Osobine širenja zvuka u različitim materijalima. Širenje zvuka. Zvučno sondiranje dubina

Znamo da zvuk putuje kroz vazduh. Zato možemo čuti. Zvuk ne može postojati u vakuumu. Ali ako se zvuk prenosi kroz zrak, zbog interakcije njegovih čestica, zar ga neće prenijeti druge tvari? Bice.

Širenje i brzina zvuka u različitim medijima

Zvuk se ne prenosi samo zrakom. Vjerovatno svi znaju da ako prislonite uvo na zid, možete čuti razgovore u susjednoj prostoriji. AT ovaj slučaj zvuk se prenosi kroz zid. Zvukovi se šire u vodi i drugim medijima. Štaviše, širenje zvuka u različitim sredinama odvija se na različite načine. Brzina zvuka varira zavisno od supstance.

Zanimljivo je da je brzina širenja zvuka u vodi skoro četiri puta veća nego u vazduhu. Odnosno, ribe čuju "brže" od nas. U metalima i staklu zvuk putuje još brže. To je zato što je zvuk vibracija medija, i zvučni talasi prenose se brže u sredinama sa boljom provodljivošću.

Gustina i provodljivost vode veća je od zraka, ali manja od metala. Shodno tome, zvuk se prenosi drugačije. Prilikom prelaska iz jednog medija u drugi, brzina zvuka se mijenja.

Dužina zvučnog talasa se takođe menja kako prelazi iz jednog medija u drugi. Samo njegova frekvencija ostaje ista. Ali zato možemo razlikovati ko konkretno govori čak i kroz zidove.

Budući da je zvuk vibracija, svi zakoni i formule za vibracije i valove dobro su primjenjivi na zvučne vibracije. Prilikom izračunavanja brzine zvuka u vazduhu treba uzeti u obzir i činjenicu da ta brzina zavisi od temperature vazduha. Kako temperatura raste, brzina širenja zvuka raste. At normalnim uslovima brzina zvuka u vazduhu je 340,344 m/s.

zvučni talasi

Zvučni valovi, kao što je poznato iz fizike, šire se u elastičnim medijima. Zbog toga se zvukovi dobro prenose zemljom. Prislonivši uho na zemlju, možete izdaleka čuti zvuk koraka, zveket kopita i tako dalje.

U djetinjstvu su se svi sigurno zabavljali stavljajući uvo na šinu. Zvuk točkova voza prenosi se duž šina nekoliko kilometara. Za stvaranje obrnuti efekat apsorpcija zvuka, koristite meke i porozne materijale.

Na primjer, kako bi se prostorija zaštitila od stranih zvukova, ili, obrnuto, kako bi se spriječilo da zvukovi izlaze iz prostorije prema van, soba se obrađuje i zvučno izolira. Zidovi, pod i plafon su tapacirani specijalnim materijalima na bazi pjenastih polimera. U takvoj presvlaci svi zvuci vrlo brzo nestaju.

1. Izvor zvuka može biti bilo koje tijelo koje vibrira.

2. Kako zvuk putuje?

2. Zvuk se širi u obliku longitudinalnih talasa u vazduhu.

3. Može li se zvuk širiti u prostoru lišenom materije?

3. U prostoru lišenom materije, zvuk se neće širiti. Pošto se zvučni talas ne može širiti.

4. Da li bilo koji talas koji dopre do ljudskog uha izaziva osećaj zvuka?

4. Ne, sve zavisi od frekvencije oscilacija u talasu.

5. Zašto se ne percipiraju kao zvuci talasa izazvani otkucajima srca? Fluktuacije volumena pluća tokom disanja?

5. Talasi izazvani otkucajima srca i plućnim volumenom pri disanju ne percipiraju se kao zvukovi, jer je njihova frekvencija veoma niska (manja od 20 Hz). Na primjer, u slučaju otkucaja srca, ako uzmemo u obzir da je prosječan ljudski puls 100 otkucaja u minuti, dobijamo da je frekvencija otkucaja srca v ≈ 1,67 Hz, što je mnogo niže od 20 Hz. Isto se dešava i u slučaju fluktuacija zapremine pluća tokom disanja.

