Lekciju 3 akustika. Skaņa

1. Skaņa, skaņas veidi.

2. Fiziskās skaņas īpašības.

3. Dzirdes sajūtas raksturojums. Skaņas mērījumi.

4. Pāreja skaņas visā interfeisa sadaļā.

5. Skaņas izpētes metodes.

6. Faktori, kas nosaka trokšņa novēršanu. Aizsardzība pret troksni.

7. Pamata jēdzieni un formulas. Tabulas.

8. Uzdevumi.

Akustika.Jo plašā nozīmē, sadaļa fizikas studē elastīgās viļņi no zemākajām frekvencēm līdz augstākajam. Šaurā nozīmē - skaņas doktrīna.

3.1. Skaņas, skaņu veidi

Skaņa plašā nozīmē - elastīgās svārstības un viļņi, kas pavairo gāzveida, šķidrā un cietvielā; Šaurā nozīmē fenomenu, subjektīvi uztver cilvēka un dzīvnieku dzirdes orgānus.

Parasti cilvēka auss dzird skaņu frekvenču diapazonā no 16 Hz līdz 20 kHz. Tomēr ar vecumu šī diapazona augšējā robeža samazinās:

Skaņa ar frekvenci zem 16-20 Hz sauc infraskaņēmvirs 20 kHz -tratrazukun augstākās frekvences elastīgās viļņi diapazonā no 10 9 līdz 10 12 Hz - hipersiku.

Dabā atrastās skaņas ir sadalītas vairākās sugās.

Tonis -tas ir skaņa, kas ir periodisks process. Galvenais toni ir biežums. Vienkāršs tonisizveidots ar ķermeni, svārstoties harmonisko likumu (piemēram, pēc tamblen). Sarežģīts tonisizveidots ar periodiskām svārstībām, kas nav harmoniskas (piemēram, mūzikas instrumenta skaņa, cilvēka runas aparātu radītā skaņa).

Troksnis- Tas ir skaņa, kam ir sarežģīta neatļauta laika atkarība, un tā ir nejauši mainīgu kompleksu toņu kombinācija (lapu šonēšana).

Skaņu streiks- Tas ir īstermiņa skaņas ietekme (kokvilna, sprādziens, trieciens, pērkons).

Komplekss tonis kā periodisks process var tikt attēlots kā vienkāršu toņu summa (sadalās toņu komponentos). Šo sadalīšanās sauc spektrs.

Acoustic spektrs tooniem - Tas ir visu tās frekvenču kombinācija, norādot to relatīvo intensitāti vai amplitūdas.

Mazākais frekvence spektra (ν) atbilst galvenajam tonim, un atlikušās frekvences sauc par obramstones vai harmonikas. Opertuvāniem ir frekvences, galvenā frekvences daudzveidība: 2ν, 3ν, 4ν, ...

Parasti lielākā spektra amplitūda atbilst galvenajam tonim. Tas ir tas, kurš auss uztver kā skaņas augstums (skatīt zemāk). Oraptons rada skaņas "krāsu". Tāda paša augstuma skaņas, ko rada dažādi instrumenti, tiek uztverti ar auss dažādos veidos tieši tāpēc, ka dažādās attiecībās starp virspusināto amplitūdu. 3.1. Attēlā redzams tādu pašu piezīmju spektri (ν \u003d 100 Hz), kas ņemti uz klavierēm un klarnetam.

Fig. 3.1.Piano piezīmju a) un klarneta spektri (b)

Akustiskais spektra troksnis ir ciets.

3.2. Skaņas fiziskās īpašības

1. Ātrumsv). Skaņa attiecas uz jebkuru vidi, izņemot vakuumu. Tā izplatīšanās ātrums ir atkarīgs no vidēja elastības, blīvuma un temperatūras, bet nav atkarīga no svārstību biežuma. Skaņas ātrums gāzes ir atkarīgs no tās molārā masas (m) un absolūtā temperatūras (t):

Skaņas ātrums ūdenī ir vienāds ar 1500 m / s; Cieša vērtība ir skaņas ātrums un ķermeņa mīksto audu ātrums.

2. Skaņas spiediens.Skaņas pavairošanai ir pievienots spiediena maiņai vidē (3.2. Att.).

Fig. 3.2.Spiediena maiņa vidē, kad skaņa ir pavairota.

Tas ir izmaiņas spiediena, kas izraisa svārstības auskara, kas nosaka sākumu šāda sarežģīta procesa kā rašanos dzirdes sajūtu.

Skaņas spiediens (ΔΡ) - tas ir spiediena izmaiņu amplitūda vidē, kas notiek, kad tiek pagājis skaņas vilnis.

3. Skaņas intensitāteI). Skaņas viļņa pavairošanai ir pievienots enerģijas nodošana.

Skaņas intensitāte - Tas ir blīvums enerģijas plūsmas, tolerated ar skaņas viļņu(sk. 2.5 formulu).

Viendabīgā vidē šajā virzienā izstarotās skaņas intensitāte samazinās, jo tā dzēš no skaņas avota. Lietojot viļņvadus, jūs varat panākt intensitātes pieaugumu. Tipisks piemērs šādai savvaļas dzīvniekiem ir izlietnes ausis.

Attiecības starp intensitātes (I) un skaņas spiedienu (Δρ) ir izteikta ar šādu formulu:

kur ρ ir vidēja blīvums; v.- skaņas ātrums tajā.

Skaņas spiediena minimālās vērtības un skaņas intensitāte, kurā cilvēkam ir dzirdes sajūta, tiek sauktas skaņas slieksnis.

Vidējā cilvēka ausīm 1 kHz biežumā šādas skaņas spiediena vērtības atbilst slieksnim (Δρ 0) un audio intensitāti (I 0):

Δρ 0 \u003d 3x10 -5 Pa (≈ 2x10 -7 mm Hg); I 0 \u003d 10 -12 W / m 2.

Skaņas spiediena vērtības un skaņas intensitāte, kurā persona ir izteikusi sāpes, tiek sauktas sāpju slieksnis.

Attiecībā uz vidējās personas auss biežumā 1 kHz, slieksnis sāpīga sajūta atbilst šādām skaņas spiediena vērtībām (Δρ m) un skaņas intensitāti (I m):

4. Intensitātes līmenis(L). Intensities, kas atbilst dzirdes un sāpīgo sajūtu robežvērtībām, ir tik liela (i m / I 0 \u003d 10 13), kas praksē tiek izmantots logaritmiskā mērogā, ieviešot īpašu dimensiju raksturojumu - intensitātes līmeni.

Intensitātes līmeni sauc par skaņas intensitātes decimālo logaritmu līdz dzirdes sliekšņa sliekšņa:

Intensitātes līmeņa mērvienība ir bel.B).

Parasti izmanto mazāku intensitātes līmeni - decibelis(DB): 1 dB \u003d 0,1 B. Decibelu intensitātes līmenis tiek aprēķināts saskaņā ar šādām formulām: \\ t

Logaritmiskā rakstura atkarība intensitātes līmenisno Samoa intensitātenozīmē, ka ar pieaugošo intensitāte10 reizes intensitātes līmenislikmes 10 dB.

Bieži sastopamo skaņu īpašības ir parādītas tabulā. 3.1.

Ja persona dzird skaņas no viena virzienano vairākiem nesaskaņotsavoti, to intensitāte pievieno:

Augsts skaņas intensitātes līmenis izraisa neatgriezeniskas izmaiņas dzirdes aparātos. Tādējādi 160 dB skaņa var izraisīt pārtraukuma pārtraukuma pārtraukuma un uzklausīšanas kaulu pārvietošanu vidusausī, kas noved pie neatgriezeniskas kurluma. Pie 140 dB, cilvēks jūtas stipras sāpes, un ilgstoša ietekme trokšņa 90-120 dB izraisa pārsteidzošu dzirdes nervu.

Mērķi:

• Ievadiet skaņas svārstību jēdzienu, uzziniet skaņas svārstību īpašības un īpašības.
• Rādīt dabas vienotību, fizikas attiecības, bioloģijas, mūzikas.
• Rūpīgas attieksmes pret savu veselību.

Aprīkojums: Dators ar multimedijuprojektoru, tuning, lineāls, skavojis vice, skaņas ģenerators.

Nodarbību plāns.

