Astăzi, actoria vocală pentru piese de teatru și filme este relativ simplă. Cele mai multe dintre zgomotele necesare există în formă electronică, cele lipsă sunt înregistrate și procesate pe un computer. Dar acum o jumătate de secol, au fost folosite mecanisme surprinzător de ingenioase pentru a imita sunete.

Tim Skorenko

Aceste uimitoare mașini de zgomot au fost expuse în ultimii ani în diferite locuri, pentru prima dată în urmă cu câțiva ani la Muzeul Politehnic. Acolo am examinat în detaliu această expunere distractivă. Dispozitive din lemn-metal care imită în mod surprinzător sunetele surfului și ale vântului, o mașină și un tren în trecere, zgomotul copitelor și zgomotul săbiilor, ciripitul unei lăcuste și scârcâitul unei broaște, zgomotul omizilor și al scoicilor care explodează - toate aceste mașini uimitoare au fost dezvoltate, îmbunătățite și descrise de Vladimir Alexandrovich Popov - actor și creatorul de noise design în teatru și cinema, cărora le este dedicată expoziția. Cel mai interesant lucru este interactivitatea expoziției: dispozitivele nu stau, așa cum este adesea cazul la noi, în spatele a trei straturi de sticlă antiglonț, ci sunt destinate utilizatorului. Vino, spectator, prefă-te că ești inginer de sunet, fluieră în vânt, fă zgomot cu o cascadă, joacă-te cu trenul - și asta e interesant, chiar interesant.

Armoniu. „Pentru a transmite zgomotul rezervorului se folosește un armoniu. Interpretul apasă simultan mai multe taste inferioare (atât negru, cât și alb) de pe tastatură și în același timp pompează aer cu ajutorul pedalelor ”(V.A. Popov).

Stăpânul zgomotului

Vladimir Popov și-a început cariera de actor la Teatrul de Artă din Moscova și chiar înainte de revoluție, în 1908. În memoriile sale, a scris că din copilărie i-a plăcut imitația sunetului, a încercat să copieze diverse zgomote, naturale și artificiale. Din anii 1920, a intrat în sfârșit în industria sunetului, proiectând diverse mașini pentru proiectarea zgomotului a spectacolelor. Și în anii treizeci, mecanismele lui au apărut în cinema. De exemplu, cu ajutorul mașinilor sale uimitoare, Popov a exprimat pictura legendară a lui Serghei Eisenstein „Alexander Nevsky”.

A tratat zgomotele ca muzica, a scris partituri pentru fundalul sonor al spectacolelor și emisiunilor radio - și a inventat, a inventat, a inventat. Unele dintre mașinile create de Popov au supraviețuit până în zilele noastre și adună praf în încăperile din spate ale diferitelor teatre - dezvoltarea înregistrării sunetului a făcut ca mecanismele sale ingenioase care necesită anumite abilități de manipulare să nu fie necesare. Astăzi, zgomotul trenului este simulat electronic, dar în vremurile preoțești, întreaga orchestră lucra cu diverse dispozitive după un algoritm strict specificat pentru a crea o imitație fiabilă a unui tren care se apropia. Compozițiile de zgomot ale lui Popov implicau uneori până la douăzeci de muzicieni.

Zgomotul rezervorului. „Dacă apare un tanc pe scenă, atunci instrumentele cu patru roți cu plăci metalice intră în acțiune în acel moment. Dispozitivul este condus de rotația crucii în jurul axei. Se dovedește un sunet puternic, foarte asemănător cu zgomotul pistelor unui tanc mare ”(V.A. Popov).

Rezultatele muncii sale au fost cartea „Sound Design of the Performance”, publicată în 1953 și a primit în același timp și Premiul Stalin. Multe fapte diferite din viața marelui inventator pot fi citate aici - dar ne vom întoarce la tehnologie.

lemn și fier

Cel mai important punct, căruia vizitatorii expoziției nu îi acordă întotdeauna atenție, este faptul că fiecare aparat de zgomot este un instrument muzical la care trebuie să știi să cânți și care necesită anumite condiții acustice. De exemplu, în timpul spectacolelor, „mașinăria cu tunet” era întotdeauna amplasată în partea de sus, pe pasarelele de deasupra scenei, astfel încât tunetele să poată fi auzite în toată sala, creând un sentiment de prezență. Într-o cameră mică, însă, nu face o impresie atât de vie, sunetul său nu este atât de natural și este mult mai aproape de ceea ce este cu adevărat - de zgomotul roților de fier încorporate în mecanism. Cu toate acestea, „nenaturalitatea” unor sunete se explică prin faptul că multe dintre mecanisme nu sunt destinate lucrului „solo” - doar „într-un ansamblu”.

Alte mașini, dimpotrivă, imită perfect sunetul, indiferent de proprietățile acustice ale camerei. De exemplu, „Rip” (un mecanism care face zgomotul surfului), imens și stângaci, copiază atât de exact impactul valurilor pe un țărm blând încât, închizând ochii, vă puteți imagina cu ușurință undeva lângă mare, la un far, pe vreme vântoasă.

Transport de cai nr 4. Un dispozitiv care reproduce sunetul unui vagon de pompieri. Pentru a da un zgomot ușor la începutul funcționării dispozitivului, executantul mută butonul de comandă spre stânga, datorită căruia puterea zgomotului este atenuată. Când axa este mutată în cealaltă parte, zgomotul crește la o forță semnificativă ”(V.A. Popov).

Popov a împărțit zgomotul în mai multe categorii: luptă, natural, industrial, casnic, transport etc. Unele tehnici universale ar putea fi folosite pentru a simula diferite zgomote. De exemplu, foile de fier de diferite grosimi și dimensiuni suspendate la o anumită distanță una de alta ar putea imita zgomotul unei locomotive cu abur care se apropie, zgomotul mașinilor industriale și chiar tunetul. Popov a numit, de asemenea, o tobă uriașă, capabilă să lucreze în diverse „industrii”, un dispozitiv universal.

Dar cele mai multe dintre aceste mașini sunt destul de simple. Mecanismele specializate, concepute pentru a imita un singur sunet, conțin idei de inginerie foarte distractive. De exemplu, căderea picăturilor de apă este imitată de rotația tamburului, a cărui laterală este înlocuită cu frânghii întinse la diferite distanțe. Pe măsură ce se rotesc, ridică bice din piele fixe care plesnesc pe frânghiile următoare - și chiar arată ca o picătură. Vânturile de diferite forțe sunt, de asemenea, simulate prin frecarea tobelor de diferite țesături.

Piele pentru tobă

Poate cea mai remarcabilă poveste legată de reconstrucția mașinilor lui Popov s-a petrecut în timpul fabricării tamburului mare. Pentru un instrument muzical imens, de aproape doi metri în diametru, era nevoie de piele - dar s-a dovedit că era imposibil să cumpărați piele de tobă îmbrăcată, dar nu bronzată în Rusia. Muzicienii au mers la un adevărat abator, de unde au cumpărat două piei proaspăt luate de la tauri. „A fost ceva suprarealist în asta”, râde Peter. - Ne ducem la teatru cu mașina și avem piei însângerate în portbagaj. Le târâm pe acoperișul teatrului, le acoperim, le uscăm - timp de o săptămână, mirosul a fost pe toată Sretenka ... ”Dar toba a fost un succes în cele din urmă.

Vladimir Aleksandrovich a furnizat fiecărui dispozitiv instrucțiuni detaliate pentru interpret fără greș. De exemplu, dispozitivul „Powerful Crack”: „Descărcările puternice de fulgere uscate sunt efectuate folosind dispozitivul „Powerful Crack”. După ce stă pe platforma mașinii-unelte, executantul, aplecat în față cu pieptul și punând ambele mâini deasupra arborelui dințat, îl apucă și îl întoarce spre sine.

Este demn de remarcat faptul că multe dintre mașinile folosite de Popov au fost dezvoltate înaintea lui: Vladimir Alexandrovici doar le-a îmbunătățit. În special, tobele de vânt erau folosite în teatre în timpul iobăgiei.

viata gratioasa

Unul dintre primele filme exprimate complet folosind mecanismele lui Popov a fost comedia „Viața grațioasă” regizat de Boris Yurtsev. Pe lângă vocile actorilor, în acest film, lansat în 1932, nu există niciun sunet înregistrat din natură - totul este imitat. Este de remarcat faptul că dintre cele șase lungmetraje realizate de Yurtsev, acesta este singurul care a supraviețuit. Regizorul, care a căzut în dizgrație în 1935, a fost exilat la Kolyma; filmele sale, altele decât A Graceful Life, s-au pierdut.

Noua incarnare

După apariția bibliotecilor de sunet, mașinile lui Popov au fost aproape uitate. S-au retras în categoria arhaismelor, în trecut. Dar au existat oameni care au fost interesați să facă ca tehnologia trecutului să nu „răsească din cenușă”, ci și să redevină solicitată.

Ideea realizării unui proiect de artă muzicală (care încă nu luase contur ca o expoziție interactivă) stătuse de mult în mintea muzicianului moscovit, pianistul virtuoz Pyotr Aidu și, în sfârșit, și-a găsit întruchiparea materială.

Dispozitiv broasca. Instrucțiunile pentru dispozitivul Frog sunt mult mai complicate decât instrucțiunile similare pentru alte dispozitive. Interpretul sunetului croacăt a trebuit să stăpânească bine instrumentul, astfel încât imitația finală a sunetului să se dovedească destul de naturală.

Echipa care a lucrat la proiect are sediul parțial în teatrul „Școala de Artă Dramatică”. Peter Aidu însuși este asistentul directorului șef pentru partea muzicală, coordonatorul producției de expoziții Alexander Nazarov este șeful atelierelor de teatru etc. Cu toate acestea, zeci de oameni care nu aveau legătură cu teatrul, dar erau gata să ajutor, își petrec timpul într-un proiect cultural ciudat - și toate acestea nu au fost în zadar.

Am stat de vorbă cu Petr Aidu într-una din sălile cu expoziție, într-un vuiet și vâlvă teribil, extras din exponate de vizitatori. „Există multe straturi în această expunere”, a spus el. - Un anumit strat istoric, de vreme ce am scos la lumină povestea unui om foarte talentat, Vladimir Popov; strat interactiv, pentru că oamenii se bucură de ceea ce se întâmplă; strat muzical, deoarece după expoziție intenționăm să folosim exponatele sale în spectacolele noastre, și nu atât pentru voce, ci ca obiecte de artă independente. În timp ce Peter vorbea, televizorul era aprins în spatele lui. Pe ecran este o scenă în care douăsprezece persoane joacă compoziția „Zgomotul trenului” (acesta este un fragment din piesa „Reconstrucția utopiei”).

"Tranziție". „Interpretul pune dispozitivul în acțiune prin balansarea ritmică măsurată a rezonatorului (corpului dispozitivului) în sus și în jos. Navigarea liniștită a valurilor se realizează prin turnarea lentă (nu complet) a conținutului rezonatorului de la un capăt la altul. După ce nu mai vărsați conținutul într-o direcție, aduceți rapid rezonatorul într-o poziție orizontală și duceți-l imediat pe cealaltă parte. Un val puternic se realizează prin turnarea lentă până la capătul întregului conținut al rezonatorului ”(V.A. Popov).

Mașinile au fost realizate după desenele și descrierile lăsate de Popov - originalele unor mașini păstrate în colecția Teatrului de Artă din Moscova au fost văzute de creatorii expoziției după finalizarea lucrării. Una dintre principalele probleme a fost că piesele și materialele care au fost ușor de obținut în anii 1930 nu sunt folosite nicăieri astăzi și nu sunt disponibile pentru vânzare gratuită. De exemplu, este aproape imposibil să găsești o foaie de alamă cu o grosime de 3 mm și dimensiuni de 1000x1000 mm, deoarece actualul GOST presupune tăierea alamei doar 600x1500. Probleme au apărut chiar și cu placajul: placajul necesar de 2,5 mm, conform standardelor moderne, aparține modelelor de aeronave și este destul de rar, cu excepția poate din Finlanda.

Auto. „Zgomotul mașinii este produs de doi interpreți. Unul dintre ei rotește mânerul roții, iar celălalt apasă pârghia plăcii de ridicare și deschide ușor capacele ”(V.A. Popov). Este de remarcat faptul că, cu ajutorul pârghiilor și capacelor, a fost posibil să se varieze semnificativ sunetul mașinii.

A mai fost și o altă dificultate. Popov însuși a observat în mod repetat: pentru a imita orice sunet, trebuie să vă imaginați absolut exact ceea ce doriți să obțineți. Dar, de exemplu, niciunul dintre contemporanii noștri nu a auzit vreodată sunetul comutării unui semafor din anii 1930 în direct - cum vă puteți asigura că dispozitivul corespunzător este realizat corect? În niciun caz - rămâne doar să sperăm în intuiție și filme vechi.

Dar, în general, intuiția creatorilor nu a eșuat - au reușit. Deși aparatele de zgomot au fost inițial destinate oamenilor care știu să le manipuleze, și nu pentru distracție, sunt foarte bune ca exponate interactive de muzeu. Rotind mânerul următorului mecanism, privind un film mut difuzat pe perete, te simți ca un mare inginer de sunet. Și simți cum sub mâinile tale nu se naște zgomotul, ci muzica.

18 februarie 2016

Lumea divertismentului acasă este destul de variată și poate include: vizionarea unui film pe un sistem home theater bun; joc distractiv și captivant sau ascultând muzică. De regulă, fiecare găsește ceva propriu în acest domeniu sau combină totul deodată. Dar indiferent de obiectivele unei persoane în organizarea timpului liber și indiferent la ce extremă ajunge, toate aceste legături sunt strâns legate printr-un singur cuvânt simplu și ușor de înțeles - „sunet”. Într-adevăr, în toate aceste cazuri, vom fi conduși de mâner de coloana sonoră. Dar această întrebare nu este atât de simplă și trivială, mai ales în cazurile în care există dorința de a obține un sunet de înaltă calitate într-o cameră sau în orice alte condiții. Pentru a face acest lucru, nu este întotdeauna necesar să cumpărați componente hi-fi sau hi-end scumpe (deși va fi foarte util), dar o bună cunoaștere a teoriei fizice este suficientă, ceea ce poate elimina majoritatea problemelor care apar pentru toată lumea. care își propune să obțină actorie vocală de înaltă calitate.

În continuare, teoria sunetului și acustica va fi luată în considerare din punct de vedere al fizicii. În acest caz, voi încerca să o fac cât mai accesibilă pentru înțelegerea oricărei persoane care, poate, este departe de cunoașterea legilor sau formulelor fizice, dar totuși visează cu pasiune la realizarea visului de a crea o acustică perfectă. sistem. Nu presupun că pentru a obține rezultate bune în acest domeniu acasă (sau într-o mașină, de exemplu) trebuie să cunoașteți temeinic aceste teorii, totuși, înțelegerea elementelor de bază va evita multe greșeli stupide și absurde, precum și va permite tu pentru a obține efectul sonor maxim de la sistem.orice nivel.

Teoria generală a sunetului și terminologia muzicală

Ce este sunet? Aceasta este senzația pe care o percepe organul auditiv. "ureche"(fenomenul în sine există chiar și fără participarea „urechii” la proces, dar este mai ușor de înțeles în acest fel), care apare atunci când timpanul este excitat de o undă sonoră. În acest caz, urechea acționează ca un „receptor” al undelor sonore de diferite frecvențe.
Unda de sunet Este, de fapt, o serie secvențială de etanșări și evacuări ale mediului (cel mai adesea mediul aerian în condiții normale) de diferite frecvențe. Natura undelor sonore este oscilativă, cauzată și produsă de vibrația oricăror corpuri. Apariția și propagarea unei unde sonore clasice este posibilă în trei medii elastice: gazos, lichid și solid. Atunci când o undă sonoră are loc într-unul dintre aceste tipuri de spațiu, unele modificări apar inevitabil în mediul însuși, de exemplu, o modificare a densității sau presiunii aerului, mișcarea particulelor de mase de aer etc.