Pjev ptica, šum kiše i vjetra, grmljavina, muzika - sve što čujemo, smatramo zvukom.

Sa naučne tačke gledišta, zvuk je fizički fenomen, što jeste mehaničke vibracije koje se šire u čvrstom, tečnom i gasovitom mediju. Oni izazivaju slušne senzacije.

Kako nastaje zvučni talas?

Kliknite na sliku

Svi zvuci se šire u obliku elastičnih talasa. A valovi nastaju pod djelovanjem elastičnih sila koje se pojavljuju kada se tijelo deformira. Ove sile teže da vrate tijelo u prvobitno stanje. Na primjer, rastegnuta žica u stacionarnom stanju ne zvuči. Ali treba ga samo skloniti u stranu, jer će pod uticajem sile elastičnosti težiti da zauzme prvobitni položaj. Vibrirajući, postaje izvor zvuka.

Bilo koje oscilirajuće tijelo može biti izvor zvuka, na primjer, tanka čelična ploča pričvršćena s jedne strane, zrak u muzičkom puhačkom instrumentu, ljudske glasne žice, zvono itd.

Šta se dešava u vazduhu kada dođe do vibracije?

Kao i svaki gas, vazduh ima elastičnost. Otporan je na kompresiju i odmah se počinje širiti kada se pritisak smanji. Ravnomjerno prenosi svaki pritisak na njega u različitim smjerovima.

Ako naglo komprimirate zrak uz pomoć klipa, tada će se pritisak na ovom mjestu odmah povećati. Odmah će se prenijeti u susjedne slojeve zraka. Oni će se smanjiti, a pritisak u njima će se povećati, au prethodnom sloju će se smanjiti. Dakle, duž lanca, naizmjenične zone povećanog i smanjeni pritisak se prenose dalje.

Odstupajući naizmjenično u stranu, zvučna struna sabija zrak, prvo u jednom, a zatim u suprotnom smjeru. U smjeru u kojem je struna odstupila, pritisak postaje za određenu količinu veći od atmosferskog. OD Suprotna strana pritisak se smanjuje za istu količinu, kako se vazduh tamo razređuje. Kompresija i razrjeđivanje će se izmjenjivati ​​i širiti u različitim smjerovima, uzrokujući vibracije zraka. Ove vibracije se nazivaju zvučni talas . A razlika između atmosferskog tlaka i tlaka u sloju kompresije ili razrjeđivanja zraka naziva se akustična, ili zvučni pritisak.

Kliknite na sliku

Zvučni talas se širi ne samo u vazduhu, već iu tečnim i čvrstim medijima. Na primjer, voda je odličan provodnik zvuka. Čujemo udar kamena ispod vode. Buka propelera površinskog broda pojačava akustiku podmornice. Ako na jedan kraj drvene daske stavimo mehanički sat, onda ćemo, stavljajući uho na suprotni kraj daske, čuti kako otkucava.

Hoće li zvukovi biti drugačiji u vakuumu? Engleski fizičar, hemičar i teolog Robert Bojl, koji je živeo u 17. veku, stavio je sat u staklenu posudu iz koje je ispumpavan vazduh. Nije čuo otkucavanje sata. To je značilo da se zvučni talasi ne šire u prostoru bez vazduha.

Karakteristike zvučnih talasa

Oblik zvučnih vibracija zavisi od izvora zvuka. Većina jednostavan oblik imaju ujednačene ili harmonijske vibracije. Mogu se predstaviti kao sinusoida. Takve oscilacije karakteriziraju amplituda, talasna dužina i frekvencija širenja oscilacija.

Amplituda

Amplituda in opšti slučaj naziva se maksimalno odstupanje tela od ravnotežnog položaja.