1. Org. Moments
2. Pētot jaunu materiālu.
3. Māju. Uzdevums.

Cilvēks dzīvo skaņu pasaulē. Kas ir skaņa? Kā tas notiek? Kas ir tas pats skaņu atšķiras no otra? Šodien mācībā mēs centīsimies atbildēt uz šiem un daudziem citiem jautājumiem, kas saistīti ar skaņas parādībām.

Fizikas, kas studē skaņas parādības, sauc par akustiku.

Elastīgas viļņus, kas spēj izraisīt audio sajūtu no cilvēkiem, sauc par skaņu.

Cilvēka auss var uztvert mehāniskās svārstības, kas notiek 20 līdz 20 000 Hz biežumā. (Demonstrēšana skaņas viļņu ģeneratorā ar biežumu 20 līdz 20 000 Hz)

Jebkurš svārstīgs ar skaņas frekvenci ir skaņas avots. Bet skaņas avoti var ne tikai svārstīgie ķermeņi, lodes lidojuma gaisā ir pievienota svilpe, strauja ūdens plūsma - troksnis.

Ļoti fakts, ka atbrīvot no pietiekami liels frekvenču kopums, ko sauc par skaņu, ir saistīta ar cilvēka uzklausīšanas īpašumu, lai uztvertu šos viļņus.

Dažādām dzīvām būtnēm ir atšķirīgas skaņas uztveres robežas.

Visus skaņas avotus var iedalīt dabīgā un mākslīgā veidā.

(Demonstrācijas: kameras skaņa un lineāls nojume starp vice.)

Apsveriet skaņas īpašības.

1. Skaņa ir garenvirziena vilnis.
2. Skaņa tiek izplatīta elastīgos medijos (gaiss, ūdens, dažādi metāli)
3. Skaņai ir galīgais ātrums.

Viela	Temperatūra 0 S.	Skaņas ātrums m / s	Viela	Temperatūra 0 S.	Skaņas ātrums m / s
Slāpeklis	300	487	Pāris ūdens	100	405
Slāpeklis	0	334	Hēlijs	0	965
Slāpekļa šķidrums	-199	962	Grafīts	20	1470
Alumīnijs	20	18 350	Zelts	20	3200
Dimants	20	6260	Dzīvsudrabs	20	1450
Benzīns	17	1170	Alkohols	20	1180
Ūdens	20	1483	Pāris alkohols	0	230
Ūdens	74	1555	Tērauds	20	5000-6100
Ledus	-1-4	3980	Ēteris	25	985

Let's klausīties ziņu par to, kā tika noteikti skaņas ātrums ūdenī un citās vielās.

(Studentu ziņojums)

Pārbaudiet sevi.

1. Pulkstenis ir iestatīts ar skaņas signālu no attālās radio. Kādā gadījumā stundas tiks uzstādītas precīzāk: vasarā vai ziemā?
   (Vasarā, jo ātrums skaņas gaisā palielinās līdz temperatūrai)
2. Vai astronauti, ievadot āra telpu, sazināties viens ar otru ar skaņu runu?
   (Nav attāluma, jo nav apstākļu kosmiskā vakuumā, lai izplatītu skaņas viļņus. Tomēr, ja astronauti nonāk saskarē ar spafātu ķiverēm, viņi var dzirdēt viens otru.)
3. Kāpēc pīlāri enerģijas līnijas buzz vējā?
   (Ar vēju, vadi padara haotiskus svārstības, darbojoties ar izolatoriem, stiprināti uz pīlāriem. Pastāvīgās skaņas viļņi ir satraukti amatos.)

Skaņas īpašības.

1. Skaņas skaļums.
2. Skaņas augstums
3. Sound Timbre.

Skaņas skaļums - skaņas viļņa amplitūdas īpašība.
(parādīt eksperimentu ar Akton un ģeneratoru)

Skaņas skaļums ir atkarīgs no svārstību amplitūdas: lielāka amplitūda, skaļāk skaņa.

Bet, ja mēs salīdzinām dažādu frekvenču skaņas, izņemot amplitūdu, kas mums vēl joprojām ir salīdzināt savas frekvences. Ar tādiem pašiem amplitūdiem kā skaļi mēs uztveram frekvences, kas atrodas 1000 līdz 5000 Hz.

Audio skaļumu sauc par gulēt.

Praktiskos uzdevumos skaņas skaļums ir ierasts raksturot skaļuma līmenis, \\ tmēra ar grīdas, vai skaņas spiediena līmenismēra B. belakh B) vai. \\ T decibelgs (DB), kas veido desmito daļu Baltkrievijas.

Kluss čuksti, lapotnes rosšana - 20 dB

Normāla runa - 60 dB

Rock koncerts - 120 dB

Ar apjoma pieaugumu uz 10db, skaņas intensitāte palielinās 10 reizes.

Uzdevums: Aprēķināt, cik reizes intensitāte skaņas uz klints -Concert ir biežāk runa?

(1000000 reizes)

Tilpums vienāds ar 120 dB sauc par sāpīgu slieksni. Ar šādas skaņas ilgtermiņa iedarbību notiek neatgriezeniska dzirdes pasliktināšanās: persona, kas ir pieradusi uz klinšu koncerti, nekad dzirdēs klusu čuksti vai lapu rosšanu.

Augstums Skaņa ir skaņas viļņu frekvences raksturojums, jo lielāks ir skaņas avota svārstību biežums, jo augstāka skaņa, ko viņi publicēja.

Kas ir lidojumā ātrāk vicinot spārnus - lidot, kamene vai preces?

Spārnu kukaiņu un putnu oscilāciju biežums lidojumā, Hz

Stārķi	2
Tauriņš	līdz 9.
Zvirbulis	līdz 13.
Vārnas	3-4
Var vaboles	45
Kholibs	35-50
Odi	500-600
Ceļi	190-330
Bite.	200-250
Kamene	220
Neredzīgs	100
Spāres	38-100

Kādi putni un kukaiņi mēs dzirdam, un ko nē?

Kura kukaiņi ir visaugstākā skaņa? (Pie KOMARA)

Skaņas svārstību biežums, kas atbilst cilvēka balsij, ir no 80 līdz 1400 Hz.

Ar biežumu, 2 reizes skaņa palielinās pret oktāvu - tieši no šiem apsvērumiem un tika izvēlēts oktāvu. Katrs oktāvs ir sadalīts 12 intervālos katrā kolonnā.

Tembrs Skaņu nosaka skaņas svārstību forma.

Mēs zinām, ka tvertnes filiāles padara harmoniskas (sinusoidālās) svārstības. Šādas svārstības ir raksturīgas tikai viena stingri definēta frekvence. Harmoniskās svārstības ir vienkāršākais svārstību skatījums. Kameras skaņa ir tīrs tonis.

Tīrs tonis Avota skaņa, kas veic viena frekvences harmoniskās svārstības, tiek saukta.

Izklausās no citiem avotiem (piemēram, dažādu mūzikas instrumentu skaņas, cilvēku balsis, sirēnu skaņa un daudzi citi) ir dažādu frekvenču harmonisko svārstību kombinācija, the.e., tīra toņu komplekts.

Zemākais (I.E. zemākais) biežums šādu sarežģītu skaņu sauc galvenā frekvenceun atbilstošā skaņa noteiktā augstumā - galvenais tonis (Dažreiz to sauc tikai tonis). Kompleksā skaņas augstumu nosaka tā galvenais tonis.

Visi pārējie kompleksa skaņas toņi tiek saukti obraftons. Visu šīs skaņas pārspīlējuma frekvences veselam skaitlim skaitam, kas ir tās galvenā tonusa biežums (tāpēc tie tiek saukti arī par augstākiem harmoniskiem toņiem).

Opertones nosaka skaņas balsi, t.i. Tā ir tās kvalitāte, kas ļauj mums atšķirt dažu avotu skaņas no citu skaņu. Piemēram, mēs esam viegli atšķirt klavieres skaņu no vijoles skaņas, pat ja šīm skaņām ir tāds pats augstums, t.i. To pašu frekvenci galvenā tonis. Atšķirība starp šīm skaņām ir saistīts ar atšķirīgu virsotņu komplektu (dažādu avotu novadu kombinācija var atšķirties no pārspīlēm, to amplitūdiem, fāzes nobīdes starp tām, frekvenču spektru).