Deoarece unda sonoră are o natură oscilativă, are o caracteristică precum frecvența. Frecvență măsurată în herți (în onoarea fizicianului german Heinrich Rudolf Hertz) și denotă numărul de vibrații pe o perioadă de timp egală cu o secundă. Acestea. de exemplu, o frecvență de 20 Hz înseamnă un ciclu de 20 de oscilații într-o secundă. Conceptul subiectiv al înălțimii sale depinde și de frecvența sunetului. Cu cât se produc mai multe vibrații sonore pe secundă, cu atât sunetul pare „mai înalt”. Unda sonoră are și o altă caracteristică importantă, care are un nume - lungimea de undă. Lungime de undă Se obișnuiește să se ia în considerare distanța pe care o parcurge un sunet de o anumită frecvență într-o perioadă egală cu o secundă. De exemplu, lungimea de undă a celui mai mic sunet din domeniul audibil uman la 20 Hz este de 16,5 metri, iar lungimea de undă a celui mai înalt sunet la 20.000 Hz este de 1,7 centimetri.

Urechea umană este concepută astfel încât să poată percepe undele doar într-un interval limitat, aproximativ 20 Hz - 20.000 Hz (în funcție de caracteristicile unei anumite persoane, cineva este capabil să audă puțin mai mult, cineva mai puțin) . Astfel, asta nu înseamnă că sunetele sub sau deasupra acestor frecvențe nu există, pur și simplu nu sunt percepute de urechea umană, trecând dincolo de intervalul audibil. Se numește sunetul peste intervalul audibil ecografie, se apelează sunetul sub intervalul audibil infrasunete. Unele animale sunt capabile să perceapă sunete ultra și infra, unele chiar folosesc acest interval pentru orientarea în spațiu (lilieci, delfini). Dacă sunetul trece printr-un mediu care nu intră direct în contact cu organul auditiv uman, atunci este posibil ca un astfel de sunet să nu fie auzit sau să fie foarte slăbit ulterior.

În terminologia muzicală a sunetului, există denumiri atât de importante precum octava, tonul și tonul sunetului. Octavăînseamnă un interval în care raportul de frecvențe dintre sunete este de 1 la 2. O octavă este de obicei foarte audibilă, în timp ce sunetele din acest interval pot fi foarte asemănătoare între ele. O octava poate fi numita si un sunet care produce de doua ori mai multe vibratii decat un alt sunet in aceeasi perioada de timp. De exemplu, o frecvență de 800 Hz nu este altceva decât o octavă superioară de 400 Hz, iar o frecvență de 400 Hz este, la rândul său, următoarea octavă de sunet cu o frecvență de 200 Hz. O octavă este formată din tonuri și tonuri. Oscilațiile variabile într-o undă sonoră armonică de o frecvență sunt percepute de urechea umană ca tonul muzical. Vibrațiile de înaltă frecvență pot fi interpretate ca sunete înalte, vibrațiile de joasă frecvență ca sunete joase. Urechea umană este capabilă să distingă clar sunetele cu o diferență de un ton (în intervalul de până la 4000 Hz). În ciuda acestui fapt, un număr extrem de mic de tonuri sunt folosite în muzică. Acest lucru este explicat din considerente ale principiului consonanței armonice, totul se bazează pe principiul octavelor.

Luați în considerare teoria tonurilor muzicale folosind exemplul unei coarde întinse într-un anumit mod. Un astfel de șir, în funcție de forța de tensiune, va fi „acordat” la o anumită frecvență. Când acest șir este expus la ceva cu o forță specifică, care îl va face să vibreze, un anumit ton de sunet va fi observat în mod constant, vom auzi frecvența de acordare dorită. Acest sunet se numește tonul fundamental. Pentru tonul principal din domeniul muzical este acceptată oficial frecvența notei „la” a primei octave, egală cu 440 Hz. Cu toate acestea, cele mai multe instrumente muzicale nu reproduc niciodată tonuri fundamentale pure; ele sunt în mod inevitabil însoțite de armături numite acorduri. Aici este oportun să reamintim o definiție importantă a acusticii muzicale, conceptul de timbru sonor. Timbru- aceasta este o caracteristică a sunetelor muzicale care conferă instrumentelor muzicale și vocilor specificitatea lor unică, recunoscută, de sunet, chiar și atunci când se compară sunete de aceeași înălțime și volum. Timbrul fiecărui instrument muzical depinde de distribuția energiei sonore peste tonuri în momentul în care sunetul apare.

Hartonurile formează o culoare specifică a tonului fundamental, prin care putem identifica și recunoaște cu ușurință un anumit instrument, precum și să distingem clar sunetul acestuia de un alt instrument. Există două tipuri de tonuri: armonice și non-armonice. Tonuri armonice sunt, prin definiție, multipli ai frecvenței fundamentale. Dimpotrivă, dacă tonurile nu sunt multiple și se abat semnificativ de la valori, atunci ele se numesc nearmonic. În muzică este practic exclusă operarea armăturilor non-multiple, prin urmare termenul se reduce la conceptul de „harmonic”, adică armonic. Pentru unele instrumente, de exemplu, pianul, tonul principal nici măcar nu are timp să se formeze, pentru o perioadă scurtă are loc o creștere a energiei sonore a tonurilor, iar apoi are loc o scădere la fel de rapid. Multe instrumente creează un așa-numit efect de „ton de tranziție”, atunci când energia anumitor tonuri este maximă la un anumit moment în timp, de obicei chiar la început, dar apoi se schimbă brusc și trece la alte tonuri. Gama de frecvență a fiecărui instrument poate fi considerată separat și este de obicei limitată de frecvențele tonurilor fundamentale pe care acest instrument special este capabil să le reproducă.

În teoria sunetului există și un astfel de lucru precum ZGOMOTUL. Zgomot- acesta este orice sunet care este creat de o combinație de surse care sunt inconsecvente între ele. Toată lumea este conștientă de zgomotul frunzelor copacilor, legănat de vânt etc.

Ce determină volumul sunetului? Este evident că un astfel de fenomen depinde direct de cantitatea de energie transportată de unda sonoră. Pentru a determina indicatorii cantitativi ai zgomotului, există un concept - intensitatea sunetului. Intensitatea sunetului este definit ca fluxul de energie care trece printr-o zonă a spațiului (de exemplu, cm2) pe unitatea de timp (de exemplu, pe secundă). Într-o conversație normală, intensitatea este de aproximativ 9 sau 10 W/cm2. Urechea umană este capabilă să perceapă sunete cu o gamă destul de largă de sensibilitate, în timp ce susceptibilitatea frecvențelor nu este uniformă în spectrul sonor. Deci, cel mai bine perceput interval de frecvență este 1000 Hz - 4000 Hz, care acoperă cel mai larg vorbirea umană.

Deoarece sunetele variază atât de mult ca intensitate, este mai convenabil să le tratați ca o valoare logaritmică și să o măsurați în decibeli (după omul de știință scoțian Alexander Graham Bell). Pragul inferior al sensibilității auditive a urechii umane este de 0 dB, cel superior de 120 dB, fiind numit și „pragul durerii”. Limita superioară a sensibilității nu este, de asemenea, percepută de urechea umană în același mod, ci depinde de frecvența specifică. Sunetele de joasă frecvență trebuie să aibă o intensitate mult mai mare decât frecvențele înalte pentru a provoca un prag de durere. De exemplu, pragul durerii la o frecvență joasă de 31,5 Hz apare la un nivel de intensitate a sunetului de 135 dB, când la o frecvență de 2000 Hz senzația de durere apare deja la 112 dB. Există, de asemenea, conceptul de presiune sonoră, care extinde de fapt explicația obișnuită pentru propagarea unei unde sonore în aer. Presiunea sonoră- aceasta este o suprapresiune variabila care apare intr-un mediu elastic ca urmare a trecerii unei unde sonore prin acesta.

Natura ondulatorie a sunetului

Pentru a înțelege mai bine sistemul de generare a undelor sonore, imaginați-vă un difuzor clasic situat într-un tub plin cu aer. Dacă difuzorul face o mișcare bruscă înainte, atunci aerul din imediata apropiere a difuzorului este comprimat pentru o clipă. După aceea, aerul se va extinde, împingând astfel regiunea de aer comprimat de-a lungul țevii.
Este această mișcare a undei care va fi ulterior sunetul când ajunge la organul auditiv și „excită” timpanul. Când apare o undă sonoră într-un gaz, se creează o presiune și densitate în exces, iar particulele se mișcă cu o viteză constantă. Despre undele sonore, este important să ne amintim faptul că substanța nu se mișcă odată cu unda sonoră, ci are loc doar o perturbare temporară a maselor de aer.

Dacă ne imaginăm un piston suspendat în spațiu liber pe un arc și făcând mișcări repetate „înainte și înapoi”, atunci astfel de oscilații vor fi numite armonice sau sinusoidale (dacă reprezentăm unda sub forma unui grafic, atunci în acest caz obținem o undă sinusoidală pură cu urcușuri și coborâșuri repetate). Dacă ne imaginăm un difuzor într-o țeavă (ca în exemplul descris mai sus), efectuând oscilații armonice, atunci în momentul în care difuzorul se mișcă „înainte”, se obține efectul deja cunoscut de comprimare a aerului, iar atunci când difuzorul se mișcă „înapoi” , se obține efectul invers al rarefării. În acest caz, un val de compresii alternative și rarefacție se va propaga prin conductă. Se va numi distanța de-a lungul conductei dintre maximele sau minimele (fazele) adiacente lungime de undă. Dacă particulele oscilează paralel cu direcția de propagare a undei, atunci unda se numește longitudinal. Dacă ele oscilează perpendicular pe direcția de propagare, atunci se numește unda transversal. De obicei, undele sonore în gaze și lichide sunt longitudinale, în timp ce în solide pot apărea unde de ambele tipuri. Undele transversale în solide apar din cauza rezistenței la schimbarea formei. Principala diferență dintre aceste două tipuri de unde este că o undă transversală are proprietatea de polarizare (oscilațiile au loc într-un anumit plan), în timp ce o undă longitudinală nu o are.

Viteza sunetului

Viteza sunetului depinde direct de caracteristicile mediului în care se propagă. Este determinată (dependentă) de două proprietăți ale mediului: elasticitatea și densitatea materialului. Viteza sunetului în solide, respectiv, depinde direct de tipul de material și de proprietățile acestuia. Viteza în mediile gazoase depinde doar de un singur tip de deformare a mediului: compresie-rarefacție. Modificarea presiunii într-o undă sonoră are loc fără schimb de căldură cu particulele din jur și se numește adiabatică.
Viteza sunetului într-un gaz depinde în principal de temperatură - crește odată cu creșterea temperaturii și scade odată cu scăderea. De asemenea, viteza sunetului într-un mediu gazos depinde de dimensiunea și masa moleculelor de gaz în sine - cu cât masa și dimensiunea particulelor sunt mai mici, cu atât „conductivitatea” undei este mai mare și, respectiv, viteza este mai mare.

În mediile lichide și solide, principiul de propagare și viteza sunetului sunt similare cu modul în care o undă se propagă în aer: prin compresie-descărcare. Dar în aceste medii, pe lângă aceeași dependență de temperatură, densitatea mediului și compoziția/structura acestuia sunt destul de importante. Cu cât densitatea substanței este mai mică, cu atât viteza sunetului este mai mare și invers. Dependența de compoziția mediului este mai complicată și este determinată în fiecare caz specific, ținând cont de localizarea și interacțiunea moleculelor/atomilor.

Viteza sunetului în aer la t, °C 20: 343 m/s
Viteza sunetului în apa distilată la t, °C 20: 1481 m/s
Viteza sunetului în oțel la t, °C 20: 5000 m/s

Unde stătătoare și interferențe

Când un difuzor creează unde sonore într-un spațiu restrâns, are loc inevitabil efectul reflectării undelor de la granițe. Drept urmare, cel mai adesea efect de interferență- când două sau mai multe unde sonore sunt suprapuse una peste alta. Cazuri speciale ale fenomenului de interferenţă sunt formarea de: 1) Unde bătăitoare sau 2) Unde staţionare. Bataia valurilor- este cazul când există un adaos de unde cu frecvențe și amplitudini apropiate. Modelul de apariție a bătăilor: când două valuri similare ca frecvență sunt suprapuse una peste alta. La un moment dat, cu o astfel de suprapunere, vârfurile de amplitudine pot coincide „în fază” și, de asemenea, recesiunile în „antifază” pot coincide. Așa sunt caracterizate bătăile sonore. Este important de reținut că, spre deosebire de undele staționare, coincidențele de fază ale vârfurilor nu apar în mod constant, ci la anumite intervale de timp. După ureche, un astfel de model de bătăi diferă destul de clar și este auzit ca o creștere periodică și, respectiv, o scădere a volumului. Mecanismul de apariție a acestui efect este extrem de simplu: în momentul coincidenței vârfurilor volumul crește, în momentul coincidenței recesiunilor volumul scade.

valuri stătătoare apar în cazul suprapunerii a două unde de aceeași amplitudine, fază și frecvență, atunci când astfel de unde „se întâlnesc” una se mișcă în direcția înainte, iar cealaltă în direcția opusă. În zona spațiului (unde s-a format o undă staționară), apare o imagine de suprapunere a două amplitudini de frecvență, cu maxime alternând (așa-numitele antinoduri) și minime (așa-numitele noduri). Când apare acest fenomen, frecvența, faza și coeficientul de atenuare al undei la locul de reflexie sunt extrem de importante. Spre deosebire de undele care călătoresc, nu există nici un transfer de energie într-o undă staționară din cauza faptului că undele înainte și înapoi care formează această undă transportă energie în cantități egale în ambele direcții înainte și opuse. Pentru o înțelegere vizuală a apariției unui val staționar, să ne imaginăm un exemplu din acustica casei. Să presupunem că avem difuzoare pe podea într-un spațiu limitat (cameră). După ce i-a făcut să cânte o melodie cu mult bas, să încercăm să schimbăm locația ascultătorului în cameră. Astfel, ascultătorul, ajungând în zona de minim (scădere) a undei staționare, va simți efectul că basul a devenit foarte mic, iar dacă ascultătorul intră în zona de maxim (adăugare) frecvențe, atunci invers. se obține efectul unei creșteri semnificative a regiunii basului. În acest caz, efectul este observat în toate octavele frecvenței de bază. De exemplu, dacă frecvența de bază este de 440 Hz, atunci fenomenul de „adunare” sau „scădere” va fi observat și la frecvențe de 880 Hz, 1760 Hz, 3520 Hz etc.

