Garsas suprantamas kaip elastinės bangos, esančios žmogaus ausies girdimumo diapazone, svyravimo diapazone nuo 16 Hz iki 20 kHz. Virpesiai, kurių dažnis mažesnis nei 16 Hz vadinamas infragarsu, virš 20 kHz- ultragarsas.

Palyginti su oru, vanduo turi didesnį tankį ir mažesnį suspaudžiamumą. Šiuo atžvilgiu garso greitis vandenyje yra keturis su puse karto didesnis nei ore ir yra 1440 m/sek. Garso vibracijos dažnis (nuogas) yra susijęs su bangos ilgiu (lambda) ryšiu: c= lambda-nu. Garsas vandenyje sklinda be sklaidos. Garso greitis vandenyje skiriasi priklausomai nuo dviejų parametrų: tankio ir temperatūros. Temperatūros pokytis 1° reiškia atitinkamą garso greičio pasikeitimą 3,58 m per sekundę. Jei stebite garso sklidimo nuo paviršiaus iki apačios greitį, paaiškėja, kad pirmiausia dėl temperatūros sumažėjimo jis greitai mažėja, tam tikrame gylyje pasiekdamas minimumą, o po to su gyliu pradeda sparčiai didėti. dėl padidėjusio vandens slėgio, kuris, kaip žinoma, padidėja maždaug 1 atm už kiekvieną 10 m gelmes.

Pradedant maždaug 1200 gylyje m, ten, kur vandens temperatūra išlieka praktiškai pastovi, garso greitis kinta dėl slėgio pokyčių. „Maždaug 1200 gylyje m (Atlanto vandenyne) yra minimali garso greičio vertė; įjungta dideli gyliai Dėl slėgio padidėjimo garso greitis vėl didėja. Kadangi garso spinduliai visada lenkiasi į terpės sritis, kur jų greitis yra mažiausias, jie koncentruojasi sluoksnyje, kurio garso greitis yra minimalus“ (Krasilnikovas, 1954). Šis sluoksnis, kurį atrado sovietų fizikai L.D.Rozenbergas ir L.M. Brekhovskikh vadinamas „povandeniniu garso kanalu“. Į garso kanalą patenkantis garsas gali sklisti dideliais atstumais be slopinimo. Šią savybę reikia turėti omenyje svarstant giliavandenių žuvų akustinį signalizavimą.

Vandenyje garso sugertis yra 1000 kartų mažesnė nei ore. Garso šaltinis ore, kurio galia 100 kW vandenyje girdisi iki 15 atstumu km; vandenyje garso šaltinis yra 1 kW girdimas 30-40 atstumu km. Skirtingų dažnių garsai sugeriami nevienodai: stipriausiai sugeriami aukšto dažnio garsai, o greičiausiai – žemo dažnio. Maža garso sugertis vandenyje leido naudoti sonarui ir signalizacijai. Vandens erdvės užpildytos daugybe skirtingų garsų. Pasaulio vandenyno rezervuarų garsai, kaip parodė amerikiečių hidroakustikas Wenz (Wenz, 1962), kyla dėl šių veiksnių: atoslūgių ir atoslūgių, srovių, vėjo, žemės drebėjimų ir cunamių, žmogaus pramoninės veiklos ir biologinės gyvybės. Įvairių veiksnių sukuriamo triukšmo pobūdis skiriasi tiek garso dažnių visuma, tiek jų intensyvumu. Fig. 2 paveiksle parodyta Pasaulio vandenyno garsų spektro ir slėgio lygio priklausomybė nuo juos sukeliančių veiksnių.

Įvairiose pasaulio vandenyno dalyse triukšmo sudėtį lemia skirtingi komponentai. Garsų kompozicijai didelę įtaką daro dugnas ir krantai.

Taigi triukšmo sudėtis ir intensyvumas įvairiose Pasaulio vandenyno vietose yra labai įvairūs. Yra empirinės formulės, parodančios jūros triukšmo intensyvumo priklausomybę nuo jį sukeliančių veiksnių intensyvumo. Tačiau praktiniais tikslais vandenyno triukšmas paprastai matuojamas empiriškai.

Pažymėtina, kad tarp Pasaulio vandenyno garsų intensyviausi yra žmogaus sukurti industriniai garsai: laivų, tralų ir kt., Pasak Shane'o (1964), jų intensyvumas yra 10-100 kartų didesnis nei kitų. Pasaulio vandenyno garsai. Tačiau, kaip matyti iš fig. 2, jų spektrinė sudėtis šiek tiek skiriasi nuo kitų veiksnių sukeltų garsų spektrinės sudėties.

Sklindančios vandenyje garso bangos gali atsispindėti, lūžti, sugerti, patirti difrakciją ir trukdžius.

Sutikus kliūtį savo kelyje, garso bangos gali atsispindėti nuo jos, jei jų bangos ilgis yra (lambda) mažesnis nei kliūties dydis, arba apeiti (difrakuoti) ją tuo atveju, kai jų bangos ilgis didesnis už kliūtį. Tokiu atveju galite išgirsti, kas vyksta už kliūties, tiesiogiai nematydami šaltinio. Kritant ant kliūties, garso bangos vienu atveju gali atsispindėti, kitu - prasiskverbti į ją (jos sugertos). Atsispindinčios bangos energijos kiekis priklauso nuo to, kiek terpių „р1с1“ ir „р2с2“, kurių sąsajoje krenta garso bangos, vadinamosios akustinės varžos skiriasi viena nuo kitos. Terpės akustinė varža reiškia tam tikros terpės tankio p ir garso sklidimo greičio sandaugą Su joje. Kuo didesnis terpės akustinio pasipriešinimo skirtumas, tuo didesnė energija atsispindės iš sąsajos tarp dviejų terpių ir atvirkščiai. Pavyzdžiui, jei garsas krenta iš oro, rs iš kurių 41 į vandenį, rs kuris yra 150 000, jis atsispindi pagal formulę:

Dėl to garsas daug geriau prasiskverbia į kietą kūną iš vandens nei iš oro. Iš oro į vandenį garsas gerai prasiskverbia pro krūmus ar nendres, iškilusias virš vandens paviršiaus.

Dėl garso atspindžio nuo kliūčių ir banginio pobūdžio vienodų dažnių garso slėgių amplitudių pridėjimas arba atėmimas šį tašką erdvė. Svarbi šio papildymo (interferencijos) pasekmė yra stovinčių bangų susidarymas atsispindėjus. Jei, pavyzdžiui, vibruojate kamertoną, priartindami ir toliau nuo sienos, galite išgirsti garso padidėjimą ir sumažėjimą dėl to, kad garso lauke atsiranda antimazgų ir mazgų. Paprastai stovinčios bangos susidaro uždarose talpyklose: akvariumuose, baseinuose ir pan., kai šaltinis garsinamas gana ilgai.

Realiomis jūros ar kito natūralaus vandens telkinio sąlygomis, sklindant garsui, stebima daugybė sudėtingų reiškinių, atsirandančių dėl vandens aplinkos nevienalytiškumo. Garso sklidimui natūraliuose vandens telkiniuose didelės įtakos turi dugnas ir sąsajos (vanduo – oras), temperatūros ir druskų nevienalytiškumas, hidrostatinis slėgis, oro burbuliukai ir planktoniniai organizmai. Vandens ir oro bei dugno sąsaja, taip pat vandens nevienalytiškumas lemia lūžio (garso spindulių kreivumo) arba aidėjimo (daugkartinio garso spindulių atspindžio) reiškinius.

Vandens burbuliukai, planktonas ir kitos suspenduotos medžiagos prisideda prie garso sugerties vandenyje. Kiekybinis šių daugelio veiksnių įvertinimas dar neparengtas. Į juos būtina atsižvelgti atliekant akustinius eksperimentus.

Dabar panagrinėkime vandenyje vykstančius reiškinius, kai jame sklinda garsas.

Įsivaizduokime garso šaltinį kaip pulsuojančią sferą begalinėje erdvėje. Tokio šaltinio skleidžiama akustinė energija susilpnėja atvirkščiai proporcingai atstumo nuo jo centro kvadratui.

Susidariusių garso bangų energiją galima apibūdinti trimis parametrais: greičiu, slėgiu ir vibruojančių vandens dalelių poslinkiu. Paskutiniai du parametrai yra ypač svarbūs atsižvelgiant į žuvų klausos gebėjimus, todėl mes juos aptarsime išsamiau.

Pasak Harriso ir Berglijko (1962), slėgio bangų sklidimas ir poslinkio efektai artimoje (mažesniu nei vieno garso bangos ilgio atstumu) ir tolimu (daugiau nei vieno garso bangos ilgio atstumu) akustikoje vaizduojami skirtingai. lauke.

Tolimajame akustiniame lauke slėgis susilpnėja atvirkščiai proporcingai atstumui nuo garso šaltinio. Šiuo atveju tolimajame akustiniame lauke poslinkio amplitudės yra tiesiogiai proporcingos slėgio amplitudėms ir yra susietos viena su kita pagal formulę:

Kur R - akustinis slėgis din/cm2;

d- dalelių poslinkio kiekis cm.

Artimajame akustiniame lauke slėgio ir poslinkio amplitudių santykis yra skirtingas:

Kur R- akustinis slėgis din/cm2;

d - vandens dalelių poslinkio dydis cm;

f - virpesių dažnis in Hz;

rs- vandens akustinė varža lygi 150 000 g/cm2 2 sek.;

lambda- garso bangos ilgis in m; r - atstumas nuo pulsuojančios sferos centro;

i= SQR i

Formulė rodo, kad poslinkio amplitudė artimajame akustiniame lauke priklauso nuo bangos ilgio, garso ir atstumo nuo garso šaltinio.

Atstumais, mažesniais už atitinkamo garso bangos ilgį, poslinkio amplitudė mažėja atvirkščiai proporcingai atstumo kvadratui:

Kur A - pulsuojančios sferos spindulys;

D- sferos spindulio padidėjimas dėl pulsacijos; r - atstumas nuo sferos centro.

Žuvys, kaip bus parodyta žemiau, turi dvi skirtingi tipai imtuvai. Vieni iš jų suvokia slėgį, kiti – vandens dalelių poslinkį. Todėl aukščiau pateiktos lygtys yra labai svarbios norint teisingai įvertinti žuvų reakciją į povandeninius garso šaltinius.

Kalbant apie garso skleidimą, atkreipiame dėmesį į dar du reiškinius, susijusius su skleidėjais: rezonanso ir skleidėjų kryptingumo reiškinį.

Kūno garsas skleidžiamas dėl jo vibracijų. Kiekvienas kūnas turi savo vibracijos dažnį, nulemtą kūno dydžio ir jo elastingumo savybių. Jei toks kūnas įjungiamas į vibraciją, kurios dažnis sutampa su jo paties dažniu, atsiranda reikšmingo vibracijos amplitudės padidėjimo reiškinys - rezonansas. Rezonanso sąvokos vartojimas leidžia apibūdinti kai kurias žuvų skleidėjų ir imtuvų akustines savybes. Garso sklidimas į vandenį gali būti kryptingas arba nekryptinis. Pirmuoju atveju garso energija daugiausia sklinda tam tikra kryptimi. Grafikas, išreiškiantis tam tikro garso šaltinio garso energijos erdvinį pasiskirstymą, vadinamas jo krypties diagrama. Kryptinė spinduliuotė stebima, kai emiterio skersmuo yra žymiai didesnis už skleidžiamo garso bangos ilgį.

Nekryptinės spinduliuotės atveju garso energija tolygiai skiriasi visomis kryptimis. Šis reiškinys atsiranda, kai skleidžiamo garso bangos ilgis viršija skersmenį lambda> 2A. Antrasis atvejis labiausiai būdingas povandeniniams žemo dažnio skleidėjams. Paprastai žemo dažnio garsų bangos ilgiai labai skiriasi daugiau dydžių naudojami povandeniniai emiteriai. Tas pats reiškinys būdingas ir žuvų išmetėjams. Tokiais atvejais emiteriai neturi krypties modelių. Šiame skyriuje buvo pastebėtos tik kai kurios bendrosios fizinės garso savybės vandens aplinkoje, susijusios su žuvų bioakustika. Kai kurie konkretesni akustikos klausimai bus aptarti atitinkamuose knygos skyriuose.

Pabaigoje apžvelgsime įvairių autorių naudojamas garso matavimo sistemas. Garsas gali būti išreikštas jo intensyvumu, slėgiu arba slėgio lygiu.

Garso intensyvumas absoliučiais vienetais matuojamas skaičiumi erg/sek-cm 2, arba W/cm2. Tuo pačiu metu 1 erg/sek=10 -7 antradienis

Garso slėgis matuojamas barai

Yra ryšys tarp garso intensyvumo ir garso slėgio:

Naudodami šias reikšmes galite konvertuoti viena į kitą.

Ne mažiau dažnai, ypač atsižvelgiant į žuvų klausą, dėl didžiulio slenkstinių verčių diapazono garso slėgis išreiškiamas santykiniais decibelų logaritminiais vienetais, db. Jei vieno garso garso slėgis R, o kitas P o, tada jie mano, kad pirmasis garsas yra garsesnis nei antrasis kdb ir apskaičiuokite pagal formulę:

Dauguma tyrinėtojų mano, kad žmogaus klausos slenkstinė vertė lygi 0,0002 kaip nulinis garso slėgio P o rodmuo. baras 1000 dažniui Hz.

Tokios sistemos privalumas – galimybė tiesiogiai palyginti žmonių ir žuvų klausą, trūkumas – sunku palyginti gautus rezultatus pagal žuvų garsą ir klausą.

Faktinės žuvų sukuriamo garso slėgio vertės yra keturiomis-šešiomis eilėmis didesnės už priimtą nulinį lygį (0,0002). baras), o įvairių žuvų klausos slenksčio lygiai yra ir aukščiau, ir žemiau įprastinės nulinės atskaitos.

Todėl žuvų garsų ir klausos palyginimo patogumui amerikiečių autoriai (Tavolga a. Wodinsky, 1963 ir kt.) naudoja kitokią atskaitos sistemą.

Už nugaros nulinis lygis Garso slėgis laikomas 1 baras, kuri yra 74 db didesnis nei buvo priimtas anksčiau.

Žemiau pateikiamas apytikslis abiejų sistemų santykis.

Faktinės vertės pagal Amerikos atskaitos sistemą tekste pažymėtos žvaigždute.

Ar kada pagalvojote, kad garsas yra viena ryškiausių gyvenimo, veiksmo ir judėjimo apraiškų? Ir dar apie tai, kad kiekvienas garsas turi savo „veidą“? Ir net užsimerkę nieko nematydami galime tik pagal garsą spėti, kas vyksta aplinkui. Galime atskirti draugų balsus, girdėti ošimą, riaumojimą, lojimą, miaukimą ir kt. Visi šie garsai mums pažįstami nuo vaikystės, bet kurį iš jų nesunkiai atpažįstame. Be to, net absoliučioje tyloje kiekvieną iš išvardytų garsų galime išgirsti savo vidine klausa. Įsivaizduokite tai tarsi iš tikrųjų.

Kas yra garsas?

Žmogaus ausimi suvokiami garsai yra vienas svarbiausių informacijos apie mus supantį pasaulį šaltinių. Jūros ir vėjo triukšmas, paukščių čiulbėjimas, žmonių balsai ir gyvūnų šauksmai, griaustiniai, judančių ausų garsai padeda lengviau prisitaikyti prie besikeičiančių išorės sąlygų.

Jei, pavyzdžiui, kalnuose nukrito akmuo, o šalia nebuvo žmogaus, kuris galėtų išgirsti jo griuvimo garsą, garsas egzistavo ar ne? Į klausimą galima atsakyti tiek teigiamai, tiek neigiamai, nes žodis „garsas“ turi dvigubą reikšmę garso virpesių sklidimo ore forma arba klausytojo pojūtis. Pirmoji iš esmės yra priežastis, antroji – pasekmė, o pirmoji garso samprata yra objektyvi, antroji – subjektyvi. Garsas iš tikrųjų reprezentuoja energijos srautą, tekantį kaip upės srovė, ir pats yra jo pakeistas banga veikia smegenis per klausos aparatą. Girdėdamas garsą, žmogus gali patirti įvairius jausmus ir galiausiai yra garso forma, vadinama triukšmu. Garso analizė subjektyvaus suvokimo požiūriu yra sudėtingesnė nei objektyvus vertinimas.

Kaip sukurti garsą?

Visiems garsams bendra yra tai, kad juos generuojantys kūnai, t.y. garso šaltiniai, vibruoja (nors dažniausiai šie virpesiai yra nematomi akiai). Pavyzdžiui, žmonių ir daugelio gyvūnų balsai kyla dėl jų balso stygų vibracijos, pučiamųjų muzikos instrumentų garsas, sirenos garsas, vėjo švilpimas ir griaustinis. oro masių virpesiais.

Naudodami liniuotę kaip pavyzdį, galite tiesiogine prasme savo akimis pamatyti, kaip gimsta garsas. Kokį judesį atlieka liniuotė, kai vieną galą užsegame, kitą patraukiame ir atleidžiame? Pastebėsime, kad jis tarsi drebėjo ir dvejojo. Remdamiesi tuo, darome išvadą, kad garsą sukuria trumpos arba ilgos kai kurių objektų vibracijos.

Garso šaltinis gali būti ne tik vibruojantys objektai. Kulkų ar sviedinių švilpimas skrendant, vėjo kaukimas, reaktyvinio variklio ūžimas gimsta iš oro srauto pertrūkių, kurių metu taip pat atsiranda retėjimas ir suspaudimas.

Taip pat garso vibracinius judesius galima pastebėti naudojant prietaisą – kamertoną. Tai lenktas metalinis strypas, sumontuotas ant kojos ant rezonatoriaus dėžutės. Jei plaktuku pataikysi į kamertoną, tai skambės. Kamtono šakų vibracijos nepastebimos. Tačiau juos galima aptikti, jei ant sriegio pakabintą mažą rutulį atnešite prie skambančios kamertono. Kamuolys periodiškai atšoks, o tai rodo Kamerono šakų virpesius.

Dėl garso šaltinio sąveikos su aplinkiniu oru oro dalelės su garso šaltinio judesiais laiku (arba „beveik laiku“) pradeda spausti ir plėstis. Tada dėl oro, kaip skystos terpės, savybių vibracijos perkeliamos iš vienos oro dalelės į kitą.

Garso bangų sklidimo paaiškinimo link

Dėl to oru per atstumą perduodami virpesiai, t.y., garsas arba akustinė banga, arba, tiesiog, garsas, sklinda oru. Garsas, pasiekęs žmogaus ausį, savo ruožtu sužadina vibracijas jo jautriose srityse, kurias mes suvokiame kalbos, muzikos, triukšmo ir kt. forma (priklausomai nuo garso savybių, kurias diktuoja jo šaltinio prigimtis) .

Garso bangų sklidimas

Ar galima pamatyti, kaip garsas „bėga“? Skaidriame ore ar vandenyje pačių dalelių vibracijos yra nepastebimos. Bet jūs galite lengvai rasti pavyzdį, kuris parodys, kas atsitinka, kai garsas sklinda.

Būtina garso bangų sklidimo sąlyga yra materialios terpės buvimas.

Vakuume garso bangos nesklinda, nes ten nėra dalelių, kurios perduoda sąveiką iš vibracijos šaltinio.

Todėl dėl atmosferos trūkumo Mėnulyje viešpatauja visiška tyla. Net meteorito kritimo ant jo paviršiaus stebėtojas negirdi.

Garso bangų sklidimo greitį lemia dalelių sąveikos perdavimo greitis.

Garso greitis – tai garso bangų sklidimo terpėje greitis. Dujose garso greitis pasirodo lygus (tiksliau, šiek tiek mažesnis už) molekulių šiluminį greitį, todėl didėja didėjant dujų temperatūrai. Kuo didesnė medžiagos molekulių sąveikos potenciali energija, tuo didesnis garso greitis, taigi ir garso greitis skystyje, o tai savo ruožtu viršija garso greitį dujose. Pavyzdžiui, jūros vandenyje garso greitis yra 1513 m/s. Pliene, kur gali sklisti skersinės ir išilginės bangos, skiriasi jų sklidimo greitis. Skersinės bangos sklinda 3300 m/s, o išilginės - 6600 m/s greičiu.

Garso greitis bet kurioje terpėje apskaičiuojamas pagal formulę:

čia β – terpės adiabatinis suspaudžiamumas; ρ – tankis.

Garso bangų sklidimo dėsniai

Pagrindiniai garso sklidimo dėsniai apima jo atspindžio ir lūžio ties ribomis dėsnius skirtingos aplinkos, taip pat garso difrakcija ir sklaida esant kliūtims ir nehomogeniškumui terpėje ir sąsajose tarp terpių.

Garso sklidimo diapazoną įtakoja garso sugerties faktorius, tai yra negrįžtamas garso bangos energijos perėjimas į kitų rūšių energiją, ypač šilumą. Svarbus veiksnys yra ir spinduliavimo kryptis bei garso sklidimo greitis, kuris priklauso nuo terpės ir specifinės jos būsenos.

Iš garso šaltinio akustinės bangos sklinda visomis kryptimis. Jei garso banga praeina per palyginti nedidelę skylę, tada ji sklinda į visas puses, o ne sklinda nukreiptu spinduliu. Pavyzdžiui, gatvės garsai, prasiskverbiantys pro atvirą langą į patalpą, girdimi visose vietose, o ne tik priešais langą.

Garso bangų sklidimo šalia kliūties pobūdis priklauso nuo ryšio tarp kliūties dydžio ir bangos ilgio. Jei kliūties dydis yra mažas, palyginti su bangos ilgiu, tai banga teka aplink šią kliūtį, sklinda į visas puses.

Garso bangos, prasiskverbiančios iš vienos terpės į kitą, nukrypsta nuo pradinės krypties, tai yra, jos lūžta. Lūžio kampas gali būti didesnis arba mažesnis už kritimo kampą. Tai priklauso nuo to, į kokią terpę prasiskverbia garsas. Jei garso greitis antroje terpėje yra didesnis, tada lūžio kampas bus didesnis už kritimo kampą ir atvirkščiai.

Savo kelyje sutikus kliūtį, garso bangos nuo jos atsispindi pagal griežtai apibrėžtą taisyklę – atspindžio kampas lygus kritimo kampui – su tuo susijusi aido sąvoka. Jei garsas atsispindi nuo kelių paviršių skirtingais atstumais, atsiranda keli aidai.

Garsas sklinda besiskiriančios sferinės bangos forma, kuri užpildo vis didesnį tūrį. Didėjant atstumui, terpės dalelių virpesiai susilpnėja ir garsas išsisklaido. Yra žinoma, kad norint padidinti perdavimo diapazoną, garsas turi būti sutelktas tam tikra kryptimi. Kai norime, pavyzdžiui, būti išgirsti, dedame delnus prie burnos arba naudojame megafoną.

Difrakcija, tai yra garso spindulių lenkimas, turi didelę įtaką garso sklidimo diapazonui. Kuo terpė heterogeniškesnė, tuo labiau išlinksta garso pluoštas ir atitinkamai trumpesnis garso sklidimo diapazonas.

Garso savybės ir jo charakteristikos

Pagrindinės fizinės garso charakteristikos yra vibracijų dažnis ir intensyvumas. Jie daro įtaką klausos suvokimasžmonių.

Virpesių periodas yra laikas, per kurį įvyksta vienas visiškas svyravimas. Galima pateikti siūbuojančios švytuoklės pavyzdį, kai ji juda iš kraštutinės kairės padėties į kraštinę dešinę ir grįžta į pradinę padėtį.

Virpesių dažnis – tai pilnų svyravimų (periodų) skaičius per sekundę. Šis vienetas vadinamas hercu (Hz). Kuo didesnis vibracijos dažnis, tuo aukštesnį garsą girdime, tai yra, garsas turi aukštesnį aukštį. Pagal priimtą tarptautinę vienetų sistemą 1000 Hz vadinamas kilohercu (kHz), o 1 000 000 – megahercu (MHz).

Dažnių pasiskirstymas: girdimi garsai – 15Hz-20kHz ribose, infragarsai – žemiau 15Hz; ultragarsas - 1,5 (104 - 109 Hz; hipergarsas - 109 - 1013 Hz ribose.

Žmogaus ausis jautriausia garsams, kurių dažnis yra nuo 2000 iki 5000 kHz. Didžiausias klausos aštrumas stebimas 15-20 metų amžiaus. Su amžiumi klausa blogėja.

Bangos ilgio sąvoka siejama su svyravimų periodu ir dažniu. Garso bangos ilgis yra atstumas tarp dviejų nuoseklių terpės kondensacijų arba retinimo. Remiantis vandens paviršiumi sklindančių bangų pavyzdžiu, tai yra atstumas tarp dviejų keterų.

Garsai taip pat skiriasi tembru. Pagrindinį garso toną lydi antriniai tonai, kurių dažnis visada didesnis (obertonai). Tembras yra kokybinė garso charakteristika. Kuo daugiau obertonų dedama ant pagrindinio tono, tuo „sultingesnis“ muzikinis garsas.

Antroji pagrindinė charakteristika yra svyravimų amplitudė. Tai didžiausias nuokrypis nuo pusiausvyros padėties harmoninių virpesių metu. Naudojant švytuoklės pavyzdį, didžiausias jos nuokrypis yra į kraštinę kairę padėtį arba į kraštutinę dešinę padėtį. Virpesių amplitudė lemia garso intensyvumą (stiprumą).

Garso stiprumą arba jo intensyvumą lemia akustinės energijos kiekis, pratekantis per vieną sekundę per vieno kvadratinio centimetro plotą. Vadinasi, akustinių bangų intensyvumas priklauso nuo šaltinio terpėje sukuriamo akustinio slėgio dydžio.

Savo ruožtu garsumas yra susijęs su garso intensyvumu. Kuo didesnis garso intensyvumas, tuo jis stipresnis. Tačiau šios sąvokos nėra lygiavertės. Garsumas yra garso sukelto klausos pojūčio stiprumo matas. To paties intensyvumo garsas skirtingiems žmonėms gali sukurti skirtingo garsumo klausos suvokimą. Kiekvienas žmogus turi savo klausos slenkstį.

Žmogus nustoja girdėti labai didelio intensyvumo garsus ir suvokia juos kaip spaudimo ir net skausmo jausmą. Šis garso intensyvumas vadinamas skausmo slenksčiu.