Pārbaudiet sevi.

1. Kā es varu atšķirt urbjmašīnu vai zem slodzes?
2. Ko mūzikas skaņas atšķiras no trokšņa?
   (Troksnis atšķiras no mūzikas tonusa, jo tas neatbilst jebkuram konkrētam skaņas augstumam. In troksnis ir svārstības visu veidu frekvences un amplitūdas.)
3. No ātruma no viena no punktiem skaņu no Cello mainās ar laiku, kā parādīts grafikā. Noteikt ātruma projekcijas vibrācijas biežumu.

Personai ir tik unikāls ķermenis kā auss - skaņas uztvērējs. Apskatīsim, kā cilvēks dzird.

Skaņas viļņi pavairošana gaisā ir grūts ceļš, pirms mēs tos uztveram. Pirmkārt, viņi iekļūst auss izlietnē un piespiest drumpOth, lai vibrētu, aizverot ārējo dzirdes caurlaidi. Šo svārstību dzirdes kauli uz iekšējās auss ovāliem logiem. Filma, kas aizver logu, pārraida vibrāciju, kas aizpilda gliemežu šķidrumu. Visbeidzot, svārstības sasniedz iekšējās auss dzirdes šūnas. Smadzenes uztver šos signālus un atzīst troksni, skaņas, mūziku, runu.

Viens no svarīgākajiem raksturlielumiem balss tās timbre, t.i. Spektrālo līniju kopums, no kurām jūs varat dalīties ar virsotnēm, kas sastāv no vairākiem aiztoniem - tā saukto formantu. Tas bija formants, kas nosaka noslēpumu par individuālo skaņu balss un ļauj atpazīt runas skaņas, jo formantiem pat tādiem pašiem skaņas atšķiras biežumu, platumu un intensitāti. Balss Timbre ir stingri individuāls, jo procesā skaņas veidošanās, īpašo lomu spēlē ar sfērām Farynx, deguna, nepilnīgu deguna blakusdobumu utt. Cilvēka balsojuma unikalitāti var salīdzināt tikai ar pirkstu nospiedumu modeļa unikalitāti. Daudzās valstīs, pasaulē, lentes ierakstītājs cilvēka balss tiek uzskatīts par neapstrīdamu juridisku dokumentu, lai viltotu, kas nav iespējams

Dziedātāju balsu spektri atšķiras no parastās personas balss spektra: tie ir stingri izteikuši augstu dziedāšanas formantu, ti. Opertones ar frekvencēm 2500-3000 Hz, sniedzot balss zvana nokrāsu. Izcilā dziedātāji, tie ir spektrā līdz 35 un vairāk procentiem (att. Pa kreisi), bet pieredze - 15-30%, un iesācējiem - 3-5% (att., Pa labi).

Ir ierasts piešķirt trīs balsu šķirnes abiem dzimumiem: vīriešiem - bass, baritons, tenors; Sievietēm - Alto, Mezzo soprāns un soprāns. Šī atdalīšana ir mākslīgāka: tā neņem vērā lielo skaitu "starpproduktu" balsu, jo nav objektīvas metodes, lai novērtētu balss kvalitāti, jo tās īpašības neierobežota.

Ņemot vērā skaņas svārstības, nevajadzētu sazināties, uzmanību uz trokšņa ietekmi uz cilvēka ķermeni.

Trokšņa ilgtermiņa ietekme uz vienu personu izraisa centrālās nervu sistēmas bojājumus, asins un intrakraniālā spiediena palielināšanos, normālās sirds, reibonis. Spēcīga trokšņa ietekme uz personu tika novērota uz ilgu laiku. Vēl 2000 gadus atpakaļ, Ķīnā, kā sods, ieslodzītie tika pakļauti nepārtraukti ietekmēt skaņas flautas, bungas un kliedzieni, līdz tas samazinājās. Ar trokšņa jaudu 3 kW un 800 Hz biežums, acs spēja koncentrēties uz uzmanību. Trokšņa spēks 5-8kW ir dezorganizējot ekspluatāciju skeleta muskuļus, izraisa paralīzi, atmiņas zudums. Trokšņa jauda ap 200kw noved pie nāves. Tāpēc lielajās pilsētās ir aizliegts izmantot asus un skaļas signālus. Ievērojami samazina troksni kokiem, krūmiem, kas tos absorbē. Tāpēc ir nepieciešami zaļie stādījumi pa ceļiem ar intensīvu auto kustību. Klusums ievērojami palielina dzirdes akūtu.

D / s §34-38 UPR. 31 (1), UPR.32 (2.3) Praktiskais uzdevums: tonis augstuma atkarības noteikšana no svārstību biežuma, izmantojot gumijas vītni.

Es vēlos pabeigt mācības šeit ir šie vārdi. N. Roerich ir attēls, ko sauc par "Cilvēka rāmji". Young ganu spēlē uz virpuļiem, un no visām pusēm viņam ir lieli brūnas lāči. Kas tas nozīmē? Mūzika? Leģenda saka, ka daži slāvu cilšu senči bija lāči. Šķiet, ka viņi iet, lai dzirdētu brīnišķīgo mūziku pasaulē - laba cilvēka sirds balss.

Literatūra:

1. A. V. Prysin, E. M. Gutik Fizika 9 klase DROF 2003.
2. S. V. Gromovs, N. A. Motherland Fizika 8 M. Izglītība 2001.
3. V.N. Patīkama fizika 9 M. Apgaismība 1994.
4. A. V. Aganovs, R.K. Safiullin, A. I. SKVORTSOV, D.A. Tauren fizika ap mums. Kvalitatīvi uzdevumi fizikā. House Pedagoģija 1998
5. S. A. Chandaeva fizika un cilvēks. AO aspekts Press 1994
6. Dabaszinātne skolas numurā 1 2004

Laboratorijas darba numurs 5.

Audiometrija

Studentam ir jāzina: ko sauc par skaņu, skaņas, skaņas avotu raksturu; skaņas fiziskās īpašības (biežums, amplitūda, ātrums, intensitāte, intensitātes līmenis, spiediens, akustiskais spektrs); Skaņas fizioloģiskās īpašības (augstums, tilpums, timbrs, minimāls un maksimālais svārstību biežums, ko uztver šī persona, dzirdes slieksnis, sāpīga sajūta slieksnis) to saikne ar skaņas fiziskajām īpašībām; cilvēka dzirdes aparatūra, skaņas uztveres teorija; Skaņas izolācijas koeficients; Akustiskā pretestība, absorbcija un skaņas, atstarošanas koeficientu un skaņas viļņu iekļūšana, reverb; Skaņas pētījumu metožu fiziskais pamats klīnikā, audiometrijas jēdziens.

Studentam jāspēj: izmantojot skaņas ģeneratoru, noņemiet dzirdes biežuma sliekšņa atkarību; Noteikt minimālo un maksimālo uztveramo svārstību frekvenci, izņemiet audiogrammu, izmantojot audiometru.

Īss teorija

Skaņu. Skaņas fiziskās īpašības

Skaņa Mehāniskās viļņus sauc par elastīga vidēja daļiņu svārstību biežumu no 20 Hz līdz 20 000 Hz, ko uztver cilvēka auss.

Fizisks Izsauciet tos skaņas īpašības, kas ir objektīvi. Viņi nav saistīti ar skaņas svārstību cilvēka sajūtas īpatnībām. Skaņas fiziskās īpašības ietver frekvenci, svārstību, intensitātes, intensitātes līmeņa amplitūdu, skaņas svārstību ātrumu, skaņas spiedienu, skaņas spektru, atstarošanas koeficientus un skaņas svārstību iekļūšanu utt.

1. Svārstību biežums. Skaņas svārstību biežums ir elastīgo vidējo daļiņu svārstību skaits (kurās skaņas svārstības tiek izplatītas) uz laiku. Skaņas svārstību biežums atrodas 20 - 20000 Hz. Katra konkrētā persona uztver noteiktu frekvenču diapazonu (parasti nedaudz virs 20 Hz un zem 20 000 Hz).

2. Amplitūdaskaņas svārstības sauc par vidēja svārstīgo daļiņu lielāko novirzi (kas izplatās skaņas svārstību) no līdzsvara stāvokļa.

3. Skaņas viļņa intensitāte (vai. \\ t skaņas jauda) Tā ir fiziska vērtība, kas ir skaitliski vienāda ar attiecību enerģijas, ko veic skaņas viļņa uz laiku caur virsmas vienību, kas orientēta perpendikulāri transportlīdzekļa vektoram skaņas viļņa, tas ir:

kur W. - viļņu enerģija, t. - Laika pārnešana enerģijas caur laukuma laukumu S..

Intensitātes vienība: [ I.] \u003d 1j / (m 2 s) \u003d 1w / m 2.

Mēs pievēršam uzmanību tam, ka enerģija un, attiecīgi, skaņas viļņa intensitāte ir tieši proporcionāla amplitūdas laukumam " Bet"Un frekvences" ω »Skaņas svārstības:

W ~ a 2un I ~ a 2 ; W ~ ω 2un I ~ ω 2.

4. Skaņas ātrums Skaņas svārstību enerģijas pavairošanas ātrums tiek saukts. Plakanai harmonikas viļņu fāzes ātrumam (svārstību fāzes (viļņu priekšpuse) sadales līmenis, piemēram, maksimālais vai minimālais, I.E. Buchka vai vidēja izlāde), kas ir vienāda ar viļņa ātrumu. Kompleksai svārstībai (Furjē teorēmā ir iespējams iesniegt harmonisko svārstību summas veidā) koncepcija tiek ieviesta grupas ātrums - viļņu grupas sadales ātrums, ar kuru tiek nodota šī vilnas enerģija.

Skaņas ātrumu jebkurā vidē var atrast ar formulu:

kur E. - vidēja (JUNG modulis) elastības modulis, \\ t r. - Trešdienas blīvums.

Ar pieaugumu blīvuma vidēja (piemēram, 2 reizes) elastīgo moduli E. Tas palielinās lielākā mērā (vairāk nekā 2 reizes), tāpēc, palielinot blīvumu vidēja, ātrums skaņas palielinās. Piemēram, skaņas ātrums ūdenī ir ≈ 1500 m / s, tēraudā - 8000 m / s.

Gāzes, formulu (2) var pārveidot un iegūt šādi:

(3)

kur g \u003d. Ar R. / Ar V. - gāzes molārā vai specifiskā siltuma tilpuma attiecība ar pastāvīgu spiedienu ( Ar R.) un pastāvīgā apjomā ( Ar V.).

R. - universāla gāzes konstante ( R \u003d 8,31 j / mol · k);

T. - absolūtā temperatūra kelvīna skalā ( T \u003d t o c + 273);

M. - gāzes molārā masa (normālai gaisa gāzu maisījumam

M \u003d 29 × 10 -3 kg / mol).

Gaisam, kad T \u003d 273k. un normāls atmosfēras spiediena skaņas ātrums ir vienāds υ \u003d 331,5 "332 m / s. Jāatzīmē, ka viļņa (vektora daudzuma) intensitāte bieži tiek izteikta caur viļņa ātrumu:

vai (4)

kur S × L. - apjoms, \\ t u \u003d w / s × l - lielapjoma enerģijas blīvums. Vector vienādojumā (4) tiek saukts vector Umova..

5. Skaņas spiediens Fizisko vērtību sauc par skaitliski vienāds ar spiediena spēka moduļa attiecību F. oscilējošās daļiņas vidē, kurā skaņa tiek izplatīta, uz laukumu S. Perpendikulāri orientētai platformai attiecībā pret spiediena vektoru vektoru.

P \u003d f / s [P.]= 1n / m 2 \u003d 1p (5)

Skaņas viļņa intensitāte ir tieši proporcionāla skaņas spiediena laukumam:

I \u003d p 2 / (2R υ), (7)

kur R - skaņas spiediens, r. - vides blīvums, \\ t υ - ātruma ātrums šajā vidē.

6.Intensitātes līmenis. Intensitātes līmenis (skaņas stiprības līmenis) ir fiziskais daudzums, skaitliski vienāds:

L \u003d LG (I / I 0), (8)

kur I. - skaņas intensitāte, \\ t I 0 \u003d 10 -12 W / m 2 - mazākā intensitāte, ko uztver cilvēka auss 1000 Hz biežumā.

Intensitātes līmenis L. Pamatojoties uz formulu (8), tās tiek mērītas Baltkrievijā ( B). L \u003d 1 b, ja I \u003d 10i 0.

Maksimālā intensitāte, ko uztver cilvēka auss I max \u003d 10 w / m 2. I max / i 0 \u003d 10 13 vai L Max \u003d 13 B.

Biežāk intensitātes līmeni mēra decibelos ( db):

L dB \u003d 10 LG (I / I 0), L \u003d 1 dBpriekš I \u003d 1,26i 0.

Skaņas spēku var atrast caur skaņas spiedienu.

Kā I ~ p 2T. L (dB) \u003d 10lg (i / i 0) \u003d 10 LG (p / p 0) 2 \u003d 20 LG (p / p 0)kur P 0 \u003d 2 × 10 -5 Pa (pie i 0 \u003d 10 -12 W / m 2).

7.Tonnaskaņa, kas ir periodisks process (periodiskās svārstības skaņas avota, nav obligāti ar harmonisko likumu). Ja skaņas avots padara harmonisku svārstību x \u003d asinωt.Tad šādu skaņu sauc par vienkāršs vai tīrs tonis. Tuvākajā periodiskā svārstība atbilst kompleksam tonim, ko var iesniegt Furjē teorēmu vienkāršu toņu komplekta veidā ar frekvencēm nĒ. (galvenais tonis) un 2n O., 3N O. utt., Sauc obraftons ar atbilstošiem amplitūdiem.

8.Akustiskais spektrs Skaņu sauc par kombināciju harmonisko svārstību ar atbilstošajām frekvencēm un amplitūdas svārstībām, ko var sadalīt šo komplekso toni. Ir ieplānots kompleksā tonis, i.e. Biežums n o, 2n par utt

9. Troksnis(skaņas troksnis ) zvaniet skaņu, kas ir sarežģīta, ne atkārtota svārstības elastīgās vides laikā. Troksnis ir nejauši mainīgu kompleksu toņu kombinācija. Akustiskais trokšņa spektrs sastāv no gandrīz no jebkādām skaņas frekvencēm, t.i. Akustiskais trokšņa spektrs ir ciets.

Skaņa var būt skaņas ietekmes veidā. Skaņu streiks - tas ir īstermiņa (parasti intensīva) skaņas ietekme (kokvilna, sprādziens utt.).

10.Skaņas viļņa iespiešanās un atstarošanas koeficienti.Svarīga pazīme, kas nosaka skaņas atspoguļošanu un iekļūšanu, ir viļņu pretestība (akustiskā pretestība) Z \u003d r υ υkur r.- vides blīvums, \\ t υ - skaņas ātrums vidē.

Ja plakanais viļņa piliens, piemēram, parasti uz abu mediju nodalījuma robežu, tad skaņa daļēji iet otrajā vidē, un dažas skaņas ir atspoguļotas. Ja skaņas pilienu intensitāte I 1., iet - I 2.Atspoguļots I 3 \u003d i 1 - i 2, tad:

1) skaņas viļņa iekļūšanas koeficients b. izsaukts b \u003d i 2 / i 1;

2) pārdomu koeficients a. sauc:

a \u003d i 3 / i 1 \u003d (i 1 -i 2) / i 1 \u003d 1 - i 2 / i 1 \u003d 1-b.

Relie to parādīja B \u003d.

Ja υ 1 R 1 \u003d υ 2 R2, tas b \u003d 1. (maksimālā vērtība), bet a \u003d 0.. Atstarots vilnis nav klāt.

Ja Z 2 \u003e\u003e Z 1 vai υ 2 R 2 \u003e\u003e υ 1 R1, tas b »4 υ 1 R 1 / υ 2 R2. Tāpēc, piemēram, ja skaņa nokrīt no gaisa ūdens, tad b \u003d 4 (440/1440000) \u003d 0.00122 vai 0,122% Incidenta skaņas intensitāte iekļūst gaisā ūdenī.

11. Reverberācijas koncepcija. Kas ir reverb? Slēgta telpā skaņa tiek atkārtoti atspoguļota no griestiem, sienām, dzimumiem utt., Pakāpeniski samazinot intensitāti. Tāpēc, pēc tam, kad kādu laiku pārtraucot skaņas avota skaņu, skaņa tiek dzirdēta atkārtotas atspoguļojuma (HUM) dēļ.

Reverbs Par pakāpenisku vājināšanās skaņu slēgtās telpās pēc starojuma pārtraukšanas ar skaņas viļņu avotu. Reverb laiks Laiku sauc par kuru audio intensitāte reverberācijas laikā tiek samazināta par 10 6 reizes. Izstrādājot izglītības auditoriju, koncertzāles utt. Konsatē nepieciešamību iegūt noteiktu laika (laika intervālu) no reverb. Piemēram, attiecībā uz kolonnu zālē arodbiedrību un Bolshoi teātra Maskavas, reverb laiks tukšiem telpām ir attiecīgi 4,55 S un 2.05 s, pildītiem - 1,70 S un 1,55 s.

Skaņa - objektīvi esoša fiziskā parādība, ko izraisa jebkuras elastīgās ķermeņa mehāniskās svārstības, kā rezultātā tiek veidoti skaņas viļņi, ko auss uztver un pārvērš tajā nervu impulsos. Skaņas viļņi periodiski mainās sabiezējumu un vakuumu jebkurā elastīgā (I.E. skaņas vadošā) vidē; Skaņas viļņi tiek uztverta ar cilvēka un dzīvnieku dzirdes aģentūrām un ar centripetālu nervu palīdzību tiek pārnesti uz lielām smadzeņu puslodēm, kur tās tiek atzītas par konkrētām skaņām.

Visas skaņas ap mums tiek sadalītas 2 veidos: ar noteiktu augstumu (mūzikas skaņas) un ar nenoteiktu augstumu (trokšņa skaņas). Mūzikas skaņas veido skaņu pamatu mūziku, bet trokšņa skaņas attiecas tikai uz epizodiski. Mūzikas skaņai ir 4 galvenās īpašības: augstums, ilgums, apjoms, TIMBRE.

Augstums

Skaņas augstums ir saistīts ar vibratoru svārstību biežumu, un tas ir no tā tiešā atkarībā. Oscilācijas frekvence ir pretējā atkarībā no skanošā ķermeņa lieluma (garuma un biezuma) un tiešā - no elastības.

Personas uzklausīšana uztver skaņas frekvenču diapazonā no 16 līdz 20 000 Hz, agri bērnības līdz 22 000 Hz, vecumā līdz 14000-15000 Hz. Visprecīzākā un skaidrākā persona uztver skaņas 16-4200-4500Hz laikā, šajā diapazonā un tiek izmantots mūzikā. Atkarība starp svārstību biežumu un skaņas augstumu ir ģeometriska progresija. Ar 110 Hz biežuma palielināšanos (tas aptuveni atbilst virknes saīsināšanai divreiz) no (110Hz) intervālu veidojas: Ch.8, Ch.5, 4. daļa, b. 3, M.3, M.3, vairāki B.2, vairāki m.2. Intervāli veidojas mazāk nekā halftone. Šī skaņas rinda atbilst dabiskajam skaitlim un tiek saukts par dabisku avotu. To var iegūt, dalot virkni līdz 2, 3, 4, 5, 6, utt Daļas, nekā baudīt, izpildot stīgu karogu instrumentus. Skaņas augstuma standarts - 440 Hz (un pirmais oktāvs).

Akustiskā skaņu attālumu mērvienība - centi \u003d 1/100 temperiched halftone. Slieksnis atšķiras izmaiņas skaņas augstumā vidū - 5 centi.

Ilgums

Skaņas ilgums - ritmisko vienību laikā izteiktais laiks, kuros tiek veikti vibratori vibrācijas kustības. Tieša atkarība. Mūzikas skaņas ilgums svārstās no 0,015-0,02 no līdz dažām minūtēm (orgānu pedāļa skaņas). Pulksteņa apzīmējumā (no 17. gadsimta) piezīmes norāda tikai uz skaņas relatīvo ilgumu, kuras faktisko vērtību ir atkarīga no tempā.

Apjoms

Skaņas skaļums ir atspoguļojums skaņas spēka uztverē svārstību amplitūdas dēļ. Piemēro dinamisko toņu apzīmējuma muzikālajā praksē nav absolūtas skaņas apjoma vērtības, un to pakāpju rādītāji. Forte (f) stipri, skaļi, klavieres (p) ir vāja, kluss; Mezzo forte (MF) Vidēji skaļi; Mezzo klavieres (MP) Mēreni mierīgi; Fortissimo (FF) ir ļoti skaļa; Pianissimo (PP) ir ļoti kluss; Forte-Fortissimo (FFF) ir ļoti skaļa; Piano-Pianissimo (PPP) ir ļoti kluss. Retāk satiekas 4, 5 f vai p.

Subito klavieres, Subito Forte (P, Subito P, Subito F) - pēkšņi skaļi vai kluss.

Crescendo (cresc) - pakāpeniski uzlabojot skaņas spēku; Diminuendo, Decrescendo (Dim., Deccc.) - pakāpeniski samazinājās.

Svārstības ir 2 sugas: bojāšanās (ti, pakāpeniski samazinājās gaisa un iekšējās bremzes rezistence, amplitūda - klavieres, arfas, stīgu šķipsnu) un nelaimīgs (ar pastāvīgu vai patvaļīgi mainīgu amplitūdu - orgānu, vijoli, kad spēlējot priekšgala). Ar slāpētām svārstībām skaņas skaļums pakāpeniski samazinās līdz pilnīgi izlietnēm (augstums paliek gandrīz nemainīgs). Ar nelaimīgu svārstību apjoms var būt atšķirīgs atkarībā no mākslinieciskiem mērķiem.

Skaņas intensitāte (jauda) ir skaņas jaudas attiecība pret virsmu uz šīs virsmas laukumu, mēra W / m2. Ar skaņas jaudas pieaugumu ģeometriskajā progresē, apjoms palielinās tikai aritmētikā.

Tembrs

Timbrs ir skaņas krāsa, skaņas raksturs. Tas ir atkarīgs no instrumenta konstrukcijas, materiālu, no kura tas ir izgatavots, tā kvalitāte, skaņas noņemšanas metode, vide, kurā skaņa ir izplatīta, utt. Timbre raksturlielumā, virsotnes un to augstuma un tilpuma attiecība, trokšņa spokiem, formantiem, vibrato uc ir ļoti svarīgi.

Oraphtones - spokiem, kas ievada mūzikas skaņas skaņas spektru virs galvenā tonusa.

Skaņas raksturu ietekmē dzirdes actirtes skaits, un tas vai tas apjoms apjoms starp atsevišķiem harmonikas (toņi iekļauti kompleksā skaņā). Formanta - pastiprinātas daļējas toņu platība mūzikas skaņu un runas skaņu spektrā, kā arī šie spokiem, kas nosaka skaņas timbru oriģinalitāti. Formans ir gandrīz visi mūzikas instrumenti un balsis. Piemēram, dziedājot, papildus runas formantam, ir raksturīgas dziedāšanas formanti: augsta dziedāšanas formants (apmēram 3000 Hz) dod balss, sudraba, pilnībā ", veicina labu saprotamību patskaņu un līdzskaņu; Zems dziedāšanas formants (apmēram 500 Hz) dod skaņas maigumu, apaļumu.

1. Skaņa, skaņas veidi.

2. Fiziskās skaņas īpašības.

3. Dzirdes sajūtas raksturojums. Skaņas mērījumi.

4. Pāreja skaņas visā interfeisa sadaļā.

5. Skaņas izpētes metodes.

6. Faktori, kas nosaka trokšņa novēršanu. Aizsardzība pret troksni.

7. Pamata jēdzieni un formulas. Tabulas.

8. Uzdevumi.

Akustika.Jo plašā nozīmē, sadaļa fizikas studē elastīgās viļņi no zemākajām frekvencēm līdz augstākajam. Šaurā nozīmē - skaņas doktrīna.

3.1. Skaņas, skaņu veidi

Skaņa plašā nozīmē - elastīgās svārstības un viļņi, kas pavairo gāzveida, šķidrā un cietvielā; Šaurā nozīmē fenomenu, subjektīvi uztver cilvēka un dzīvnieku dzirdes orgānus.