Fenomen de rezonanță

Majoritatea solidelor au propria lor frecvență de rezonanță. Pentru a înțelege acest efect este destul de simplu pe exemplul unei țevi convenționale, deschisă doar la un capăt. Să ne imaginăm o situație în care un difuzor este conectat de la celălalt capăt al conductei, care poate reda o frecvență constantă, putând fi și schimbat ulterior. Acum, o țeavă are propria frecvență de rezonanță, în termeni simpli, aceasta este frecvența la care țeava „rezonează” sau își scoate propriul sunet. Dacă frecvența difuzorului (ca urmare a ajustării) coincide cu frecvența de rezonanță a conductei, atunci va exista un efect de creștere a volumului de mai multe ori. Acest lucru se datorează faptului că difuzorul excită vibrațiile coloanei de aer din conductă cu o amplitudine semnificativă până când se găsește aceeași „frecvență de rezonanță” și apare efectul de adăugare. Fenomenul rezultat poate fi descris astfel: conducta din acest exemplu „ajută” difuzorul rezonând la o anumită frecvență, eforturile acestora se adună și „se revarsă” într-un efect sonor puternic. Pe exemplul instrumentelor muzicale, acest fenomen este ușor de urmărit, deoarece designul majorității conține elemente numite rezonatoare. Nu este greu de ghicit ce servește scopului de a amplifica o anumită frecvență sau ton muzical. De exemplu: un corp de chitară cu un rezonator sub formă de orificiu, asortat cu volumul; Proiectarea țevii la flaut (și a tuturor țevilor în general); Forma cilindrică a corpului tamburului, care în sine este un rezonator cu o anumită frecvență.

Spectrul de frecvență al sunetului și răspunsul în frecvență

Deoarece în practică nu există practic unde de aceeași frecvență, devine necesară descompunerea întregului spectru sonor al gamei audibile în tonuri sau armonice. În aceste scopuri, există grafice care arată dependența energiei relative a vibrațiilor sonore de frecvență. Un astfel de grafic se numește grafic cu spectru de frecvență a sunetului. Spectrul de frecvență al sunetului Există două tipuri: discrete și continue. Graficul spectrului discret afișează frecvențele individual, separate prin spații goale. În spectrul continuu, toate frecvențele sonore sunt prezente simultan.
În cazul muzicii sau acusticii, cel mai des este folosit programul obișnuit. Caracteristici de vârf la frecvență(prescurtat „AFC”). Acest grafic arată dependența amplitudinii vibrațiilor sonore de frecvență pe întregul spectru de frecvență (20 Hz - 20 kHz). Privind un astfel de grafic, este ușor de înțeles, de exemplu, punctele forte sau punctele slabe ale unui anumit difuzor sau ale unui sistem de difuzoare în ansamblu, cele mai puternice zone de întoarcere a energiei, scăderi și creșteri ale frecvenței, atenuare, precum și urmărirea abruptului. a declinului.

Propagarea undelor sonore, fază și antifază

Procesul de propagare a undelor sonore are loc în toate direcțiile de la sursă. Cel mai simplu exemplu pentru înțelegerea acestui fenomen: o pietricică aruncată în apă.
Din locul în care a căzut piatra, valurile încep să diverge pe suprafața apei în toate direcțiile. Totuși, să ne imaginăm o situație folosind un difuzor la un anumit volum, să spunem o cutie închisă, care este conectată la un amplificator și redă un fel de semnal muzical. Este ușor de observat (mai ales dacă dați un semnal puternic de joasă frecvență, cum ar fi o tobă), că difuzorul face o mișcare rapidă „înainte”, iar apoi aceeași mișcare rapidă „înapoi”. Rămâne de înțeles că atunci când difuzorul se deplasează înainte, emite o undă sonoră, pe care o auzim ulterior. Dar ce se întâmplă când difuzorul se mișcă înapoi? Și în mod paradoxal, se întâmplă același lucru, difuzorul scoate același sunet, doar că se propagă în exemplul nostru în întregime în volumul cutiei, fără a trece dincolo de el (cutia este închisă). În general, în exemplul de mai sus, se pot observa destul de multe fenomene fizice interesante, dintre care cel mai semnificativ este conceptul de fază.

Unda sonoră pe care difuzorul, fiind în volum, o radiază în direcția ascultătorului – este „în fază”. Unda inversă, care intră în volumul cutiei, va fi în mod corespunzător antifază. Rămâne doar să înțelegem ce înseamnă aceste concepte? Faza semnalului- acesta este nivelul presiunii acustice la momentul curent la un punct din spațiu. Faza este cel mai ușor de înțeles prin exemplul redării materialului muzical de către o pereche stereo convențională de difuzoare de acasă. Să ne imaginăm că două astfel de difuzoare pe podea sunt instalate într-o anumită cameră și se joacă. Ambele difuzoare reproduc în acest caz un semnal variabil de presiune sonoră sincronă, în plus, presiunea sonoră a unui difuzor se adaugă la presiunea sonoră a celuilalt difuzor. Un efect similar apare datorită sincronismului reproducerii semnalului difuzoarelor din stânga și din dreapta, respectiv, cu alte cuvinte, vârfurile și văile undelor emise de difuzoarele din stânga și din dreapta coincid.

Acum să ne imaginăm că presiunile sonore încă se schimbă în același mod (nu s-au schimbat), dar acum sunt opuse una față de cealaltă. Acest lucru se poate întâmpla dacă conectați unul dintre cele două difuzoare în polaritate inversă (cablu ("+" de la amplificator la terminalul "-" al sistemului de difuzoare și cablul "-" de la amplificator la terminalul "+" al difuzorului. sistem). În acest caz, semnalul opus în direcție va provoca o diferență de presiune, care poate fi reprezentată ca numere după cum urmează: difuzorul din stânga va crea o presiune de „1 Pa”, iar difuzorul din dreapta va crea o presiune de „minus 1 Pa” . Ca rezultat, volumul total al sunetului la poziția ascultătorului va fi egal cu zero. Acest fenomen se numește antifază. Dacă luăm în considerare exemplul mai detaliat pentru înțelegere, se dovedește că două difuzoare care joacă „în fază” creează aceleași zone de compresie și rarefacție a aerului, care de fapt se ajută reciproc. În cazul unei antifaze idealizate, zona de compactare a spațiului aerian creată de un difuzor va fi însoțită de o zonă de rarefacție a spațiului aerian creat de al doilea difuzor. Arată aproximativ ca fenomenul de amortizare sincronă reciprocă a undelor. Adevărat, în practică, volumul nu scade la zero și vom auzi un sunet puternic distorsionat și atenuat.

În cel mai accesibil mod, acest fenomen poate fi descris astfel: două semnale cu aceleași oscilații (frecvență), dar deplasate în timp. Având în vedere acest lucru, este mai convenabil să se reprezinte aceste fenomene de deplasare folosind exemplul ceasurilor rotunde obișnuite. Să ne imaginăm că pe perete atârnă mai multe ceasuri rotunde identice. Când secundele ale acestor ceasuri rulează sincronizate, 30 de secunde pe un ceas și 30 de secunde pe celălalt, atunci acesta este un exemplu de semnal care este în fază. Dacă secunzile rulează cu o schimbare, dar viteza este în continuare aceeași, de exemplu, 30 de secunde pe un ceas și 24 de secunde pe celălalt, atunci acesta este un exemplu clasic de schimbare de fază (schift). În același mod, faza este măsurată în grade, în cadrul unui cerc virtual. În acest caz, când semnalele sunt deplasate unul față de celălalt cu 180 de grade (jumătate de perioadă), se obține o antifază clasică. Adesea, în practică, există schimbări minore de fază, care pot fi, de asemenea, determinate în grade și eliminate cu succes.

Undele sunt plate și sferice. Un front de undă plat se propagă într-o singură direcție și este rar întâlnit în practică. Un front de undă sferic este un tip simplu de undă care radiază dintr-un singur punct și se propagă în toate direcțiile. Undele sonore au proprietatea difracţie, adică capacitatea de a evita obstacolele și obiectele. Gradul de anvelopă depinde de raportul dintre lungimea undei sonore și dimensiunile obstacolului sau găurii. Difracția apare și atunci când există un obstacol în calea sunetului. În acest caz, sunt posibile două scenarii: 1) Dacă dimensiunile obstacolului sunt mult mai mari decât lungimea de undă, atunci sunetul este reflectat sau absorbit (în funcție de gradul de absorbție a materialului, de grosimea obstacolului etc. ), iar în spatele obstacolului se formează o zonă de „umbră acustică”. 2) Dacă dimensiunile obstacolului sunt comparabile cu lungimea de undă sau chiar mai mici decât aceasta, atunci sunetul difractează într-o oarecare măsură în toate direcțiile. Dacă o undă sonoră, când se deplasează într-un mediu, lovește interfața cu un alt mediu (de exemplu, un mediu aerian cu un mediu solid), atunci pot apărea trei scenarii: 1) unda va fi reflectată de interfață 2) unda poate trece într-un alt mediu fără a schimba direcția 3) o undă poate trece în alt mediu cu o schimbare de direcție la limită, aceasta se numește „refracția undei”.

Raportul dintre presiunea în exces a unei unde sonore și viteza volumetrică oscilativă se numește impedanța undei. Cu cuvinte simple, rezistența la undă a mediului poate fi numită capacitatea de a absorbi undele sonore sau de a le „rezist”. Coeficienții de reflexie și transmisie depind direct de raportul impedanțelor de undă ale celor două medii. Rezistența undelor într-un mediu gazos este mult mai mică decât în ​​apă sau solide. Prin urmare, dacă o undă sonoră în aer este incidentă pe un obiect solid sau pe suprafața apei adânci, atunci sunetul este fie reflectat de la suprafață, fie absorbit în mare măsură. Depinde de grosimea suprafeței (apă sau solid) pe care cade unda sonoră dorită. Cu o grosime redusă a unui mediu solid sau lichid, undele sonore aproape complet „trec”, iar invers, cu o grosime mare a mediului, undele sunt mai des reflectate. În cazul reflectării undelor sonore, acest proces are loc după o lege fizică binecunoscută: „Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie”. În acest caz, când o undă dintr-un mediu cu o densitate mai mică lovește limita cu un mediu cu densitate mai mare, fenomenul are loc refracţie. Constă în îndoirea (refracția) a unei unde sonore după „întâlnirea” cu un obstacol și este însoțită în mod necesar de o modificare a vitezei. Refracția depinde și de temperatura mediului în care are loc reflexia.

În procesul de propagare a undelor sonore în spațiu, intensitatea acestora scade inevitabil, putem spune atenuarea undelor și slăbirea sunetului. În practică, este destul de simplu să întâlnești un astfel de efect: de exemplu, dacă doi oameni stau într-un câmp la o distanță apropiată (un metru sau mai aproape) și încep să-și spună ceva unul altuia. Dacă ulterior măriți distanța dintre oameni (dacă încep să se îndepărteze unul de celălalt), același nivel de volum al conversației va deveni din ce în ce mai puțin audibil. Un exemplu similar demonstrează clar fenomenul de reducere a intensității undelor sonore. De ce se întâmplă asta? Motivul pentru aceasta este diferitele procese de transfer de căldură, interacțiunea moleculară și frecarea internă a undelor sonore. Cel mai adesea, în practică, are loc conversia energiei sonore în energie termică. Astfel de procese apar inevitabil în oricare dintre cele 3 medii de propagare a sunetului și pot fi caracterizate ca absorbția undelor sonore.

Intensitatea și gradul de absorbție a undelor sonore depind de mulți factori, cum ar fi presiunea și temperatura mediului. De asemenea, absorbția depinde de frecvența specifică a sunetului. Când o undă sonoră se propagă în lichide sau gaze, există un efect de frecare între diferite particule, care se numește vâscozitate. Ca urmare a acestei frecări la nivel molecular are loc procesul de transformare a undei din sunet în termic. Cu alte cuvinte, cu cât conductivitatea termică a mediului este mai mare, cu atât gradul de absorbție a undelor este mai scăzut. Absorbția sunetului în mediile gazoase depinde și de presiune (presiunea atmosferică se modifică odată cu creșterea altitudinii în raport cu nivelul mării). În ceea ce privește dependența gradului de absorbție de frecvența sunetului, ținând cont de dependențele de mai sus de vâscozitate și conductivitate termică, absorbția sunetului este cu atât mai mare, cu atât frecvența acestuia este mai mare. De exemplu, la temperatură și presiune normale, în aer, absorbția unei unde cu o frecvență de 5000 Hz este de 3 dB/km, iar absorbția unei unde cu o frecvență de 50.000 Hz va fi deja de 300 dB/m.

În mediile solide, toate dependențele de mai sus (conductivitatea termică și vâscozitatea) sunt păstrate, dar la aceasta se mai adaugă câteva condiții. Ele sunt asociate cu structura moleculară a materialelor solide, care pot fi diferite, cu propriile neomogenități. În funcție de această structură moleculară solidă internă, absorbția undelor sonore în acest caz poate fi diferită și depinde de tipul de material particular. Când sunetul trece printr-un corp solid, unda suferă o serie de transformări și distorsiuni, ceea ce duce cel mai adesea la împrăștiere și absorbție a energiei sonore. La nivel molecular, efectul dislocărilor poate apărea, atunci când o undă sonoră determină o deplasare a planurilor atomice, care apoi revin la poziția inițială. Or, mișcarea luxațiilor duce la o coliziune cu luxațiile perpendiculare pe acestea sau cu defecte ale structurii cristaline, ceea ce determină decelerația acestora și, ca urmare, o oarecare absorbție a undei sonore. Cu toate acestea, unda sonoră poate rezona și cu aceste defecte, ceea ce va duce la distorsiunea undei originale. Energia unei unde sonore în momentul interacțiunii cu elementele structurii moleculare a materialului este disipată ca urmare a proceselor de frecare internă.

Voi încerca să analizez caracteristicile percepției auditive umane și unele dintre subtilitățile și caracteristicile propagării sunetului.

Recent, au existat multe controverse cu privire la pericolele și beneficiile turbinelor eoliene din punct de vedere al mediului. Să luăm în considerare mai multe poziții, la care se referă în primul rând oponenții energiei eoliene.

Unul dintre principalele argumente împotriva utilizării turbinelor eoliene este zgomot . Turbinele eoliene produc două tipuri de zgomot: mecanic și aerodinamic. Zgomotul de la turbinele eoliene moderne la o distanță de 20 m de locul de instalare este de 34 - 45 dB. Pentru comparație: zgomotul de fond pe timp de noapte în sat este de 20 - 40 dB, zgomotul de la o mașină la o viteză de 64 km / h - 55 dB, zgomotul de fond la birou - 60 dB, zgomotul de la un camion la o viteză de 48 km/h la o distanță de el la 100m - 65 dB, zgomotul de la un ciocan pneumatic la o distanță de 7 m - 95 dB. Astfel, turbinele eoliene nu sunt o sursă de zgomot care să afecteze în vreun fel negativ sănătatea umană.
Infrasunete și vibrații - o altă problemă de impact negativ. În timpul funcționării morii de vânt, la capetele palelor se formează vârtejuri care, de fapt, sunt surse de infrasunete, cu cât puterea morii de vânt este mai mare, cu atât puterea de vibrație este mai mare și impactul negativ asupra vieții sălbatice. Frecvența acestor vibrații - 6-7 Hz - coincide cu ritmul natural al creierului uman, deci sunt posibile unele efecte psihotrope. Dar toate acestea se aplică fermelor eoliene puternice (acest lucru nu a fost dovedit nici măcar în privința lor). Puterea eoliană mică sub acest aspect este mult mai sigură decât transportul feroviar, mașinile, tramvaiele și alte surse de infrasunete pe care le întâlnim zilnic.
Relativ vibratii , atunci nu mai amenință oamenii, ci clădirile și structurile, metodele de reducere a acesteia sunt o problemă bine studiată.Dacă se alege un profil aerodinamic bun pentru pale, turbina eoliană este bine echilibrată, generatorul este în stare de funcționare și inspecția tehnică este efectuată în timp util, atunci nu există nicio problemă. Cu excepția cazului în care poate fi necesară o amortizare suplimentară dacă moara de vânt este pe acoperiș.
Oponenții turbinelor eoliene se referă și la așa-numitele impact vizual . Impactul vizual este un factor subiectiv. Pentru a îmbunătăți aspectul estetic al turbinelor eoliene, multe firme mari angajează designeri profesioniști. Peisagiştii sunt implicaţi pentru a justifica noi proiecte. Între timp, atunci când se efectuează un sondaj de opinie publică la întrebarea „turbinele eoliene strică peisajul general?” 94% dintre respondenți au răspuns negativ, iar mulți au subliniat că din punct de vedere estetic, turbinele eoliene se potrivesc armonios în mediu, spre deosebire de liniile electrice tradiționale.
De asemenea, unul dintre argumentele împotriva folosirii turbinelor eoliene este daune pentru animale și păsări . În același timp, statisticile arată că, la 10.000 de persoane, mai puțin de 1 moare din cauza turbinelor eoliene, 250 din cauza turnurilor TV, 700 din cauza pesticidelor, 700 din cauza diverselor mecanisme, din cauza liniilor electrice - 800 buc, din cauza pisicilor. - 1000 buc, din cauza caselor/ferestrelor - 5500 buc. Astfel, turbinele eoliene nu sunt cel mai mare rău pentru reprezentanții faunei noastre.
Dar, la rândul său, un generator eolian de 1 MW reduce emisiile atmosferice anuale de 1800 de tone de dioxid de carbon, 9 tone de oxid de sulf, 4 tone de oxid de azot. Este posibil ca tranziția la energia eoliană să permită influențarea ratei de epuizare a ozonului și, în consecință, rata încălzirii globale.
În plus, turbinele eoliene, spre deosebire de centralele termice, produc energie electrică fără utilizarea apei, ceea ce reduce utilizarea resurselor de apă.
Turbinele eoliene produc energie electrică fără a arde combustibilii tradiționali, ceea ce reduce cererea și prețul combustibilului.
Pe baza celor de mai sus, se poate spune cu certitudine că din punct de vedere al mediului, turbinele eoliene nu sunt dăunătoare. Dovada practică pentru aceasta este căaceste tehnologii câștigă o dezvoltare rapidă în Uniunea Europeană, SUA, China și alte țări ale lumii. Energia eoliană modernă generează astăzi peste 200 de miliarde de kWh pe an, ceea ce echivalează cu 1,3% din producția globală de electricitate. În același timp, în unele țări această cifră ajunge la 40%.

Te-ai gândit vreodată că sunetul este una dintre cele mai izbitoare manifestări ale vieții, acțiunii, mișcării? Și, de asemenea, despre faptul că fiecare sunet are propria „față”? Și chiar și cu ochii închiși, fără să vedem nimic, putem doar ghici după sunet ce se întâmplă în jur. Putem distinge vocile cunoștințelor, auzim foșnet, hohote, lătrat, miaunat etc. Toate aceste sunete ne sunt familiare încă din copilărie și le putem identifica cu ușurință pe oricare dintre ele. Mai mult, chiar și în tăcere absolută, putem auzi fiecare dintre sunetele enumerate cu auzul nostru interior. Imaginează-ți ca și cum ar fi real.

Ce este sunetul?

Sunetele percepute de urechea umană sunt una dintre cele mai importante surse de informare despre lumea din jurul nostru. Zgomotul mării și vântul, cântetul păsărilor, vocile oamenilor și strigătele animalelor, zgomotele tunetelor, sunetele urechilor în mișcare, fac mai ușor adaptarea la condițiile externe în schimbare.

Dacă, de exemplu, o piatră a căzut în munți și nu era nimeni în apropiere care să audă sunetul căderii ei, sunetul a existat sau nu? La întrebare se poate răspunde în mod egal atât pozitiv, cât și negativ, deoarece cuvântul „sunet” are un dublu sens. Prin urmare, trebuie să fim de acord. Prin urmare, trebuie să fim de acord cu ceea ce este considerat sunet - un fenomen fizic sub formă de propagare a sunetului. vibrații în aer sau senzația ascultătorului.este în esență o cauză, al doilea este un efect, în timp ce primul concept de sunet este obiectiv, al doilea este subiectiv.În primul caz, sunetul este într-adevăr un flux de energie care curge ca un pârâu de râu. Un astfel de sunet poate schimba mediul prin care trece și este el însuși schimbat de el „În al doilea caz, prin sunet înțelegem senzațiile care apar la ascultător atunci când o undă sonoră acționează prin intermediul aparatului auditiv asupra creierul.Auzind un sunet, o persoană poate experimenta diverse sentimente.Complexul complex de sunete pe care îl numim muzică evocă în noi cele mai diverse emoții.Sunetele formează baza vorbirii, care servește ca principal mijloc de comunicare în societatea umană. În cele din urmă, există o formă de sunet precum zgomotul. Analiza sunetului din punctul de vedere al percepției subiective este mai complicată decât cu o evaluare obiectivă.

Cum se creează sunet?

Comun tuturor sunetelor este faptul că corpurile care le generează, adică sursele de sunet, oscilează (deși cel mai adesea aceste vibrații sunt invizibile pentru ochi). De exemplu, sunetele vocilor oamenilor și ale multor animale apar ca urmare a vibrațiilor corzilor lor vocale, a sunetului instrumentelor muzicale de suflat, a sunetului unei sirene, a șuieratului vântului și a zgomoturilor de tunet. datorita fluctuatiilor maselor de aer.

Pe exemplul unei rigle, poți vedea literalmente cu ochii tăi cum se naște sunetul. Ce mișcare face rigla când fixăm un capăt, îl tragem înapoi pe celălalt și îl eliberăm? Vom observa că părea să tremure, ezită. Pe baza acestui fapt, ajungem la concluzia că sunetul este creat printr-o oscilație scurtă sau lungă a unor obiecte.

Sursa de sunet poate fi nu numai obiecte care vibrează. Fluierul gloanțelor sau al proiectilelor în zbor, urletul vântului, vuietul unui motor cu reacție se nasc din întreruperi ale fluxului de aer, timp în care se produc și rarefacția și comprimarea acestuia.

De asemenea, mișcările oscilatorii sonore pot fi observate cu ajutorul unui dispozitiv - un diapazon. Este o tijă metalică curbată, montată pe un picior pe o cutie de rezonanță. Dacă lovi diapazonul cu un ciocan, va suna. Vibrația ramurilor diapazonului este imperceptibilă. Dar ele pot fi detectate dacă o minge mică suspendată pe un fir este adusă la un diapazon care sună. Mingea va sări periodic, ceea ce indică fluctuațiile ramurilor lui Cameron.

Ca urmare a interacțiunii sursei de sunet cu aerul din jur, particulele de aer încep să se contracte și să se extindă în timp (sau „aproape în timp”) odată cu mișcările sursei de sunet. Apoi, datorită proprietăților aerului ca mediu fluid, vibrațiile sunt transmise de la o particulă de aer la alta.

Spre o explicație a propagării undelor sonore

Ca urmare, vibrațiile sunt transmise prin aer pe o distanță, adică un sunet sau undă acustică sau, pur și simplu, sunetul se propagă în aer. Sunetul, ajungând la urechea umană, la rândul său, excită vibrații în zonele sale sensibile, care sunt percepute de noi sub formă de vorbire, muzică, zgomot etc. (în funcție de proprietățile sunetului dictate de natura sursei sale). ).

Propagarea undelor sonore

Este posibil să vedeți cum „se rulează” sunetul? În aer transparent sau în apă, oscilațiile particulelor în sine sunt imperceptibile. Dar este ușor să găsești un exemplu care să îți spună ce se întâmplă atunci când sunetul se propagă.

O condiție necesară pentru propagarea undelor sonore este prezența unui mediu material.

În vid, undele sonore nu se propagă, deoarece nu există particule care să transmită interacțiunea de la sursa de vibrații.

Prin urmare, pe Lună, din cauza absenței unei atmosfere, domnește liniștea deplină. Nici măcar căderea unui meteorit pe suprafața sa nu este audibilă de observator.

Viteza de propagare a undelor sonore este determinată de viteza de transfer a interacțiunii dintre particule.

Viteza sunetului este viteza de propagare a undelor sonore într-un mediu. Într-un gaz, viteza sunetului se dovedește a fi de ordinul (mai precis, ceva mai puțin) cu viteza termică a moleculelor și, prin urmare, crește odată cu creșterea temperaturii gazului. Cu cât energia potențială de interacțiune a moleculelor unei substanțe este mai mare, cu atât viteza sunetului este mai mare, deci viteza sunetului într-un lichid, care, la rândul său, depășește viteza sunetului într-un gaz. De exemplu, în apa de mare viteza sunetului este de 1513 m/s. În oțel, unde undele transversale și longitudinale se pot propaga, viteza lor de propagare este diferită. Undele transversale se propagă cu o viteză de 3300 m/s, iar longitudinale cu o viteză de 6600 m/s.

Viteza sunetului în orice mediu este calculată prin formula:

unde β este compresibilitatea adiabatică a mediului; ρ - densitate.

Legile de propagare a undelor sonore

Legile de bază ale propagării sunetului includ legile reflectării și refracției sale la granițele diferitelor medii, precum și difracția sunetului și împrăștierea acestuia în prezența obstacolelor și a neomogenităților în mediu și la interfețele dintre medii.

Distanța de propagare a sunetului este influențată de factorul de absorbție a sunetului, adică de transferul ireversibil al energiei undelor sonore în alte tipuri de energie, în special în căldură. Un factor important este, de asemenea, direcția radiației și viteza de propagare a sunetului, care depinde de mediu și de starea lui specifică.

Undele acustice se propagă de la o sursă de sunet în toate direcțiile. Dacă o undă sonoră trece printr-o gaură relativ mică, atunci se propagă în toate direcțiile și nu merge într-un fascicul direcționat. De exemplu, sunetele străzii care pătrund printr-o fereastră deschisă într-o cameră se aud în toate punctele acesteia, și nu doar pe fereastră.

Natura propagării undelor sonore la un obstacol depinde de raportul dintre dimensiunile obstacolului și lungimea de undă. Dacă dimensiunile obstacolului sunt mici în comparație cu lungimea de undă, atunci unda curge în jurul acestui obstacol, propagăndu-se în toate direcțiile.

Undele sonore, care pătrund dintr-un mediu în altul, se abat de la direcția lor inițială, adică sunt refractate. Unghiul de refracție poate fi mai mare sau mai mic decât unghiul de incidență. Depinde de mediul din care pătrunde sunetul. Dacă viteza sunetului în al doilea mediu este mai mare, atunci unghiul de refracție va fi mai mare decât unghiul de incidență și invers.

Întâlnind un obstacol pe drum, undele sonore sunt reflectate din acesta conform unei reguli strict definite - unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență - conceptul de ecou este asociat cu aceasta. Dacă sunetul este reflectat de mai multe suprafețe la distanțe diferite, apar ecouri multiple.

Sunetul se propagă sub forma unei unde sferice divergente care umple un volum din ce în ce mai mare. Pe măsură ce distanța crește, oscilațiile particulelor mediului se slăbesc, iar sunetul se disipează. Se știe că pentru a crește distanța de transmisie, sunetul trebuie concentrat într-o direcție dată. Când vrem, de exemplu, să fim auziți, ne ducem mâinile la gură sau folosim un muștiuc.

Difracția, adică îndoirea razelor de sunet, are o mare influență asupra gamei de propagare a sunetului. Cu cât mediul este mai eterogen, cu atât fasciculul de sunet este mai îndoit și, în consecință, distanța de propagare a sunetului este mai scurtă.

Proprietăți și caracteristici ale sunetului

Principalele caracteristici fizice ale sunetului sunt frecvența și intensitatea vibrațiilor. Ele afectează și percepția auditivă a oamenilor.

Perioada de oscilație este timpul în care are loc o oscilație completă. Un exemplu este un pendul oscilant, când se mișcă din poziția extremă stângă la extrema dreaptă și revine înapoi la poziția inițială.

Frecvența de oscilație este numărul de oscilații (perioade) complete într-o secundă. Această unitate se numește Hertz (Hz). Cu cât frecvența de oscilație este mai mare, cu atât sunetul pe care îl auzim este mai mare, adică sunetul are un ton mai ridicat. În conformitate cu sistemul internațional acceptat de unități, 1000 Hz se numește kiloherți (kHz), iar 1.000.000 se numește megaherți (MHz).

Distribuția frecvenței: sunete audibile - în intervalul 15Hz-20kHz, infrasunete - sub 15Hz; ultrasunete - în intervalul 1,5 (104 - 109 Hz; hipersunete - în intervalul 109 - 1013 Hz.

Urechea umană este cea mai sensibilă la sunete cu o frecvență de 2000 până la 5000 kHz. Cea mai mare acuitate a auzului se observă la vârsta de 15-20 de ani. Auzul se deteriorează odată cu vârsta.

Conceptul de lungime de undă este asociat cu perioada și frecvența oscilațiilor. Lungimea unei unde sonore este distanța dintre două concentrații sau rareificări succesive ale mediului. Folosind exemplul undelor care se propagă pe suprafața apei, aceasta este distanța dintre două creste.

Sunetele diferă și ca timbru. Tonul principal al sunetului este însoțit de tonuri secundare, care sunt întotdeauna mai mari ca frecvență (harmonice). Timbrul este o caracteristică calitativă a sunetului. Cu cât sunt mai multe tonuri suprapuse tonului principal, cu atât sunetul este mai „suculent” din punct de vedere muzical.

A doua caracteristică principală este amplitudinea oscilațiilor. Aceasta este cea mai mare abatere de la poziția de echilibru pentru vibrațiile armonice. Pe exemplul unui pendul - abaterea sa maximă la poziția extremă stângă sau la poziția extremă dreaptă. Amplitudinea oscilațiilor determină intensitatea (puterea) sunetului.

Puterea sunetului, sau intensitatea acestuia, este determinată de cantitatea de energie acustică care curge într-o secundă printr-o zonă de un centimetru pătrat. În consecință, intensitatea undelor acustice depinde de mărimea presiunii acustice creată de sursă în mediu.

Loudness este, la rândul său, legat de intensitatea sunetului. Cu cât este mai mare intensitatea sunetului, cu atât este mai puternic. Cu toate acestea, aceste concepte nu sunt echivalente. Loudness este o măsură a puterii senzației auditive cauzate de un sunet. Un sunet de aceeași intensitate poate crea percepții auditive diferite la oameni diferiți. Fiecare persoană are propriul prag de auz.

O persoană încetează să audă sunete de intensitate foarte mare și le percepe ca un sentiment de presiune și chiar durere. Această putere a sunetului se numește pragul durerii.

Efectul sunetului asupra urechii umane

Organele auzului uman sunt capabile să perceapă vibrații cu o frecvență de la 15-20 herți până la 16-20 mii herți. Vibrațiile mecanice cu frecvențele indicate se numesc sonore sau acustice (acustica - studiul sunetului).Urechea umană este cea mai sensibilă la sunete cu o frecvență de 1000 până la 3000 Hz. Cea mai mare acuitate auditivă se observă la vârsta de 15-20 de ani. Auzul se deteriorează odată cu vârsta. La o persoană sub 40 de ani, cea mai mare sensibilitate este în regiunea de 3000 Hz, de la 40 la 60 de ani - 2000 Hz, peste 60 de ani - 1000 Hz. În intervalul de până la 500 Hz, putem distinge o scădere sau o creștere a frecvenței chiar și de 1 Hz. La frecvențe mai mari, aparatul nostru auditiv devine mai puțin receptiv la această ușoară modificare a frecvenței. Deci, după 2000 Hz, putem distinge un sunet de altul doar atunci când diferența de frecvență este de cel puțin 5 Hz. Cu o diferență mai mică, sunetele ni se vor părea la fel. Cu toate acestea, aproape nu există reguli fără excepție. Există oameni care au un auz neobișnuit de fin. Un muzician talentat poate detecta o schimbare a sunetului doar cu o fracțiune din vibrații.

Urechea externă este formată din auricul și canalul auditiv, care o leagă de timpan. Funcția principală a urechii exterioare este de a determina direcția sursei de sunet. Canalul urechii, care este un tub lung de doi centimetri care se îngustează spre interior, protejează părțile interioare ale urechii și acționează ca un rezonator. Canalul urechii se termină la timpan, o membrană care vibrează sub acțiunea undelor sonore. Aici, la granița exterioară a urechii medii, are loc transformarea sunetului obiectiv în subiectiv. În spatele membranei timpanice se află trei oase mici interconectate: ciocanul, nicovala și etrierul, prin care vibrațiile sunt transmise către urechea internă.

Acolo, în nervul auditiv, ele sunt transformate în semnale electrice. Cavitatea mică, în care se află ciocanul, nicovala și etrierul, este umplută cu aer și este legată de cavitatea bucală prin trompa lui Eustachio. Datorită acestuia din urmă, aceeași presiune este menținută în interiorul și exteriorul timpanului. De obicei, trompa lui Eustachiu este închisă și se deschide doar cu o schimbare bruscă a presiunii (la căscat, la înghițire) pentru a o egaliza. Dacă trompa lui Eustachiu a unei persoane este închisă, de exemplu, din cauza unei răceli, atunci presiunea nu se egalizează, iar persoana simte durere în urechi. În plus, vibrațiile sunt transmise de la membrana timpanică la fereastra ovală, care este începutul urechii interne. Forța care acționează asupra membranei timpanice este egală cu produsul presiunii și aria membranei timpanice. Dar adevăratele mistere ale auzului încep de la fereastra ovală. Undele sonore se propagă în fluidul (perilimfă) care umple cohleea. Acest organ al urechii interne, în formă de cohlee, are o lungime de trei centimetri și este împărțit în două părți pe toată lungimea printr-un sept. Undele sonore ajung la partiție, o ocolesc și apoi se propagă în direcția aproape în același loc în care au atins prima dată pereția, dar din cealaltă parte. Septul cohleei este format dintr-o membrană bazală foarte groasă și încordată. Vibrațiile sonore creează ondulații ondulate pe suprafața sa, în timp ce crestele pentru diferite frecvențe se află în secțiuni complet definite ale membranei. Vibrațiile mecanice sunt transformate în vibrații electrice într-un organ special (organul lui Corti) situat deasupra părții superioare a membranei principale. Membrana tectorială este situată deasupra organului lui Corti. Ambele organe sunt scufundate într-un fluid - endolimfa și sunt separate de restul cohleei prin membrana Reissner. Firele de păr care cresc din orga, Corti, pătrund aproape în membrana tectorială, iar când apare sunetul, se ating - sunetul este convertit, acum este codificat sub formă de semnale electrice. Un rol semnificativ în întărirea capacității noastre de a percepe sunetele îl joacă pielea și oasele craniului, datorită bunei lor conductivitati. De exemplu, dacă puneți urechea pe șină, atunci mișcarea unui tren care se apropie poate fi detectată cu mult înainte de a apărea.

Efectul sunetului asupra corpului uman

În ultimele decenii, numărul diferitelor tipuri de mașini și alte surse de zgomot a crescut brusc, răspândirea radiourilor portabile și a casetofonelor, adesea pornite la volum mare, și pasiunea pentru muzica populară tare. Se observă că în orașe la fiecare 5-10 ani nivelul de zgomot crește cu 5 dB (decibeli). Trebuie avut în vedere că pentru strămoșii îndepărtați ai omului, zgomotul era un semnal de alarmă, indicând posibilitatea unui pericol. În același timp, sistemele simpatico-suprarenal și cardiovascular, schimbul de gaze și alte tipuri de metabolism s-au schimbat rapid (nivelul de zahăr și colesterol din sânge a crescut), pregătind organismul pentru luptă sau zbor. Deși la omul modern această funcție a auzului și-a pierdut o asemenea semnificație practică, s-au păstrat „reacțiile vegetative ale luptei pentru existență”. Deci, chiar și un zgomot pe termen scurt de 60-90 dB determină o creștere a secreției de hormoni pituitari care stimulează producția de mulți alți hormoni, în special, catecolamine (adrenalină și norepinefrină), activitatea inimii crește, vasele de sânge îngustă, tensiunea arterială (TA) crește. În același timp, sa observat că cea mai pronunțată creștere a tensiunii arteriale se observă la pacienții cu hipertensiune arterială și la persoanele cu predispoziție ereditară la aceasta. Sub influența zgomotului, activitatea creierului este perturbată: natura electroencefalogramei se modifică, claritatea percepției și performanța mentală scad. A existat o deteriorare a digestiei. Se știe că expunerea prelungită la medii zgomotoase duce la pierderea auzului. În funcție de sensibilitatea individuală, oamenii evaluează diferit zgomotul ca fiind neplăcut și deranjant. În același timp, muzica și vorbirea de interes pentru ascultător, chiar și la 40-80 dB, pot fi transferate relativ ușor. De obicei, auzul percepe fluctuații în intervalul 16-20000 Hz (oscilații pe secundă). Este important de subliniat faptul că consecințele neplăcute sunt cauzate nu numai de zgomotul excesiv în domeniul audibil al oscilațiilor: ultrasunetele și infrasunetele în intervalele nepercepute de auzul uman (peste 20 mii Hz și sub 16 Hz) provoacă și efort nervos, stare de rău. , amețeli, modificări ale activității organelor interne, în special a sistemului nervos și cardiovascular. S-a stabilit că rezidenții din zonele situate în apropierea principalelor aeroporturi internaționale au o incidență net mai mare a hipertensiunii decât într-o zonă mai liniștită a aceluiași oraș. Zgomotul excesiv (peste 80 dB) afectează nu numai organele auzului, ci și alte organe și sisteme (circulator, digestiv, nervos etc.). procesele de viață sunt perturbate, metabolismul energetic începe să prevaleze asupra plasticului, ceea ce duce la îmbătrânirea prematură a organismului.

Odată cu aceste observații-descoperiri, au început să apară metode de influență intenționată asupra unei persoane. Puteți influența mintea și comportamentul unei persoane în diverse moduri, dintre care unul necesită echipamente speciale (tehnici tehnotronice, zombificare.).

Izolarea fonică

Gradul de protecție fonică a clădirilor este determinat în primul rând de normele de zgomot admisibil pentru spațiile cu acest scop. Parametrii de zgomot constant normalizat la punctele calculate sunt nivelurile de presiune acustică L, dB, în benzi de frecvență de octave cu frecvențe medii geometrice de 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Pentru calcule aproximative este permisă utilizarea nivelurilor de zgomot LA, dBA. Parametrii normalizați ai zgomotului intermitent în punctele de proiectare sunt nivelurile de zgomot echivalente LA eq, dBA și nivelurile maxime de zgomot LA max, dBA.

Nivelurile admisibile ale presiunii sonore (nivelurile echivalente ale presiunii sonore) sunt standardizate prin SNiP II-12-77 „Protecție împotriva zgomotului”.

Trebuie avut în vedere faptul că nivelurile admisibile de zgomot din surse externe în incintă sunt stabilite sub rezerva asigurării ventilației normative a spațiilor (pentru spații rezidențiale, secții, clase - cu ferestre deschise, traverse, cerceve ferestre înguste).

Izolarea de sunetul aerian este atenuarea energiei sonore atunci când aceasta este transmisă prin gard.

Parametrii standardizați de izolare fonică a structurilor de închidere a clădirilor rezidențiale și publice, precum și a clădirilor și spațiilor auxiliare ale întreprinderilor industriale sunt indicele de izolare fonică aeriană a structurii de închidere Rw, dB și indicele nivelului redus de zgomot de impact sub tavan.

Zgomot. Muzică. Vorbire.

Din punct de vedere al perceperii sunetelor de către organele auzului, acestea pot fi împărțite în principal în trei categorii: zgomot, muzică și vorbire. Acestea sunt diferite zone ale fenomenelor sonore care au informații specifice unei persoane.

Zgomotul este o combinație nesistematică a unui număr mare de sunete, adică fuziunea tuturor acestor sunete într-o singură voce discordantă. Se crede că zgomotul este o categorie de sunete care deranjează o persoană sau deranjează.

Oamenii pot gestiona doar o anumită cantitate de zgomot. Dar dacă trece o oră - alta, iar zgomotul nu se oprește, atunci există tensiune, nervozitate și chiar durere.

Sunetul poate ucide o persoană. În Evul Mediu, a existat chiar și o astfel de execuție, când o persoană a fost pusă sub un clopot și au început să-l bată. Treptat, sunetul clopoțelului a ucis o persoană. Dar asta a fost în Evul Mediu. În vremea noastră, au apărut avioanele supersonice. Dacă o astfel de aeronavă zboară deasupra orașului la o altitudine de 1000-1500 de metri, atunci ferestrele din case vor sparge.

Muzica este un fenomen aparte în lumea sunetelor, dar, spre deosebire de vorbire, nu transmite semnificații semantice sau lingvistice precise. Saturația emoțională și asocierile muzicale plăcute încep în prima copilărie, când copilul are încă comunicare verbală. Ritmurile și cântările îl leagă de mama lui, iar cântatul și dansul sunt un element de comunicare în jocuri. Rolul muzicii în viața umană este atât de mare încât în ​​ultimii ani medicina i-a atribuit proprietăți vindecătoare. Cu ajutorul muzicii, puteți normaliza bioritmurile, asigurați nivelul optim de activitate a sistemului cardiovascular. Dar nu trebuie decât să ne amintim cum intră soldații în luptă. Din timpuri imemoriale, cântecul a fost un atribut indispensabil al marșului unui soldat.

Infrasunete și ultrasunete

Este posibil să numim sunet ceea ce nu auzim deloc? Și dacă nu auzim? Aceste sunete nu mai sunt disponibile nimănui sau nimic?

De exemplu, sunetele cu o frecvență sub 16 herți se numesc infrasunete.

Infrasunete - vibrații elastice și unde cu frecvențe care se află sub intervalul de frecvență audibil de oameni. De obicei, 15-4 Hz este luată ca limită superioară a intervalului infrasonic; o astfel de definiție este condiționată, deoarece cu o intensitate suficientă, percepția auditivă are loc și la frecvențe de câțiva Hz, deși în acest caz caracterul tonal al senzației dispare și doar ciclurile individuale de oscilații devin distinse. Limita inferioară de frecvență a infrasunetelor este incertă. În prezent, domeniul său de studiu se extinde până la aproximativ 0,001 Hz. Astfel, gama de frecvențe infrasonice acoperă aproximativ 15 octave.

Undele infrasonice se propagă în mediul aer și apă, precum și în scoarța terestră. Infrasunetele includ, de asemenea, vibrațiile de joasă frecvență ale structurilor mari, în special vehiculelor, clădirilor.

Și deși urechile noastre nu „prind” astfel de vibrații, dar cumva o persoană le percepe în continuare. În acest caz, avem senzații neplăcute și uneori deranjante.

S-a observat mult timp că unele animale experimentează un sentiment de pericol mult mai devreme decât oamenii. Ei reacționează în avans la un uragan îndepărtat sau la un cutremur iminent. Pe de altă parte, oamenii de știință au descoperit că în timpul evenimentelor catastrofale din natură au loc infrasunete - vibrații de joasă frecvență în aer. Acest lucru a dat naștere la ipoteze că animalele, datorită simțurilor lor ascuțite, percep astfel de semnale mai devreme decât oamenii.

Din păcate, infrasunetele sunt produse de multe mașini și instalații industriale. Dacă, să zicem, se întâmplă într-o mașină sau avion, atunci după ceva timp piloții sau șoferii sunt anxioși, obosesc mai repede, iar aceasta poate fi cauza unui accident.

Ei fac zgomot în aparatele cu infrasunete și apoi este mai greu să lucrezi la ele. Și toți cei din jurul tău vor avea un moment greu. Nu este mai bine dacă „zumzea” cu ventilație cu infrasunete într-o clădire rezidențială. Pare a fi inaudibil, dar oamenii se enervează și chiar se pot îmbolnăvi. Pentru a scăpa de greutățile infrasonice permite un „test” special pe care orice dispozitiv trebuie să îl treacă. Dacă „fonită” în zona infrasunetelor, atunci nu va primi un permis pentru oameni.

Cum se numește un ton foarte înalt? Un astfel de scârțâit care este inaccesibil pentru urechea noastră? Aceasta este ultrasunetele. Ultrasunete - unde elastice cu frecvențe de la aproximativ (1,5 - 2) (104 Hz (15 - 20 kHz) la 109 Hz (1 GHz); regiunea undelor de frecvență de la 109 la 1012 - 1013 Hz se numește de obicei hipersunete. Prin frecvență, ultrasunetele sunt împărțite în mod convenabil în 3 intervale: ultrasunete de joasă frecvență (1,5 (104 - 105 Hz), ultrasunete de frecvență medie (105 - 107 Hz), ultrasunete de înaltă frecvență (107 - 109 Hz). Fiecare dintre aceste intervale este caracterizată de propria sa specifică caracteristici de generare, recepție, distribuție și aplicare.

Prin natura sa fizică, ultrasunetele sunt unde elastice și, prin aceasta, nu diferă de sunet, prin urmare limita de frecvență dintre undele sunet și ultrasunete este condiționată. Cu toate acestea, datorită frecvențelor mai mari și, în consecință, a lungimii de undă scurte, au loc o serie de caracteristici ale propagării ultrasunetelor.

Datorită lungimii de undă scurte a ultrasunetelor, natura acestuia este determinată în primul rând de structura moleculară a mediului. Ultrasunetele într-un gaz, și în special în aer, se propagă cu o mare atenuare. Lichidele și solidele sunt, de regulă, buni conductori ai ultrasunetelor - atenuarea în ele este mult mai mică.

Urechea umană nu este capabilă să perceapă undele ultrasonice. Cu toate acestea, multe animale îl percep în mod liber. Aceștia sunt, printre altele, câinii pe care îi cunoaștem atât de bine. Dar câinii, din păcate, nu pot „latră” cu ultrasunete. Dar liliecii și delfinii au o capacitate uimitoare de a emite și de a primi ultrasunete.

Hipersunetele sunt unde elastice cu frecvențe de la 109 la 1012 - 1013 Hz. Prin natura fizică, hipersunetul nu este diferit de undele sonore și ultrasonice. Datorită frecvențelor mai mari și, în consecință, a unor lungimi de undă mai scurte decât în ​​domeniul ultrasunetelor, interacțiunile hipersunetelor cu cvasiparticulele din mediu devin mult mai semnificative - cu electroni de conducere, fononi termici etc. Hipersunetele este adesea reprezentat și ca un flux de cvasiparticule. - fonoane.

Gama de frecvență hipersunetelor corespunde frecvențelor oscilațiilor electromagnetice ale intervalelor decimetrice, centimetrice și milimetrice (așa-numitele frecvențe ultraînalte). Frecvența de 109 Hz în aer la presiunea atmosferică normală și temperatura camerei ar trebui să fie de același ordin de mărime ca calea liberă medie a moleculelor din aer în aceleași condiții. Cu toate acestea, undele elastice se pot propaga într-un mediu numai dacă lungimea lor de undă este vizibil mai mare decât calea liberă a particulelor în gaze sau mai mare decât distanța interatomică în lichide și solide. Prin urmare, undele hipersonice nu se pot propaga în gaze (în special în aer) la presiunea atmosferică normală. În lichide, atenuarea hipersunetului este foarte mare, iar domeniul de propagare este scurt. Hipersunetul se propagă relativ bine în solide - monocristale, în special la temperaturi scăzute. Dar chiar și în astfel de condiții, hipersunetul este capabil să parcurgă o distanță de doar 1, maxim 15 centimetri.

Sunetul sunt vibrații mecanice care se propagă în medii elastice - gaze, lichide și solide, percepute de organele auzului.

Cu ajutorul unor instrumente speciale, puteți vedea propagarea undelor sonore.

Undele sonore pot dăuna sănătății umane și invers, ajută la vindecarea afecțiunilor, depinde de tipul de sunet.

Se pare că există sunete care nu sunt percepute de urechea umană.

Bibliografie

Peryshkin A. V., Gutnik E. M. Fizică clasa a 9-a

Kasyanov V. A. Fizică clasa a 10-a

Leonov A. A „Cunosc lumea” Det. enciclopedie. Fizică

Capitolul 2. Zgomotul acustic și impactul acestuia asupra oamenilor

Scop: Investigarea impactului zgomotului acustic asupra corpului uman.

Introducere

Lumea din jurul nostru este o lume frumoasă de sunete. În jurul nostru sunt vocile oamenilor și animalelor, muzica și sunetul vântului, cântecul păsărilor. Oamenii transmit informații prin vorbire, iar cu ajutorul auzului acestea sunt percepute. Pentru animale, sunetul nu este mai puțin important și, în anumite privințe, mai important, deoarece auzul lor este mai dezvoltat.

Din punctul de vedere al fizicii, sunetul sunt vibrații mecanice care se propagă într-un mediu elastic: apă, aer, un corp solid etc. Capacitatea unei persoane de a percepe vibrațiile sonore, de a le asculta, se reflectă în numele doctrina sunetului - acustica (din greaca akustikos - audibil, auditiv). Senzația de sunet în organele noastre auditive apare cu modificări periodice ale presiunii aerului. Undele sonore cu o amplitudine mare a modificărilor presiunii sonore sunt percepute de urechea umană ca sunete puternice, cu o amplitudine mică a modificărilor presiunii sonore - ca sunete liniștite. Puterea sunetului depinde de amplitudinea vibrațiilor. Volumul sunetului depinde și de durata acestuia și de caracteristicile individuale ale ascultătorului.

Vibrațiile sonore de înaltă frecvență sunt numite sunete înalte, iar vibrațiile sonore de joasă frecvență sunt numite sunete joase.

Organele auzului uman sunt capabile să perceapă sunete cu o frecvență cuprinsă între aproximativ 20 Hz și 20.000 Hz. Undele longitudinale într-un mediu cu o frecvență de schimbare a presiunii mai mică de 20 Hz se numesc infrasunete, cu o frecvență mai mare de 20.000 Hz - ultrasunete. Urechea umană nu percepe infrasunetele și ultrasunetele, adică nu aude. Trebuie remarcat faptul că limitele indicate ale intervalului de sunet sunt arbitrare, deoarece depind de vârsta oamenilor și de caracteristicile individuale ale aparatului lor de sunet. De obicei, odată cu vârsta, limita superioară de frecvență a sunetelor percepute scade semnificativ - unele persoane în vârstă pot auzi sunete cu frecvențe care nu depășesc 6.000 Hz. Copiii, dimpotrivă, pot percepe sunete a căror frecvență este puțin mai mare de 20.000 Hz.

Oscilațiile ale căror frecvențe sunt mai mari de 20.000 Hz sau mai mici de 20 Hz sunt auzite de unele animale.

Subiectul de studiu al acusticii fiziologice este organul auzului în sine, structura și acțiunea acestuia. Acustica arhitecturală studiază propagarea sunetului în încăperi, influența dimensiunilor și formelor asupra sunetului, proprietățile materialelor care acoperă pereții și tavanele. Aceasta se referă la percepția auditivă a sunetului.

Există, de asemenea, acustica muzicală, care examinează instrumentele muzicale și condițiile pentru cel mai bun sunet al acestora. Acustica fizică se ocupă de studiul vibrațiilor sonore în sine, iar recent a îmbrățișat vibrațiile care se află dincolo de limitele audibilității (ultraacustică). Folosește pe scară largă o varietate de metode pentru a converti vibrațiile mecanice în vibrații electrice și invers (electroacustică).

Referință istorică

Sunetele au început să fie studiate în antichitate, deoarece o persoană este caracterizată de un interes pentru tot ce este nou. Primele observații acustice au fost făcute în secolul al VI-lea î.Hr. Pitagora a stabilit o legătură între înălțimea și coarda lungă sau trompeta care produce sunetul.

În secolul al IV-lea î.Hr., Aristotel a fost primul care a înțeles corect cum circulă sunetul în aer. El a spus că corpul de sunet provoacă compresia și rarefierea aerului, ecoul fiind explicat prin reflectarea sunetului de la obstacole.

În secolul al XV-lea, Leonardo da Vinci a formulat principiul independenței undelor sonore din diverse surse.

În 1660, în experimentele lui Robert Boyle, s-a dovedit că aerul este un conductor de sunet (sunetul nu se propagă în vid).

În 1700-1707. Memoriile lui Joseph Saveur despre acustică au fost publicate de Academia de Științe din Paris. În aceste memorii, Saver discută despre un fenomen binecunoscut designerilor de orgă: dacă două țevi ale unei orgă emit două sunete în același timp, doar puțin diferite ca înălțime, atunci se aud amplificări periodice ale sunetului, asemănătoare unui ruliu de tobe. Saver a explicat acest fenomen prin coincidența periodică a vibrațiilor ambelor sunete. Dacă, de exemplu, unul dintre cele două sunete corespunde la 32 de vibrații pe secundă, iar celălalt la 40 de vibrații, atunci sfârșitul celei de-a patra vibrații a primului sunet coincide cu sfârșitul celei de-a cincea vibrații a celui de-al doilea sunet și astfel sunetul este amplificat. De la țevi de orgă, Saver a trecut la un studiu experimental al vibrațiilor corzilor, observând nodurile și antinodurile vibrațiilor (aceste nume, care încă există în știință, au fost introduse de el) și a observat, de asemenea, că atunci când o coardă este excitată, împreună cu nota principală, sunetul altor note, lungime ale căror unde sunt ½, 1/3, ¼,. din principal. El a numit aceste note cele mai înalte tonuri armonice, iar acest nume era destinat să rămână în știință. În cele din urmă, Saver a fost primul care a încercat să determine limita percepției vibrațiilor ca sunete: pentru sunetele joase, a indicat o limită de 25 de vibrații pe secundă, iar pentru cele înalte - 12 800. După aceea, Newton, pe baza acestor experimente lucrările lui Saver, au dat primul calcul al lungimii de undă a sunetului și au ajuns la concluzia, binecunoscută acum în fizică, că pentru orice țeavă deschisă lungimea de undă a sunetului emis este egală cu dublul lungimii țevii.

Sursele de sunet și natura lor

Comun tuturor sunetelor este faptul că corpurile care le generează, adică sursele de sunet, oscilează. Toată lumea este familiarizată cu sunetele care apar atunci când pielea întinsă peste tobă se mișcă, valurile mării se plimbă, ramurile legănându-se de vânt. Toate sunt diferite unele de altele. „Culoarea” fiecărui sunet individual depinde strict de mișcarea din cauza căreia apare. Deci, dacă mișcarea oscilativă este extrem de rapidă, sunetul conține vibrații de înaltă frecvență. O mișcare oscilativă mai lentă creează un sunet cu frecvență mai joasă. Diverse experimente indică faptul că orice sursă de sunet oscilează în mod necesar (deși cel mai adesea aceste oscilații nu sunt vizibile pentru ochi). De exemplu, sunetele vocilor oamenilor și ale multor animale apar ca urmare a vibrațiilor corzilor lor vocale, a sunetului instrumentelor muzicale de suflat, a sunetului unei sirene, a șuieratului vântului și a zgomoturilor de tunet. datorita fluctuatiilor maselor de aer.

Dar nu orice corp oscilant este o sursă de sunet. De exemplu, o greutate vibrantă suspendată pe un fir sau un arc nu scoate niciun sunet.

Frecvența la care se repetă oscilațiile este măsurată în herți (sau cicluri pe secundă); 1 Hz este frecvența unei astfel de oscilații periodice, perioada este de 1 s. Rețineți că frecvența este proprietatea care ne permite să distingem un sunet de altul.

Studiile au arătat că urechea umană este capabilă să perceapă ca sunet vibrațiile mecanice ale corpurilor care au loc la o frecvență de 20 Hz până la 20.000 Hz. Cu vibrații sonore foarte rapide, peste 20.000 Hz sau foarte lente, sub 20 Hz, nu auzim. De aceea avem nevoie de dispozitive speciale care să înregistreze sunetele care se află în afara limitei de frecvență percepută de urechea umană.

Dacă viteza mișcării oscilatorii determină frecvența sunetului, atunci mărimea acestuia (dimensiunea camerei) este zgomotul. Dacă o astfel de roată este rotită cu viteză mare, va apărea un ton de înaltă frecvență, o rotire mai lentă va genera un ton de frecvență mai scăzută. Mai mult, cu cât dinții roții sunt mai mici (după cum se arată prin linia punctată), cu atât sunetul este mai slab și dinții sunt mai mari, adică cu cât determină devierea plăcii, cu atât sunetul este mai puternic. Astfel, putem observa încă o caracteristică a sunetului - volumul (intensitatea) acestuia.

Este imposibil să nu menționăm o asemenea proprietate a sunetului ca calitate. Calitatea este strâns legată de structură, care poate trece de la prea complexă la extrem de simplă. Tonul diapazonului susținut de rezonator are o structură foarte simplă, deoarece conține o singură frecvență, a cărei valoare depinde numai de designul diapazonului. În acest caz, sunetul diapazonului poate fi atât puternic, cât și slab.

Puteți crea sunete complexe, așa că, de exemplu, multe frecvențe conțin sunetul unui acord de orgă. Chiar și sunetul unei coarde de mandoline este destul de complex. Acest lucru se datorează faptului că coarda întinsă oscilează nu numai cu principalul (ca un diapazon), ci și cu alte frecvențe. Ele generează tonuri suplimentare (armonice), ale căror frecvențe sunt de un număr întreg de ori mai mari decât frecvența tonului fundamental.

Conceptul de frecvență este ilegal de aplicat zgomotului, deși putem vorbi despre unele zone ale frecvențelor sale, deoarece acestea sunt cele care disting un zgomot de altul. Spectrul de zgomot nu mai poate fi reprezentat de una sau mai multe linii, ca în cazul unui semnal monocromatic sau al unei unde periodice care conține multe armonice. Este descris ca o linie întreagă

Structura de frecvență a unor sunete, în special a celor muzicale, este de așa natură încât toate armonizările sunt armonice în raport cu tonul fundamental; în astfel de cazuri, se spune că sunetele au o înălțime (determinată de frecvența înălțimii). Majoritatea sunetelor nu sunt atât de melodioase, nu au un raport integral între frecvențe, caracteristic sunetelor muzicale. Aceste sunete sunt similare ca structură cu zgomotul. Prin urmare, rezumând cele spuse, putem spune că sunetul este caracterizat de zgomot, calitate și înălțime.

Ce se întâmplă cu sunetul după ce a fost creat? Cum ajunge, de exemplu, la urechea noastră? Cum se răspândește?

Percepem sunetul cu urechile noastre. Între corpul care sună (sursa de sunet) și ureche (receptorul de sunet) se află o substanță care transmite vibrațiile sonore de la sursa sonoră la receptor. Cel mai adesea, această substanță este aerul. Sunetul nu se poate propaga în spațiul fără aer. Deoarece valurile nu pot exista fără apă. Experimentele susțin această concluzie. Să luăm în considerare una dintre ele. Puneți un clopoțel sub clopotul pompei de aer și porniți-l. Apoi încep să pompeze aerul cu o pompă. Pe măsură ce aerul devine rarefiat, sunetul devine din ce în ce mai slab audibil și, în cele din urmă, dispare aproape complet. Când încep din nou să las aer sub clopot, sunetul soneriei devine din nou audibil.

Desigur, sunetul se propagă nu numai în aer, ci și în alte corpuri. Acest lucru poate fi testat și experimental. Chiar și un sunet atât de slab precum ticăitul unui ceas de buzunar aflat la un capăt al mesei poate fi auzit clar punând urechea la celălalt capăt al mesei.

Este bine cunoscut faptul că sunetul se transmite pe distanțe mari pe sol, și mai ales pe șinele de cale ferată. Punându-ți urechea la șină sau la pământ, poți auzi sunetul unui tren de mare întindere sau vagabondul unui cal în galop.

Dacă noi, fiind sub apă, lovim o piatră de o piatră, vom auzi clar sunetul loviturii. Prin urmare, sunetul se propagă și în apă. Peștii aud pași și vocile oamenilor de pe țărm, acest lucru este bine cunoscut pescarilor.

Experimentele arată că diferite corpuri solide conduc sunetul diferit. Corpurile elastice sunt bune conducătoare de sunet. Majoritatea metalelor, lemnului, gazelor și lichidelor sunt corpuri elastice și, prin urmare, conduc bine sunetul.

Corpurile moi și poroase sunt conductoare slabe de sunet. Când, de exemplu, un ceas este într-un buzunar, acesta este înconjurat de o cârpă moale și nu auzim ticăitul lui.

Apropo, faptul că experimentul cu un clopot plasat sub un capac nu a părut foarte convingător pentru o lungă perioadă de timp este legat de propagarea sunetului în solide. Cert este că experimentatorii nu au izolat suficient de bine clopotul, iar sunetul s-a auzit chiar și atunci când nu era aer sub capac, deoarece vibrațiile erau transmise prin diferite conexiuni ale instalației.

În 1650, Athanasius Kirch'er și Otto Gücke, pe baza unui experiment cu un clopot, au ajuns la concluzia că aerul nu este necesar pentru propagarea sunetului. Și numai zece ani mai târziu, Robert Boyle a dovedit convingător contrariul. Sunetul în aer, de exemplu, este transmis prin unde longitudinale, adică prin condensări alternante și rarefacții ale aerului care provine de la sursa sonoră. Dar, deoarece spațiul care ne înconjoară, spre deosebire de suprafața bidimensională a apei, este tridimensional, undele sonore se propagă nu în două, ci în trei direcții - sub formă de sfere divergente.

Undele sonore, ca orice alte unde mecanice, nu se propagă în spațiu instantaneu, ci cu o anumită viteză. Cele mai simple observații fac posibilă verificarea acestui lucru. De exemplu, în timpul unei furtuni, vedem mai întâi fulgere și abia după un timp auzim tunete, deși vibrațiile aerului, percepute de noi ca sunet, apar concomitent cu fulgerul. Cert este că viteza luminii este foarte mare (300.000 km/s), așa că putem presupune că vedem un fulger în momentul apariției sale. Iar sunetul tunetului, care s-a format simultan cu fulgerul, ne necesită un timp destul de tangibil pentru a parcurge distanța de la locul apariției sale până la observatorul care stă pe pământ. De exemplu, dacă auzim tunete la mai mult de 5 secunde după ce am văzut un fulger, putem concluziona că furtuna se află la cel puțin 1,5 km distanță de noi. Viteza sunetului depinde de proprietățile mediului în care se propagă sunetul. Oamenii de știință au dezvoltat diverse metode pentru a determina viteza sunetului în orice mediu.

Viteza sunetului și frecvența acestuia determină lungimea de undă. Privind valurile din iaz, observăm că cercurile divergente sunt uneori mai mici, alteori mai mari, cu alte cuvinte, distanța dintre crestele valurilor sau jgheaburile valurilor poate fi diferită în funcție de dimensiunea obiectului din cauza căruia au apărut. Ținând mâna suficient de jos deasupra suprafeței apei, putem simți fiecare stropire care trece pe lângă noi. Cu cât distanța dintre valurile succesive este mai mare, cu atât crestele lor ne vor atinge degetele mai puțin des. Un astfel de experiment simplu ne permite să concluzionam că, în cazul undelor de pe suprafața apei pentru o anumită viteză de propagare a undelor, o frecvență mai mare corespunde unei distanțe mai mici între crestele valurilor, adică unde mai scurte și, invers, la o frecvență mai mică, unde mai lungi.

Același lucru este valabil și pentru undele sonore. Faptul că o undă sonoră trece printr-un anumit punct din spațiu poate fi judecat după o modificare a presiunii într-un punct dat. Această modificare repetă complet oscilația membranei sursei de sunet. O persoană aude sunet deoarece unda sonoră exercită o presiune diferită asupra timpanului urechii sale. De îndată ce creasta unei unde sonore (sau zonă de înaltă presiune) ajunge la urechea noastră. Simțim presiune. Dacă zonele de presiune crescută ale undei sonore se succed destul de repede, atunci membrana timpanică a urechii noastre vibrează rapid. Dacă crestele undei sonore sunt mult în spatele celeilalte, atunci timpanul va vibra mult mai încet.

Viteza sunetului în aer este surprinzător de constantă. Am văzut deja că frecvența sunetului este direct legată de distanța dintre crestele undei sonore, adică există o anumită relație între frecvența sunetului și lungimea de undă. Putem exprima această relație astfel: lungimea de undă este egală cu viteza împărțită la frecvență. Se poate spune și în alt mod: lungimea de undă este invers proporțională cu frecvența cu un factor de proporționalitate egal cu viteza sunetului.

Cum devine sunetul audibil? Când undele sonore intră în canalul urechii, ele fac vibrarea timpanului, urechea medie și internă. Odată ajunse în lichidul care umple cohleea, undele de aer acționează asupra celulelor părului din interiorul organului lui Corti. Nervul auditiv transmite aceste impulsuri către creier, unde sunt transformate în sunete.

Măsurarea zgomotului

Zgomotul este un sunet neplăcut sau nedorit sau un set de sunete care interferează cu percepția semnalelor utile, rup liniștea, au un efect dăunător sau iritant asupra corpului uman și îi reduc performanța.

În zonele zgomotoase, mulți oameni dezvoltă simptome ale bolii de zgomot: excitabilitate nervoasă crescută, oboseală, hipertensiune arterială.

Nivelul de zgomot se măsoară în unități,

Exprimarea gradului de sunet de presiune, - decibeli. Această presiune nu este percepută la infinit. Nivelul de zgomot de 20-30 dB este practic inofensiv pentru oameni - acesta este un fundal natural de zgomot. În ceea ce privește sunetele puternice, limita admisă aici este de aproximativ 80 dB. Un sunet de 130 dB provoacă deja o senzație dureroasă la o persoană, iar 150 devine insuportabil pentru el.

Zgomotul acustic este vibrațiile sonore aleatorii de natură fizică diferită, caracterizate printr-o modificare aleatorie a amplitudinii, frecvenței.

Odată cu propagarea unei unde sonore, constând din condensări și rarefacții ale aerului, presiunea asupra timpanului se modifică. Unitatea de presiune este de 1 N/m2, iar unitatea de putere sonoră este de 1 W/m2.

Pragul de auz este volumul minim de sunet pe care îl percepe o persoană. Este diferită pentru diferite persoane și, prin urmare, convențional este considerată a fi o presiune sonoră egală cu 2x10 "5 N/m2 la 1000 Hz, corespunzătoare unei puteri de 10" 12 W/m2, pentru pragul de auz. Cu aceste mărimi este comparat sunetul măsurat.

De exemplu, puterea sonoră a motoarelor în timpul decolării unui avion cu reacție este de 10 W/m2, adică depășește pragul de 1013 ori. Este incomod să operezi cu un număr atât de mare. Ei spun despre sunete de diferite tărie că unul este mai tare decât celălalt nu de atâtea ori, ci de atâtea unități. Unitatea de volum se numește Bel - după inventatorul telefonului A. Bel (1847-1922). Intensitatea se măsoară în decibeli: 1 dB = 0,1 B (Bel). O reprezentare vizuală a modului în care sunt legate intensitatea sunetului, presiunea sonoră și nivelul volumului.

Percepția sunetului depinde nu numai de caracteristicile sale cantitative (presiunea și puterea), ci și de calitatea - frecvența acestuia.

Același sunet la frecvențe diferite diferă în ceea ce privește volumul.

Unii oameni nu aud sunete de înaltă frecvență. Deci, la persoanele în vârstă, limita superioară a percepției sunetului scade la 6000 Hz. Ei nu aud, de exemplu, scârțâitul unui țânțar și trilul unui greier, care scot sunete cu o frecvență de aproximativ 20.000 Hz.

Celebrul fizician englez D. Tyndall descrie astfel una dintre plimbările sale cu un prieten: „Luncile de pe ambele părți ale drumului erau pline de insecte, care umpleau aerul cu bâzâitul lor ascuțit până la urechile mele, dar prietenul meu nu a auzit. orice din asta - muzica insectelor a zburat dincolo de granițele auzului lui”!

Niveluri de zgomot

Loudness - nivelul de energie în sunet - se măsoară în decibeli. O șoaptă echivalează cu aproximativ 15 dB, foșnetul vocilor într-un public studențesc ajunge la aproximativ 50 dB, iar zgomotul străzii în trafic intens este de aproximativ 90 dB. Zgomotele peste 100 dB pot fi insuportabile pentru urechea umană. Zgomotele de ordinul a 140 dB (de exemplu, sunetul unui avion cu reacție care decolează) pot fi dureroase pentru ureche și pot deteriora timpanul.

Pentru majoritatea oamenilor, auzul devine plictisitor odată cu vârsta. Acest lucru se datorează faptului că osiculele urechii își pierd mobilitatea inițială și, prin urmare, vibrațiile nu sunt transmise către urechea internă. În plus, infecțiile organelor auzului pot afecta timpanul și pot afecta negativ funcționarea oaselor. Dacă aveți probleme cu auzul, trebuie să consultați imediat un medic. Unele tipuri de surditate sunt cauzate de afectarea urechii interne sau a nervului auditiv. Pierderea auzului poate fi cauzată și de expunerea constantă la zgomot (cum ar fi pe podeaua unei fabrici) sau de explozii bruște și foarte puternice de sunet. Trebuie să fii foarte atent când folosești playere stereo personale, deoarece volumul excesiv poate duce și la surditate.

Zgomotul interior admis

În ceea ce privește nivelul de zgomot, trebuie remarcat că un astfel de concept nu este efemer și instabil din punct de vedere al legislației. Deci, în Ucraina până în prezent, sunt în vigoare normele sanitare pentru zgomotul permis în spațiile clădirilor rezidențiale și publice și pe teritoriul dezvoltării rezidențiale, adoptate în vremea URSS. Conform acestui document, in spatiile rezidentiale trebuie asigurat nivelul de zgomot, care sa nu depaseasca 40 dB ziua si 30 dB noaptea (de la 22:00 la 08:00).

Destul de des zgomotul transportă informații importante. Un pilot de mașini sau motociclete ascultă cu atenție sunetele pe care le emit motorul, șasiul și alte părți ale unui vehicul în mișcare, deoarece orice zgomot străin poate fi un prevestitor al unui accident. Zgomotul joacă un rol semnificativ în acustică, optică, tehnologia computerelor și medicină.

Ce este zgomotul? Este înțeles ca vibrații complexe haotice de natură fizică variată.

Problema zgomotului există de foarte mult timp. Deja în cele mai vechi timpuri, zgomotul roților de pe pavajul pietruit a provocat insomnie la mulți.

Sau poate problema a apărut și mai devreme, când vecinii peșterii au început să se certe pentru că unul dintre ei a bătut prea tare în timp ce făcea un cuțit de piatră sau un topor?

Poluarea fonică este în continuă creștere. Dacă în 1948, în timpul unui sondaj al locuitorilor orașelor mari, 23% dintre respondenți au răspuns afirmativ la întrebarea dacă erau îngrijorați de zgomotul din apartament, atunci în 1961 - deja 50%. În ultimul deceniu, nivelul de zgomot în orașe a crescut de 10-15 ori.

Zgomotul este un tip de sunet, deși este adesea numit „sunet nedorit”. În același timp, potrivit experților, zgomotul unui tramvai este estimat la nivelul de 85-88 dB, un troleibuz - 71 dB, un autobuz cu o capacitate a motorului de peste 220 CP. cu. - 92 dB, mai puțin de 220 CP cu. - 80-85 dB.

Oamenii de știință de la Universitatea de Stat din Ohio au descoperit că oamenii care sunt expuși în mod regulat la zgomote puternice au șanse de 1,5 ori mai mari decât alții de a dezvolta neurom acustic.

Neuromul acustic este o tumoare benignă care provoacă pierderea auzului. Oamenii de știință au examinat 146 de pacienți cu neurom acustic și 564 de oameni sănătoși. Li s-au pus tuturor întrebări despre cât de des au avut de a face cu sunete puternice nu mai slabe de 80 de decibeli (zgomot din trafic). Chestionarul a luat în considerare zgomotul instrumentelor, motoarelor, muzică, țipetele copiilor, zgomotul la evenimente sportive, în baruri și restaurante. De asemenea, participanții la studiu au fost întrebați dacă au folosit protecție auditivă. Cei care ascultau în mod regulat muzică tare aveau un risc de 2,5 ori mai mare de neurom acustic.

Pentru cei care au fost expuși la zgomot tehnic - de 1,8 ori. Pentru persoanele care ascultă în mod regulat plânsul unui copil, zgomotul pe stadioane, restaurante sau baruri este de 1,4 ori mai mare. Când folosiți protecția auditivă, riscul de neurom acustic nu este mai mare decât la persoanele care nu sunt expuse deloc la zgomot.

Impactul zgomotului acustic asupra oamenilor

Impactul zgomotului acustic asupra unei persoane este diferit:

A. Nociv

Zgomotul provoacă o tumoare benignă

Zgomotul prelungit afectează negativ organul auzului, întinzând timpanul, reducând astfel sensibilitatea la sunet. Aceasta duce la o defalcare a activității inimii, ficatului, la epuizare și suprasolicitare a celulelor nervoase. Sunetele și zgomotele de mare putere afectează aparatul auditiv, centrii nervoși, pot provoca durere și șoc. Așa funcționează poluarea fonică.

Zgomotele sunt artificiale, tehnogene. Au un efect negativ asupra sistemului nervos uman. Unul dintre cele mai grave zgomote urbane este zgomotul transportului rutier pe autostrăzile majore. Irită sistemul nervos, așa că o persoană este chinuită de anxietate, se simte obosită.

B. Favorabil

Sunetele utile includ zgomotul frunzișului. Stropirea valurilor are un efect calmant asupra psihicului nostru. Foșnetul liniștit al frunzelor, murmurul unui pârâu, stropirea ușoară a apei și sunetul fluviului sunt întotdeauna plăcute unei persoane. Îl calmează, eliberează stresul.

C. Medical

Efectul terapeutic asupra unei persoane cu ajutorul sunetelor naturii a apărut de la medici și biofizicieni care au lucrat cu astronauți la începutul anilor 80 ai secolului XX. În practica psihoterapeutică, zgomotele naturale sunt folosite în tratamentul diferitelor boli ca ajutor. Psihoterapeuții folosesc și așa-numitul „zgomot alb”. Acesta este un fel de șuierat, care amintește vag de sunetul valurilor fără stropi de apă. Medicii cred că „zgomotul alb” calmează și calmează.

Impactul zgomotului asupra corpului uman

Dar doar organele auzului suferă de zgomot?

Elevii sunt încurajați să afle citind următoarele afirmații.

1. Zgomotul provoacă îmbătrânirea prematură. În treizeci de cazuri din o sută, zgomotul reduce speranța de viață a oamenilor din orașele mari cu 8-12 ani.

2. Fiecare a treia femeie și fiecare al patrulea bărbat suferă de nevroze cauzate de nivelul crescut de zgomot.

3. Boli precum gastrita, ulcerul gastric si intestinal se intalnesc cel mai des la persoanele care traiesc si lucreaza in medii zgomotoase. Varietăți muzicieni au un ulcer de stomac - o boală profesională.

4. Zgomotul suficient de puternic după 1 minut poate provoca modificări ale activității electrice a creierului, care devine similară cu activitatea electrică a creierului la pacienții cu epilepsie.

5. Zgomotul deprimă sistemul nervos, mai ales cu acțiuni repetate.

6. Sub influența zgomotului, există o scădere persistentă a frecvenței și adâncimii respirației. Uneori există aritmie cardiacă, hipertensiune arterială.

7. Sub influența zgomotului se modifică metabolismul carbohidraților, grăsimilor, proteinelor, sării, care se manifestă printr-o modificare a compoziției biochimice a sângelui (nivelul zahărului din sânge scade).

Zgomotul excesiv (peste 80 dB) afectează nu numai organele auzului, ci și alte organe și sisteme (circulatorii, digestive, nervoase etc.), procesele vitale sunt perturbate, metabolismul energetic începe să prevaleze asupra plasticului, ceea ce duce la îmbătrânirea prematură a corpul .

PROBLEMA DE ZGOMOT

Un oraș mare este întotdeauna însoțit de zgomotul din trafic. În ultimii 25-30 de ani, zgomotul a crescut cu 12-15 dB în orașele mari din întreaga lume (adică volumul zgomotului a crescut de 3-4 ori). Dacă un aeroport este situat în interiorul orașului, cum este cazul în Moscova, Washington, Omsk și o serie de alte orașe, acest lucru duce la un depășire multiplă a nivelului maxim admis de stimuli sonori.

Și totuși, transportul rutier este lider printre principalele surse de zgomot din oraș. El este cel care provoacă zgomot de până la 95 dB pe scara sonometrului pe străzile principale ale orașelor. Nivelul de zgomot în camerele de zi cu ferestrele închise spre autostradă este cu doar 10-15 dB mai scăzut decât pe stradă.

Zgomotul mașinilor depinde de mai multe motive: marca mașinii, funcționalitatea acesteia, viteza, calitatea suprafeței drumului, puterea motorului etc. Zgomotul de la motor crește brusc în momentul pornirii și încălzirii acestuia. Când mașina se deplasează la prima viteză (până la 40 km/h), zgomotul motorului este de 2 ori mai mare decât zgomotul generat de acesta la a doua viteză. Când mașina frânează puternic, zgomotul crește și el semnificativ.

S-a dezvăluit dependența stării corpului uman de nivelul zgomotului ambiental. Au fost observate anumite modificări ale stării funcționale a sistemului nervos central și cardiovascular cauzate de zgomot. Boala cardiacă ischemică, hipertensiunea arterială, creșterea colesterolului din sânge sunt mai frecvente la persoanele care locuiesc în zone zgomotoase. Zgomotul perturbă foarte mult somnul, îi reduce durata și profunzimea. Perioada de adormire crește cu o oră sau mai mult, iar după trezire, oamenii se simt obosiți și au dureri de cap. Toate acestea se transformă în cele din urmă în surmenaj cronic, slăbesc sistemul imunitar, contribuie la dezvoltarea bolilor și reduce eficiența.

