Какие колебания называют акустическими?
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Акустические колебания
Акустические колебания — это колебания, распространяющиеся волнообразно в жидкой, твердой и газообразных средах под воздействием какой-то возмущающей силы. Выделяют слышимые (звуковые) колебания с частотой от 16 до 20000 Гц и неслышимые с частотой меньше 16 Гц- инфразвук, свыше 20000 Гц — ультразвук.
Под шумом понимают звуки различной природы со случайными изменениями по частоте и амплитуде, мешающие работе, отдыху и т.д.
Шумы классифицируют на постоянные и непостоянные. Постоянным считается шум интенсивность которого изменяется за смену не больше, чем на 5 дБА. Шумы бывают колеблющимися (непрерывно изменяющиеся во времени), прерывистыми и импульсными. Прерывистый — интенсивность шума меняется больше чем на 5дБ, а длительность сигналов больше 1с. Импульсный шум — интенсивность изменения больше чем на 7дБ, а длительность звуковых сигналов меньше 1с.
Основными характеристиками шума являются: частота, спектр шума, звуковое давление Р, Па, а также логарифмический уровень звукового давления:
где — порог слышимости. Р – действующее звуковое давление.
При прохождении препятствий акустическими колебаниями наблюдаются следующие явления: отражение, дифракция, поглощение звука и звукопередача. В закрытых помещениях наблюдается явление реверберации (послезвучание). Воздействие шума на человека определяется прежде всего воздействием на слуховой анализатор. Воздействие любого уровня шума вызывает адаптацию слухового анализатора. При громкости адаптации пороги слуха за 2-5 минут повышаются на 15-25 дБА. Восстановление их до исходного уровня занимает от 2 до 3 часов. При длительном воздействии шумы интенсивностью больше 85 дБА приводят к постоянному повышению порогов слуха сначала на высоких частотах, а затем и к развитию профессиональных заболеваний тугоухости и глухоты, то есть полной потере слуха. Шум уровнем порядка 65дБА способствует снижению производительности труда.
Государственными стандартами ГОСТ 12.1.003-85 устанавливаются предельно допустимые уровни логарифмического уровня звукового давления для октавных полос со средними геометрическими частотами 63;125;250;500;1000;2000;4000;8000Гц.
В зависимости от характера труда для ориентировочной оценки условий труда применяют эквивалентный уровень звукового давления. При этом шум на рабочем месте считается постоянным в течение всей смены, равным уровню шума на частоте 1000Гц.
Какие колебания называются акустическими
507 дн. с момента
до конца учебного года
Источники звука. Звуковые колебания. Характеристики звука
Источники звука. Звуковые колебания
Человек живёт в мире звуков. Звук для человека является источником информации. Он предостерегает людей об опасности. Звук в виде музыки, пения птиц доставляет нам удовольствие. Нам приятно слушать человека с приятным голосом. Звуки важны не только для человека, но и для животных, которым хорошее улавливание звука помогает выжить.
Звук – это механические упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях, твердых телах , которые невидимы, но воспринимаемые человеческим ухом (волна воздействует на барабанную перепонку уха). Звуковая волна является продольной волной сжатия и разрежения.
Причина звука – вибрация (колебания) тел, хотя эти колебания зачастую незаметны для нашего глаза.
КАМЕРТОН — это U-образная металлическая пластина, концы которой могут колебаться после удара по ней. Издаваемый камертоном звук очень слабый и его слышно лишь на небольшом расстоянии. Резонатор — деревянный ящик, на котором можно закрепить камертон, служит для усиления звука. Излучение звука при этом происходит не только с камертона, но и с поверхности резонатора. Однако длительность звучания камертона на резонаторе будет меньше, чем без него.
Если создать вакуум, то будем ли мы различать звуки? Роберт Бойль в 1660 году поместил часы в стеклянный сосуд. Откачав воздух, он не услышал звука. Опыт доказывает, что для распространения звука необходима среда.
Звук может также распространятся в жидкой и твердой среде. Под водой хорошо слышны удары камней. Положим часы на один конец деревянной доски. Приложив ухо к другому концу, можно ясно услышать тиканье часов.
Источник звука — это обязательно колеблющиеся тела. Например, струна на гитаре в обычном состоянии не звучит, но стоит нам заставить ее совершать колебательные движения, как возникает звуковая волна.
Однако опыт показывает, что не всякое колеблющееся тело является источником звука. Например, не издает звук грузик, подвешенный на нити. Источники звука — физические тела, которые колеблются, т.е. дрожат или вибрируют с частотой от 16 до 20000 раз в секунду. Такие волны называются звуковыми. Вибрирующее тело может быть твердым, например, струна или земная кора, газообразным, например, струя воздуха в духовых музыкальных инструментах или жидким, например, волны на воде.
Колебания с частотой меньше 16 Гц называется инфразвуком. Колебания с частотой больше 20000 Гц называются ультразвуком.
Звуковая волна (звуковые колебания) – это передающиеся в пространстве механические колебания молекул вещества (например, воздуха). Давайте представим себе, каким образом происходит распространение звуковых волн в пространстве. В результате каких-то возмущений (например, в результате колебаний диффузора громкоговорителя или гитарной струны), вызывающих движение и колебания воздуха в определенной точке пространства, возникает перепад давления в этом месте, так как воздух в процессе движения сжимается, в результате чего возникает избыточное давление, толкающее окружающие слои воздуха. Эти слои сжимаются, что в свою очередь снова создает избыточное давление, влияющее на соседние слои воздуха. Так, как бы по цепочке, происходит передача первоначального возмущения в пространстве из одной точки в другую. Этот процесс описывает механизм распространения в пространстве звуковой волны. Тело, создающее возмущение (колебания) воздуха, называют источником звука.