Parasti cilvēka auss dzird skaņu frekvenču diapazonā no 16 Hz līdz 20 kHz. Tomēr ar vecumu šī diapazona augšējā robeža samazinās:

Skaņa ar frekvenci zem 16-20 Hz sauc infraskaņēmvirs 20 kHz -tratrazukun augstākās frekvences elastīgās viļņi diapazonā no 10 9 līdz 10 12 Hz - hipersiku.

Dabā atrastās skaņas ir sadalītas vairākās sugās.

Tonis -tas ir skaņa, kas ir periodisks process. Galvenais toni ir biežums. Vienkāršs tonisizveidots ar ķermeni, svārstoties harmonisko likumu (piemēram, pēc tamblen). Sarežģīts tonisizveidots ar periodiskām svārstībām, kas nav harmoniskas (piemēram, mūzikas instrumenta skaņa, cilvēka runas aparātu radītā skaņa).

Troksnis- Tas ir skaņa, kam ir sarežģīta neatļauta laika atkarība, un tā ir nejauši mainīgu kompleksu toņu kombinācija (lapu šonēšana).

Skaņu streiks- Tas ir īstermiņa skaņas ietekme (kokvilna, sprādziens, trieciens, pērkons).

Komplekss tonis kā periodisks process var tikt attēlots kā vienkāršu toņu summa (sadalās toņu komponentos). Šo sadalīšanās sauc spektrs.

Acoustic spektrs tooniem- Tas ir visu tās frekvenču kombinācija, norādot to relatīvo intensitāti vai amplitūdas.

Mazākais frekvence spektra (ν) atbilst galvenajam tonim, un atlikušās frekvences sauc par obramstones vai harmonikas. Opertuvāniem ir frekvences, galvenā frekvences daudzveidība: 2ν, 3ν, 4ν, ...

Parasti lielākā spektra amplitūda atbilst galvenajam tonim. Tas ir tas, kurš auss uztver kā skaņas augstums (skatīt zemāk). Oraptons rada skaņas "krāsu". Tāda paša augstuma skaņas, ko rada dažādi instrumenti, tiek uztverti ar auss dažādos veidos tieši tāpēc, ka dažādās attiecībās starp virspusināto amplitūdu. 3.1. Attēlā redzams tādu pašu piezīmju spektri (ν \u003d 100 Hz), kas ņemti uz klavierēm un klarnetam.

Fig. 3.1.Piano piezīmju a) un klarneta spektri (b)

Akustiskais spektra troksnis ir ciets.

3.2. Skaņas fiziskās īpašības

1. Ātrumsv). Skaņa attiecas uz jebkuru vidi, izņemot vakuumu. Tā izplatīšanās ātrums ir atkarīgs no vidēja elastības, blīvuma un temperatūras, bet nav atkarīga no svārstību biežuma. Skaņas ātrums gāzes ir atkarīgs no tās molārā masas (m) un absolūtā temperatūras (t):

Skaņas ātrums ūdenī ir vienāds ar 1500 m / s; Cieša vērtība ir skaņas ātrums un ķermeņa mīksto audu ātrums.

2. Skaņas spiediens.Skaņas pavairošanai ir pievienots spiediena maiņai vidē (3.2. Att.).

Fig. 3.2.Spiediena maiņa vidē, kad skaņa ir pavairota.

Tas ir izmaiņas spiediena, kas izraisa svārstības auskara, kas nosaka sākumu šāda sarežģīta procesa kā rašanos dzirdes sajūtu.

Skaņas spiediens (Δ Ρ) - tas ir spiediena izmaiņu amplitūda vidē, kas notiek, kad tiek pagājis skaņas vilnis.

3. Skaņas intensitāteI). Skaņas viļņa pavairošanai ir pievienots enerģijas nodošana.

Skaņas intensitāte- Tas ir blīvums enerģijas plūsmas, tolerated ar skaņas viļņu(sk. 2.5 formulu).

Viendabīgā vidē šajā virzienā izstarotās skaņas intensitāte samazinās, jo tā dzēš no skaņas avota. Lietojot viļņvadus, jūs varat panākt intensitātes pieaugumu. Tipisks piemērs šādai savvaļas dzīvniekiem ir izlietnes ausis.

Attiecības starp intensitātes (I) un skaņas spiedienu (Δρ) ir izteikta ar šādu formulu:

kur ρ ir vidēja blīvums; v.- skaņas ātrums tajā.

Skaņas spiediena minimālās vērtības un skaņas intensitāte, kurā cilvēkam ir dzirdes sajūta, tiek sauktas skaņas slieksnis.

Vidējā cilvēka ausīm 1 kHz biežumā šādas skaņas spiediena vērtības atbilst slieksnim (Δρ 0) un audio intensitāti (I 0):

Δρ 0 \u003d 3x10 -5 Pa (≈ 2x10 -7 mm Hg); I 0 \u003d 10 -12 W / m 2.

Skaņas spiediena vērtības un skaņas intensitāte, kurā persona ir izteikusi sāpes, tiek sauktas sāpju slieksnis.

Attiecībā uz vidējās personas auss biežumā 1 kHz, slieksnis sāpīga sajūta atbilst šādām skaņas spiediena vērtībām (Δρ m) un skaņas intensitāti (I m):

4. Intensitātes līmenis(L). Intensities, kas atbilst dzirdes un sāpīgo sajūtu robežvērtībām, ir tik liela (i m / I 0 \u003d 10 13), kas praksē tiek izmantots logaritmiskā mērogā, ieviešot īpašu dimensiju raksturojumu - intensitātes līmeni.

Intensitātes līmeni sauc par skaņas intensitātes decimālo logaritmu līdz dzirdes sliekšņa sliekšņa:

Intensitātes līmeņa mērvienība ir bel.B).

Parasti izmanto mazāku intensitātes līmeni - decibelis(DB): 1 dB \u003d 0,1 B. Decibelu intensitātes līmenis tiek aprēķināts saskaņā ar šādām formulām: \\ t

Logaritmiskā rakstura atkarība intensitātes līmenisno Samoa intensitātenozīmē, ka ar pieaugošo intensitāte10 reizes intensitātes līmenislikmes 10 dB.

Bieži sastopamo skaņu īpašības ir parādītas tabulā. 3.1.

Ja persona dzird skaņas no viena virzienano vairākiem nesaskaņotsavoti, to intensitāte pievieno:

Augsts skaņas intensitātes līmenis izraisa neatgriezeniskas izmaiņas dzirdes aparātos. Tādējādi 160 dB skaņa var izraisīt pārtraukuma pārtraukuma pārtraukuma un uzklausīšanas kaulu pārvietošanu vidusausī, kas noved pie neatgriezeniskas kurluma. Pie 140 dB, cilvēks jūtas stipras sāpes, un ilgstoša ietekme trokšņa 90-120 dB izraisa pārsteidzošu dzirdes nervu.

3.3. Dzirdes īpašības. Skaņas mērījumi

Skaņa ir dzirdes objekts. Viņš tiek lēsts persona subjektīvi. Visi subjektīvie raksturlielumi auditory ir saistīti ar objektīvām īpašībām skaņas viļņa.

Augstums, Timbre

Skaņas uztveršana, persona tos atšķir augstumā un timbre.

Augstumssignāls galvenokārt ir saistīts ar galvenā tonusa biežumu (biežāk, jo augstāka skaņa tiek uztverta). Mazākā mērā augstums ir atkarīgs no skaņas intensitātes (lielākas intensitātes skaņa tiek uztverta zemāka).

Tembrs- Tas ir skaņas sajūtas īpašība, ko nosaka tās harmonikas spektrs. Skaņas timbrs ir atkarīgs no pārsloču skaita un to relatīvo intensitāti.

Weber-Ferehner likums. Skaņas skaļums

Logaritmiskā mēroga izmantošana, lai novērtētu skaņas intensitātes līmeni, ir labs vienošanās ar psihofizisku weber-Ferehner likums:

Ja jūs palielināt kairinājumu ģeometriskajā progresijā (tāpat, tajā pašā skaitā reižu), sajūta šīs kairinājuma pieaugumu aritmētiskā progresē (I.E., tāda pati vērtība).

Tā ir logaritmiskā funkcija, kurai ir šādas īpašības.

Skaļuma skaņazvanu intensitāte (stiprums) no dzirdes sajūtu.

Cilvēka auss ir atšķirīga jutība pret dažādu frekvenču skaņām. Lai ņemtu vērā šo apstākli, jūs varat izvēlēties kādu atsauces biežumsun pārējo frekvenču uztveri salīdzina ar to. Pēc vienošanās atbalsta biežumsvecāka gadagājuma 1 kHz (šī iemesla dēļ, šīs frekvences dzirdes i 0 slieksnis ir iestatīts uz šo frekvenci).

Priekš tīrs tonisar biežumu 1 kHz, tilpums (e) ņem vienādu intensitātes līmeni decibelos:

Attiecībā uz atlikušajām frekvencēm apjoms tiek noteikts, salīdzinot dzirdes dzirdes sajūtu intensitāti atsauces biežums.

Skaņas skaļumstas ir vienāds ar audio intensitātes (dB) līmeni 1 kHz frekvencē, izraisot "vidēja" persona, kas ir tāda pati sensācija kā šī skaņa.

Audio skaļumu sauc par fons.

Zemāk ir piemērs atkarībai no apjoma līmeņa no biežuma pie intensitātes līmeņa 60 db.

Līknes vienāds tilpums

Detalizēts saikne starp biežumu, apjomu un intensitātes līmeni attēlots grafiski ar līknes vienāds tilpums(3.3. Att.). Šīs līknes demonstrē atkarību intensitātes līmenis L.dB no frekvences ν no skaņas noteiktā skaļuma skaņas.

Apakšējā līkne atbilst skaņas slieksnis.Tas ļauj jums atrast intensitātes līmeņa sliekšņa vērtību (E \u003d 0) noteiktā frekvencē toni.

Var atrast vienādas tilpuma līknes skaņas apjoms,ja ir zināms tās biežums un intensitātes līmenis.

Skaņas mērījumi

Līknes vienāds tilpums atspoguļo skaņas uztveri vidējais cilvēks.Uzklausīšanas novērtēšanai betonspersona piemēro metodi tonālo sliekšņa audiometrijas.

Audiometrija -dzirdes asuma mērīšanas metode. Uz īpašu ierīci (audiometru) nosaka ar slieksni dzirdes, vai uztveres slieksnisL p pie dažādām frekvencēm. Lai to izdarītu, izmantojot skaņas ģeneratoru, noteiktā frekvences skaņu un palielinot

Fig. 3.3.Līknes vienāds tilpums

intensitāte L intensitātē ir noteikta intensitātes LP sliekšņa līmenis, kurā tests parādās dzirdes sajūtām. Skaņas biežuma maiņa ir iegūta eksperimentālā atkarība no L P (V), ko sauc par audiogrammu (3.4. Att.).

Fig. 3.4.Audiogramma

Skaņas redzamā aparāta funkcijas pārkāpums var novest pie vadītāji- izturīgs samazinājums jutības pret dažādām krāsām un braukšanas runu.

Tabulā ir norādīts uzklausīšanas zuduma pakāpes starptautiskā klasifikācija, pamatojoties uz vidējo vērtību uztveres sliekšņu vērtībām runas frekvencēs. 3.2.

Lai novērtētu skaļumu komplekss tonisvai troksnisizmantot īpašas ierīces - trokšņi.Mikrofona saņemtā skaņa tiek pārveidota par elektrisko signālu, kas tiek nodots caur filtra sistēmu. Filtru parametri ir izvēlēti tā, lai trokšņu līdzekļa jutība dažādās frekvencēs ir tuvu cilvēka auss jutīgumam.

3.4. Skaņas pāreja pāri mediju malai

Kad skaņas viļņa nokrīt uz robežas starp diviem plašsaziņas līdzekļiem, skaņa ir daļēji atspoguļota, un daļēji iekļūst otrajā vidē. Intensitāti atspoguļojas un pagājis caur viļņu robežu, nosaka atbilstošie koeficienti.

Ar normālu kritumu skaņas vilnis uz robežas apdrukājamā sadaļā, šādas formulas ir godīgas:

No formulas (3.9), var redzēt, ka spēcīgāks viļņu pretestības mediju atšķiras, jo lielāks ir enerģijas īpatsvars ir atspoguļots saskarnē. Jo īpaši, ja vērtība h.tuvu nullei, tad atstarošanas koeficients ir tuvu vienam. Piemēram, gaisa un ūdens robežai h.\u003d 3x10 -4 un r \u003d 99,88%. Tas ir, pārdomāšana ir gandrīz pabeigta.

3.3. Tabulā redzams dažu datu nesēju ātrums un viļņu pretestības 20 ° C temperatūrā.

Ņemiet vērā, ka pārdomu un refrakcijas koeficientu vērtības nav atkarīgas no secības, kādā skaņa iet vidi. Piemēram, lai pārejotu skaņas no gaisa līdz ūdenim, koeficientu vērtības ir tādas pašas kā pārejai pretējā virzienā.

3.5. Skaņas izpētes metodes

Skaņa var būt informācijas avots par cilvēka orgānu stāvokli.

1. Auskultācija- tieša klausīšanās skaņas, kas rodas ķermeņa iekšienē. Ar šādu skaņu raksturu jūs varat noteikt, kuri procesi plūst šajā ķermeņa jomā, un dažos gadījumos, lai noteiktu diagnozi. Ierīces, ko izmanto klausīšanai: stetoskops, fonenendoskops.

Fonenadoskops sastāv no dobas kapsulas ar pārraides membrānu, kas uzklāta uz ķermeņa, gumijas caurules uz auss ārsts iet no tā. Dobu kapsulā ir rezonanse no gaisa kolonnas, kas izraisa peļņu, un tāpēc uzlabota klausīšanās. Elpošanas troksnis, sēkšana, sirds toņi, klausās sirds trokšņi.

Klīnika izmanto iekārtas, kurās klausīšanās tiek veikta, izmantojot mikrofonu un dinamiku. Plašs

skaņas ierakstīšana tiek izmantota, izmantojot magnētisko lenti magnētiskajai lentei, kas ļauj spēlēt.

2. Fonokardiogrāfija- toņu un skaņas trokšņa grafiskā reģistrācija un to diagnostikas interpretācija. Ieraksts tiek veikts, izmantojot phocardograph, kas sastāv no mikrofona, pastiprinātāja, frekvences filtriem, ierakstītājiem.

3. Perkusijas -iekšējo orgānu izpēte, pieskaroties ķermeņa virsmai un to skaņu analīzei. Tapping tiek veikta vai nu ar speciālu āmuru palīdzību, vai arī ar pirkstu palīdzību.

Ja ir skaņas svārstības slēgtā dobumā, tad ar noteiktu skaņas biežumu, gaiss dobumā sāks rezonēt, pastiprinot šo toni, kas atbilst lielumam dobuma un tās stāvokli. Shematiski cilvēka ķermenis var tikt iesniegts dažādiem apjomiem: gāzes piepildīta (plaušas), šķidrums (iekšējie orgāni), cietie (kauli). Kad jūs nokļūsiet ķermeņa virsmu, svārstās ar dažādām frekvencēm. Daži no tiem iziet. Citi sakrīt ar savām tukšajām frekvencēm, tāpēc palielināsies un pateicoties rezonansei. Par toni perkussion skaņas nosaka stāvokli un topogrāfija no orgāna.

3.6. Trokšņa novēršanas faktori.

Aizsardzība pret troksni

Trokšņa novēršanai, ir nepieciešams zināt galvenos faktorus, kas nosaka tās ietekmi uz cilvēka ķermeni: trokšņa avota tuvums, trokšņa intensitāte, iedarbības ilgums, ierobežotā telpa, kurā trokšņa akti.

Trokšņa ilgtermiņa ietekme rada sarežģītu simptomātisku funkcionālo un organisko izmaiņu kompleksu organismā (un ne tikai dzirdes orgānu).

Ilgtermiņa trokšņa ietekme uz centrālo nervu sistēmu izpaužas visu nervu reakciju palēnināšanā, samazinot aktīvā uzmanības laiku, samazinot veiktspēju.

Pēc garas trokšņa darbības, elpošanas ritma izmaiņas, ritms sirds saīsinājumiem, palielinās tonis asinsvadu sistēmas rodas, kas izraisa pieaugumu sistolisko un diastolisko

asinsspiediena līmenis asinīs. Kuņģa-zarnu trakta mehānisko un sekrēciju darbība mainās, ir hipersekcijas atsevišķu iekšējo sekrēcijas dziedzeru. Ir palielinājums svīšana. Tiek atzīmēts, nomācot garīgās funkcijas, jo īpaši atmiņu.