Acum se crede că zgomotul poate reduce speranța de viață a unei persoane cu aproape 10 ani. Există, de asemenea, mai mulți bolnavi mintal din cauza stimulilor sonori în creștere, în special femeile sunt afectate de zgomot. În general, numărul persoanelor cu deficiențe de auz din orașe a crescut, dar durerile de cap și iritabilitatea au devenit cele mai frecvente fenomene.

POLUARE FONICĂ

Sunetul și zgomotul de mare putere afectează aparatul auditiv, centrii nervoși și pot provoca durere și șoc. Așa funcționează poluarea fonică. Foșnetul liniștit al frunzelor, murmurul unui pârâu, vocile păsărilor, stropirea ușoară a apei și sunetul fluviului sunt întotdeauna plăcute unei persoane. Îl calmează, eliberează stresul. Acesta este folosit în instituțiile medicale, în camerele de ajutor psihologic. Zgomotele naturale ale naturii devin din ce în ce mai rare, dispar complet sau sunt înecate de zgomote industriale, de transport și alte zgomote.

Zgomotul prelungit afectează negativ organul auzului, reducând sensibilitatea la sunet. Aceasta duce la o defalcare a activității inimii, ficatului, la epuizare și suprasolicitare a celulelor nervoase. Celulele slăbite ale sistemului nervos nu pot coordona suficient activitatea diferitelor sisteme ale corpului. Acest lucru duce la întreruperea activităților lor.

Știm deja că zgomotul de 150 dB este dăunător pentru oameni. Nu degeaba în Evul Mediu a fost o execuție sub clopot. Zumzetul clopotului a chinuit și a ucis încet.

Fiecare persoană percepe zgomotul diferit. Depinde mult de vârstă, temperament, starea de sănătate, condițiile de mediu. Zgomotul are un efect acumulativ, adică stimulii acustici, acumulându-se în organism, deprimă tot mai mult sistemul nervos. Zgomotul are un efect deosebit de nociv asupra activității neuropsihice a organismului.

Zgomotele provoacă tulburări funcționale ale sistemului cardiovascular; are un efect dăunător asupra analizoarelor vizuale și vestibulare; reduce activitatea reflexă, care provoacă adesea accidente și răni.

Zgomotul este insidios, efectul său dăunător asupra organismului apare în mod invizibil, imperceptibil, iar defecțiunile în organism nu sunt detectate imediat. În plus, corpul uman este practic lipsit de apărare împotriva zgomotului.

Din ce în ce mai mult, medicii vorbesc despre boala de zgomot, o leziune primară a auzului și a sistemului nervos. Sursa de poluare fonică poate fi o întreprindere industrială sau de transport. În special basculantele și tramvaiele grele produc mult zgomot. Zgomotul afectează sistemul nervos uman și, prin urmare, se iau măsuri de protecție împotriva zgomotului în orașe și întreprinderi. Liniile de cale ferată și de tramvai și drumurile de-a lungul cărora trece transportul de mărfuri ar trebui mutate din părțile centrale ale orașelor în zone slab populate, iar în jurul acestora ar trebui create spații verzi care să absoarbă bine zgomotul. Avioanele nu ar trebui să zboare deasupra orașelor.

Izolarea fonică

Izolarea fonică ajută foarte mult la evitarea efectelor nocive ale zgomotului.

Reducerea zgomotului se realizează prin măsuri de construcție și acustice. În structurile exterioare de închidere, ferestrele și ușile de balcon au o izolare fonică semnificativ mai mică decât peretele în sine.

Gradul de protecție fonică a clădirilor este determinat în primul rând de normele de zgomot admisibil pentru spațiile cu acest scop.

COMBATEREA ZGOMOTULUI ACUSTIC

Laboratorul de acustică al MNIIP dezvoltă secțiuni „Ecologie acustică” ca parte a documentației proiectului. Se realizează proiecte de izolare fonică a spațiilor, control al zgomotului, calcule sisteme de amplificare a sunetului, măsurători acustice. Deși în camerele obișnuite oamenii caută din ce în ce mai mult confort acustic - protecție bună împotriva zgomotului, vorbire inteligibilă și absența așa-zisului. fantome acustice - imagini sonore negative formate de unii. În construcțiile destinate luptei suplimentare cu decibeli, alternează cel puțin două straturi - „dure” (plăci de gips-carton, fibră de gips).De asemenea, designul acustic ar trebui să ocupe nișa sa modestă în interior. Pentru a combate zgomotul acustic, se folosește filtrarea în frecvență.

ORAȘ ȘI SPAȚII VERZI

Dacă vă protejați casa de zgomot cu copaci, atunci va fi util să știți că sunetele nu sunt absorbite de frunziș. Lovind trunchiul, undele sonore se sparg, coborând spre sol, care este absorbit. Molidul este considerat cel mai bun gardian al tăcerii. Chiar și pe cea mai aglomerată autostradă, poți trăi în liniște dacă îți protejezi casa lângă copaci verzi. Și ar fi bine să plantezi castani în apropiere. Un castan adult curăță un spațiu de până la 10 m înălțime, până la 20 m lățime și până la 100 m lungime de gazele de eșapament ale mașinii. În același timp, spre deosebire de mulți alți copaci, castanul descompune gazele toxice fără aproape nicio deteriorare a acestuia ". sănătate".

Importanța plantării de verdeață pe străzile orașului este mare - plantările dense de arbuști și curele forestiere protejează împotriva zgomotului, reducându-l cu 10-12 dB (decibeli), reducând concentrația de particule dăunătoare în aer de la 100 la 25%, reducând vântul viteza de la 10 la 2 m/s, reduce concentrația de gaze de la mașini cu până la 15% pe unitatea de volum de aer, face aerul mai umed, scade temperatura, adică face-l mai respirabil.

De asemenea, spațiile verzi absorb sunetele, cu cât copacii sunt mai înalți și cu cât plantarea lor este mai densă, cu atât se aude mai puțin sunet.

Spațiile verzi în combinație cu peluzele, paturile de flori au un efect benefic asupra psihicului uman, calmează vederea, sistemul nervos, sunt o sursă de inspirație și măresc capacitatea de muncă a oamenilor. Cele mai mari opere de artă și literatură, descoperirile oamenilor de știință, s-au născut sub influența benefică a naturii. Astfel au fost create cele mai mari creații muzicale ale lui Beethoven, Ceaikovski, Strauss și alți compozitori, picturi ale remarcabililor pictori peisagi ruși Shișkin, Levitan, lucrări ale scriitorilor ruși și sovietici. Nu este o coincidență că centrul științific siberian a fost fondat printre plantațiile verzi ale pădurii de pini Priobsky. Aici, la umbra zgomotului orașului, înconjurat de verdeață, oamenii de știință noștri siberieni își desfășoară cu succes cercetările.

Plantarea de verdeață în orașe precum Moscova și Kiev este mare; la acesta din urmă, de exemplu, sunt de 200 de ori mai multe plantări per locuitor decât în ​​Tokyo. În capitala Japoniei, timp de 50 de ani (1920-1970), aproximativ jumătate din „toate zonele verzi situate pe o” rază de zece kilometri de centru au fost distruse. În Statele Unite, aproape 10.000 de hectare de parcuri centrale ale orașului au fost pierdute în ultimii cinci ani.

← Zgomotul afectează negativ starea sănătății umane, în primul rând, înrăutățește auzul, starea sistemului nervos și cardiovascular.

← Zgomotul poate fi măsurat folosind dispozitive speciale - sonometre.

← Este necesară combaterea efectelor nocive ale zgomotului prin controlul nivelului de zgomot, precum și prin măsuri speciale de reducere a nivelului de zgomot.

Ideea de a cânta apa a venit în mintea japonezilor medievali cu sute de ani în urmă și a atins apogeul la mijlocul secolului al XIX-lea. O astfel de instalație se numește „shuikinkutsu”, care se traduce în mod liber ca „harpă de apă”:

După cum sugerează videoclipul, shuikinkutsu este un vas mare, gol, de obicei așezat în pământ pe o bază de beton. În partea de sus a vasului există o gaură prin care apa se scurge în interior. Un tub de drenaj este introdus în baza de beton pentru a scurge excesul de apă, iar baza în sine este făcută ușor concavă, astfel încât să existe întotdeauna o băltoacă puțin adâncă pe ea. Sunetul picăturilor sare de pe pereții vasului, creând o reverberație naturală (vezi figura de mai jos).

Shuikinkutsu în secțiune: un vas gol pe o bază de beton concavă în partea de sus, un tub de drenaj pentru scurgerea excesului de apă, o umplutură cu pietre (pietriș) la bază și în jur.

Shuikinkutsu a fost în mod tradițional un element al designului peisajului japonez, grădinile zen cu stânci. Pe vremuri, acestea erau aranjate pe malurile pâraielor în apropierea templelor și caselor budiste pentru ceremonia ceaiului. Se credea că după ce s-a spălat pe mâini înainte de ceremonia ceaiului și a auzit sunete magice din subteran, o persoană se acordă cu o dispoziție sublimă. Japonezii încă cred că cel mai bun și mai pur shuikinkutsu ar trebui să fie făcut din piatră solidă, deși această cerință nu este îndeplinită astăzi.
Până la mijlocul secolului al XX-lea, arta de a aranja shuikinkutsu a fost aproape pierdută - câteva shuikinkutsu au rămas în toată Japonia, dar în ultimii ani interesul pentru ele a cunoscut o creștere extraordinară. Astăzi sunt fabricate din materiale mai accesibile - cel mai adesea din vase ceramice sau metalice de o dimensiune adecvată. Particularitatea sunetului suikinkutsu este că, pe lângă tonul fundamental al picăturii, în interiorul recipientului apar frecvențe suplimentare (armonice) datorită rezonanței pereților, atât deasupra, cât și sub tonul fundamental.
În condițiile noastre locale, shuikinkutsu poate fi creat în diferite moduri: nu numai dintr-un recipient din ceramică sau metal, ci și, de exemplu, așezat direct în pământ din cărămidă roșie de-a lungul metoda de a face igluuri eschimoși sau turnate din beton t tehnologii pentru crearea de clopote- aceste opțiuni în sunet vor fi cel mai apropiate de shuikinkutsu din piatră.
În varianta de buget, te poți descurca cu o bucată de țeavă de oțel de diametru mare (630 mm, 720 mm), acoperită de la capătul superior cu un capac (foaie de metal groasă) cu orificiu pentru scurgerea apei. Nu aș recomanda utilizarea recipientelor din plastic: plasticul absoarbe unele frecvențe sonore, iar în shuikinkutsu trebuie să obțineți reflexia maximă a acestora de pe pereți.
Conditii indispensabile:
1. întregul sistem trebuie să fie complet ascuns sub pământ;
2. Baza și umplerea sinusurilor laterale trebuie să fie din piatră (piatră zdrobită, pietriș, pietricele) - umplerea sinusurilor cu pământ va anula proprietățile de rezonanță ale rezervorului.
Este logic să presupunem că înălțimea vasului, sau mai degrabă, adâncimea acestuia, are o importanță decisivă în instalație: cu cât o picătură de apă accelerează mai mult în zbor, cu atât impactul său asupra fundului va fi mai puternic, cu atât mai interesant și sunetul va fi mai plin. Dar nu ar trebui să ajungeți la fanatism și să construiți un siloz de rachetă - înălțimea rezervorului (o bucată de țeavă metalică) de 1,5-2,5 din dimensiunea diametrului său este suficientă. Vă rugăm să rețineți că, cu cât volumul recipientului este mai mare, cu atât sunetul fundamental al shuikinkutsu va fi mai mic.
Fizicianul Yoshio Watanabe a studiat caracteristicile de reverberație shuikinkutsu în laborator, studiul său „Studiul analitic al mecanismului acustic al „Suikinkutsu”” este disponibil gratuit pe Internet. Pentru cei mai meticuloși cititori, Watanabe oferă dimensiunile shuikinkutsu tradiționale care sunt optime în opinia sa: un vas ceramic cu un perete gros de 2 cm în formă de clopot sau de pară, o înălțime de picătură liberă de 30 până la 40 cm, un diametrul intern maxim de aproximativ 35 cm.Dar omul de știință admite pe deplin orice dimensiuni și forme arbitrare.
Puteți experimenta și obține efecte interesante dacă faceți un shuikinkutsu ca o țeavă într-o țeavă: introduceți o țeavă cu un diametru mai mic (630 mm) și o înălțime puțin mai mică în țeava de oțel cu un diametru mai mare (de exemplu, 820 mm) , și tăiați mai multe găuri în pereții țevii interioare la diferite înălțimi cu un diametru de aproximativ 10-15 cm. Apoi, golul dintre țevi va crea o reverberație suplimentară, iar dacă aveți noroc, atunci un ecou.
Opțiune ușoară: introduceți o pereche de plăci metalice groase de 10-15 centimetri lățime și peste jumătate din volumul interior al recipientului vertical și ușor în unghi în baza de beton în timpul turnării - acest lucru va crește suprafața interiorului. suprafața shuikinkutsu, vor apărea reflexii suplimentare ale sunetului și, în consecință, timpul de reverberație va crește puțin.
Shuikinkutsu poate fi modernizat și mai radical: dacă în partea inferioară a recipientului sunt atârnate clopoței sau plăci de metal atent selectate de-a lungul axei căderii apei, atunci se poate obține un sunet armonios din impactul picăturilor asupra lor. Dar rețineți că în acest caz ideea de shuikinkutsu, care este de a asculta muzica naturală a apei, este distorsionată.
Acum, în Japonia, shuikinkutsu se desfășoară nu numai în parcuri zen și moșii private, ci chiar și în orașe, în birouri și restaurante. Pentru a face acest lucru, lângă suikinkutsu este instalată o fântână în miniatură, uneori sunt plasate unul sau două microfoane în interiorul vasului, apoi semnalul lor este amplificat și transmis difuzoarelor deghizate în apropiere. Rezultatul sună cam așa:

Un exemplu bun de urmat.

Pasionații de Shuikinkutsu au lansat un CD cu înregistrări ale diferitelor Shuikinkutsu realizate în diferite părți ale Japoniei.
Ideea shuikinkutsu și-a găsit dezvoltarea de cealaltă parte a Oceanului Pacific:

În inima acestei „orgi cu unde” americane se află țevi obișnuite din plastic de mare lungime. Instalate cu o margine exact la nivelul valurilor, conductele rezoneaza din miscarea apei si, datorita indoirii lor, functioneaza si ca un filtru de sunet. În tradiția shuikinkutsu, întreaga structură este ascunsă vederii. Instalația este deja inclusă în ghidurile turistice.
Următorul dispozitiv britanic este tot din țevi de plastic, dar nu are scopul de a genera sunet, ci de a schimba un semnal existent.
Dispozitivul se numește „Organ Korti” și constă din mai multe rânduri de țevi goale din plastic fixate vertical între două plăci. Rândurile de tuburi funcționează ca un filtru natural de sunet, asemănător cu cele găsite în sintetizatoare și „gadget” de chitară: unele frecvențe sunt absorbite de plastic, altele sunt reflectate în mod repetat și rezonează. Ca urmare, sunetul care vine din spațiul înconjurător este transformat aleatoriu:

Ar fi interesant să puneți un astfel de dispozitiv în fața unui amplificator de chitară sau a oricărui sistem de difuzoare și să ascultați cum se schimbă sunetul. Cu adevărat, „... totul în jur este muzică. Sau poate deveni cu ajutorul microfoanelor ”(compozitorul american John Cage). ... Mă gândesc să creez un shuikinkutsu în țara mea vara aceasta. Cu lingam.