Привычное для всех нас понятие «звук» означает всего лишь воспринимаемый слуховым аппаратом человека набор звуковых колебаний. О том, какие колебания человек воспринимает, а какие нет, мы поговорим позднее.
Характеристики звука.
Звуковые колебания, а также вообще все колебания, как известно из физики, характеризуются амплитудой (интенсивностью), частотой и фазой.
Звуковая волна может проходить самые различные расстояния. Орудийная стрельба слышна на 10-15 км, ржание лошадей и лай собак — на 2-3 км, а шепот всего на несколько метров. Эти звуки передаются по воздуху. Но проводником звука может быть не только воздух.
Приложив ухо к рельсам, можно услышать шум приближающегося поезда значительно раньше и на большем расстоянии. Значит металл проводит звук быстрее и лучше, чем воздух. Вода тоже хорошо проводит звук. Нырнув в воду, можно отчетливо слышать, как стучат друг о друга камни, как шумит во время прибоя галька.
Свойство воды – хорошо проводить звук – широко используется для разведки в море во время войны, а также для измерения морских глубин.
Необходимое условие распространения звуковых волн – наличие материальной среды. В вакууме звуковые волны не распространяются, так как там нет частиц, передающих взаимодействие от источника колебаний.
Поэтому на Луне из-за отсутствия атмосферы царит полная тишина. Даже падение метеорита на ее поверхность не слышно наблюдателю.
В отношении звуковых волн очень важно упомянуть такую характеристику, как скорость распространения.
В каждой среде звук распространяется с разной скоростью.
Скорость звука в воздухе — приблизительно 340 м/с.
Скорость звука в воде — 1500 м/с.
Скорость звука в металлах, в стали — 5000 м/с.
В теплом воздухе скорость звука больше, чем в холодном, что приводит к изменению направления распространения звука.
Высота, тембр и громкость звука
Звуки бывают разными. Для характеристики звука вводят специальные величины: громкость, высота и тембр звука.
Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. Кроме того, восприятие громкости звука нашим ухом зависит от частоты колебаний в звуковой волне. Более высокочастотные волны воспринимаются как более громкие.
За единицу громкости звука принят 1 Бел (в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона). Громкость звука равна 1 Б, если его мощность в 10 раз больше порога слышимости.
На практике громкость измеряют в децибелах (дБ).
1 дБ = 0,1Б. 10 дБ – шепот; 20–30 дБ – норма шума в жилых помещениях;
50 дБ – разговор средней громкости;
70 дБ – шум пишущей машинки;
80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;
120 дБ – шум работающего трактора на расстоянии 1 м
130 дБ – порог болевого ощущения.
Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки.
Частота зв уковой волны определяет высоту тона. Чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук. Человеческие голоса по высоте делят на несколько диапазонов.
Звуки от разны х источников представляет собой совокупность гармонических колебаний разных частот. Составляющая наиболь шего периода (наименьшей частоты) называется основным тоном. Остальные составляющие звука — обертонами. Набор этих составляющих создает окрас ку, тембр звука. Совокупность обертонов в голосах разных людей хоть немного, но отличается, это и определяет тембр конкретно го голоса.
Согласно легенде, Пифаго р все музыкальные звуки расположил в ряд, разбив этот ряд на части – октавы, – а
октаву – на 12 частей (7 основных то нов и 5 полутонов). Всего насчитывается 10 октав, обычно при исполнении музыкальных произведений используются 7–8 октав. Звуки частотой более 3000 Гц в качестве музыкальных тонов не используются, они слишком резки и пронзительны.
Акустика. Физика звука
Как мы слышим? Какова скорость звука? Как он распространяется? На все эти вопросы отвечает отдельная наука о природе звука — акустика.
Что такое акустика
Акустика — наука о физической природе звука.
Но что такое звук? Звук — механические колебания, распространяющиеся в виде упругой волны в жидкой, твердой или газообразной среде.
Характеристики звука
Звуковые волны, в зависимости от их спектра, делятся на шумы и музыкальные звуки.
Традиционно, звуком называют колебания определенной частоты, воспринимаемые слухом человека. Диапазон частот колебаний, которое воспринимает ухо: от 20 до 20000 Герц. Данное деление условно и границы диапазона не являются четкими, все зависит также от индивидуальных особенностей слуха каждого человека. Речь и большинство звуков, которые мы слышим, лежат в пределах около 4000-5000 Герц.
Ниже границы в 20 Герц лежит область инфразвука, а выше верхней границы слышимого диапазона — область ультразвука.
Частота ϑ связана с длиной волны λ соотношением λ = V ϑ , где V — скорость распространения звука в среде.
Помимо частоты и длины волны звук характеризуется громкостью. Громкость (уровень звукового давления) измеряется в децибелах.
Децибел — логарифмическая единица измерения громкости звука, одна десятая часть белла.
1 D b = 20 l g p 20 м к П а , где p — измеренное звуковое давление, 20 мкПа — минимальное звуковое давление, при котором человек слышит звук.
Современные направления акустики
Акустика изучает вопросы распространения звуковых волн в различных средах и прикладные проблемы, связанные с этим. Исследования в области акустики проводились еще в глубокой древности. Доказательством тому служит факт построения античных амфитеатров таким образом, чтобы зрители даже на высоких трибунах могли слышать речь актеров.
В настоящее время акустика разделяется на множество направлений, таких как: