, uten å se noe, kan vi bare gjette på lyden hva som skjer rundt. Vi kan skille stemmene til bekjente, høre rasling, brøling, bjeffing, mjauing osv. Alle disse lydene er kjent for oss fra barndommen, og vi kan lett identifisere hvilken som helst av dem. Dessuten, selv i absolutt stillhet, kan vi høre hver av de listede lydene med vår indre hørsel. Forestill deg det som om det var ekte.

Hva er lyd?

Lydene som oppfattes av det menneskelige øret er en av de viktigste kildene til informasjon om verden rundt oss. Støyen fra hav og vind, fuglesang, menneskers stemmer og dyreskrik, torden, lyden av bevegelige ører, gjør det lettere å tilpasse seg skiftende ytre forhold.

Hvis for eksempel en stein falt i fjellet, og det ikke var noen i nærheten som kunne høre lyden av fallet, fantes lyden eller ikke? Spørsmålet kan besvares både positivt og negativt likt, siden ordet "lyd" har en dobbel betydning. Derfor må vi være enige. Derfor må vi bli enige om hva som anses som lyd - et fysisk fenomen i form av forplantning av lyd vibrasjoner i luften eller følelsen til lytteren. er i hovedsak en årsak, den andre er en effekt, mens det første konseptet med lyd er objektivt, det andre er subjektivt. I det første tilfellet er lyden egentlig en strøm av energi som strømmer som en elvestrøm. En slik lyd kan endre miljøet den passerer gjennom, og endres selv av den "I det andre tilfellet forstår vi følelsene som oppstår i lytteren når en lydbølge virker gjennom høreapparatet på Hjernen Hører en lyd, kan en person oppleve ulike følelser.Det komplekse komplekset av lyder som vi kaller musikk fremkaller i oss de mest forskjellige følelser.Lyder danner grunnlaget for tale, som fungerer som det viktigste kommunikasjonsmidlet i det menneskelige samfunn. Til slutt er det en slik form for lyd som støy. Lydanalyse fra subjektiv oppfatning er mer komplisert enn med en objektiv vurdering.

Hvordan lage lyd?

Felles for alle lyder er at kroppene som genererer dem, det vil si lydkildene, svinger (selv om disse vibrasjonene oftest er usynlige for øyet). For eksempel oppstår lyden av stemmene til mennesker og mange dyr som et resultat av vibrasjonene i stemmebåndene deres, lyden av blåseinstrumenter, lyden av en sirene, plystring av vinden og torden. på grunn av svingninger i luftmasser.

På eksemplet med en linjal kan du bokstavelig talt se med øynene hvordan lyd blir født. Hvilken bevegelse gjør linjalen når vi fester den ene enden, trekker den andre tilbake og slipper den? Vi vil merke at han så ut til å skjelve, nølte. Basert på dette konkluderer vi med at lyden skapes av en kort eller lang svingning av enkelte objekter.

Kilden til lyd kan ikke bare være vibrerende gjenstander. Plystringen av kuler eller prosjektiler under flukt, vindens hyl, brølet fra en jetmotor er født fra brudd i luftstrømmen, hvor dens sjeldnegjøring og kompresjon også oppstår.

Også lydsvingende bevegelser kan legges merke til ved hjelp av en enhet - en stemmegaffel. Det er en buet metallstang, montert på et ben på en resonatorboks. Hvis du treffer stemmegaffelen med en hammer, vil det lyde. Vibrasjon av stemmegaffelgrenene er umerkelig. Men de kan oppdages hvis en liten kule hengt på en tråd bringes til en klingende stemmegaffel. Ballen vil periodisk sprette, noe som indikerer svingningene i Camerons grener.

Som et resultat av samspillet mellom lydkilden og luften rundt, begynner luftpartikler å trekke seg sammen og utvide seg over tid (eller "nesten i tide") med lydkildens bevegelser. Deretter, på grunn av egenskapene til luft som et flytende medium, overføres vibrasjoner fra en luftpartikkel til en annen.

Mot en forklaring på forplantningen av lydbølger

Som et resultat blir vibrasjoner overført gjennom luften over en avstand, dvs. en lyd eller akustisk bølge, eller rett og slett, lyd forplanter seg i luften. Lyden, som når det menneskelige øret, eksiterer på sin side vibrasjoner i dets følsomme områder, som oppfattes av oss i form av tale, musikk, støy osv. (avhengig av lydens egenskaper diktert av kildens natur ).

Forplantning av lydbølger

Er det mulig å se hvordan lyden "løper"? I gjennomsiktig luft eller i vann er svingningene til selve partiklene umerkelige. Men det er lett å finne et eksempel som vil fortelle deg hva som skjer når lyd forplanter seg.

En nødvendig betingelse for forplantning av lydbølger er tilstedeværelsen av et materiell miljø.

I vakuum forplanter ikke lydbølger seg, siden det ikke er partikler som overfører interaksjon fra vibrasjonskilden.

Derfor, på månen, på grunn av fraværet av en atmosfære, hersker fullstendig stillhet. Selv fallet av en meteoritt på overflaten er ikke hørbar for observatøren.

Forplantningshastigheten til lydbølger bestemmes av hastigheten for overføring av interaksjon mellom partikler.

Lydens hastighet er hastigheten for forplantning av lydbølger i et medium. I en gass viser lydhastigheten seg å være i størrelsesorden (nærmere bestemt, noe mindre) av den termiske hastigheten til molekyler og øker derfor med økende gasstemperatur. Jo større potensiell interaksjonsenergi mellom molekylene til et stoff, jo større er lydhastigheten, så lydhastigheten i en væske, som igjen overstiger lydhastigheten i en gass. For eksempel i sjøvann er lydhastigheten 1513 m/s. I stål, hvor tverrgående og langsgående bølger kan forplante seg, er deres forplantningshastighet forskjellig. Tverrbølger forplanter seg med en hastighet på 3300 m/s, og langsgående med en hastighet på 6600 m/s.

Lydhastigheten i et hvilket som helst medium beregnes med formelen:

hvor β er den adiabatiske komprimerbarheten til mediet; ρ - tetthet.

Lover for forplantning av lydbølger

De grunnleggende lovene for lydutbredelse inkluderer lovene for dets refleksjon og brytning ved grensene til ulike medier, så vel som diffraksjonen av lyd og dens spredning i nærvær av hindringer og inhomogeniteter i mediet og ved grensesnittene mellom media.

Lydforplantningsavstanden påvirkes av lydabsorpsjonsfaktoren, det vil si den irreversible overføringen av lydbølgeenergi til andre typer energi, spesielt til varme. En viktig faktor er også strålingsretningen og lydforplantningshastigheten, som avhenger av mediet og dets spesifikke tilstand.

Akustiske bølger forplanter seg fra en lydkilde i alle retninger. Hvis en lydbølge passerer gjennom et relativt lite hull, forplanter den seg i alle retninger, og går ikke i en rettet stråle. For eksempel høres gatelyder som trenger gjennom et åpent vindu inn i et rom på alle punkter, og ikke bare mot vinduet.

Naturen til forplantningen av lydbølger ved en hindring avhenger av forholdet mellom dimensjonene til hindringen og bølgelengden. Hvis dimensjonene til hindringen er små sammenlignet med bølgelengden, så flyter bølgen rundt denne hindringen og forplanter seg i alle retninger.

Lydbølger, som trenger inn fra et medium til et annet, avviker fra sin opprinnelige retning, det vil si at de brytes. Brytningsvinkelen kan være større eller mindre enn innfallsvinkelen. Det avhenger av mediet som lyden trenger inn fra. Hvis lydhastigheten i det andre mediet er større, vil brytningsvinkelen være større enn innfallsvinkelen, og omvendt.

Når du møter en hindring på vei, reflekteres lydbølger fra den i henhold til en strengt definert regel - refleksjonsvinkelen er lik innfallsvinkelen - begrepet ekko er forbundet med dette. Hvis lyd reflekteres fra flere overflater med forskjellige avstander, oppstår det flere ekko.

Lyd forplanter seg i form av en divergerende sfærisk bølge som fyller et stadig større volum. Når avstanden øker, svekkes svingningene til partiklene i mediet, og lyden forsvinner. Det er kjent at for å øke overføringsavstanden, må lyden konsentreres i en gitt retning. Når vi for eksempel ønsker å bli hørt, legger vi hendene til munnen eller bruker et munnstykke.

Diffraksjon, det vil si bøying av lydstråler, har stor innflytelse på lydutbredelsen. Jo mer heterogent mediet er, desto mer bøyes lydstrålen og følgelig desto kortere er lydforplantningsavstanden.

Lydegenskaper og egenskaper

De viktigste fysiske egenskapene til lyd er frekvensen og intensiteten til vibrasjoner. De påvirker også den auditive oppfatningen av mennesker.

Oscillasjonsperioden er den tiden en fullstendig svingning oppstår. Et eksempel er en svingende pendel, når den beveger seg fra den ytterste venstreposisjonen til den ytterste høyre og går tilbake til sin opprinnelige posisjon.

Oscillasjonsfrekvensen er antall komplette svingninger (perioder) i løpet av ett sekund. Denne enheten kalles hertz (Hz). Jo høyere oscillasjonsfrekvens, jo høyere lyd hører vi, det vil si at lyden har en høyere tone. I samsvar med det aksepterte internasjonale enhetssystemet kalles 1000 Hz kilohertz (kHz), og 1 000 000 kalles megahertz (MHz).

Frekvensfordeling: hørbare lyder - innenfor 15Hz-20kHz, infralyder - under 15Hz; ultralyd - innen 1,5 (104 - 109 Hz; hyperlyd - innen 109 - 1013 Hz.

Det menneskelige øret er mest følsomt for lyder med en frekvens på 2000 til 5000 kHz. Den største hørselsstyrken observeres i alderen 15-20 år. Hørselen blir dårligere med alderen.

Konseptet med bølgelengden er assosiert med perioden og frekvensen av svingninger. Lengden på en lydbølge er avstanden mellom to påfølgende konsentrasjoner eller forsjeldninger av mediet. Ved å bruke eksemplet med bølger som forplanter seg på vannoverflaten, er dette avstanden mellom to topper.

Lyder er også forskjellige i klangfarge. Lydens hovedtone er akkompagnert av sekundære toner, som alltid er høyere i frekvens (overtoner). Timbre er en kvalitativ egenskap ved lyd. Jo flere overtoner som er lagt på hovedtonen, jo mer "saftig" blir lyden musikalsk.

Den andre hovedkarakteristikken er amplituden til oscillasjonene. Dette er det største avviket fra likevektsposisjonen for harmoniske vibrasjoner. På eksemplet med en pendel - dens maksimale avvik til den ekstreme venstre posisjonen, eller til den ekstreme høyre posisjonen. Amplituden til oscillasjonene bestemmer intensiteten (styrken) til lyden.

Styrken til lyden, eller dens intensitet, bestemmes av mengden akustisk energi som strømmer i løpet av ett sekund gjennom et område på én kvadratcentimeter. Følgelig avhenger intensiteten til akustiske bølger av størrelsen på det akustiske trykket som skapes av kilden i mediet.

Lydstyrke er i sin tur relatert til lydintensitet. Jo større intensiteten på lyden er, jo høyere er den. Disse konseptene er imidlertid ikke likeverdige. Lydstyrke er et mål på styrken til den auditive følelsen forårsaket av en lyd. En lyd av samme intensitet kan skape forskjellige auditive oppfatninger hos forskjellige mennesker. Hver person har sin egen hørselsgrense.

En person slutter å høre lyder med veldig høy intensitet og oppfatter dem som en følelse av press og til og med smerte. Denne lydstyrken kalles smerteterskelen.

Effekten av lyd på det menneskelige øret

Menneskelige hørselsorganer er i stand til å oppfatte vibrasjoner med en frekvens på 15-20 hertz til 16-20 tusen hertz. Mekaniske vibrasjoner med de angitte frekvensene kalles lyd eller akustisk (akustikk - studiet av lyd).Det menneskelige øret er mest følsomt for lyder med en frekvens på 1000 til 3000 Hz. Den største hørselsstyrken observeres i alderen 15-20 år. Hørselen blir dårligere med alderen. Hos en person under 40 år er den høyeste følsomheten i området 3000 Hz, fra 40 til 60 år - 2000 Hz, over 60 år - 1000 Hz. I området opp til 500 Hz er vi i stand til å skille en reduksjon eller økning i frekvens til og med 1 Hz. Ved høyere frekvenser blir høreapparatet vårt mindre mottakelig for denne lille endringen i frekvens. Så, etter 2000 Hz, kan vi bare skille en lyd fra en annen når forskjellen i frekvens er minst 5 Hz. Med en mindre forskjell vil lydene virke like for oss. Imidlertid er det nesten ingen regler uten unntak. Det er mennesker som har uvanlig god hørsel. En begavet musiker kan oppdage en endring i lyden med bare en brøkdel av vibrasjonene.

Det ytre øret består av aurikelen og hørselskanalen, som forbinder den med trommehinnen. Hovedfunksjonen til det ytre øret er å bestemme retningen til lydkilden. Øregangen, som er et to centimeter langt rør som smalner innover, beskytter de indre delene av øret og fungerer som en resonator. Øregangen ender ved trommehinnen, en membran som vibrerer under påvirkning av lydbølger. Det er her, på ytterkanten av mellomøret, transformasjonen av objektiv lyd til subjektiv finner sted. Bak trommehinnen er tre små sammenkoblede bein: hammeren, ambolten og stigbøylen, gjennom hvilke vibrasjoner overføres til det indre øret.

Der, i hørselsnerven, blir de omdannet til elektriske signaler. Det lille hulrommet, hvor hammeren, ambolten og stigbøylen er plassert, er fylt med luft og er forbundet med munnhulen med Eustachian-røret. Takket være sistnevnte opprettholdes det samme trykket på innsiden og utsiden av trommehinnen. Vanligvis er Eustachian-røret lukket, og åpner bare med en plutselig trykkendring (når man gjesper, svelger) for å utjevne det. Hvis en persons Eustachian-rør er lukket, for eksempel på grunn av forkjølelse, utjevnes ikke trykket, og personen føler smerte i ørene. Videre overføres vibrasjoner fra trommehinnen til det ovale vinduet, som er begynnelsen på det indre øret. Kraften som virker på trommehinnen er lik produktet av trykket og arealet av trommehinnen. Men de virkelige mysteriene med å høre begynner ved det ovale vinduet. Lydbølger forplanter seg i væsken (perilymfen) som fyller sneglehuset. Dette organet i det indre øret, formet som en snegle, har en lengde på tre centimeter og er delt i to deler langs hele lengden av en skillevegg. Lydbølger når skilleveggen, går rundt den og forplanter seg så i retning nesten til samme sted der de først berørte skilleveggen, men fra den andre siden. Sneglehusets skillevegg består av en basalmembran som er veldig tykk og stram. Lydvibrasjoner skaper bølgete krusninger på overflaten, mens ryggene for forskjellige frekvenser ligger i fullstendig definerte deler av membranen. Mekaniske vibrasjoner omdannes til elektriske vibrasjoner i et spesielt organ (Cortis orgel) plassert over den øvre delen av hovedmembranen. Den tektoriale membranen er plassert over organet til Corti. Begge disse organene er nedsenket i en væske - endolymfen og er atskilt fra resten av sneglehuset av Reissner-membranen. Hårene som vokser fra orgelet, Corti, trenger nesten gjennom den tektoriale membranen, og når lyd oppstår, berører de - lyden konverteres, nå er den kodet i form av elektriske signaler. En betydelig rolle i å styrke vår evne til å oppfatte lyder spilles av hud og bein i skallen, på grunn av deres gode ledningsevne. Hvis du for eksempel legger øret til skinnen, kan bevegelsen til et tog som nærmer seg oppdages lenge før det dukker opp.

Effekten av lyd på menneskekroppen

I løpet av de siste tiårene har antallet ulike typer biler og andre støykilder økt kraftig, spredningen av bærbare radioer og båndopptakere, ofte slått på med høyt volum, og lidenskapen for høy populærmusikk. Det bemerkes at i byer hvert 5.-10. år øker støynivået med 5 dB (desibel). Det bør huskes at for de fjerne forfedre til mennesket var støy et alarmsignal, som indikerte muligheten for fare. Samtidig endret de sympatiske binyrene og kardiovaskulære systemene, gassutveksling og andre typer metabolisme seg raskt (nivået av sukker og kolesterol i blodet økte), og forberedte kroppen på kamp eller flukt. Selv om denne hørselsfunksjonen i det moderne mennesket har mistet en slik praktisk betydning, har «vegetative reaksjoner av kampen for tilværelsen» blitt bevart. Så selv en kortvarig støy på 60-90 dB forårsaker en økning i utskillelsen av hypofysehormoner som stimulerer produksjonen av mange andre hormoner, spesielt katekolaminer (adrenalin og noradrenalin), hjertets arbeid øker, blodkar smalt, blodtrykket (BP) stiger. Samtidig ble det bemerket at den mest uttalte økningen i blodtrykket observeres hos pasienter med hypertensjon og personer med en arvelig disposisjon for det. Under påvirkning av støy blir hjerneaktivitet forstyrret: arten av elektroencefalogrammet endres, skarpheten av persepsjon og mental ytelse reduseres. Det var en forverring i fordøyelsen. Det er kjent at langvarig eksponering for støyende omgivelser fører til hørselstap. Avhengig av individuell følsomhet, vurderer folk ulikt støy som ubehagelig og forstyrrende. Samtidig kan musikk og tale av interesse for lytteren, selv ved 40-80 dB, overføres relativt enkelt. Vanligvis oppfatter hørselen svingninger i området 16-20000 Hz (oscillasjoner per sekund). Det er viktig å understreke at ubehagelige konsekvenser ikke bare forårsakes av overdreven støy i det hørbare svingningsområdet: ultra- og infralyd i områdene som ikke oppfattes av menneskelig hørsel (over 20 tusen Hz og under 16 Hz) forårsaker også nervøs belastning, ubehag , svimmelhet, endringer i aktiviteten til indre organer, spesielt nerve- og kardiovaskulære systemer. Det er fastslått at innbyggere i områder som ligger nær store internasjonale flyplasser har en tydelig høyere forekomst av hypertensjon enn i et roligere område i samme by. Overdreven støy (over 80 dB) påvirker ikke bare hørselsorganene, men også andre organer og systemer (sirkulasjons-, fordøyelses-, nervøse, etc.). livsprosesser blir forstyrret, energimetabolismen begynner å råde over plast, noe som fører til for tidlig aldring av kroppen.