Garso poveikis žmogaus klausos organams

Žmogaus klausos organai gali suvokti vibracijas, kurių dažnis yra nuo 15-20 hercų iki 16-20 tūkstančių hercų. Nurodyto dažnio mechaniniai virpesiai vadinami garsiniais arba akustiniais (akustika – tai garso tyrinėjimas Žmogaus ausis jautriausiai reaguoja į garsus, kurių dažnis yra nuo 1000 iki 3000 Hz). Didžiausias klausos aštrumas stebimas 15-20 metų amžiaus. Su amžiumi klausa blogėja. Žmogui iki 40 metų didžiausias jautrumas yra 3000 Hz, nuo 40 iki 60 metų - 2000 Hz, vyresniems nei 60 metų - 1000 Hz. Diapazone iki 500 Hz galime išskirti net 1 Hz dažnio sumažėjimą arba padidėjimą. Esant aukštesniems dažniams, mūsų klausos aparatai tampa mažiau jautrūs tokiems mažiems dažnio pokyčiams. Taigi po 2000 Hz galime atskirti vieną garsą nuo kito tik tada, kai dažnių skirtumas yra ne mažesnis kaip 5 Hz. Esant mažesniam skirtumui, garsai mums atrodys vienodi. Tačiau beveik nėra taisyklių be išimčių. Yra žmonių, kurių klausa neįprastai gera. Gabus muzikantas gali aptikti garso pasikeitimą vos per vibracijos dalį.

Išorinė ausis susideda iš smaigalio ir klausos kanalo, jungiančio ją su būgneliu. Pagrindinė išorinės ausies funkcija yra nustatyti garso šaltinio kryptį. Klausos kanalas, kuris yra dviejų centimetrų ilgio vamzdelis, siaurėjantis į vidų, apsaugo vidines ausies dalis ir atlieka rezonatoriaus vaidmenį. Klausos kanalas baigiasi ausies būgneliu – membrana, kuri vibruoja veikiant garso bangoms. Būtent čia, ant išorinės vidurinės ausies ribos, įvyksta objektyvaus garso transformacija į subjektyvią. Už ausies būgnelio yra trys maži tarpusavyje sujungti kaulai: plaktukas, inkas ir balnakilpė, per kuriuos vibracijos perduodamos į vidinę ausį.

Ten, klausos nerve, jie paverčiami elektros signalais. Maža ertmė, kurioje yra plaktukas, inkas ir štapelis, užpildyta oru ir Eustachijaus vamzdeliu sujungta su burnos ertme. Pastarojo dėka išlaikomas vienodas spaudimas vidiniams ir lauke ausies būgnelis. Paprastai Eustachijaus vamzdelis yra uždarytas ir atsidaro tik staiga pasikeitus slėgiui (žiovulys, rijimas), kad jį išlygintų. Jei žmogaus Eustachijaus vamzdelis uždarytas, pavyzdžiui, dėl peršalimo, tada slėgis neišsilygina ir žmogus jaučia skausmą ausyse. Toliau vibracijos perduodamos iš ausies būgnelio į ovalų langą, kuris yra vidinės ausies pradžia. Jėga, veikianti ausies būgnelį, yra lygi slėgio ir ausies būgnelio ploto sandaugai. Tačiau tikrosios klausos paslaptys prasideda nuo ovalo lango. Garso bangos sklinda per skystį (perilimfą), kuris užpildo sraigę. Šis vidinės ausies organas, panašus į sraigę, yra trijų centimetrų ilgio ir per visą ilgį pertvara padalintas į dvi dalis. Garso bangos pasiekia pertvarą, apeina ją ir pasklinda beveik toje pačioje vietoje, kur pirmą kartą palietė pertvarą, bet kitoje pusėje. Sraigės pertvarą sudaro pagrindinė membrana, kuri yra labai stora ir sandari. Garso virpesiai sukuria bangas primenančius raibulius jo paviršiuje, o skirtingų dažnių briaunelės yra labai specifinėse membranos vietose. Viršuje esančiame specialiame organe (Corti organas) mechaniniai virpesiai paverčiami elektriniais viršutinė dalis pagrindinė membrana. Virš Corti organo yra tectorial membrana. Abu šie organai yra panardinti į skystį, vadinamą endolimfa, ir nuo likusios sraigės dalies atskirti Reisnerio membrana. Iš Corti organo išaugę plaukeliai beveik prasiskverbia pro tektorinę membraną, o pasigirdus garsui susiliečia – garsas paverčiamas, dabar užkoduotas elektrinių signalų pavidalu. Dėl gero laidumo kaukolės oda ir kaulai vaidina svarbų vaidmenį gerinant mūsų gebėjimą suvokti garsus. Pavyzdžiui, jei pridedate ausį prie bėgio, artėjančio traukinio judėjimas gali būti aptiktas dar gerokai prieš jam pasirodant.

Garso poveikis žmogaus organizmui

Per pastaruosius dešimtmečius padaugėjo įvairių tipų automobilių ir kitų triukšmo šaltinių, paplito nešiojamieji radijo imtuvai ir magnetofonai, dažnai įjungiami dideliu garsu, smarkiai išaugo aistra garsiai populiariajai muzikai. Pastebėta, kad miestuose kas 5-10 metų triukšmo lygis padidėja 5 dB (decibelais). Reikėtų nepamiršti, kad tolimiems žmonių protėviams triukšmas buvo pavojaus signalas, rodantis pavojaus galimybę. Tuo pačiu metu greitai suaktyvėjo simpatinė-antinksčių ir širdies ir kraujagyslių sistemos, dujų mainai, pakito ir kiti medžiagų apykaitos tipai (padidėjo cukraus ir cholesterolio kiekis kraujyje), paruošiant organizmą kovai arba bėgimui. Nors šiuolaikinis žmogusši klausos funkcija prarado tokią praktinę reikšmę, išliko „vegetatyvinės kovos už būvį reakcijos“. Taigi net ir trumpalaikis 60-90 dB triukšmas sukelia hipofizės hormonų sekrecijos padidėjimą, skatina daugelio kitų hormonų, ypač katecholaminų (adrenalino ir norepinefrino) gamybą, sustiprėja širdies veikla, susiaurėja kraujagyslės, padidėja. arterinis spaudimas(PRAGARAS). Pastebėta, kad ryškiausias kraujospūdžio padidėjimas stebimas pacientams, sergantiems hipertenzija ir žmonėms, turintiems paveldimą polinkį į ją. Triukšmo įtakoje sutrinka smegenų veikla: pakinta elektroencefalogramos pobūdis, mažėja suvokimo aštrumas ir protinė veikla. Pastebėtas virškinimo sutrikimas. Yra žinoma, kad ilgalaikis buvimas triukšmingoje aplinkoje sukelia klausos praradimą. Priklausomai nuo individualaus jautrumo, žmonės skirtingai vertina triukšmą kaip nemalonų ir trikdantį. Tuo pačiu metu muzika ir kalba, kuri domina klausytoją, net esant 40-80 dB, gali būti toleruojamos gana lengvai. Paprastai klausa suvokia vibracijas 16-20 000 Hz diapazone (svyravimai per sekundę). Svarbu pabrėžti, kad nemalonių pasekmių sukelia ne tik per didelis triukšmas girdimoje vibracijų diapazone: ultra- ir infragarsas žmogaus klausai nesuvokiamuose diapazonuose (virš 20 tūkst. Hz ir žemiau 16 Hz) sukelia ir nervinę įtampą, t. negalavimas, galvos svaigimas, vidaus organų, ypač nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemų, veiklos pokyčiai. Nustatyta, kad šalia pagrindinių tarptautinių oro uostų esančių rajonų gyventojai hipertenzija serga ryškiai dažniau nei gyvenantys ramesnėje to paties miesto vietoje. Pernelyg didelis triukšmas (virš 80 dB) veikia ne tik klausos organus, bet ir kitus organus bei sistemas (kraujotakos, virškinimo, nervų ir kt.), sutrinka gyvybiniai procesai, energijos apykaita ima vyrauti prieš plastinę apykaitą, o tai lemia priešlaikinį senėjimą. kūno .

Su šiais stebėjimais ir atradimais pradėjo atsirasti tikslinio poveikio žmonėms metodai. Įtakoti žmogaus protą ir elgesį galite įvairiais būdais, vienam iš jų reikalinga speciali įranga (technotroninės technikos, zombifikavimas.).

Garso izoliacija

Pastatų apsaugos nuo triukšmo laipsnį pirmiausia lemia leistinos patalpų triukšmo normos šiam tikslui. Normalizuoti pastovaus triukšmo parametrai projektavimo taškuose yra garso slėgio lygiai L, dB, oktavos dažnių juostos, kurių geometriniai vidutiniai dažniai 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Dėl apytiksliai skaičiavimai Leidžiama naudoti garso lygius LA, dBA. Normalizuoti nepastovio triukšmo parametrai projektavimo taškuose yra lygiaverčiai garso lygiai LA eq, dBA ir didžiausi garso lygiai LA max, dBA.

Leistini garso slėgio lygiai (ekvivalentiški garso slėgio lygiai) yra standartizuoti SNiP II-12-77 „Apsauga nuo triukšmo“.

Reikėtų atsižvelgti į tai, kad leistini triukšmo lygiai iš išorinių šaltinių patalpose nustatomi pasirūpinus standartiniu patalpų vėdinimu (gyvenamoms patalpoms, palatoms, klasėms - su atviromis angomis, skersiniais, siauromis langų varčiomis).

Oro garso izoliacija yra garso energijos slopinimas, kai ji perduodama per gaubtą.

Gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų, taip pat pagalbinių pastatų ir pramonės įmonių patalpų atitvarų konstrukcijų reguliuojami garso izoliacijos parametrai yra atitvarinės konstrukcijos ore sklindančio triukšmo izoliacijos indeksas Rw, dB ir sumažinto smūginio triukšmo lygio po lubomis indeksas. .

Triukšmas. Muzika. Kalba.

Klausos organų garsų suvokimo požiūriu juos daugiausia galima suskirstyti į tris kategorijas: triukšmą, muziką ir kalbą. Tai skirtingos garso reiškinių sritys, turinčios žmogui būdingos informacijos.

Triukšmas – tai nesistemingas daugybės garsų derinys, tai yra visų šių garsų susiliejimas į vieną nesuderinamą balsą. Triukšmas laikomas garsų kategorija, kuri trikdo ar erzina žmogų.

Žmonės gali toleruoti tik tam tikrą triukšmo kiekį. Bet jei praeina valanda ar dvi ir triukšmas nesiliauja, tada atsiranda įtampa, nervingumas ir net skausmas.

Garsas gali nužudyti žmogų. Viduramžiais buvo net tokia egzekucija, kai žmogų pakišdavo po varpu ir pradėdavo jį mušti. Pamažu varpų skambėjimas vyrą pražudė. Bet tai buvo viduramžiais. Šiais laikais pasirodė viršgarsiniai orlaiviai. Jei toks lėktuvas skris virš miesto 1000-1500 metrų aukštyje, tai namuose išplyš langai.

Muzika yra ypatingas reiškinys garsų pasaulyje, tačiau, skirtingai nei kalba, ji neperteikia tikslių semantinių ar kalbinių reikšmių. Emocinis prisotinimas ir malonios muzikinės asociacijos prasideda ankstyvoje vaikystėje, kai vaikas dar bendrauja žodžiu. Ritmai ir giesmės sieja jį su mama, o dainavimas ir šokiai yra bendravimo žaidimuose elementas. Muzikos vaidmuo žmogaus gyvenime toks didelis, kad pastaraisiais metais medicina jai priskiria gydomųjų savybių. Muzikos pagalba galite normalizuoti bioritmus ir užtikrinti optimalų širdies ir kraujagyslių sistemos veiklos lygį. Bet jūs tiesiog turite prisiminti, kaip kariai eina į mūšį. Nuo neatmenamų laikų daina buvo nepakeičiamas atributas kario žygis.

Infragarsas ir ultragarsas

Ar galime tai, ko visiškai negirdime, pavadinti garsu? O kas, jei negirdime? Ar šie garsai niekam ar kas nors nepasiekiami?

Pavyzdžiui, garsai, kurių dažnis mažesnis nei 16 hercų, vadinami infragarsu.

Infragarsas yra tamprios vibracijos ir bangos, kurių dažniai yra žemiau žmonėms girdimų dažnių diapazono. Paprastai 15-4 Hz imamas kaip viršutinė infragarso diapazono riba; Šis apibrėžimas yra sąlyginis, nes esant pakankamam intensyvumui, klausos suvokimas taip pat pasireiškia kelių Hz dažniais, nors toninis pojūčio pobūdis išnyksta ir tampa atskirti tik atskiri virpesių ciklai. Apatinė infragarso dažnio riba neaiški. Dabartinė jo tyrimo sritis tęsiasi iki maždaug 0,001 Hz. Taigi infragarso dažnių diapazonas apima apie 15 oktavų.

Infragarso bangos sklinda ore ir vandenyje, taip pat žemės plutoje. Infragarsas taip pat apima didelių konstrukcijų, ypač transporto priemonių ir pastatų, žemo dažnio virpesius.

Ir nors mūsų ausys tokių virpesių „nepagauna“, kažkaip žmogus vis tiek jas suvokia. Tuo pačiu patiriame nemalonius, o kartais ir nerimą keliančius pojūčius.

Jau seniai pastebėta, kad kai kurie gyvūnai pavojaus jausmą pajunta daug anksčiau nei žmonės. Jie iš anksto reaguoja į tolimą uraganą ar artėjantį žemės drebėjimą. Kita vertus, mokslininkai atrado, kad katastrofiškų įvykių gamtoje metu atsiranda infragarsas – žemo dažnio oro virpesiai. Tai sukėlė hipotezes, kad gyvūnai dėl aštrios uoslės tokius signalus suvokia anksčiau nei žmonės.

Deja, infragarsą generuoja daugelis mašinų ir pramoninių įrenginių. Jeigu, tarkime, tai įvyksta automobilyje ar lėktuve, tai po kurio laiko pilotai ar vairuotojai pradeda nerimauti, greičiau pavargsta ir tai gali būti avarijos priežastimi.