Īpašai darbībai ir troksnis uz dzirdes orgāna funkcijas. Auss, tāpat kā visas sajūtas, var pielāgoties troksnim. Tajā pašā laikā, darbībā troksni, slieksnis dzirdes palielinās par 10-15 dB. Pēc trokšņa efekta apturēšanas sliekšņa normālā vērtība tiek dzirdēta tikai pēc 3-5 minūtēm. Ar augstu trokšņa intensitātes līmeni (80-90 dB), tā nogurdinoša iedarbība ir strauji uzlabota. Viens no dzirdes ķermeņa slimības funkcijas veidiem, kas saistīti ar trokšņa ilgtermiņa iedarbību, ir dzirdes zudums (3.2. Tabula).

Gan fiziskās un psiholoģiskās valsts personai ir rock mūzika. Mūsdienu rokmūzika rada troksni joslās no 10 Hz līdz 80 kHz. Tas ir eksperimentāli konstatēts, ka, ja galvenais ritms ar šoka instrumentiem ir biežums 1,5 Hz un ir spēcīgs mūzikas pavadījums frekvencēs 15-30 Hz, tad persona nāk spēcīga uztraukums. Ar ritmu ar frekvenci 2 Hz, ar to pašu pavadījumu, persona ieplūst valstī, kas atrodas tuvu narkotisko intoksikāciju. Rock koncertos skaņas intensitāte var pārsniegt 120 dB, lai gan cilvēka auss ir pielāgota visizdevīgākajai vidējai 55 dB intensitātei. Šajā gadījumā var būt kontūzija ar skaņu, skaņu "apdegumiem", dzirdes zudumu un atmiņu.

Troksnim ir kaitīga ietekme uz vīzijas ķermeni. Tādējādi ražošanas trokšņa ilgstošā ietekme uz vienu personu tumšā telpā izraisa ievērojamu tīklenes aktivitātes samazināšanos, no kura acu nerva darbs ir atkarīgs no redzes asuma.

Trokšņa aizsardzība ir diezgan sarežģīta. Tas ir saistīts ar to, ka sakarā ar salīdzinoši lielu viļņu garumu, skaņas aploksnes šķēršļi (difrakcija) un skaņas ēna nav izveidota (3.5. Att.).

Turklāt daudziem būvniecībai un tehnoloģijām izmantotie materiāli nav pietiekami daudz skaņas absorbcijas koeficientu.

Fig. 3.5.Skaņu viļņu difrakcija

Šīs funkcijas prasa īpašus līdzekļus, kas nodarbojas ar troksni, kas ietver trokšņa apspiešanu, kas rodas pašā avotā, klusinātāju izmantošana, elastīgu suspensiju, skaņas izolācijas materiālu izmantošana, plaisu likvidēšana un tamlīdzīgi.

Lai apkarotu troksni, kas iekļūst dzīvojamās telpas, ēku atrašanās vietas pareiza plānošana, tostarp vēja rozes, aizsargjoslu radīšana, tostarp dārzeņi. Augi - labs trokšņa slāpētājs. Koki un krūmi var samazināt intensitātes līmeni par 5-20 dB. Efektīvas zaļās svītras starp ietvju un segumu. Labākais no visa troksnis tiek dzēsts liepu un ēda. Mājas aiz augstās skujkoku kritums var būt iepriecināts no ielas trokšņa gandrīz pilnībā.

Cīņa pret troksni nenozīmē absolūtu klusuma izveidi, jo ar ilgu dzirdes sajūtu trūkumu cilvēkiem var būt psihi traucējumi. Absolūtā klusums un ilgtermiņa paaugstināts troksnis cilvēkiem ir vienlīdz nedalīga.

3.7. Pamatjēdzieni un formulas. Tabulas

Galda turpinājums

Beigu tabula

3.1. Tabula.Runājot par skaņu raksturojums

3.2. Tabula.Starptautiskā dzirdes zuduma klasifikācija

3.3. Tabula.Ātruma ātrums un īpaša akustiskā rezistence dažām vielām un cilvēka audiem t \u003d 25 ° C

3.8. Uzdevumi

1. Skaņa, uz kuru uz ielas atbilst intensitātes līmenim L 1 \u003d 50 dB, ir dzirdams telpā kā skaņa ar intensitātes līmeni L 2 \u003d 30 dB. Atrodiet skaņas intensitātes attiecību uz ielas un telpā.

2. 5000 Hz skaņas biežuma skaņas biežums ir vienāds ar e \u003d 50 fonu. Atrodiet šīs skaņas intensitāti, izmantojot vienādas tilpuma līknes.

Lēmums

No 3.2. Attēla, mēs uzskatām, ka biežums 5000 Hz tilpums E \u003d 50 atbilst intensitātes līmenim L \u003d 47 dB \u003d 4.7 B. No Formula 3.4 Mēs atrodam: I \u003d 10 4.7 i 0 \u003d 510 -8 w / m 2.

Atbilde:I \u003d 5? 10 -8 w / m 2.

3. Ventilators izveido skaņu, kura intensitātes līmenis L \u003d 60 dB. Atrodiet skaņas intensitātes līmeni, veicot divus tuvējos ventilatorus.

Lēmums

L 2 \u003d LG (2x10 l) \u003d LG2 + L \u003d 0,3 + 6B \u003d 63 dB (sk 3.6). Atbilde:L 2 \u003d 63 dB.

4. Reaktīvās lidmašīnas skaņas skaļums 30 m attālumā no tā ir 140 dB. Kāds ir apjoma līmenis 300 m attālumā? Pārdomas no zemes līdz nolaidībai.

Lēmums

Intensitāte samazinās proporcionāli attāluma laukumam - samazinās par 10 2 reizes. L 1 - L 2 \u003d 10xlg (i 1 / i 2) \u003d 10x2 \u003d 20 dB. Atbilde:L 2 \u003d 120 dB.

5. Divu skaņas avotu intensitātes attiecība ir: i 2 / i 1 \u003d 2. Kāda ir atšķirība šo skaņu intensitātes līmeņos?

Lēmums

Δl \u003d 10xlg (i 2 / I 0) - 10xlg (i 1 / I 0) \u003d 10xlg (i 2 / i 1) \u003d 10xlg2 \u003d 3 dB. Atbilde:3 dB.

6. Kāds ir skaņas intensitātes līmenis ar 100 Hz biežumu, kam ir tāds pats tilpums kā skaņa ar 3 kHz un intensitātes biežumu

Lēmums

Izmantojot līknes vienāda tilpuma (3.3 att.), Mēs atradīsim, ka 25 dB pie frekvences 3 kHz atbilst tilpuma 30 fona. Pēc biežuma 100 Hz šis apjoms atbilst intensitātes līmenim 65 dB.

Atbilde:65 dB.

7. Skaņas vilnas amplitūda palielinājās trīs reizes. a) Cik reizes palielinājās intensitāte? b) Cik decibelu palielināja apjoma apjomu?

Lēmums

Intensitāte ir proporcionāla amplitūdas laukumam (sk. 3.6. Punktu):

8. Laboratorijas telpās seminārā trokšņa intensitātes līmenis sasniedza 80 dB. Lai samazinātu troksni, tika nolemts samazināt laboratorijas sienas ar skaņas absorbējošu materiālu, kas samazina skaņas intensitāti 1500 reizes. Kāds trokšņa intensitātes līmenis pēc tam laboratorijā?

Lēmums

Skaņas intensitātes līmenis decibelos: L \u003d 10 x.lG (I / I 0). Kad skaņas intensitātes izmaiņas, izmaiņas līmeņa skaņas intensitātes būs vienāda ar:

9. Divu multivides ieliktņi atšķiras par 2 reizēm: R2 \u003d 2r 1. Kāda enerģijas daļa atspoguļojas no sekcijas robežas un kuras daļa enerģijas nonāk otrajā trešdienā?

Lēmums

Izmantojot formulas (3.8 un 3.9), mēs atrodam:

Atbilde: 1/9 Daļa enerģijas atspoguļojas, un 8/9 iet otrajā trešdienā.