Med disse observasjonene-funnene begynte det å dukke opp metoder for målrettet innflytelse på en person. Du kan påvirke sinnet og oppførselen til en person på forskjellige måter, hvorav en krever spesialutstyr (teknotroniske teknikker, zombifisering.).

Lydisolering

Graden av støybeskyttelse av bygninger bestemmes først og fremst av normene for tillatt støy for lokaler med dette formålet. De normaliserte konstante støyparametrene ved de beregnede punktene er lydtrykknivåene L, dB, i oktavfrekvensbånd med geometriske gjennomsnittsfrekvenser på 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. For omtrentlige beregninger er det tillatt å bruke lydnivåer LA, dBA. De normaliserte parametrene for intermitterende støy ved designpunktene er de ekvivalente lydnivåene LA eq, dBA, og de maksimale lydnivåene LA max, dBA.

Tillatte lydtrykknivåer (ekvivalente lydtrykknivåer) er standardisert av SNiP II-12-77 "Noise Protection".

Det bør tas i betraktning at de tillatte støynivåene fra eksterne kilder i lokalene er satt med forbehold om normativ ventilasjon av lokalene (for boliglokaler, avdelinger, klasser - med åpne vinduer, akterspeil, smale vinduskarmer).

Isolering fra luftbåren lyd er demping av lydenergi når den overføres gjennom gjerdet.

Standardiserte parametere for lydisolering av omsluttende strukturer til boliger og offentlige bygninger, samt hjelpebygg og lokaler til industribedrifter er luftlydisolasjonsindeksen for den omsluttende strukturen Rw, dB og indeksen for det reduserte støtstøynivået under taket.

Bråk. Musikk. Tale.

Fra synspunktet om oppfatningen av lyder av hørselsorganene, kan de hovedsakelig deles inn i tre kategorier: støy, musikk og tale. Dette er ulike områder av lydfenomener som har informasjon som er spesifikk for en person.

Støy er en usystematisk kombinasjon av et stort antall lyder, det vil si sammenslåingen av alle disse lydene til en uenig stemme. Det antas at støy er en kategori av lyder som forstyrrer en person eller irriterer.

Mennesker kan bare håndtere en viss mengde støy. Men hvis det går en time - en annen, og støyen ikke stopper, er det spenning, nervøsitet og til og med smerte.

Lyd kan drepe en person. I middelalderen var det til og med en slik henrettelse, da en person ble satt under en bjelle og de begynte å slå ham. Gradvis drepte bjelleringen en person. Men det var i middelalderen. I vår tid har det dukket opp supersoniske fly. Hvis et slikt fly flyr over byen i en høyde av 1000-1500 meter, vil vinduene i husene sprekke.

Musikk er et spesielt fenomen i lydens verden, men i motsetning til tale formidler den ikke presise semantiske eller språklige betydninger. Emosjonell metning og hyggelige musikalske assosiasjoner begynner i tidlig barndom, når barnet fortsatt har verbal kommunikasjon. Rytmer og sang forbinder ham med moren, og sang og dans er et element av kommunikasjon i spill. Musikkens rolle i menneskers liv er så stor at medisinen de siste årene har tillagt den helbredende egenskaper. Ved hjelp av musikk kan du normalisere biorytmer, sikre det optimale aktivitetsnivået til det kardiovaskulære systemet. Men man må bare huske hvordan soldatene går i kamp. Fra uminnelige tider har sangen vært en uunnværlig egenskap ved en soldats marsj.

Infralyd og ultralyd

Er det mulig å kalle lyd det vi ikke hører i det hele tatt? Så hva om vi ikke hører? Er disse lydene ikke lenger tilgjengelige for noen eller noe?

For eksempel kalles lyder med en frekvens under 16 hertz infralyd.

Infralyd - elastiske vibrasjoner og bølger med frekvenser som ligger under frekvensområdet som er hørbart for mennesker. Vanligvis tas 15-4 Hz som den øvre grensen for det infrasoniske området; en slik definisjon er betinget, siden med tilstrekkelig intensitet forekommer auditiv persepsjon også ved frekvenser på noen få Hz, selv om i dette tilfellet forsvinner den tonale karakteren til sansningen, og bare individuelle svingningssykluser kan skilles. Den nedre frekvensgrensen for infralyd er usikker. For tiden strekker studieretningen seg ned til omtrent 0,001 Hz. Dermed dekker utvalget av infrasoniske frekvenser omtrent 15 oktaver.

Infrasoniske bølger forplanter seg i luft- og vannmiljøet, så vel som i jordskorpen. Infralyder inkluderer også lavfrekvente vibrasjoner fra store strukturer, spesielt kjøretøy, bygninger.

Og selv om ørene våre ikke "fanger" slike vibrasjoner, men på en eller annen måte oppfatter en person dem fortsatt. I dette tilfellet opplever vi ubehagelige og noen ganger forstyrrende opplevelser.

Det har lenge vært observert at noen dyr opplever en følelse av fare mye tidligere enn mennesker. De reagerer på forhånd på en fjern orkan eller et forestående jordskjelv. På den annen side har forskere oppdaget at under katastrofale hendelser i naturen oppstår infralyd - lavfrekvente vibrasjoner i luften. Dette ga opphav til hypoteser om at dyr, takket være sine skarpe sanser, oppfatter slike signaler tidligere enn mennesker.

Dessverre produseres infralyd av mange maskiner og industrielle installasjoner. Hvis for eksempel det skjer i en bil eller et fly, så etter en tid er pilotene eller sjåførene engstelige, de blir raskere slitne, og dette kan være årsaken til en ulykke.

De lager lyd i infrasoniske maskinene, og da er det vanskeligere å jobbe med dem. Og alle rundt deg vil ha det vanskelig. Det er ikke bedre om det "nynner" med infralydventilasjon i et boligbygg. Det ser ut til å være uhørbart, men folk blir irriterte og kan til og med bli syke. For å bli kvitt infrasoniske vanskeligheter tillater en spesiell "test" som enhver enhet må bestå. Hvis den "fonitterer" i infralydsonen, vil den ikke motta et pass til folk.

Hva kalles en veldig høy tonehøyde? Et slikt knirk som er utilgjengelig for øret vårt? Dette er ultralyd. Ultralyd - elastiske bølger med frekvenser fra omtrent (1,5 - 2) (104 Hz (15 - 20 kHz) til 109 Hz (1 GHz); området med frekvensbølger fra 109 til 1012 - 1013 Hz kalles vanligvis hyperlyd. Etter frekvens, ultralyd er praktisk delt inn i 3 områder: lavfrekvent ultralyd (1,5 (104 - 105 Hz), middels frekvens ultralyd (105 - 107 Hz), høyfrekvent ultralyd (107 - 109 Hz). Hvert av disse områdene er preget av sine egne spesifikke trekk ved generering, mottak, distribusjon og anvendelse.

I sin fysiske natur er ultralyd elastiske bølger, og i dette skiller den seg ikke fra lyd, derfor er frekvensgrensen mellom lyd- og ultralydbølger betinget. På grunn av høyere frekvenser og følgelig korte bølgelengder finner imidlertid en rekke trekk ved forplantningen av ultralyd sted.

På grunn av den korte bølgelengden til ultralyd, bestemmes dens natur først og fremst av mediets molekylære struktur. Ultralyd i en gass, og spesielt i luft, forplanter seg med stor demping. Væsker og faste stoffer er som regel gode ledere av ultralyd - dempningen i dem er mye mindre.

Det menneskelige øret er ikke i stand til å oppfatte ultralydbølger. Imidlertid oppfatter mange dyr det fritt. Dette er blant annet hundene vi kjenner så godt. Men hunder, dessverre, kan ikke "bjeffe" med ultralyd. Men flaggermus og delfiner har en fantastisk evne til å både sende ut og motta ultralyd.

Hyperlyd er elastiske bølger med frekvenser fra 109 til 1012 - 1013 Hz. Av fysisk natur er hyperlyd ikke forskjellig fra lyd og ultralydbølger. På grunn av høyere frekvenser og følgelig kortere bølgelengder enn innen ultralyd, blir interaksjonene mellom hyperlyd og kvasipartikler i mediet mye mer betydningsfulle - med ledningselektroner, termiske fononer osv. Hyperlyd er også ofte representert som en strøm av kvasipartikler - fononer.

Hyperlydfrekvensområdet tilsvarer frekvensene til elektromagnetiske oscillasjoner i desimeter-, centimeter- og millimeterområdene (de såkalte ultrahøye frekvensene). Frekvensen på 109 Hz i luft ved normalt atmosfærisk trykk og romtemperatur bør være av samme størrelsesorden som den gjennomsnittlige frie banen til molekyler i luft under samme forhold. Elastiske bølger kan imidlertid bare forplante seg i et medium hvis bølgelengden deres er merkbart større enn den frie banen til partikler i gasser eller større enn de interatomiske avstandene i væsker og faste stoffer. Derfor kan hypersoniske bølger ikke forplante seg i gasser (spesielt i luft) ved normalt atmosfærisk trykk. I væsker er hyperlyddemping veldig stor og forplantningsområdet er kort. Hyperlyd forplanter seg relativt godt i faste stoffer - enkeltkrystaller, spesielt ved lave temperaturer. Men selv under slike forhold er hyperlyd i stand til å dekke en avstand på bare 1, maksimalt 15 centimeter.

Lyd er mekaniske vibrasjoner som forplanter seg i elastiske medier - gasser, væsker og faste stoffer, oppfattet av hørselsorganene.

Ved hjelp av spesielle instrumenter kan du se forplantningen av lydbølger.

Lydbølger kan skade menneskers helse og omvendt, bidra til å kurere plager, det avhenger av type lyd.

Det viser seg at det er lyder som ikke oppfattes av det menneskelige øret.

Bibliografi

Peryshkin A. V., Gutnik E. M. Fysikk klasse 9

Kasyanov V. A. Fysikk klasse 10

Leonov A. A "Jeg kjenner verden" Det. leksikon. Fysikk

Kapittel 2. Akustisk støy og dens innvirkning på mennesker

Formål: Å undersøke virkningen av akustisk støy på menneskekroppen.

Introduksjon

Verden rundt oss er en vakker verden av lyder. Rundt oss er stemmene til mennesker og dyr, musikk og lyden av vinden, fuglesang. Mennesker overfører informasjon gjennom tale, og ved hjelp av å høre blir den oppfattet. For dyr er ikke lyd mindre viktig, og på noen måter viktigere fordi hørselen deres er mer utviklet.

Fra et fysikksynspunkt er lyd mekaniske vibrasjoner som forplanter seg i et elastisk medium: vann, luft, en fast kropp, etc. En persons evne til å oppfatte lydvibrasjoner, lytte til dem, gjenspeiles i navnet til læren om lyd - akustikk (fra gresk akustikos - hørbar, auditiv). Fornemmelsen av lyd i hørselsorganene våre oppstår med periodiske endringer i lufttrykket. Lydbølger med stor amplitude av lydtrykkendring oppfattes av det menneskelige øre som høye lyder, med en liten amplitude av lydtrykkendring - som stille lyder. Lydstyrken på lyden avhenger av amplituden til vibrasjonene. Volumet på lyden avhenger også av varigheten og lytterens individuelle egenskaper.

Høyfrekvente lydvibrasjoner kalles høyfrekvente lyder, og lavfrekvente lydvibrasjoner kalles lavfrekvente lyder.

Menneskelige hørselsorganer er i stand til å oppfatte lyder med en frekvens som varierer fra omtrent 20 Hz til 20 000 Hz. Langsgående bølger i et medium med en trykkendringsfrekvens på mindre enn 20 Hz kalles infralyd, med en frekvens på mer enn 20 000 Hz - ultralyd. Det menneskelige øret oppfatter ikke infralyd og ultralyd, dvs. hører ikke. Det skal bemerkes at de angitte grensene for lydområdet er vilkårlige, siden de avhenger av folks alder og de individuelle egenskapene til lydapparatet deres. Vanligvis, med alderen, reduseres den øvre frekvensgrensen for oppfattede lyder betydelig - noen eldre mennesker kan høre lyder med frekvenser som ikke overstiger 6000 Hz. Barn, tvert imot, kan oppfatte lyder hvis frekvens er litt over 20 000 Hz.

Oscillasjoner hvis frekvenser er større enn 20 000 Hz eller mindre enn 20 Hz, høres av noen dyr.

Emnet for studier av fysiologisk akustikk er selve hørselsorganet, dets struktur og handling. Arkitektonisk akustikk studerer lydens forplantning i rom, størrelser og formers påvirkning på lyd, egenskapene til materialer som dekker vegger og tak. Dette refererer til den auditive oppfatningen av lyd.

Det er også musikalsk akustikk, som undersøker musikkinstrumenter og forholdene for deres beste lyd. Fysisk akustikk omhandler studiet av lydvibrasjoner i seg selv, og nylig har den omfavnet vibrasjoner som ligger utenfor grensene for hørbarhet (ultraakustikk). Den bruker mye en rekke metoder for å konvertere mekaniske vibrasjoner til elektriske vibrasjoner og omvendt (elektroakustikk).

Historiereferanse

Lyder begynte å bli studert i antikken, siden en person er preget av interesse for alt nytt. De første akustiske observasjonene ble gjort på 600-tallet f.Kr. Pythagoras etablerte en forbindelse mellom tonehøyden og den lange strengen eller trompeten som lager lyden.

På 400-tallet f.Kr. var Aristoteles den første som korrekt forsto hvordan lyd beveger seg i luften. Han sa at den klingende kroppen forårsaker kompresjon og utsletting av luften, ekkoet ble forklart av refleksjon av lyd fra hindringer.

På 1400-tallet formulerte Leonardo da Vinci prinsippet om uavhengigheten til lydbølger fra ulike kilder.

I 1660, i eksperimentene til Robert Boyle, ble det bevist at luft er en leder av lyd (lyd forplanter seg ikke i et vakuum).

I 1700-1707. Joseph Saveurs memoarer om akustikk ble utgitt av Paris Academy of Sciences. I disse memoarene diskuterer Saver et fenomen som er velkjent for orgeldesignere: hvis to rør av et orgel sender ut to lyder samtidig, bare litt forskjellige i tonehøyde, høres periodiske forsterkninger av lyd, som ligner på en trommerull. Saver forklarte dette fenomenet med det periodiske sammentreffet av vibrasjonene til begge lydene. Hvis for eksempel en av de to lydene tilsvarer 32 vibrasjoner per sekund, og den andre til 40 vibrasjoner, så faller slutten av den fjerde vibrasjonen av den første lyden sammen med slutten av den femte vibrasjonen av den andre lyden, og dermed lyden forsterkes. Fra orgelpiper gikk Saver videre til en eksperimentell studie av strengvibrasjoner, og observerte nodene og antinodene til vibrasjoner (disse navnene, som fortsatt eksisterer i vitenskapen, ble introdusert av ham), og la også merke til at når en streng er opphisset, sammen med hovedtonen, andre toner lyder, lengde hvis bølger er ½, 1/3, ¼,. fra hoved. Han kalte disse tonene de høyeste harmoniske tonene, og dette navnet var bestemt til å forbli i vitenskapen. Til slutt var Saver den første som prøvde å bestemme grensen for oppfatningen av vibrasjoner som lyder: for lave lyder indikerte han en grense på 25 vibrasjoner per sekund, og for høye - 12 800. Etter det, Newton, basert på disse eksperimentelle verkene til Saver, ga den første beregningen av lydens bølgelengde og kom til den konklusjon, som nå er velkjent i fysikk, at for ethvert åpent rør er bølgelengden til den utsendte lyden lik to ganger lengden på røret.

Lydkilder og deres natur

Felles for alle lyder er at kroppene som genererer dem, det vil si lydkildene, svinger. Alle er kjent med lydene som oppstår når huden strukket over trommelen beveger seg, havets bølger brenner, grenene som svaier av vinden. Alle er forskjellige fra hverandre. "Fargen" på hver enkelt lyd avhenger strengt tatt av bevegelsen som den oppstår på grunn av. Så hvis den oscillerende bevegelsen er ekstremt rask, inneholder lyden høyfrekvente vibrasjoner. En langsommere oscillerende bevegelse skaper en lavere frekvens lyd. Ulike eksperimenter indikerer at enhver lydkilde nødvendigvis svinger (selv om disse svingningene oftest ikke er merkbare for øyet). For eksempel oppstår lyden av stemmene til mennesker og mange dyr som et resultat av vibrasjonene i stemmebåndene deres, lyden av blåseinstrumenter, lyden av en sirene, plystring av vinden og torden. på grunn av svingninger i luftmasser.

Men ikke alle oscillerende kropper er en kilde til lyd. For eksempel gir en vibrerende vekt hengt opp på en tråd eller fjær ingen lyd.

Frekvensen som svingninger gjentar måles i hertz (eller sykluser per sekund); 1 Hz er frekvensen til en slik periodisk oscillasjon, perioden er 1 s. Merk at det er frekvensen som er egenskapen som gjør at vi kan skille en lyd fra en annen.

Studier har vist at det menneskelige øret er i stand til å oppfatte som lyd de mekaniske vibrasjonene til kropper som forekommer ved en frekvens på 20 Hz til 20 000 Hz. Med veldig raske, mer enn 20 000 Hz eller veldig sakte, mindre enn 20 Hz, lydvibrasjoner hører vi ikke. Derfor trenger vi spesielle enheter for å registrere lyder som ligger utenfor frekvensgrensen som oppfattes av det menneskelige øret.

Hvis hastigheten på den oscillerende bevegelsen bestemmer frekvensen til lyden, er størrelsen (størrelsen på rommet) lydstyrken. Hvis et slikt hjul roteres med høy hastighet, vil en høyfrekvent tone oppstå, langsommere rotasjon vil generere en lavere frekvenstone. Dessuten, jo mindre tennene på hjulet er (som vist med den stiplede linjen), jo svakere er lyden, og jo større tennene er, det vil si at jo mer de får platen til å avvike, jo høyere er lyden. Dermed kan vi legge merke til en annen karakteristikk av lyd - dens lydstyrke (intensitet).

Det er umulig å ikke nevne en slik egenskap ved lyd som kvalitet. Kvalitet er nært knyttet til struktur, som kan gå fra altfor kompleks til ekstremt enkel. Tonen til stemmegaffelen støttet av resonatoren har en veldig enkel struktur, siden den inneholder bare en frekvens, hvis verdi avhenger utelukkende av utformingen av stemmegaffelen. I dette tilfellet kan lyden av stemmegaffelen være både sterk og svak.

Du kan lage komplekse lyder, så for eksempel inneholder mange frekvenser lyden av en orgelakkord. Selv lyden av en mandolinstreng er ganske kompleks. Dette skyldes det faktum at den strakte strengen svinger ikke bare med hoved (som en stemmegaffel), men også med andre frekvenser. De genererer ekstra toner (harmoniske), hvis frekvenser er et helt antall ganger høyere enn frekvensen til grunntonen.

Frekvensbegrepet er ulovlig å bruke i forhold til støy, selv om vi kan snakke om noen områder av dets frekvenser, siden det er de som skiller en støy fra en annen. Støyspekteret kan ikke lenger representeres av en eller flere linjer, som i tilfellet med et monokromatisk signal eller en periodisk bølge som inneholder mange harmoniske. Det er avbildet som en hel linje

Frekvensstrukturen til noen lyder, spesielt musikalske, er slik at alle overtoner er harmoniske med hensyn til grunntonen; i slike tilfeller sies lydene å ha en tonehøyde (bestemt av tonehøydefrekvensen). De fleste av lydene er ikke så melodiøse, de har ikke et integrert forhold mellom frekvenser, karakteristisk for musikalske lyder. Disse lydene ligner i struktur på støy. Derfor, oppsummerer vi det som er sagt, kan vi si at lyd er preget av lydstyrke, kvalitet og høyde.

Hva skjer med lyd etter at den er opprettet? Hvordan når den for eksempel øret vårt? Hvordan sprer det seg?

Vi oppfatter lyd med ørene. Mellom lydlegemet (lydkilden) og øret (lydmottakeren) er et stoff som overfører lydvibrasjoner fra lydkilden til mottakeren. Oftest er dette stoffet luft. Lyd kan ikke forplante seg i luftløse rom. Siden bølger ikke kan eksistere uten vann. Eksperimenter støtter denne konklusjonen. La oss vurdere en av dem. Plasser en bjelle under klokken til luftpumpen og slå den på. Så begynner de å pumpe ut luften med en pumpe. Etter hvert som luften blir sjeldnere, blir lyden hørbar svakere og svakere og forsvinner til slutt nesten helt. Når jeg igjen begynner å slippe inn luft under klokken, blir lyden av klokken igjen hørbar.

Selvfølgelig forplanter lyd seg ikke bare i luft, men også i andre kropper. Dette kan også testes eksperimentelt. Selv en så svak lyd som tikken fra et lommeur som ligger i den ene enden av bordet kan tydelig høres ved å legge øret til den andre enden av bordet.

Det er velkjent at lyd overføres over lange avstander på bakken, og spesielt på jernbanespor. Når du legger øret til skinnen eller mot bakken, kan du høre lyden av et vidtrekkende tog eller trampet fra en galopperende hest.

Hvis vi, under vann, slår en stein mot en stein, vil vi tydelig høre lyden av støtet. Derfor forplanter lyd seg også i vann. Fisk hører fottrinn og stemmene til folk i fjæra, dette er godt kjent for sportsfiskere.

Eksperimenter viser at ulike faste legemer leder lyd forskjellig. Elastiske kropper er gode ledere av lyd. De fleste metaller, tre, gasser og væsker er elastiske kropper og leder derfor godt lyd.

Myke og porøse kropper er dårlige ledere av lyd. Når for eksempel en klokke er i en lomme, er den omgitt av en myk klut, og vi hører ikke at den tikker.

Forresten, det faktum at eksperimentet med en bjelle plassert under en hette virket lite overbevisende i lang tid, er forbundet med forplantningen av lyd i faste stoffer. Faktum er at eksperimentørene ikke isolerte klokken godt nok, og lyden ble hørt selv når det ikke var luft under hetten, siden vibrasjonene ble overført gjennom ulike tilkoblinger av installasjonen.

I 1650 konkluderte Athanasius Kirch'er og Otto Gücke, basert på et eksperiment med en klokke, at luft ikke var nødvendig for forplantning av lyd. Og bare ti år senere beviste Robert Boyle overbevisende det motsatte. Lyd i luft, for eksempel, overføres av langsgående bølger, dvs. ved vekslende kondensering og sjeldne luft som kommer fra lydkilden. Men siden rommet som omgir oss, i motsetning til den todimensjonale vannoverflaten, er tredimensjonalt, forplanter lydbølger seg ikke i to, men i tre retninger - i form av divergerende sfærer.

Lydbølger, som alle andre mekaniske bølger, forplanter seg ikke i verdensrommet umiddelbart, men med en viss hastighet. De enkleste observasjonene gjør det mulig å verifisere dette. For eksempel, under et tordenvær, ser vi først lyn og først etter en stund hører vi torden, selv om vibrasjonene i luften, oppfattet av oss som lyd, oppstår samtidig med lynet. Faktum er at lysets hastighet er veldig høy (300 000 km / s), så vi kan anta at vi ser et blitz på tidspunktet for dets forekomst. Og lyden av torden, som ble dannet samtidig med lynet, tar en ganske håndgripelig tid for oss å reise avstanden fra stedet for dens forekomst til observatøren som står på bakken. Hvis vi for eksempel hører torden mer enn 5 sekunder etter å ha sett lynet, kan vi konkludere med at tordenværet er minst 1,5 km unna oss. Lydens hastighet avhenger av egenskapene til mediet som lyden forplanter seg i. Forskere har utviklet ulike metoder for å bestemme lydhastigheten i ethvert miljø.

Lydens hastighet og dens frekvens bestemmer bølgelengden. Når vi ser på bølgene i dammen, legger vi merke til at divergerende sirkler noen ganger er mindre og noen ganger større, med andre ord kan avstanden mellom bølgetoppene eller bølgedalene være forskjellig avhengig av størrelsen på objektet som de oppsto på grunn av. Ved å holde hånden lavt nok over vannoverflaten kan vi kjenne hvert sprut som passerer oss. Jo større avstanden er mellom påfølgende bølger, desto sjeldnere vil toppene deres berøre fingrene våre. Et slikt enkelt eksperiment lar oss konkludere med at når det gjelder bølger på vannoverflaten for en gitt bølgeutbredelseshastighet, tilsvarer en høyere frekvens en mindre avstand mellom bølgetoppene, det vil si kortere bølger, og omvendt, til en lavere frekvens, lengre bølger.

Det samme gjelder for lydbølger. Det faktum at en lydbølge passerer gjennom et bestemt punkt i rommet kan bedømmes ved en trykkendring ved et gitt punkt. Denne endringen gjentar helt svingningen av membranen til lydkilden. En person hører lyd fordi lydbølgen utøver varierende trykk på trommehinnen i øret. Så snart toppen av en lydbølge (eller område med høyt trykk) når øret vårt. Vi føler press. Hvis områdene med økt trykk av lydbølgen følger hverandre raskt nok, vibrerer trommehinnen i øret raskt. Hvis toppene av lydbølgen er langt bak hverandre, vil trommehinnen vibrere mye saktere.

Lydhastigheten i luft er overraskende konstant. Vi har allerede sett at lydens frekvens er direkte relatert til avstanden mellom toppene på lydbølgen, det vil si at det er et visst forhold mellom lydens frekvens og bølgelengden. Vi kan uttrykke dette forholdet slik: bølgelengde er lik hastighet delt på frekvens. Det kan sies på en annen måte: Bølgelengden er omvendt proporsjonal med frekvensen med en proporsjonalitetsfaktor lik lydhastigheten.

Hvordan blir lyd hørbar? Når lydbølger kommer inn i øregangen, får de trommehinnen, mellomøret og det indre øret til å vibrere. En gang i væsken som fyller sneglehuset, virker luftbølgene på hårcellene inne i organet til Corti. Hørselsnerven overfører disse impulsene til hjernen, hvor de omdannes til lyder.

Støymåling

Støy er en ubehagelig eller uønsket lyd, eller et sett med lyder som forstyrrer oppfatningen av nyttige signaler, bryter stillheten, har en skadelig eller irriterende effekt på menneskekroppen og reduserer ytelsen.

I støyende områder utvikler mange mennesker symptomer på støysykdom: økt nervøs eksitabilitet, tretthet, høyt blodtrykk.

Støynivået måles i enheter,

Uttrykker graden av trykklyder, - desibel. Dette presset oppfattes ikke i det uendelige. Støynivået på 20-30 dB er praktisk talt ufarlig for mennesker - dette er en naturlig støybakgrunn. Når det gjelder høye lyder, er den tillatte grensen her omtrent 80 dB. En lyd på 130 dB forårsaker allerede en smertefull følelse hos en person, og 150 blir uutholdelig for ham.

Akustisk støy er tilfeldige lydvibrasjoner av en annen fysisk natur, preget av en tilfeldig endring i amplitude, frekvens.

Med forplantningen av en lydbølge, som består av kondensasjoner og sjeldnere luft, endres trykket på trommehinnen. Enheten for trykk er 1 N/m2 og enheten for lydeffekt er 1 W/m2.

Terskelen for hørsel er minimumsvolumet av lyd som en person oppfatter. Det er forskjellig for forskjellige mennesker, og derfor anses det konvensjonelt å være et lydtrykk lik 2x10 "5 N / m2 ved 1000 Hz, tilsvarende en effekt på 10" 12 W / m2, for hørselsgrensen. Det er med disse størrelsene at den målte lyden sammenlignes.

For eksempel er lydeffekten til motorer under start av et jetfly 10 W/m2, det vil si at den overskrider terskelen med 1013 ganger. Det er upraktisk å operere med så store tall. De sier om lyder med forskjellig lydstyrke at den ene er høyere enn den andre, ikke så mange ganger, men med så mange enheter. Volumenheten heter Bel - etter oppfinneren av telefonen A. Bel (1847-1922). Lydstyrke måles i desibel: 1 dB = 0,1 B (Bel). En visuell representasjon av hvordan lydintensitet, lydtrykk og volumnivå henger sammen.

Oppfatningen av lyd avhenger ikke bare av dens kvantitative egenskaper (trykk og kraft), men også av dens kvalitet - frekvens.

Den samme lyden ved forskjellige frekvenser har forskjellig lydstyrke.

Noen mennesker hører ikke høyfrekvente lyder. Så hos eldre mennesker synker den øvre grensen for lydoppfatning til 6000 Hz. De hører for eksempel ikke knirkingen fra en mygg og trillen fra en cricket, som lager lyder med en frekvens på rundt 20 000 Hz.

Den kjente engelske fysikeren D. Tyndall beskriver en av sine turer med en venn slik: «Engene på begge sider av veien vrimlet av insekter, som fylte luften med deres skarpe summing til mine ører, men vennen min hørte ikke. noe av dette - musikken til insekter fløy utover hørselsgrensene hans” !

Støynivåer

Lydstyrke – energinivået i lyd – måles i desibel. En hvisking tilsvarer omtrent 15 dB, raslingen av stemmer i et studentauditorium når omtrent 50 dB, og gatestøy i tung trafikk er omtrent 90 dB. Støy over 100 dB kan være uutholdelig for det menneskelige øret. Støy i størrelsesorden 140 dB (for eksempel lyden av et jetfly som letter) kan være smertefullt for øret og skade trommehinnen.

For de fleste blir hørselen matt med alderen. Dette skyldes at ørebeinene mister sin opprinnelige bevegelighet, og derfor overføres ikke vibrasjonene til det indre øret. I tillegg kan infeksjoner i hørselsorganene skade trommehinnen og påvirke beinets funksjon negativt. Hvis du har hørselsproblemer, bør du umiddelbart oppsøke lege. Noen typer døvhet er forårsaket av skade på det indre øret eller hørselsnerven. Hørselstap kan også være forårsaket av konstant støyeksponering (som på et fabrikkgulv) eller plutselige og svært høye lydutbrudd. Du må være veldig forsiktig når du bruker personlige stereospillere, da for høyt volum også kan føre til døvhet.

Tillatt innendørs støy

Når det gjelder støynivået skal det bemerkes at et slikt konsept ikke er flyktig og uoppgjort fra et lovmessig synspunkt. Så, i Ukraina til i dag, er de sanitære normene for tillatt støy i lokalene til boliger og offentlige bygninger og på territoriet til boligutvikling vedtatt tilbake i USSR-tiden i kraft. I henhold til dette dokumentet, i boliger, skal støynivået sikres, ikke overstige 40 dB på dagtid og 30 dB om natten (fra 22:00 til 08:00).

Ganske ofte gir støy viktig informasjon. En bil- eller motorsykkelracer lytter nøye til lydene som motoren, chassiset og andre deler av et kjøretøy i bevegelse lager, fordi all fremmed støy kan være en forvarsel om en ulykke. Støy spiller en betydelig rolle innen akustikk, optikk, datateknologi og medisin.

Hva er støy? Det forstås som kaotiske komplekse vibrasjoner av forskjellig fysisk natur.

Problemet med støy har eksistert veldig lenge. Allerede i gamle tider forårsaket lyden av hjul på brosteinsbelegget søvnløshet hos mange.

Eller kanskje problemet oppsto enda tidligere, da hulenaboene begynte å krangle fordi en av dem banket for høyt mens de lagde en steinkniv eller øks?

Støyforurensning øker hele tiden. Hvis i 1948, under en undersøkelse av innbyggere i store byer, 23% av de spurte svarte bekreftende på spørsmålet om de var bekymret for støy i leiligheten, så i 1961 - allerede 50%. Det siste tiåret har støynivået i byer økt med 10-15 ganger.

Støy er en type lyd, selv om det ofte omtales som "uønsket lyd". Samtidig, ifølge eksperter, er støyen fra en trikk estimert til nivået 85-88 dB, en trolleybuss - 71 dB, en buss med en motorkapasitet på mer enn 220 hk. Med. - 92 dB, mindre enn 220 hk Med. - 80-85 dB.

Forskere ved Ohio State University har funnet ut at personer som regelmessig blir utsatt for høye lyder har 1,5 ganger større sannsynlighet enn andre for å utvikle akustisk nevrom.

Akustisk nevrom er en godartet svulst som forårsaker hørselstap. Forskere undersøkte 146 pasienter med akustisk nevrom og 564 friske mennesker. De ble alle stilt spørsmål om hvor ofte de måtte håndtere høye lyder som ikke var svakere enn 80 desibel (trafikkstøy). Spørreskjemaet tok hensyn til støy fra instrumenter, motorer, musikk, barneskrik, støy ved sportsbegivenheter, på barer og restauranter. Studiedeltakerne ble også spurt om de brukte hørselsvern. De som regelmessig hørte på høy musikk hadde 2,5 ganger økt risiko for akustisk nevrom.

For de som ble utsatt for teknisk støy - 1,8 ganger. For folk som regelmessig hører på et barneskrik, er støyen på stadioner, restauranter eller barer 1,4 ganger høyere. Ved bruk av hørselsvern er ikke risikoen for akustisk nevrom høyere enn hos personer som ikke utsettes for støy i det hele tatt.

Påvirkning av akustisk støy på mennesker

Virkningen av akustisk støy på en person er forskjellig:

A. Skadelig

Støy forårsaker en godartet svulst

Langvarig støy påvirker hørselsorganet negativt, strekker trommehinnen, og reduserer dermed følsomheten for lyd. Det fører til et sammenbrudd i aktiviteten til hjertet, leveren, til utmattelse og overbelastning av nerveceller. Lyder og lyder med høy effekt påvirker høreapparatet, nervesentrene, kan forårsake smerte og sjokk. Slik fungerer støy.

Støy er kunstige, teknogene. De har en negativ effekt på det menneskelige nervesystemet. En av de verste bystøyene er støyen fra veitransport på store motorveier. Det irriterer nervesystemet, så en person er plaget av angst, han føler seg sliten.

B. Gunstig

Nyttige lyder inkluderer støy fra løvverk. Bølgesprutet har en beroligende effekt på psyken vår. Det stille suset av løv, suset fra en bekk, den lette vannspruten og lyden av brenningene er alltid hyggelig for en person. De beroliger ham, lindrer stress.

C. Medisinsk

Den terapeutiske effekten på en person ved hjelp av naturlydene oppsto hos leger og biofysikere som jobbet med astronauter på begynnelsen av 80-tallet av det tjuende århundre. I psykoterapeutisk praksis brukes naturlige lyder i behandling av ulike sykdommer som et hjelpemiddel. Psykoterapeuter bruker også den såkalte «hvite støyen». Dette er en slags sus, som vagt minner om lyden av bølger uten vannsprut. Legene mener at "hvit støy" beroliger og stiller.