Infragarsiniai aparatai kelia triukšmą, ir tada su jais dirbti sunkiau. Ir visiems aplinkiniams bus sunku. Ne geriau, jei gyvenamojo namo vėdinimas „zuja“ infragarsu. Atrodo, kad tai negirdima, bet žmonės susierzina ir gali net susirgti. Specialus „testas“, kurį turi išlaikyti bet kuris įrenginys, leidžia atsikratyti infragarso negandų. Jei jis „fonauoja“ infragarso zonoje, jis negaus prieigos prie žmonių.

Kaip vadinamas labai aukštas garsas? Toks girgždėjimas, kuris mūsų ausiai nepasiekiamas? Tai ultragarsas. Ultragarsas yra elastinės bangos, kurių dažnis yra nuo maždaug (1,5–2) (104 Hz (15–20 kHz) iki 109 Hz (1 GHz); dažnio bangų sritis nuo 109 iki 1012–1013 Hz paprastai vadinama hipergarsu. , ultragarsą patogu suskirstyti į 3 diapazonus: žemo dažnio ultragarsą (1,5 (104 - 105 Hz), vidutinio dažnio ultragarsą (105 - 107 Hz), aukšto dažnio ultragarsą (107 - 109 Hz). Kiekvienas iš šių diapazonų apibūdinamas pagal savo specifines generavimo, priėmimo, sklidimo ir taikymo ypatybes.

Pagal savo fizinę prigimtį ultragarsas yra elastinės bangos ir tuo nesiskiria nuo garso, todėl dažnio riba tarp garso ir ultragarso bangų yra savavališka. Tačiau dėl aukštesnių dažnių ir dėl to trumpų bangų ilgių ultragarso sklidimo ypatybės atsiranda.

Dėl trumpo ultragarso bangos ilgio jo pobūdį pirmiausia lemia terpės molekulinė struktūra. Ultragarsas dujose, ypač ore, sklinda labai silpnai. Skysčiai ir kietos medžiagos, kaip taisyklė, yra geri ultragarso laidininkai;

Žmogaus ausis nesugeba suvokti ultragarso bangų. Tačiau daugelis gyvūnų tai priima laisvai. Tai, be kita ko, mums taip gerai pažįstami šunys. Bet, deja, šunys negali „loti“ ultragarsu. Tačiau šikšnosparniai ir delfinai turi nuostabų gebėjimą skleisti ir priimti ultragarsą.

Hipergarsas – tai elastinės bangos, kurių dažnis nuo 109 iki 1012 – 1013 Hz. Savo fizine prigimtimi hipergarsas niekuo nesiskiria nuo garso ir ultragarso bangų. Dėl didesnių dažnių, taigi ir trumpesnių bangų ilgių nei ultragarso srityje, hipergarso sąveika su kvazidalelėmis terpėje – su laidumo elektronais, šiluminiais fononais ir kt. – taip pat dažnai vaizduojama kaip srautas kvazidalelių – fononų.

Hipergarso dažnių diapazonas atitinka elektromagnetinių virpesių dažnius decimetro, centimetro ir milimetro diapazonuose (vadinamieji itin aukšti dažniai). Dažnis 109 Hz ore esant normaliam atmosferos slėgiui ir kambario temperatūra turi būti tokio paties dydžio kaip laisvas molekulių kelias ore tomis pačiomis sąlygomis. Tačiau tampriosios bangos gali sklisti terpėje tik tada, kai jų bangos ilgis yra pastebimai didesnis už laisvą dalelių kelią dujose arba didesnis už tarpatominius atstumus skysčiuose ir kietosiose medžiagose. Todėl hipergarsinės bangos negali sklisti dujose (ypač ore) esant normaliam atmosferos slėgiui. Skysčiuose hipergarso slopinimas yra labai didelis, o sklidimo diapazonas trumpas. Hipergarsas palyginti gerai sklinda kietose medžiagose – pavieniuose kristaluose, ypač esant žemai temperatūrai. Tačiau net ir tokiomis sąlygomis hipergarsas gali nuskristi tik 1, daugiausia 15 centimetrų.

Garsas sklinda tampriose terpėse – dujose, skysčiuose ir kietose medžiagose mechaninės vibracijos, suvokiamas klausos organais.

Naudodami specialius instrumentus galite pamatyti garso bangų sklidimą.

Garso bangos gali pakenkti žmonių sveikatai ir, atvirkščiai, padėti išgydyti negalavimus, tai priklauso nuo garso tipo.

Pasirodo, yra garsų, kurių žmogaus ausis nesuvokia.

Bibliografija

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

Kasjanovas V. A. Fizika 10 klasė

Leonovas A. A „Aš tyrinėju pasaulį“ Det. enciklopedija. Fizika

2 skyrius. Akustinis triukšmas ir jo poveikis žmogui

Tikslas: Ištirti akustinio triukšmo poveikį žmogaus organizmui.

Įvadas

Mus supantis pasaulis yra nuostabus pasaulis garsai. Aplink mus skamba žmonių ir gyvūnų balsai, muzika ir vėjo ošimas, paukščių čiulbėjimas. Žmonės informaciją perduoda per kalbą ir suvokia per klausą. Gyvūnams garsas yra ne mažiau svarbus, o kai kuriais atžvilgiais net svarbesnis, nes jų klausa yra ūmiau išvystyta.

Fizikos požiūriu garsas – tai mechaniniai virpesiai, sklindantys tamprioje terpėje: vandenyje, ore, kietose medžiagose ir kt.. Žmogaus gebėjimas suvokti garso virpesius ir jų klausyti atsispindi garso tyrimo pavadinime – akustika. (iš graikų akustikos – girdimasis, girdimasis). Garso pojūtis mūsų klausos organuose atsiranda dėl periodiškų oro slėgio pokyčių. Garso bangas, kurių garso slėgio pokyčių amplitudė yra didelė, žmogaus ausis suvokia kaip garsius garsus, o esant nedidelei garso slėgio pokyčių amplitudei – kaip tylius garsus. Garso stiprumas priklauso nuo virpesių amplitudės. Garso stiprumas taip pat priklauso nuo jo trukmės ir nuo individualių klausytojo savybių.

Aukšto dažnio garso vibracijos vadinamos aukšto aukščio garsais, žemo dažnio garso vibracijos – žemo aukščio garsais.

Žmogaus klausos organai gali suvokti garsus, kurių dažnis svyruoja nuo maždaug 20 Hz iki 20 000 Hz. Išilginės bangos terpėje, kurios slėgio kitimo dažnis mažesnis nei 20 Hz, vadinamos infragarsu, o kurių dažnis didesnis nei 20 000 Hz – ultragarsu. Žmogaus ausis infragarso ir ultragarso nesuvokia, tai yra, negirdi. Pažymėtina, kad nurodytos garso diapazono ribos yra savavališkos, nes jos priklauso nuo žmonių amžiaus ir individualių jų garso aparato savybių. Paprastai su amžiumi viršutinė suvokiamų garsų dažnio riba gerokai sumažėja – kai kurie vyresni žmonės gali girdėti garsus, kurių dažnis neviršija 6000 Hz. Vaikai, atvirkščiai, gali suvokti garsus, kurių dažnis yra šiek tiek didesnis nei 20 000 Hz.

Kai kurie gyvūnai girdi vibracijas, kurių dažnis didesnis nei 20 000 Hz arba mažesnis nei 20 Hz.

Fiziologinės akustikos tyrimo objektas yra pats klausos organas, jo sandara ir veikimas. Architektūrinė akustika tiria garso sklidimą patalpose, dydžių ir formų įtaką garsui, medžiagų, kuriomis dengiamos sienos ir lubos, savybes. Tai reiškia garsinį garso suvokimą.

Taip pat yra muzikinė akustika, kuri tiria muzikos instrumentus ir sąlygas jiems geriausiai skambėti. Fizinė akustika susijusi su pačių garso virpesių tyrimu ir Pastaruoju metu taip pat apėmė vibracijas, kurios yra už girdėjimo ribų (ultraakustika). Jis plačiai naudoja įvairius metodus mechaniniams virpesiams paversti elektrinėmis ir atvirkščiai (elektroakustika).

Istorinė nuoroda

Garsai pradėti tyrinėti senovėje, nes žmonėms būdingas domėjimasis viskuo, kas nauja. Pirmieji akustiniai stebėjimai buvo atlikti VI amžiuje prieš Kristų. Pitagoras nustatė ryšį tarp tono aukščio ir ilgos stygos ar vamzdžio, skleidžiančios garsą.

IV amžiuje prieš Kristų Aristotelis pirmasis teisingai suprato, kaip garsas sklinda oru. Jis sakė, kad skambantis kūnas sukelia oro susitraukimą ir retėjimą, jis paaiškino garso atspindžiu nuo kliūčių.

XV amžiuje Leonardo da Vinci suformulavo garso bangų nepriklausomumo nuo įvairių šaltinių principą.

1660 metais Roberto Boyle'o eksperimentai įrodė, kad oras yra garso laidininkas (garsas nekeliauja vakuume).

1700-1707 metais Josepho Saveuro atsiminimus apie akustiką išleido Paryžiaus mokslų akademija. Šiame atsiminimuose Saveur nagrinėja vargonų dizaineriams gerai žinomą reiškinį: jei du vargonų vamzdžiai vienu metu skleidžia du garsus, tik šiek tiek skiriasi jų aukštis, tada pasigirsta periodiniai garso stiprėjimai, panašūs į būgno riedėjimą. . Saveur šį reiškinį paaiškino periodišku abiejų garsų virpesių sutapimu. Jei, pavyzdžiui, vienas iš dviejų garsų atitinka 32 virpesius per sekundę, o kitas – 40, tai pirmojo garso ketvirtojo virpesio pabaiga sutampa su antrojo garso penktojo vibracijos pabaiga, taigi garsas sustiprinamas. Nuo vargonų dūdų Saveuras perėjo prie eksperimentinio stygų virpesių tyrimo, stebėdamas virpesių mazgus ir antimazgus (šiuos moksle tebeegzistuojančius pavadinimus jis įvedė), taip pat pastebėjo, kad stygai susijaudinus, kartu su pagrindinė nata, kitos natos skamba, kurių bangų ilgis yra ½, 1/3, ¼,. nuo pagrindinės. Šias natas jis pavadino aukščiausiais harmoniniais tonais, ir šiam pavadinimui buvo lemta išlikti moksle. Galiausiai Saveuras pirmasis bandė nustatyti vibracijų kaip garsų suvokimo ribą: žemiems garsams jis nurodė 25 vibracijų per sekundę ribą, o aukštiems – 12 800, remdamasis šiais eksperimentiniais Saveur darbais , pirmą kartą apskaičiavo garso bangos ilgį ir priėjo prie išvados, dabar gerai žinomos fizikoje, kad atviras vamzdis skleidžiamo garso bangos ilgis lygus dvigubam vamzdžio ilgiui.

Garso šaltiniai ir jų prigimtis

Visiems garsams bendra tai, kad juos generuojantys kūnai, t.y. garso šaltiniai, vibruoja. Visiems pažįstami garsai, kylantys judant ant būgno ištemptos odos, banguojant jūroje ir vėjo siūbuojamoms šakoms. Visi jie skiriasi vienas nuo kito. Kiekvieno atskiro garso „spalvinimas“ griežtai priklauso nuo judesio, dėl kurio jis kyla. Taigi, jei vibracinis judėjimas yra itin greitas, garsas turi aukšto dažnio virpesių. Ne toks greitas svyruojantis judesys sukuria žemesnio dažnio garsą. Įvairūs eksperimentai rodo, kad bet koks garso šaltinis būtinai vibruoja (nors dažniausiai šie virpesiai nėra pastebimi akiai). Pavyzdžiui, žmonių ir daugelio gyvūnų balsai kyla dėl jų balso stygų vibracijos, pučiamųjų muzikos instrumentų garsas, sirenos garsas, vėjo švilpimas ir griaustinis. oro masių virpesiais.

Tačiau ne kiekvienas svyruojantis kūnas yra garso šaltinis. Pavyzdžiui, ant sriegio ar spyruoklės pakabintas svyruojantis svoris neskleidžia garso.

Virpesių pasikartojimo dažnis matuojamas hercais (arba ciklais per sekundę); 1Hz yra tokio periodinio svyravimo dažnis, periodas 1s. Atkreipkite dėmesį, kad dažnis yra savybė, leidžianti atskirti vieną garsą nuo kito.

Tyrimai parodė, kad žmogaus ausis kaip garsą gali suvokti mechaninius kūnų virpesius, kurių dažnis yra nuo 20 Hz iki 20 000 Hz. Esant labai greitam, daugiau nei 20 000 Hz arba labai lėtam, mažesniam nei 20 Hz, garso virpesių mes negirdime. Štai kodėl mums reikia specialių instrumentų, leidžiančių įrašyti garsus, esančius už žmogaus ausies suvokiamų dažnių diapazono ribų.

Jei virpesių judėjimo greitis lemia garso dažnį, tai jo dydis (patalpos dydis) lemia garsumą. Jei toks ratas sukamas dideliu greičiu, atsiras aukšto dažnio tonas, sukant lėtesnį dažnį. Be to, kuo mažesni rato dantys (kaip rodo punktyrinė linija), tuo garsas silpnesnis ir kuo didesni dantys, tai yra, kuo labiau jie verčia plokštelę nukreipti, tuo garsesnis. Taigi galime pastebėti dar vieną garso savybę – jo garsumą (intensyvumą).