Budući da se zvučni val sastoji od naizmjeničnih područja visokog i nizak pritisak, onda se često smatra procesom širenja fluktuacija pritiska. Stoga govore o amplituda vazdušnog pritiska u talasu.

Jačina zvuka zavisi od amplitude. Što je veći, zvuk je glasniji.

Svaki zvuk ljudskog govora ima oblik vibracije, svojstven samo njemu. Dakle, oblik vibracija zvuka "a" razlikuje se od oblika vibracija zvuka "b".

Frekvencija i period talasa

Naziva se broj vibracija u sekundi frekvencija talasa .

f = 1/T

gdje T je period oscilovanja. Ovo je vrijeme potrebno da se dogodi jedna potpuna oscilacija.

Što je period duži, to je niža frekvencija i obrnuto.

Jedinica frekvencije u međunarodnom mjernom sistemu SI je herca (Hz). 1 Hz je jedna oscilacija u sekundi.

1 Hz = 1 s -1.

Na primjer, frekvencija od 10 Hz znači 10 oscilacija u 1 sekundi.

1000 Hz = 1 kHz

Visina visine zavisi od frekvencije vibracije. Što je viša frekvencija, to je jači ton zvuka.

Ljudsko uho nije u stanju da percipira sve zvučne talase, već samo one koji imaju frekvenciju od 16 do 20.000 Hz. Upravo ti talasi se smatraju zvučnim talasima. Talasi čija je frekvencija ispod 16 Hz nazivaju se infrazvučnimi, a oni iznad 20.000 Hz ultrazvučnim.

Osoba ne percipira ni infrazvučne ni ultrazvučne talase. Ali životinje i ptice mogu čuti ultrazvuk. Na primjer, obični leptir razlikuje zvukove koji imaju frekvenciju od 8.000 do 160.000 Hz. Opseg koji percipiraju delfini je još širi, kreće se od 40 do 200 hiljada Hz.

Talasna dužina

Talasna dužina nazovimo udaljenost između dvije najbliže tačke harmonijskog vala koje su u istoj fazi, na primjer, između dva vrha. Označeno kao ƛ .

Za vrijeme koje je jednako jednom periodu, val pređe udaljenost jednaku njegovoj dužini.

Brzina širenja talasa

v = ƛ /T

Jer T = 1/f

onda v = ƛ f

Brzina zvuka

Pokušaji određivanja brzine zvuka uz pomoć eksperimenata bili su u prvoj polovini 17. stoljeća. Engleski filozof Francis Bacon je u svom djelu Novi organon predložio vlastiti način rješavanja ovog problema, zasnovan na razlici u brzinama svjetlosti i zvuka.

Poznato je da je brzina svjetlosti mnogo veća od brzine zvuka. Stoga, tokom grmljavine prvo vidimo bljesak munje, a tek onda čujemo grmljavinu. Poznavajući udaljenost između izvora svjetlosti i zvuka i posmatrača, kao i vrijeme između bljeska svjetlosti i zvuka, može se izračunati brzina zvuka.

Bekonovu ideju koristio je francuski naučnik Marin Marsen. Posmatrač na određenoj udaljenosti od čovjeka koji je pucao iz muškete snimio je vrijeme proteklo od bljeska svjetlosti do zvuka pucnja. Zatim je udaljenost podijeljena s vremenom kako bi se dobila brzina zvuka. Prema rezultatima eksperimenta, brzina je bila jednaka 448 m/s. Bila je to gruba procjena.

Početkom 19. veka grupa naučnika sa Pariske akademije nauka ponovila je ovo iskustvo. Prema njihovim proračunima, brzina svjetlosti je bila 350-390 m/s. Ali ni ova brojka nije bila tačna.

Teoretski, Newton je pokušao izračunati brzinu svjetlosti. Svoje proračune je zasnovao na Boyle-Mariotteovom zakonu, koji opisuje ponašanje plina u izotermni proces (pri konstantnoj temperaturi). A to se dešava kada se zapremina gasa menja veoma sporo, uspevajući da pruži okolini toplotu koja se u njemu javlja.