Virkningen av støy på menneskekroppen

Men er det bare hørselsorganene som lider av støy?

Studentene oppfordres til å finne ut av det ved å lese følgende utsagn.

1. Støy forårsaker for tidlig aldring. I tretti tilfeller av hundre reduserer støy den forventede levetiden til folk i store byer med 8-12 år.

2. Hver tredje kvinne og hver fjerde mann lider av nevroser forårsaket av økt støynivå.

3. Sykdommer som gastritt, magesår og tarmsår finnes oftest hos mennesker som bor og arbeider i støyende omgivelser. Varietymusikere har magesår - en yrkessykdom.

4. Tilstrekkelig sterk støy etter 1 minutt kan gi endringer i den elektriske aktiviteten i hjernen, som blir lik hjernens elektriske aktivitet hos pasienter med epilepsi.

5. Støy deprimerer nervesystemet, spesielt ved gjentatt handling.

6. Under påvirkning av støy er det en vedvarende reduksjon i frekvensen og dybden av pusten. Noen ganger er det arytmi i hjertet, hypertensjon.

7. Under påvirkning av støy, endres karbohydrater, fett, protein, saltmetabolisme, noe som manifesterer seg i en endring i den biokjemiske sammensetningen av blodet (nivået av sukker i blodet synker).

Overdreven støy (over 80 dB) påvirker ikke bare hørselsorganene, men også andre organer og systemer (sirkulasjons-, fordøyelses-, nerve-, etc.), vitale prosesser blir forstyrret, energiomsetningen begynner å råde over plast, noe som fører til for tidlig aldring av kroppen.

STØYPROBLEM

En stor by er alltid ledsaget av trafikkstøy. I løpet av de siste 25-30 årene har støy økt med 12-15 dB i store byer rundt om i verden (dvs. at støyvolumet har økt med 3-4 ganger). Hvis en flyplass ligger innenfor byen, slik tilfellet er i Moskva, Washington, Omsk og en rekke andre byer, fører dette til en flerfoldig overskridelse av det maksimalt tillatte nivået av lydstimuli.

Og likevel er veitransport ledende blant de viktigste støykildene i byen. Det er han som forårsaker støy opp til 95 dB på lydnivåmålerskalaen i hovedgatene i byene. Støynivået i stuer med lukkede vinduer mot motorveien er kun 10-15 dB lavere enn på gaten.

Støyen fra biler avhenger av mange årsaker: bilens merke, dens servicevennlighet, hastighet, kvalitet på veibanen, motorkraft osv. Støyen fra motoren øker kraftig ved start og oppvarming. Når bilen beveger seg i den første hastigheten (opptil 40 km/t), er motorstøyen 2 ganger høyere enn støyen som genereres av den ved den andre hastigheten. Når bilen bremser hardt, øker også støyen betraktelig.

Avhengigheten av tilstanden til menneskekroppen av nivået av miljøstøy har blitt avslørt. Visse endringer i funksjonstilstanden til sentralnerve- og kardiovaskulærsystemet forårsaket av støy ble notert. Iskemisk hjertesykdom, hypertensjon, økt kolesterol i blodet er mer vanlig hos mennesker som bor i støyende områder. Støy forstyrrer i stor grad søvnen, reduserer varigheten og dybden. Innsovningsperioden øker med en time eller mer, og etter å ha våknet føler folk seg slitne og har hodepine. Alt dette blir til slutt til kronisk overarbeid, svekker immunforsvaret, bidrar til utvikling av sykdommer og reduserer effektiviteten.

Nå antas det at støy kan redusere den forventede levetiden til en person med nesten 10 år. Det er også flere psykisk syke på grunn av økende lydstimuli, spesielt kvinner blir påvirket av støy. Generelt har antallet hørselshemmede i byene økt, men hodepine og irritabilitet har blitt de vanligste fenomenene.

STØYFORURENSNING

Lyd og støy med høy effekt påvirker høreapparatet, nervesentre og kan forårsake smerte og sjokk. Slik fungerer støy. Det stille suset av løv, suset fra en bekk, fuglestemmer, den lette vannspruten og lyden av brenningene er alltid hyggelig for en person. De beroliger ham, lindrer stress. Dette brukes i medisinske institusjoner, i psykologiske avlastningsrom. Naturstøy fra naturen blir mer og mer sjeldne, forsvinner helt eller overdøves av industri-, transport- og annen støy.

Langvarig støy påvirker hørselsorganet negativt, og reduserer følsomheten for lyd. Det fører til et sammenbrudd i aktiviteten til hjertet, leveren, til utmattelse og overbelastning av nerveceller. Svekkede celler i nervesystemet kan ikke tilstrekkelig koordinere arbeidet til ulike kroppssystemer. Dette resulterer i forstyrrelser i deres aktiviteter.

Vi vet allerede at 150 dB støy er skadelig for mennesker. Ikke for ingenting i middelalderen var det en henrettelse under klokken. Summingen fra klokken som ringte plaget og drepte sakte.

Hver person oppfatter støy forskjellig. Mye avhenger av alder, temperament, helsetilstand, miljøforhold. Støy har en akkumulerende effekt, det vil si akustiske stimuli, som samler seg i kroppen, presser nervesystemet i økende grad. Støy har en spesielt skadelig effekt på kroppens nevropsykiske aktivitet.

Støy forårsaker funksjonelle forstyrrelser i det kardiovaskulære systemet; har en skadelig effekt på de visuelle og vestibulære analysatorene; redusere refleksaktivitet, som ofte forårsaker ulykker og skader.

Støy er lumsk, dens skadelige effekt på kroppen oppstår usynlig, umerkelig, og sammenbrudd i kroppen oppdages ikke umiddelbart. I tillegg er menneskekroppen praktisk talt forsvarsløs mot støy.

I økende grad snakker leger om støysykdom, en primær lesjon i hørselen og nervesystemet. Kilden til støy kan være en industribedrift eller transport. Spesielt tunge dumpere og trikker gir mye støy. Støy påvirker det menneskelige nervesystemet, og derfor iverksettes støyverntiltak i byer og virksomheter. Jernbane- og trikkelinjer og veier som godstransportpasseringer bør flyttes langs fra sentrale bydeler til spredtbygde strøk, og det bør skapes grøntområder rundt dem som absorberer støy godt. Fly bør ikke fly over byer.

LYDTEKTER

Lydisolering bidrar i stor grad til å unngå de skadelige effektene av støy.

Støyreduksjon oppnås gjennom konstruksjon og akustiske tiltak. I utvendige omsluttende konstruksjoner har vinduer og balkongdører betydelig mindre lydisolering enn selve veggen.

Graden av støybeskyttelse av bygninger bestemmes først og fremst av normene for tillatt støy for lokaler med dette formålet.

KJEMPER AKUSTISK STØY

Akustikklaboratoriet til MNIIP utvikler seksjoner "Akustisk økologi" som en del av prosjektdokumentasjonen. Det gjennomføres prosjekter om lydisolering av lokaler, støykontroll, beregninger av lydforsterkningsanlegg, akustiske målinger. Selv om folk i vanlige rom i økende grad ser etter akustisk komfort - god støybeskyttelse, forståelig tale og fraværet av den såkalte. akustiske fantomer - negative lydbilder dannet av noen. I konstruksjoner beregnet på ytterligere kamp med desibel, veksler minst to lag - "harde" (gipsplater, gipsfiber). Også akustisk design bør okkupere sin beskjedne nisje inni. For å bekjempe akustisk støy brukes frekvensfiltrering.

BY OG GRØNNROM

Hvis du beskytter hjemmet ditt mot støy med trær, vil det være nyttig å vite at lydene ikke absorberes av løvet. Når de treffer stammen, bryter lydbølgene og går ned til jorden, som absorberes. Gran regnes som stillhetens beste vokter. Selv på den mest trafikkerte motorveien kan du leve i fred hvis du beskytter hjemmet ditt ved siden av grønne trær. Og det ville vært fint å plante kastanjer i nærheten. Ett voksent kastanjetre renser et rom som er opptil 10 m høyt, opptil 20 m bredt og opptil 100 m langt fra bileksos. Samtidig, i motsetning til mange andre trær, bryter kastanjen ned giftige gasser uten nesten skade på " Helse".

Betydningen av å plante grønt i bygatene er stor - tett beplantning av busker og skogbelter beskytter mot støy, reduserer den med 10-12 dB (desibel), reduserer konsentrasjonen av skadelige partikler i luften fra 100 til 25%, reduserer vind hastighet fra 10 til 2 m/s, redusere konsentrasjonen av gasser fra maskiner opp til 15 % per volumenhet luft, gjøre luften fuktigere, senke temperaturen, dvs. gjøre den mer pustende.

Grønne områder absorberer også lyder, jo høyere trærne er og jo tettere de plantes, jo mindre lyd høres.

Grønne områder i kombinasjon med plener, blomsterbed har en gunstig effekt på menneskets psyke, beroliger synet, nervesystemet, er en kilde til inspirasjon og øker folks arbeidsevne. De største kunstverkene og litteraturen, oppdagelsene til forskere, ble født under naturens gunstige påvirkning. Dermed ble de største musikalske kreasjonene til Beethoven, Tsjaikovskij, Strauss og andre komponister skapt, malerier av de bemerkelsesverdige russiske landskapsmalerne Shishkin, Levitan, verk av russiske og sovjetiske forfattere. Det er ingen tilfeldighet at det sibirske vitenskapssenteret ble grunnlagt blant de grønne beplantningene i Priobsky-furuskogen. Her, i skyggen av bystøyen, omgitt av grøntområder, utfører våre sibirske forskere sin forskning.

Planting av grønt i slike byer som Moskva og Kiev er høy; i sistnevnte er det for eksempel 200 ganger flere plantinger per innbygger enn i Tokyo. I hovedstaden i Japan, i 50 år (1920-1970), ble omtrent halvparten av "alle grønne områder som ligger innenfor en" radius på ti kilometer fra sentrum ødelagt. I USA har nesten 10 000 hektar med sentrale byparker gått tapt de siste fem årene.

← Støy påvirker menneskers helse negativt, først og fremst forverrer det hørselen, tilstanden til nerve- og kardiovaskulærsystemet.

← Støy kan måles ved hjelp av spesielle enheter - lydnivåmålere.

← Det er nødvendig å bekjempe skadevirkningene av støy ved å kontrollere støynivået, samt gjennom spesielle tiltak for å redusere støynivået.

Ideen om å synge vann kom til hjernen til middelalderjapanere for hundrevis av år siden og nådde sitt høydepunkt ved midten av 1800-tallet. En slik installasjon kalles "shuikinkutsu", som løst oversettes som "vannharpe":

Som videoen antyder, er shuikinkutsu et stort, tomt kar, vanligvis satt i bakken på en betongbase. På toppen av fartøyet er det et hull gjennom hvilket vann drypper inn i det indre. Et dreneringsrør settes inn i betongbasen for å drenere overflødig vann, og selve basen er laget litt konkav slik at det alltid er en grunn pytt på den. Lyden av dråpene spretter av karets vegger, og skaper en naturlig etterklang (se figuren nedenfor).

Shuikinkutsu i snitt: et hult kar på betongbunn konkav på toppen, et dreneringsrør for drenering av overflødig vann, i bunnen og rundt en tilbakefylling av steiner (grus).

Shuikinkutsu har tradisjonelt vært et element i japansk landskapsdesign, Zen steinhager. I gamle dager ble de arrangert ved bredden av bekker i nærheten av buddhistiske templer og hus for te-seremonien. Det ble antatt at etter å ha vasket hendene før teseremonien og hørt magiske lyder fra undergrunnen, stiller en person inn på en sublim stemning. Japanerne mener fortsatt at den beste, mest rene shuikinkutsu bør være laget av solid stein, selv om dette kravet ikke er oppfylt i dag.
Ved midten av 1900-tallet var kunsten å arrangere shuikinkutsu nesten tapt - et par shuikinkutsu ble igjen i hele Japan, men de siste årene har interessen for dem opplevd en ekstraordinær økning. I dag er de laget av rimeligere materialer - oftest fra keramiske eller metallbeholdere av passende størrelse. Det særegne ved lyden av suikinkutsu er at i tillegg til grunntonen til dråpen, oppstår ytterligere frekvenser (harmoniske) inne i beholderen på grunn av resonansen til veggene, både over og under grunntonen.
I våre lokale forhold kan shuikinkutsu lages på forskjellige måter: ikke bare fra en keramisk eller metallbeholder, men også for eksempel lagt ut direkte i bakken fra rød murstein langs metode for å lage eskimo-igloer eller støpt av betong t teknologier for å lage bjeller- disse alternativene i lyd vil være nærmest shuikinkutsu i helstein.
I budsjettversjonen kan du klare deg med et stykke stålrør med stor diameter (630 mm, 720 mm), dekket fra toppenden med et lokk (tykk metallplate) med hull for vannavløp. Jeg vil ikke anbefale å bruke plastbeholdere: plast absorberer noen lydfrekvenser, og i shuikinkutsu må du oppnå maksimal refleksjon fra veggene.
Uunnværlige forhold:
1. hele systemet må være fullstendig skjult under jorden;
2. Basen og fyllingen av sidebihulene må være laget av stein (pukk, grus, småstein) - fylling av bihulene med jord vil oppheve resonansegenskapene til tanken.
Det er logisk å anta at høyden på fartøyet, eller rettere sagt, dets dybde, er av avgjørende betydning i installasjonen: jo mer en vanndråpe akselererer under flukt, jo sterkere vil innvirkningen på bunnen være, jo mer interessant og fyldigere lyden blir. Men du bør ikke nå fanatisme og bygge en rakettsilo - høyden på tanken (et stykke metallrør) på 1,5-2,5 av størrelsen på diameteren er ganske nok. Vær oppmerksom på at jo bredere volumet på beholderen er, desto lavere vil lyden av grunntonen til shuikinkutsu være.
Fysiker Yoshio Watanabe har studert shuikinkutsu etterklangsfunksjoner i laboratoriet, hans studie "Analytic Study of Acoustic Mechanism of "Suikinkutsu"" er fritt tilgjengelig på Internett. For de mest grundige leserne tilbyr Watanabe størrelsene på tradisjonell shuikinkutsu som er optimale etter hans mening: et keramisk kar med en 2 cm tykk vegg med klokke- eller pæreformet form, en fri fallhøyde på 30 til 40 cm, en maksimal indre diameter på ca 35 cm. Men forskeren innrømmer fullt ut alle vilkårlige størrelser og former.
Du kan eksperimentere og få interessante effekter hvis du lager en shuikinkutsu som et rør i et rør: sett inn et rør med mindre diameter (630 mm) og litt lavere høyde inne i et stålrør med større diameter (for eksempel 820 mm) , og skjær flere hull i veggene på innerrøret i forskjellige høyder med en diameter på ca 10-15 cm Da vil det tomme gapet mellom rørene skape ytterligere etterklang, og hvis du er heldig, så et ekko.
Lettvektsalternativ: sett inn et par tykke metallplater 10-15 centimeter brede og over halvparten av det indre volumet av beholderen vertikalt og litt i vinkel inn i betongbunnen under støping - dette vil øke arealet av det indre overflaten av shuikinkutsu, vil ytterligere lydrefleksjoner forekomme, og følgelig vil etterklangstiden øke litt.
Shuikinkutsu kan moderniseres enda mer radikalt: hvis klokkene eller nøye utvalgte metallplater henges i den nedre delen av beholderen langs vannfallets akse, kan en harmonisk lyd oppnås fra innvirkningen av dråper på dem. Men husk at i dette tilfellet er ideen om shuikinkutsu, som er å lytte til den naturlige musikken til vann, forvrengt.
Nå i Japan utføres shuikinkutsu ikke bare i Zen-parker og private eiendommer, men til og med i byer, på kontorer og restauranter. For å gjøre dette er en miniatyrfontene installert i nærheten av suikinkutsu, noen ganger plasseres en eller to mikrofoner inne i fartøyet, deretter blir signalet deres forsterket og matet til høyttalere som er forkledd i nærheten. Resultatet høres omtrent slik ut:

Et godt eksempel å følge.

Shuikinkutsu-entusiaster har gitt ut en CD med innspillinger av ulike shuikikutsu laget i forskjellige deler av Japan.
Ideen om shuikinkutsu fant sin utvikling på den andre siden av Stillehavet:

I hjertet av dette amerikanske «bølgeorgelet» er vanlige plastrør av stor lengde. Installert med en kant nøyaktig på nivå med bølgene, resonerer rørene fra vannbevegelse og fungerer på grunn av deres bøyning også som et lydfilter. I tradisjonen med shuikinkutsu er hele strukturen skjult. Installasjonen er allerede inkludert i turistguider.
Den neste britiske enheten er også laget av plastrør, men er ikke ment å generere lyd, men å endre et eksisterende signal.
Apparatet kalles "Organ Korti" og består av flere rader med hule plastrør festet vertikalt mellom to plater. Rørradene fungerer som et naturlig lydfilter, likt de som finnes i synthesizere og gitar-"dingser": noen frekvenser absorberes av plasten, andre reflekteres gjentatte ganger og resonerer. Som et resultat blir lyden som kommer fra det omkringliggende rommet transformert tilfeldig:

Det ville vært interessant å sette en slik enhet foran en gitarforsterker eller et hvilket som helst høyttalersystem og lytte til hvordan lyden endres. Sannelig, "...alt rundt er musikk. Eller det kan bli det ved hjelp av mikrofoner ”(den amerikanske komponisten John Cage). ...jeg tenker på å lage en shuikinkutsu i mitt land denne sommeren. Med lingam.