Neįmanoma nepaminėti tokios garso savybės kaip kokybė. Kokybė yra glaudžiai susijusi su struktūra, kuri gali būti nuo pernelyg sudėtingos iki labai paprastos. Rezonatoriaus palaikomo kamertono tonas yra labai paprastos struktūros, nes jame yra tik vienas dažnis, kurio reikšmė priklauso tik nuo kamertono konstrukcijos. Šiuo atveju kamertono garsas gali būti stiprus ir silpnas.

Galima sukurti sudėtingus garsus, todėl, pavyzdžiui, daugelyje dažnių yra vargonų akordo garsas. Net mandolinos stygos garsas yra gana sudėtingas. Taip yra dėl to, kad ištempta styga vibruoja ne tik pagrindiniu (kaip kamertonu), bet ir kitais dažniais. Jie generuoja papildomus tonus (harmonikus), kurių dažniai sveikuoju skaičiumi yra didesni už pagrindinio tono dažnį.

Dažnio sąvoka netinkama taikyti triukšmui, nors galime kalbėti apie kai kurias jo dažnių sritis, nes būtent jos išskiria vieną triukšmą nuo kito. Triukšmo spektro nebegalima pavaizduoti viena ar keliomis linijomis, kaip monochromatinio signalo arba periodinės bangos, turinčios daug harmonikų, atveju. Jis vaizduojamas kaip visa juostelė

Kai kurių garsų, ypač muzikinių, dažninė struktūra yra tokia, kad visi obertonai yra harmoningi pagrindinio tono atžvilgiu; tokiais atvejais sakoma, kad garsai turi aukštį (nustatoma pagrindinio tono dažniu). Dauguma garsų nėra tokie melodingi, jie neturi muzikiniams garsams būdingo sveikojo skaičiaus ryšio. Šie garsai savo struktūra yra panašūs į triukšmą. Todėl apibendrindami tai, kas buvo pasakyta, galime pasakyti, kad garsui būdingas garsumas, kokybė ir aukštis.

Kas atsitinka su garsu jam pasirodžius? Pavyzdžiui, kaip jis pasiekia mūsų ausį? Kaip jis platinamas?

Garsą suvokiame ausimi. Tarp skambančio kūno (garso šaltinio) ir ausies (garso imtuvo) yra medžiaga, perduodanti garso virpesius iš garso šaltinio į imtuvą. Dažniausiai ši medžiaga yra oras. Garsas negali sklisti beorėje erdvėje. Kaip ir bangos negali egzistuoti be vandens. Eksperimentai patvirtina šią išvadą. Panagrinėkime vieną iš jų. Padėkite skambutį po oro siurblio varpeliu ir įjunkite. Tada jie pradeda siurbti orą. Orui retėjant, garsas tampa vis silpnesnis ir, galiausiai, beveik visiškai išnyksta. Kai vėl pradedu leisti orą po varpu, vėl pasigirsta varpelio garsas.

Žinoma, garsas keliauja ne tik oru, bet ir kituose kūnuose. Tai taip pat galima patikrinti eksperimentiškai. Pridėjus ausį į kitą stalo galą, galima aiškiai išgirsti net tokį silpną garsą kaip kišeninio laikrodžio tiksėjimas, gulinčio viename stalo gale.

Gerai žinoma, kad garsas dideliais atstumais sklinda žeme ir ypač geležinkelio bėgiais. Pridėję ausį prie bėgių ar žemės, galite išgirsti toli važiuojančio traukinio garsą arba lekiančio arklio valkatą.

Jei būdami po vandeniu atsitrenksime į akmenį į akmenį, aiškiai išgirsime smūgio garsą. Vadinasi, garsas sklinda ir vandenyje. Žuvys krante girdi žingsnius ir žmonių balsus, tai gerai žino žvejai.

Eksperimentai rodo, kad skirtingos kietosios medžiagos skirtingai praleidžia garsą. Elastingi kūnai yra geri garso laidininkai. Dauguma metalų, medienos, dujų ir skysčių yra elastingi kūnai, todėl gerai praleidžia garsą.

Minkšti ir porėti kūnai yra prasti garso laidininkai. Kai, pavyzdžiui, laikrodis yra kišenėje, jį apgaubia minkštas audinys, jo tiksėjimo negirdime.

Beje, garso sklidimas kietose medžiagose yra susijęs su tuo, kad eksperimentas su varpeliu, padėtu po gaubtu ilgam laikui neatrodė labai įtikinamai. Faktas yra tas, kad eksperimentatoriai nepakankamai izoliavo varpą, o garsas buvo girdimas net tada, kai po gaubtu nebuvo oro, nes vibracijos buvo perduodamos įvairiomis instaliacijos jungtimis.

1650 m. Athanasius Kirch'er ir Otto Hücke, remdamiesi eksperimentu su varpu, padarė išvadą, kad garso sklidimui oro aplinka nereikia. Ir tik po dešimties metų Robertas Boyle'as įtikinamai įrodė priešingai. Pavyzdžiui, ore esantis garsas perduodamas išilginėmis bangomis, t. y. kintančiomis kondensacijomis ir iš garso šaltinio sklindančio oro retėjimu. Bet kadangi mus supanti erdvė, skirtingai nei dvimatis vandens paviršius, yra trimatis, tai garso bangos sklinda ne dviem, o trimis kryptimis – besiskiriančių sferų pavidalu.

Garso bangos, kaip ir bet kurios kitos mechaninės bangos, erdvėje sklinda ne akimirksniu, o tam tikru greičiu. Paprasčiausi stebėjimai leidžia mums tai patikrinti. Pavyzdžiui, perkūnijos metu iš pradžių matome žaibą ir tik kiek vėliau išgirstame griaustinį, nors oro virpesiai, kuriuos suvokiame kaip garsą, atsiranda kartu su žaibo blyksniu. Faktas yra tas, kad šviesos greitis yra labai didelis (300 000 km/s), todėl galime manyti, kad blyksnį matome tuo metu, kai jis įvyksta. O griaustinio garsas, formuojamas kartu su žaibais, reikalauja gana pastebimo laiko, kad nukeliautume atstumą nuo jo atsiradimo vietos iki ant žemės stovinčio stebėtojo. Pavyzdžiui, jei griaustinį išgirstame praėjus daugiau nei 5 sekundėms po to, kai pamatėme žaibą, galime daryti išvadą, kad perkūnija nuo mūsų nutolusi mažiausiai 1,5 km. Garso greitis priklauso nuo terpės, kurioje sklinda garsas, savybių. Mokslininkai sukūrė įvairius metodus, kaip nustatyti garso greitį bet kurioje aplinkoje.

Garso greitis ir jo dažnis lemia bangos ilgį. Stebėdami bangas tvenkinyje pastebime, kad spinduliuojantys apskritimai kartais būna mažesni, o kartais didesni, kitaip tariant, atstumas tarp bangų keterų ar bangų duburių gali skirtis priklausomai nuo juos sukūrusio objekto dydžio. Laikydami ranką pakankamai žemai virš vandens paviršiaus, galime pajusti kiekvieną pro mus praplaukiantį purslą. Kuo didesnis atstumas tarp nuoseklių bangų, tuo rečiau jų keteros palies mūsų pirštus. Šis paprastas eksperimentas leidžia daryti išvadą, kad esant bangoms vandens paviršiuje, esant tam tikram bangos sklidimo greičiui, didesnis dažnis atitinka mažesnį atstumą tarp bangų keterų, tai yra trumpesnes bangas, ir, atvirkščiai, žemesnis dažnis atitinka ilgesnes bangas.

Tas pats pasakytina ir apie garso bangas. Tai, kad garso banga praeina per tam tikrą erdvės tašką, galima spręsti pagal slėgio pokytį šiame taške. Šis pakeitimas visiškai pakartoja garso šaltinio membranos vibraciją. Žmogus girdi garsą, nes garso banga daro skirtingą spaudimą jo ausies būgneliui. Kai tik garso bangos ketera (arba aukšto slėgio sritis) pasiekia mūsų ausį. Mes jaučiame spaudimą. Jei padidėjusio garso bangos slėgio sritys pakankamai greitai seka viena kitą, tai mūsų ausies būgnelis greitai vibruoja. Jei garso bangos keteros smarkiai atsilieka viena nuo kitos, tada ausies būgnelis vibruos daug lėčiau.

Garso greitis ore yra stebėtinai pastovi vertė. Jau matėme, kad garso dažnis yra tiesiogiai susijęs su atstumu tarp garso bangos keterų, tai yra, yra tam tikras ryšys tarp garso dažnio ir bangos ilgio. Šį ryšį galime išreikšti taip: bangos ilgis lygus greičiui, padalytam iš dažnio. Kitas būdas pasakyti yra tai, kad bangos ilgis yra atvirkščiai proporcingas dažniui, o proporcingumo koeficientas yra lygus garso greičiui.

Kaip garsas tampa girdimas? Kai garso bangos patenka į ausies kanalą, jos vibruoja ausies būgnelį, vidurinę ausį ir vidinę ausį. Oro bangos, patekusios į skystį, užpildantį sraigę, veikia plaukų ląsteles Corti organo viduje. Klausos nervas perduoda šiuos impulsus į smegenis, kur jie paverčiami garsais.

Triukšmo matavimas

Triukšmas – tai nemalonus ar nepageidaujamas garsas, arba garsų visuma, trukdanti suvokti naudingus signalus, laužanti tylą, žalinga ar dirginanti žmogaus organizmą, mažinanti jo veikimą.

Triukšmingose ​​vietose daugelis žmonių jaučia triukšmo ligos simptomus: padidėjusį nervinį susijaudinimą, nuovargį, aukštą kraujospūdį.

Triukšmo lygis matuojamas vienetais,

Slėgio laipsnį išreiškiantys garsai, decibelai. Šis spaudimas nėra suvokiamas be galo. 20-30 dB triukšmo lygis žmogui praktiškai nekenksmingas – tai natūralus foninis triukšmas. Kalbant apie garsius garsus, čia leistina riba yra maždaug 80 dB. 130 dB garsas jau sukelia žmogui skausmą, o 150 jam tampa nepakeliami.

Akustinis triukšmas – tai atsitiktiniai skirtingo fizinio pobūdžio garso virpesiai, pasižymintys atsitiktiniais amplitudės ir dažnio pokyčiais.

Kai sklinda garso banga, susidedanti iš oro kondensacijos ir retėjimo, pasikeičia spaudimas ausies būgneliui. Slėgio vienetas yra 1 N/m2, o garso galios – 1 W/m2.

Klausos slenkstis yra minimalus garso stiprumas, kurį žmogus suvokia. U skirtingi žmonės jis skiriasi, todėl sutartinai girdimumo slenksčiu laikomas garso slėgis, lygus 2x10"5 N/m2 esant 1000 Hz, atitinkantis 10"12 W/m2 galią. Būtent su šiomis vertėmis lyginamas išmatuotas garsas.

Pavyzdžiui, variklių garso galia kilimo metu reaktyvinis lėktuvas lygus 10 W/m2, tai yra 1013 kartų viršija slenkstį. Su tokiais dideliais skaičiais dirbti nepatogu. Apie skirtingo stiprumo garsus jie sako, kad vienas yra stipresnis už kitą ne tiek kartų, o tiek vienetų. Garsumo vienetas vadinamas Bel – telefono išradėjo A. Belo (1847-1922) vardu. Garsumas matuojamas decibelais: 1 dB = 0,1 B (Bel). Vaizdas, kaip garso intensyvumas, garso slėgis ir garsumo lygis yra susiję.

Garso suvokimas priklauso ne tik nuo jo kiekybinių charakteristikų (slėgio ir galios), bet ir nuo kokybės – dažnio.

Tas pats garsas skirtingais dažniais skiriasi garsumu.

Kai kurie žmonės negirdi aukšto dažnio garsų. Taigi vyresnio amžiaus žmonėms viršutinė garso suvokimo riba sumažėja iki 6000 Hz. Jie negirdi, pavyzdžiui, uodo girgždėjimo ar svirplio trilo, kurie skleidžia garsus, kurių dažnis yra apie 20 000 Hz.

Garsus anglų fizikas D. Tyndallas vieną iš savo pasivaikščiojimų su draugu apibūdina taip: „Pievose abiejose kelio pusėse knibždėte knibždėte knibždėte knibžda vabzdžių, kurie, mano ausims, pripildė orą savo aštriu zvimbimu, bet draugas negirdėjo. visa tai – vabzdžių muzika praskriejo už jo klausos ribų.

Triukšmo lygiai

Garsumas – garso energijos lygis – matuojamas decibelais. Šnabždesys prilygsta maždaug 15 dB, balsų ošimas mokinių klasėje siekia apie 50 dB, o gatvės triukšmas intensyvaus eismo metu – apie 90 dB. Triukšmas, didesnis nei 100 dB, gali būti nepakeliamas žmogaus ausiai. Maždaug 140 dB triukšmas (pvz., kylančio reaktyvinio lėktuvo garsas) gali būti skausmingas ausiai ir pažeisti ausies būgnelį.

Daugeliui žmonių klausos aštrumas mažėja su amžiumi. Tai paaiškinama tuo, kad ausies kaulai praranda pirminį mobilumą, todėl vibracijos neperduodamos į vidinę ausį. Be to, ausų uždegimas gali pažeisti ausies būgnelį ir neigiamai paveikti kauliukų funkcionavimą. Jei turite klausos sutrikimų, nedelsdami kreipkitės į gydytoją. Kai kurios kurtumo rūšys atsiranda dėl vidinės ausies ar klausos nervo pažeidimo. Klausos praradimą taip pat gali sukelti nuolatinis triukšmo poveikis (pavyzdžiui, gamyklos grindyse) arba staigūs ir labai stiprūs garso pliūpsniai. Turėtumėte būti labai atsargūs naudodami asmeninius stereo grotuvus, nes per didelis garsumas taip pat gali sukelti kurtumą.

Patalpose leistinas triukšmas

Kalbant apie triukšmo lygį, verta paminėti, kad tokia sąvoka nėra trumpalaikė ir teisės aktų požiūriu nereglamentuojama. Taigi Ukrainoje vis dar galioja SSRS laikais priimti leistino triukšmo sanitariniai standartai gyvenamuosiuose ir visuomeniniuose pastatuose bei gyvenamuosiuose rajonuose. Pagal šį dokumentą gyvenamosiose patalpose triukšmo lygis neturi viršyti 40 dB dieną ir 30 dB naktį (nuo 22:00 iki 8:00).

Dažnai triukšmas neša svarbi informacija. Automobilių ar motociklų lenktynininkas atidžiai klausosi važiuojančios transporto priemonės variklio, važiuoklės ir kitų dalių skleidžiamų garsų, nes bet koks pašalinis triukšmas gali būti nelaimės pranašas. Triukšmas vaidina svarbų vaidmenį akustikoje, optikoje, Kompiuterinė technologija, vaistas.

Kas yra triukšmas? Tai suprantama kaip atsitiktinės sudėtingos įvairios fizinės prigimties vibracijos.

Triukšmo problema egzistuoja jau seniai. Jau senovėje akmenimis grįstose gatvėse ratų garsas daugeliui sukeldavo nemigą.

O gal problema iškilo dar anksčiau, kai kaimynai urve ėmė kivirčytis dėl to, kad vienas iš jų per garsiai beldėsi gamindamas akmeninį peilį ar kirvį?

Triukšmo tarša aplinką auga visą laiką. Jei 1948 metais, apklausiant didžiųjų miestų gyventojus, į klausimą, ar triukšmas jų bute jiems netrukdo, teigiamai atsakė 23% respondentų, tai 1961 metais šis skaičius jau siekė 50%. Per pastarąjį dešimtmetį triukšmo lygis miestuose išaugo 10-15 kartų.

Triukšmas yra garso rūšis, nors jis dažnai vadinamas „nepageidaujamu garsu“. Tuo pačiu metu, anot specialistų, tramvajaus keliamas triukšmas vertinamas 85-88 dB, troleibuso – 71 dB, autobuso, kurio variklio galia didesnė nei 220 AG. Su. - 92 dB, mažiau nei 220 l. Su. - 80-85 dB.

Mokslininkai iš Valstijos universitetas Ohajo valstijoje nustatyta, kad žmonėms, kurie reguliariai patiria stiprų triukšmą, 1,5 karto didesnė tikimybė susirgti akustine neuroma nei kitiems.

Akustinė neuroma yra gerybinis navikas, sukeliantis klausos praradimą. Mokslininkai ištyrė 146 pacientus, sergančius akustine neuroma, ir 564 sveikų žmonių. Jiems visiems buvo užduodami klausimai apie tai, kaip dažnai jie susidūrė su garsiais, mažiausiai 80 decibelų garsais (triukšmas eismo). Anketoje buvo atsižvelgta į prietaisų, variklių, muzikos triukšmą, vaikų riksmus, triukšmą sporto renginiuose, baruose ir restoranuose. Tyrimo dalyvių taip pat buvo klausiama, ar jie naudoja klausos apsaugos priemones. Tiems, kurie reguliariai klausėsi garsios muzikos, rizika susirgti akustine neuroma padidėjo 2,5 karto.

Veikiantiems techninį triukšmą – 1,8 karto. Žmonėms, kurie nuolat klausosi vaikų rėkimo, triukšmas stadionuose, restoranuose ar baruose yra 1,4 karto didesnis. Dėvint klausos apsaugos priemones, rizika susirgti akustine neuroma nėra didesnė nei žmonėms, kurie visiškai neveikia triukšmo.

Akustinio triukšmo poveikis žmonėms

Akustinio triukšmo poveikis žmonėms skiriasi:

A. Kenksminga

Triukšmas sukelia gerybinio naviko vystymąsi

Ilgalaikis triukšmas neigiamai veikia klausos organą, ištempia ausies būgnelį, taip sumažindamas jautrumą garsui. Tai sukelia širdies ir kepenų veiklos sutrikimus, nervų ląstelių išsekimą ir perteklių. Didelės galios garsai ir triukšmai veikia klausos aparatą, nervų centrus ir gali sukelti skausmą bei šoką. Taip veikia triukšmo tarša.

Dirbtinis, žmogaus sukeltas triukšmas. Jie neigiamai veikia žmogaus nervų sistemą. Vienas žalingiausių miesto triukšmų yra automobilių keliamas triukšmas pagrindinėse magistralėse. Tai dirgina nervų sistemą, todėl žmogų kankina nerimas, jaučiasi pavargęs.

B. Palankus

Naudingi garsai apima lapų triukšmą. Bangų purslai ramina mūsų psichiką. Tylus lapų šniokštimas, upelio čiurlenimas, lengvas vandens šniokštimas ir banglenčių garsas žmogui visada malonūs. Jie jį ramina ir mažina stresą.

C. Vaistinė

Terapinis poveikis žmonėms, naudojant gamtos garsus, atsirado tarp gydytojų ir biofizikų, dirbusių su astronautais XX amžiaus devintojo dešimtmečio pradžioje. Psichoterapinėje praktikoje gydant naudojami natūralūs triukšmai įvairios ligos kaip pagalbinė priemonė. Psichoterapeutai taip pat naudoja vadinamąjį „baltąjį triukšmą“. Tai savotiškas šnypštimas, miglotai primenantis bangų garsą be vandens purslų. Gydytojai mano, kad „baltasis triukšmas“ ramina ir užmigdo.

Triukšmo poveikis žmogaus organizmui

Tačiau ar nuo triukšmo nukenčia tik klausos organai?

Mokiniai raginami tai išsiaiškinti perskaitę šiuos teiginius.

1. Triukšmas sukelia priešlaikinį senėjimą. Trisdešimčia atvejų iš šimto triukšmas sumažina žmonių gyvenimo trukmę didieji miestai 8-12 metų.

2. Kas trečia moteris ir kas ketvirtas vyras kenčia nuo neurozių, kurias sukelia padidėjęs triukšmo lygis.

3. Tokiomis ligomis kaip gastritas, skrandžio ir žarnyno opos dažniausiai suserga žmonės, gyvenantys ir dirbantys triukšmingoje aplinkoje. Popmuzikantams skrandžio opos yra profesinė liga.

4. Pakankamai stiprus triukšmas po 1 minutės gali sukelti smegenų elektrinio aktyvumo pokyčius, kurie tampa panašūs į epilepsija sergančių pacientų smegenų elektrinį aktyvumą.

5. Triukšmas slegia nervų sistemą, ypač kai jis kartojasi.

6. Triukšmo įtakoje nuolat mažėja kvėpavimo dažnis ir gylis. Kartais atsiranda širdies aritmija ir hipertenzija.

7. Triukšmo įtakoje pakinta angliavandenių, riebalų, baltymų, druskų apykaita, pasireiškianti kraujo biocheminės sudėties pokyčiais (mažėja cukraus kiekis kraujyje).

Pernelyg didelis triukšmas (virš 80 dB) veikia ne tik klausos organus, bet ir kitus organus bei sistemas (kraujotakos, virškinimo, nervų ir kt.), sutrinka gyvybiniai procesai, energijos apykaita ima vyrauti prieš plastinę apykaitą, o tai lemia priešlaikinį senėjimą. kūno .

TRIUKŠMO PROBLEMA

Didelis miestas visada lydimas eismo triukšmo. Per pastaruosius 25-30 metų didžiuosiuose pasaulio miestuose triukšmas padidėjo 12-15 dB (t. y. triukšmo garsumas išaugo 3-4 kartus). Jei mieste yra oro uostas, kaip yra Maskvoje, Vašingtone, Omske ir daugelyje kitų miestų, tai sukelia daugkartinį didžiausio leistino garso dirgiklių lygio viršijimą.

Ir vis dėlto kelių transportas yra pagrindinis triukšmo šaltinis mieste. Būtent tai pagrindinėse miestų gatvėse pagal garso lygio matuoklio skalę sukelia iki 95 dB triukšmą. Triukšmo lygis gyvenamosiose patalpose su uždarais langais į greitkelį yra tik 10-15 dB žemesnis nei gatvėje.

Automobilių keliamas triukšmas priklauso nuo daugelio priežasčių: automobilio markės, eksploatavimo, greičio, kelio dangos kokybės, variklio galios ir kt. Variklio keliamas triukšmas stipriai padidėja jam užvedus ir įšylant. Kai automobilis važiuoja pirmuoju greičiu (iki 40 km/h), variklio triukšmas yra 2 kartus didesnis nei triukšmas, kurį jis sukuria antruoju greičiu. Automobiliui staigiai stabdant, triukšmas taip pat gerokai padidėja.

Atskleista žmogaus organizmo būklės priklausomybė nuo aplinkos triukšmo lygio. Pastebėti tam tikri centrinės nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemų funkcinės būklės pokyčiai, kuriuos sukelia triukšmas. Išeminė širdies liga, hipertenzija, padidėjęs cholesterolio kiekis kraujyje dažniau pasireiškia žmonėms, gyvenantiems triukšmingose ​​vietose. Triukšmas gerokai sutrikdo miegą, sumažina jo trukmę ir gylį. Užmigimo laikas pailgėja valanda ar daugiau, o pabudę žmonės jaučiasi pavargę, skauda galvą. Laikui bėgant visa tai virsta lėtiniu nuovargiu, silpnina imuninę sistemą, prisideda prie ligų išsivystymo, mažina darbingumą.

Dabar manoma, kad triukšmas gali sutrumpinti žmogaus gyvenimo trukmę beveik 10 metų. Vis daugiau psichikos ligonių dėl didėjančių garso dirgiklių triukšmas ypač stipriai veikia moteris. Apskritai miestuose padaugėjo neprigirdinčiųjų, tačiau tapo dažniausiai pasitaikantys reiškiniai galvos skausmas ir padidėjęs dirglumas.

TRIUKŠMO TARŠA

Garsas ir didelio galingumo triukšmas veikia klausos aparatą, nervų centrus ir gali sukelti skausmą bei šoką. Taip veikia triukšmo tarša. Tylus lapų ošimas, upelio čiurlenimas, paukščių balsai, lengvas vandens purslų ir banglenčių garsas žmogui visada malonūs. Jie jį ramina ir mažina stresą. Tai naudojama medicinos įstaigose, psichologinės pagalbos kambariuose. Natūralūs gamtos triukšmai vis retėja, visiškai išnyksta arba yra paskęsta pramonės, transporto ir kitų triukšmų.

Ilgalaikis triukšmas neigiamai veikia klausos organą, sumažindamas jautrumą garsui. Tai sukelia širdies ir kepenų veiklos sutrikimus, nervų ląstelių išsekimą ir perteklių. Susilpnėjusios nervų sistemos ląstelės negali pakankamai gerai koordinuoti savo darbo įvairios sistemos kūnas. Čia ir atsiranda jų veiklos sutrikimų.

Jau žinome, kad 150 dB triukšmas kenkia žmogui. Ne veltui viduramžiais egzekucija buvo vykdoma po varpu. Varpų gaudesys kankino ir lėtai žudė.

Kiekvienas žmogus triukšmą suvokia skirtingai. Daug kas priklauso nuo amžiaus, temperamento, sveikatos ir aplinkos sąlygų. Triukšmas turi akumuliacinį poveikį, tai yra akustiniai dirginimai, besikaupiantys organizme, vis labiau slopina nervų sistemą. Triukšmas ypač žalingai veikia neuropsichinę organizmo veiklą.

Triukšmas sukelia funkcinius sutrikimus širdies ir kraujagyslių sistemos; turi žalingą poveikį regos ir vestibuliariniams analizatoriams; sumažinti refleksinį aktyvumą, kuris dažnai sukelia nelaimingus atsitikimus ir sužalojimus.

Triukšmas yra klastingas, jo žalingas poveikis organizmui pasireiškia nepastebimai, nepastebimai, žala organizmui aptinkama ne iš karto. Be to, žmogaus kūnas praktiškai neapsaugotas nuo triukšmo.

Vis dažniau gydytojai kalba apie triukšmo ligas, kurios pirmiausia pažeidžia klausą ir nervų sistemą. Triukšmo taršos šaltinis gali būti pramonės įmonė arba transportuoti. Ypač didelį triukšmą kelia sunkieji savivarčiai ir tramvajai. Triukšmas veikia žmogaus nervų sistemą, todėl miestuose ir įmonėse imamasi apsaugos nuo triukšmo priemonių. Geležinkelio ir tramvajaus linijas bei kelius, kuriais važiuoja krovininis transportas, iš centrinių miestų dalių reikia perkelti į retai apgyvendintas vietoves ir aplink jas sukurtas žaliąsias erdves, kurios gerai sugeria triukšmą. Lėktuvai neturėtų skristi virš miestų.

GARSO IZSOLIAVIMAS

Garso izoliacija padeda išvengti žalingo triukšmo poveikio

Triukšmo lygis sumažinamas konstrukcinėmis ir akustinėmis priemonėmis. Išoriniuose pastatų atitvaruose langai ir balkono durys turi žymiai mažesnę garso izoliaciją nei pati siena.

Pastatų apsaugos nuo triukšmo laipsnį pirmiausia lemia tam tikros paskirties patalpų leistini triukšmo normatyvai.

KOVOJA SU AKUSTINIU TRIUKŠMU

MNIIP Akustikos laboratorija rengia skyrius „Akustinė ekologija“ kaip projekto dokumentacijos dalį. Atliekami patalpų garso izoliavimo, triukšmo kontrolės, garso sutvirtinimo sistemų skaičiavimai, akustiniai matavimai. Nors įprastose patalpose žmonės vis dažniau nori akustinio komforto – geros apsaugos nuo triukšmo, suprantamos kalbos ir nebuvimo vadinamųjų. akustiniai fantomai – kai kurių suformuoti neigiami garso vaizdai. Dizainuose, skirtuose papildomai kovoti su decibelais, pakaitomis pakeičiami bent du sluoksniai (gipso kartono plokštės, gipso pluoštas). Dažnio filtravimas naudojamas kovai su akustiniu triukšmu.

MIESTAS IR ŽALIOS VIETOS

Jei namus nuo triukšmo saugosite medžiais, tuomet bus naudinga žinoti, kad garsų nesugeria lapai. Atsitrenkus į kamieną, garso bangos nutrūksta, nukrenta į dirvą, kur jos sugeriamos. Eglė laikoma geriausia tylos sergėtoja. Net judriausiame greitkelyje galite ramiai gyventi, jei savo namus saugosite žalių eglių eile. O šalia būtų neblogai pasodinti kaštonų. Vienas subrendęs kaštonas išvalo iki 10 m aukščio, iki 20 m pločio ir iki 100 m ilgio erdvę nuo automobilių išmetamųjų dujų Be to, skirtingai nei daugelis kitų medžių, kaštonas suardo toksiškas dujas, beveik nepakenkdamas savo sveikatai. “

Miesto gatvių apželdinimo svarba yra didelė - tankūs krūmų ir miško juostų sodinimai apsaugo nuo triukšmo, sumažindami jį 10-12 dB (decibelais), sumažina kenksmingų dalelių koncentraciją ore nuo 100 iki 25%, sumažina vėjo greitį nuo 10–2 m/s, sumažinti automobilių dujų koncentraciją iki 15% oro tūrio vienetui, padaryti orą drėgnesnį, sumažinti jo temperatūrą, t.y. padaryti jį priimtinesnį kvėpuoti.

Žaliosios erdvės taip pat sugeria garsą, kuo aukštesni medžiai ir kuo tankesnis jų sodinimas, tuo mažiau girdimas garsas.

Žaliosios erdvės kartu su veja ir gėlynais teigiamai veikia žmogaus psichiką, ramina regėjimą ir nervų sistemą, yra įkvėpimo šaltinis, didina žmonių darbingumą. Didžiausi meno ir literatūros kūriniai, mokslininkų atradimai atsirado veikiant gamtai. Taip buvo sukurta didžiausia Bethoveno, Čaikovskio, Strausso ir kitų kompozitorių muzikinė kūryba, nuostabių Rusijos peizažistų Šiškino, Levitano paveikslai, rusų ir sovietų rašytojų kūriniai. Neatsitiktinai tarp Priobsky girios žaliųjų erdvių buvo įkurtas Sibiro mokslo centras. Čia, miesto triukšmo pavėsyje ir žalumos apsuptyje, mūsų Sibiro mokslininkai sėkmingai atlieka savo tyrimus.

Tokių miestų kaip Maskva ir Kijevas žalumas yra didelis; pastarajame, pavyzdžiui, vienam gyventojui tenka 200 kartų daugiau sodinimų nei Tokijuje. Japonijos sostinėje per 50 metų (1920–1970 m.) buvo sunaikinta apie pusė visų žaliųjų plotų, esančių dešimties kilometrų spinduliu nuo centro. Jungtinėse Valstijose per pastaruosius penkerius metus buvo prarasta beveik 10 tūkstančių hektarų centrinių miesto parkų.

← Triukšmas neigiamai veikia žmogaus sveikatą, pirmiausia pablogina klausą ir nervų bei širdies ir kraujagyslių sistemų būklę.

← Triukšmą galima išmatuoti naudojant specialius instrumentus – garso lygio matuoklius.

← Būtina kovoti su žalingu triukšmo poveikiu kontroliuojant triukšmo lygį, taip pat naudojant specialias triukšmo lygio mažinimo priemones.

Jei garso banga savo kelyje nesusiduria su kliūtimis, ji sklinda tolygiai visomis kryptimis. Tačiau ne kiekviena kliūtis jai tampa kliūtimi.

Susidūręs su kliūtimi savo kelyje, garsas gali lenktis aplink ją, atsispindėti, lūžti ar sugerti.

Garso difrakcija

Galime kalbėtis su žmogumi, stovinčiu už pastato kampo, už medžio ar už tvoros, nors jo nematome. Mes tai girdime, nes garsas gali pasilenkti aplink šiuos objektus ir prasiskverbti į už jų esančią sritį.

Bangos gebėjimas lenktis aplink kliūtį vadinamas difrakcija .

Difrakcija atsiranda tada, kai garso bangos ilgis viršija kliūties dydį. Žemo dažnio garso bangos yra gana ilgos. Pavyzdžiui, esant 100 Hz dažniui, jis lygus 3,37 m. Kai dažnis mažėja, ilgis tampa dar didesnis. Todėl garso banga lengvai lenkiasi aplink objektus, panašius į ją. Parko medžiai mums visiškai netrukdo girdėti garsą, nes jų kamienų skersmenys yra daug mažesni nei garso bangos ilgis.

Dėl difrakcijos garso bangos prasiskverbia pro kliūties plyšius ir skyles ir sklinda už jų.

Garso bangos kelyje pastatykime plokščią ekraną su skylute.

Tuo atveju, kai garso bangos ilgis ƛ daug didesnis nei skylės skersmuo D , arba šios reikšmės yra apytiksliai lygios, tada už skylės garsas pasieks visus taškus srityje, kuri yra už ekrano (garso šešėlio sritis). Išeinančios bangos priekis atrodys kaip pusrutulis.

Jeigu ƛ yra tik šiek tiek mažesnis už plyšio skersmenį, tada pagrindinė bangos dalis sklinda tiesiai, o nedidelė dalis šiek tiek nukrypsta į šonus. Ir tuo atveju, kai ƛ mažiau D , visa banga eis į priekį.

Garso atspindys

Jei garso banga patenka į sąsają tarp dviejų laikmenų, galimi skirtingi tolesnio jos sklidimo variantai. Garsas gali atsispindėti iš sąsajos, gali persikelti į kitą terpę nekeisdamas krypties arba gali lūžti, tai yra judėti, keičiant kryptį.

Tarkime, kad garso bangos kelyje atsiranda kliūtis, kurios dydis yra daug didesnis už bangos ilgį, pavyzdžiui, plynas skardis. Kaip elgsis garsas? Kadangi jis negali apeiti šios kliūties, tai atsispindės nuo jos. Už kliūties yra akustinė šešėlių zona .

Nuo kliūties atsispindėjęs garsas vadinamas aidas .

Garso bangos atspindžio pobūdis gali būti skirtingas. Tai priklauso nuo atspindinčio paviršiaus formos.

Atspindys vadinamas garso bangos krypties pasikeitimas dviejų skirtingų terpių sąsajoje. Atsispindėjusi banga grįžta į terpę, iš kurios kilo.

Jei paviršius plokščias, garsas nuo jo atsispindi taip pat, kaip šviesos spindulys atsispindi veidrodyje.

Nuo įgaubto paviršiaus atsispindintys garso spinduliai sufokusuojami viename taške.

Išgaubtas paviršius išsklaido garsą.

Dispersijos efektą suteikia išgaubtos kolonos, dideli bagetai, sietynai ir kt.

Garsas nepereina iš vienos terpės į kitą, o atsispindi nuo jos, jei terpės tankiai labai skiriasi. Taigi vandenyje pasirodęs garsas į orą neperduoda. Atsispindi nuo sąsajos, jis lieka vandenyje. Ant upės kranto stovintis žmogus šio garso neišgirs. Tai paaiškinama didelis skirtumas vandens ir oro atsparumas bangoms. Akustikoje bangos varža yra lygi terpės tankio ir garso greičio joje sandaugai. Kadangi dujų atsparumas bangoms yra žymiai mažesnis nei skysčių ir kietųjų medžiagų bangos pasipriešinimas, garso bangai atsitrenkus į oro ir vandens ribą, ji atsispindi.

Žuvys vandenyje negirdi garso, atsirandančio virš vandens paviršiaus, tačiau gali aiškiai atskirti garsą, kurio šaltinis – vandenyje vibruojantis kūnas.

Garso lūžis

Garso sklidimo krypties keitimas vadinamas refrakcija . Šis reiškinys atsiranda, kai garsas keliauja iš vienos terpės į kitą, o jo sklidimo greitis šiose aplinkose yra skirtingas.

Kritimo kampo sinuso ir atspindžio kampo sinuso santykis lygus garso sklidimo terpėje greičių santykiui.

Kur i - kritimo kampas,

r - atspindžio kampas,

prieš 1 – garso sklidimo greitis pirmoje terpėje,

v 2 – garso sklidimo antroje terpėje greitis,

n - lūžio rodiklis.

Garso lūžis vadinamas refrakcija .

Jeigu garso banga krenta ne statmenai paviršiui, o kitu nei 90° kampu, tai lūžusi banga nukryps nuo krintančios bangos krypties.

Garso lūžis gali būti stebimas ne tik sąsajoje tarp laikmenų. Garso bangos gali keisti savo kryptį nevienalytėje terpėje – atmosferoje, vandenyne.

Atmosferoje refrakciją sukelia oro temperatūros pokyčiai, oro masių judėjimo greitis ir kryptis. O vandenyne tai atsiranda dėl vandens savybių nevienalytiškumo – skirtingo hidrostatinio slėgio skirtinguose gyliuose, skirtingos temperatūros ir skirtingo druskingumo.

Garso sugertis

Kai garso banga susiduria su paviršiumi, dalis jos energijos sugeriama. O kiek energijos gali sugerti terpė, galima nustatyti žinant garso sugerties koeficientą. Šis koeficientas parodo, kiek garso virpesių energijos sugeria 1 m2 kliūties. Jo reikšmė yra nuo 0 iki 1.

Garso sugerties matavimo vienetas vadinamas sabin . Jis gavo savo pavadinimą iš amerikiečių fiziko Wallace'as Clementas Sabinas, architektūrinės akustikos įkūrėjas. 1 sabin – tai energija, kurią sugeria 1 m 2 paviršiaus, kurio sugerties koeficientas yra 1. Tai yra, toks paviršius turi sugerti absoliučiai visą garso bangos energiją.

Aidėjimas

Wallace'as Sabinas

Medžiagų savybė sugerti garsą plačiai naudojama architektūroje. Studijuodamas Fogg muziejaus paskaitų salės akustiką Wallace'as Clementas Sabinas padarė išvadą, kad yra ryšys tarp salės dydžio, akustines sąlygas, garsą sugeriančių medžiagų tipas ir plotas ir aidėjimo laikas .

Aidėjimas vadiname garso bangos atspindžio nuo kliūčių procesą ir laipsnišką jos slopinimą išjungus garso šaltinį. Uždaroje erdvėje garsas gali pakartotinai atsispindėti nuo sienų ir objektų. Dėl to kyla įvairūs aido signalai, kurių kiekvienas skamba tarsi atskirai. Šis efektas vadinamas atgarsio efektas .

Svarbiausia kambario savybė yra aidėjimo laikas , kurią Sabinas įvedė ir apskaičiavo.

Kur V - kambario tūris,

A – bendra garso sugertis.

Kur a i – medžiagos garso sugerties koeficientas,

S i - kiekvieno paviršiaus plotas.

Jei aidėjimo laikas ilgas, garsai tarsi „klaidžioja“ po salę. Jie persidengia vienas su kitu, užgožia pagrindinį garso šaltinį, o salė tampa aidi. Su trumpu aidėjimo laiku sienos greitai sugeria garsus ir tampa nuobodu. Todėl kiekvienas kambarys turi turėti savo tikslų skaičiavimą.

Remdamasis savo skaičiavimų rezultatais, Sabinas įdėjo garsą sugeriančios medžiagos tokiu būdu, kad buvo sumažintas „aido efektas“. O Bostono simfoninė salė, kurios kūrimo metu jis buvo akustikos konsultantas, iki šiol laikoma viena geriausių salių pasaulyje.

>>Fizika: garsas įvairiose aplinkose

Garsui skleisti tai būtina elastinga terpė. Vakuume garso bangos negali sklisti, nes nėra ko vibruoti. Tai galima patikrinti adresu paprasta patirtis. Jei elektrinį varpą pastatysime po stikliniu varpeliu, tada iš po varpelio išsiurbiant orą pastebėsime, kad varpo garsas vis silpnės, kol visiškai sustos.

Garsas dujose. Yra žinoma, kad perkūnijos metu pirmiausia pamatome žaibo blyksnį ir tik po kurio laiko išgirstame griaustinio griaustinį (52 pav.). Šis delsimas atsiranda dėl to, kad garso greitis ore yra daug mažesnis nei šviesos greitis, sklindantis iš žaibo.

Pirmą kartą garso greitį ore 1636 metais išmatavo prancūzų mokslininkas M. Mersenne'as. Esant 20 °C temperatūrai jis lygus 343 m/s, t.y. 1235 km/val. Atkreipkite dėmesį, kad būtent iki šios vertės sumažėja kulkos, paleistos iš Kalašnikovo kulkosvaidžio (PK), greitis 800 m atstumu. Pradinis kulkos greitis – 825 m/s, o tai gerokai viršija garso greitį ore. Todėl žmogui, išgirdančiam šūvio garsą ar kulkos švilpimą, nereikia jaudintis: ši kulka jį jau pralenkė. Kulka pranoksta šūvio garsą ir pasiekia auką anksčiau nei garsas.

Garso greitis priklauso nuo terpės temperatūros: kylant oro temperatūrai jis didėja, o mažėjant – mažėja. Esant 0 °C, garso greitis ore yra 331 m/s.

Garsas sklinda skirtingu greičiu skirtingose ​​dujose. Kuo didesnė dujų molekulių masė, tuo mažesnis garso greitis joje. Taigi, esant 0 °C temperatūrai, garso greitis vandenilyje yra 1284 m/s, helio - 965 m/s, o deguonyje - 316 m/s.

Garsas skysčiuose. Garso greitis skysčiuose paprastai yra didesnis nei garso greitis dujose. Pirmą kartą garso greitį vandenyje 1826 metais išmatavo J. Colladon ir J. Sturm. Savo eksperimentus jie atliko Ženevos ežere Šveicarijoje (53 pav.). Viename laive jie padegė paraką ir tuo pačiu trenkė į vandenį nuleistą varpą. Šio varpo garsas, naudojant specialų ragelį, taip pat nuleistą į vandenį, buvo užfiksuotas kitoje valtyje, kuri buvo 14 km atstumu nuo pirmosios. Remiantis laiko intervalu nuo šviesos blyksnio iki garso signalo atvykimo, buvo nustatytas garso greitis vandenyje. Esant 8 °C temperatūrai paaiškėjo, kad maždaug 1440 m/s.

Ant ribos tarp dviejų skirtingos aplinkos Dalis garso bangos atsispindi, o dalis keliauja toliau. Kai garsas iš oro pereina į vandenį, 99,9% garso energijos atsispindi atgal, tačiau slėgis garso bangoje, perduodamoje į vandenį, yra beveik 2 kartus didesnis. Žuvies klausos sistema reaguoja būtent į tai. Todėl, pavyzdžiui, riksmai ir triukšmai virš vandens paviršiaus yra teisingu keliu atbaidyti jūros gyvius. Po vandeniu atsidūręs žmogus nuo šių riksmų neapkurts: panardinus į vandenį jo ausyse liks oro „kamštukai“, išgelbėsiantys nuo garso perkrovos.

Kai garsas pereina iš vandens į orą, 99,9% energijos vėl atsispindi. Bet jei pereinant iš oro į vandenį garso slėgis padidėjo, dabar, atvirkščiai, jis smarkiai sumažėja. Būtent dėl ​​šios priežasties, pavyzdžiui, garsas, atsirandantis po vandeniu, kai vienas akmuo atsitrenkia į kitą, žmogaus nepasiekia ore.

Toks garso elgesys ties vandens ir oro riba suteikė mūsų protėviams pagrindą povandeninį pasaulį laikyti „tylos pasauliu“. Iš čia ir posakis: „Nutilęs kaip žuvis“. Tačiau Leonardo da Vinci taip pat pasiūlė klausytis povandeninių garsų priglaudus ausį prie į vandenį nuleisto irklo. Naudodami šį metodą galite įsitikinti, kad žuvys iš tikrųjų yra gana kalbios.

Garsas kietose medžiagose. Garso greitis kietose medžiagose yra didesnis nei skysčiuose ir dujose. Jei pridėsite ausį prie bėgelio, atsitrenkę į kitą bėgelio galą išgirsite du garsus. Vienas iš jų jūsų ausį pasieks geležinkeliu, kitas – oru.

Žemė turi gerą garso laidumą. Todėl senais laikais apgulties metu tvirtovės sienose būdavo statomi „klausytojai“, kurie pagal žemės sklindantį garsą galėdavo nustatyti, ar priešas kapsto sienas, ar ne. Priglaudę ausis prie žemės, jie taip pat stebėjo priešo kavalerijos artėjimą.

Kietosios medžiagos gerai praleidžia garsą. Dėl to klausą praradę žmonės kartais gali šokti pagal muziką, kuri klausos nervus pasiekia ne per orą ir išorinę ausį, o per grindis ir kaulus.

1. Kodėl per perkūniją pirmiausia matome žaibą ir tik tada išgirstame griaustinį? 2. Nuo ko priklauso garso greitis dujose? 3. Kodėl ant upės kranto stovintis žmogus negirdi po vandeniu sklindančių garsų? 4. Kodėl "klausytojai", senovėje stebėję priešo kasimo darbus, dažnai buvo akli žmonės?

Eksperimentinė užduotis . Viename gale uždėkite lentą (arba ilgą medinę liniuotę). rankinis laikrodis, priglauskite ausį prie kito galo. Ką tu girdi? Paaiškinkite reiškinį.

S.V. Gromovas, N.A. Rodina, fizika 8 kl

Pateikė skaitytojai iš interneto svetainių

Fizikos planavimas, fizikos pamokų užrašų planai, mokyklos programa, fizikos vadovėliai ir knygos 8 klasei, fizikos kursai ir užduotys 8 klasei

Pamokos turinys pamokų užrašai remiančios kadrinės pamokos pristatymo pagreitinimo metodus interaktyvios technologijos Praktika užduotys ir pratimai savikontrolės seminarai, mokymai, atvejai, užduotys namų darbai diskusija klausimai retoriniai mokinių klausimai Iliustracijos garso, vaizdo klipai ir multimedija nuotraukos, paveikslėliai, grafika, lentelės, diagramos, humoras, anekdotai, anekdotai, komiksai, palyginimai, posakiai, kryžiažodžiai, citatos Priedai tezės straipsniai gudrybės smalsiems lopšiai vadovėliai pagrindinis ir papildomas terminų žodynas kita Vadovėlių ir pamokų tobulinimasklaidų taisymas vadovėlyje vadovėlio fragmento atnaujinimas, naujovių elementai pamokoje, pasenusių žinių keitimas naujomis Tik mokytojams tobulos pamokos kalendorinis planas metams diskusijų programos metodinės rekomendacijos Integruotos pamokos

Pagrindiniai garso sklidimo dėsniai apima jo atspindžio ir lūžio prie įvairių terpių ribų dėsnius, taip pat garso difrakciją ir sklaidą, esant kliūtims ir nehomogeniškumui terpėje ir sąsajose tarp terpių.

Garso sklidimo diapazoną įtakoja garso sugerties faktorius, tai yra negrįžtamas garso bangos energijos perėjimas į kitų rūšių energiją, ypač šilumą. Svarbus veiksnys yra ir spinduliavimo kryptis bei garso sklidimo greitis, kuris priklauso nuo terpės ir specifinės jos būsenos.

Iš garso šaltinio akustinės bangos sklinda visomis kryptimis. Jei garso banga praeina per palyginti nedidelę skylę, tada ji sklinda į visas puses, o ne sklinda nukreiptu spinduliu. Pavyzdžiui, gatvės garsai, prasiskverbiantys pro atvirą langą į patalpą, girdimi visose vietose, o ne tik priešais langą.

Garso bangų sklidimo šalia kliūties pobūdis priklauso nuo ryšio tarp kliūties dydžio ir bangos ilgio. Jei kliūties dydis yra mažas, palyginti su bangos ilgiu, tai banga teka aplink šią kliūtį, sklinda į visas puses.

Garso bangos, prasiskverbiančios iš vienos terpės į kitą, nukrypsta nuo pradinės krypties, tai yra, jos lūžta. Lūžio kampas gali būti didesnis arba mažesnis už kritimo kampą. Tai priklauso nuo to, į kurią terpę garsas prasiskverbia. Jei garso greitis antroje terpėje yra didesnis, tada lūžio kampas bus didesnis už kritimo kampą ir atvirkščiai.

Savo kelyje sutikus kliūtį, garso bangos nuo jos atsispindi pagal griežtai apibrėžtą taisyklę – atspindžio kampas lygus kritimo kampui – su tuo susijusi aido sąvoka. Jei garsas atsispindi nuo kelių paviršių skirtingais atstumais, atsiranda keli aidai.

Garsas sklinda besiskiriančios sferinės bangos forma, kuri užpildo vis didesnį tūrį. Didėjant atstumui, terpės dalelių virpesiai susilpnėja ir garsas išsisklaido. Yra žinoma, kad norint padidinti perdavimo diapazoną, garsas turi būti sutelktas tam tikra kryptimi. Kai norime, pavyzdžiui, būti išgirsti, dedame delnus prie burnos arba naudojame megafoną.

Difrakcija, tai yra garso spindulių lenkimas, turi didelę įtaką garso sklidimo diapazonui. Kuo terpė heterogeniškesnė, tuo labiau išlinksta garso pluoštas ir atitinkamai trumpesnis garso sklidimo diapazonas.

Garso sklidimas

Garso bangos gali sklisti oru, dujomis, skysčiais ir kietomis medžiagomis. Bangos nekyla beorėje erdvėje. Tai galima lengvai patikrinti naudojant paprastą patirtį. Jei po sandariu dangteliu, iš kurio buvo pašalintas oras, padėtas elektrinis varpelis, negirdėsime jokio garso. Bet kai tik dangtelis prisipildo oro, pasigirsta garsas.

Virpesių judesių sklidimo iš dalelės į dalelę greitis priklauso nuo terpės. Senovėje kariai prikišdavo ausis į žemę ir taip aptikdavo priešo kavaleriją daug anksčiau, nei tai pasirodė akyse. O žymus mokslininkas Leonardo da Vinci XV amžiuje rašė: „Jei, būdamas jūroje, vamzdžio angą įleisi į vandenį, o kitą jos galą prikiši prie ausies, labai išgirsi laivų triukšmą. toli nuo tavęs“.

Garso greitį ore pirmą kartą išmatavo Milano mokslų akademija XVII amžiuje. Ant vienos kalvelės buvo įrengtas pabūklas, o kitoje – apžvalgos postas. Laikas buvo fiksuojamas ir kadro momentu (blykste), ir tuo momentu, kai buvo gautas garsas. Pagal atstumą tarp stebėjimo taško ir ginklo bei signalo atsiradimo laiką, garso sklidimo greitį apskaičiuoti nebebuvo sunku. Paaiškėjo, kad jis yra lygus 330 metrų per sekundę.

Garso greitis vandenyje pirmą kartą buvo išmatuotas 1827 metais Ženevos ežere. Abu laivai buvo išdėstyti 13 847 metrų atstumu vienas nuo kito. Ant pirmojo po dugnu buvo pakabintas varpelis, o antrajame į vandenį nuleistas paprastas hidrofonas (ragas). Pirmojoje valtyje parakas buvo padegtas tuo pačiu metu, kai buvo trenktas varpas, stebėtojas blyksnio momentu paleido chronometrą ir ėmė laukti, kol ateis garsinis signalas. Paaiškėjo, kad garsas vandenyje sklinda daugiau nei 4 kartus greičiau nei ore, t.y. 1450 metrų per sekundę greičiu.

Garso greitis

Kuo didesnis terpės elastingumas, tuo didesnis greitis: gumoje 50, ore 330, vandenyje 1450, o pliene - 5000 metrų per sekundę. Jei mes, būdami Maskvoje, galėtume šaukti taip garsiai, kad garsas pasiektų Sankt Peterburgą, tai ten mus išgirstume tik po pusvalandžio, o jei garsas plienu sklistų per tą patį atstumą, tai būtų priimtas. per dvi minutes.

Garso sklidimo greičiui įtakos turi tos pačios terpės būsena. Kai sakome, kad garsas vandenyje sklinda 1450 metrų per sekundę greičiu, tai nereiškia, kad bet kokiame vandenyje ir bet kokiomis sąlygomis. Didėjant vandens temperatūrai ir druskingumui, taip pat didėjant gyliui, taigi ir hidrostatiniam slėgiui, garso greitis didėja. Arba paimkime plieną. Čia irgi garso greitis priklauso ir nuo temperatūros, ir nuo kokybinės plieno sudėties: kuo jame daugiau anglies, tuo jis kietesnis, tuo greičiau jame sklinda garsas.

Kai jie savo kelyje susiduria su kliūtimi, garso bangos nuo jos atsispindi pagal griežtai apibrėžtą taisyklę: atspindžio kampas lygus kritimo kampui. Garso bangos, sklindančios iš oro, beveik visiškai atsispindės aukštyn nuo vandens paviršiaus, o garso bangos, sklindančios iš vandenyje esančio šaltinio, atsispindės nuo vandens žemyn.

Garso bangos, skverbdamosi iš vienos terpės į kitą, nukrypsta nuo pradinės padėties, t.y. lūžo. Lūžio kampas gali būti didesnis arba mažesnis už kritimo kampą. Tai priklauso nuo to, į kokią terpę prasiskverbia garsas. Jei garso greitis antroje terpėje yra didesnis nei pirmojoje, tada lūžio kampas bus didesnis už kritimo kampą ir atvirkščiai.

Ore garso bangos sklinda besiskiriančios sferinės bangos pavidalu, kuri užpildo vis didesnį tūrį, nes garso šaltinių sukeliami dalelių virpesiai perduodami oro masei. Tačiau didėjant atstumui, dalelių vibracijos silpnėja. Yra žinoma, kad norint padidinti perdavimo diapazoną, garsas turi būti sutelktas tam tikra kryptimi. Kai norime būti geriau išgirsti, dedame delnus prie burnos arba naudojame megafoną. Tokiu atveju garsas bus silpnesnis, o garso bangos keliaus toliau.

Didėjant sienelės storiui, garso lokacija žemuose vidutiniuose dažniuose didėja, tačiau „klastingas“ sutapimo rezonansas, sukeliantis garso lokacijos smaugimą, ima reikštis esant žemesniems dažniams ir apima platesnę sritį.