Newton je također pretpostavio da se temperatura između područja kompresije i razrjeđivanja brzo smanjuje. Ali ovi uslovi ne postoje u zvučnom talasu. Zrak slabo provodi toplinu, a razmak između slojeva kompresije i razrjeđivanja je velik. Toplina iz kompresijskog sloja nema vremena da pređe u sloj razrjeđivanja. I postoji temperaturna razlika između njih. Stoga su se Newtonovi proračuni pokazali netačnim. Dali su brojku od 280 m/s.

Francuski naučnik Laplas je uspeo da objasni da je Njutnova greška bila u tome što se zvučni talas širi u vazduhu adijabatski uslovima na različitim temperaturama. Prema Laplaceovim proračunima, brzina zvuka u zraku na temperaturi od 0 o C iznosi 331,5 m/s. Štaviše, povećava se s povećanjem temperature. A kada temperatura poraste na 20 ° C, već će biti jednaka 344 m / s.

Zvučni valovi putuju različitim brzinama u različitim medijima.

Za plinove i tekućine, brzina zvuka se izračunava po formuli:

gdje With -brzina zvuka,

β - adijabatska kompresibilnost medija,

ρ - gustina.

Kao što se može vidjeti iz formule, brzina ovisi o gustoći i stišljivosti medija. U vazduhu je manje nego u tečnosti. Na primjer, u vodi na temperaturi od 20 ° C, ona je jednaka 1484 m / s. Štaviše, što je veći salinitet vode, to se zvuk brže širi u njoj.

Prvi put je brzina zvuka u vodi izmjerena 1827. Ovaj eksperiment je donekle podsjećao na mjerenje brzine svjetlosti Maren Marsenne. Sa boka jednog čamca u vodu je spušteno zvono. Na udaljenosti većoj od 13 km od prvog broda bio je drugi. Na prvom čamcu je istovremeno udareno u zvono i zapaljen barut. Na drugom brodu je zabilježeno vrijeme bljeska, a zatim i vrijeme dolaska zvuka zvona. Dijeljenjem udaljenosti s vremenom dobijamo brzinu zvučnog vala u vodi.

Zvuk ima najveću brzinu u čvrstom mediju. Na primjer, u čeliku dostiže više od 5000 m/s.

Zvukove opažamo na udaljenosti od njihovih izvora. Zvuk obično putuje do nas kroz vazduh. Vazduh je elastičan medij koji prenosi zvuk.

Ako se medij za prijenos zvuka ukloni između izvora i prijemnika, tada se zvuk neće širiti i stoga ga prijemnik neće percipirati. Pokažimo ovo eksperimentalno.

Postavimo budilnik ispod zvona vazdušne pumpe (Sl. 80). Sve dok u zvonu ima vazduha, zvuk zvona se jasno čuje. Kada se vazduh ispumpava ispod zvona, zvuk postepeno slabi i konačno postaje nečujan. Bez medija za prenos, vibracije činele zvona ne mogu se širiti, a zvuk ne dopire do našeg uha. Pustite vazduh ispod zvona i ponovo čujte zvonjavu.

Rice. 80. Eksperiment koji dokazuje da se u prostoru u kojem nema materijalnog medija zvuk ne širi

Elastične supstance, kao što su metali, drvo, tečnosti, gasovi, dobro provode zvuk.

Stavimo džepni sat na jedan kraj drvene daske, a mi ćemo sami preći na drugi kraj. Prislonivši uho na ploču, čućemo sat.

Zavežite kanap za metalnu kašiku. Pričvrstite kraj uzice za uho. Udaranjem kašikom čućemo jak zvuk. Čut ćemo još jači zvuk ako konop zamijenimo žicom.

Meka i porozna tijela su loši provodnici zvuka. Kako bi zaštitili bilo koju prostoriju od prodora stranih zvukova, zidovi, pod i strop obloženi su slojevima materijala koji apsorbiraju zvuk. Kao međuslojevi koriste se filc, prešana pluta, porozno kamenje, razni sintetički materijali (na primjer, pjenasta plastika) izrađeni na bazi pjenastih polimera. Zvuk u takvim slojevima brzo slabi.

Tečnosti dobro provode zvuk. Ribe, na primjer, dobro čuju korake i glasove na obali, to je poznato iskusnim ribolovcima.

Dakle, zvuk se širi u bilo kojem elastičnom mediju - čvrstom, tekućem i plinovitom, ali se ne može širiti u prostoru gdje nema tvari.

Oscilacije izvora stvaraju elastični talas zvučne frekvencije u svom okruženju. Talas, koji dopire do uha, djeluje na bubnu opnu, uzrokujući da ona vibrira na frekvenciji koja odgovara frekvenciji izvora zvuka. Drhtanje bubne opne prenosi se preko koštica do završetaka slušni nerv, iritiraju ih i tako izazivaju osjećaj zvuka.

Podsjetimo da u plinovima i tekućinama mogu postojati samo longitudinalni elastični valovi. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, odnosno naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjem zraka koji dolazi iz izvora zvuka.

Zvučni talas, kao i svaki drugi mehanički talas, ne širi se u svemiru trenutno, već određenom brzinom. To se može vidjeti, na primjer, posmatrajući pucanje iz pištolja izdaleka. Prvo vidimo vatru i dim, a onda nakon nekog vremena čujemo zvuk pucnja. Dim se pojavljuje u isto vrijeme kada se javlja prva zvučna vibracija. Mjerenjem vremenskog intervala t između trenutka kada se zvuk pojavi (trenutak kada se pojavi dim) i trenutka kada stigne do uha, možemo odrediti brzinu širenja zvuka:

Mjerenja pokazuju da je brzina zvuka u zraku na 0 °C normalna atmosferski pritisak jednaka je 332 m/s.

Brzina zvuka u plinovima je veća što je njihova temperatura viša. Na primjer, na 20 °C brzina zvuka u zraku je 343 m/s, na 60 °C - 366 m/s, na 100 °C - 387 m/s. To se objašnjava činjenicom da s povećanjem temperature raste elastičnost plinova, a što su veće elastične sile koje nastaju u mediju tokom njegove deformacije, to je veća pokretljivost čestica i brže se vibracije prenose od jedne tačke do druge. drugi.

Brzina zvuka ovisi i o svojstvima medija u kojem se zvuk širi. Na primjer, pri 0 °C brzina zvuka u vodiku je 1284 m/s, a u ugljičnom dioksidu 259 m/s, jer su molekuli vodonika manje masivni i manje inertni.

Danas se brzina zvuka može mjeriti u bilo kojem okruženju.

Molekuli u tečnostima i čvrste materije nalaze se bliže jedna drugoj i međusobno djeluju jače od molekula plina. Stoga je brzina zvuka u tekućim i čvrstim medijima veća nego u plinovitim medijima.

Budući da je zvuk val, za određivanje brzine zvuka, osim formule V = s / t, možete koristiti formule koje su vam poznate: V = λ / T i V = vλ. Prilikom rješavanja zadataka, brzina zvuka u zraku se obično smatra jednakom 340 m/s.

Pitanja

1. Koja je svrha eksperimenta prikazanog na slici 80? Opišite kako se ovaj eksperiment izvodi i koji zaključak iz njega proizlazi.
2. Može li se zvuk širiti u plinovima, tekućinama, čvrstim tvarima? Potkrepite svoje odgovore primjerima.
3. Koje tijelo bolje provodi zvuk - elastično ili porozno? Navedite primjere elastičnih i poroznih tijela.
4. Kakav je talas - uzdužni ili poprečni - zvuk koji se širi u vazduhu; u vodi?
5. Navedite primjer koji pokazuje da se zvučni val ne širi trenutno, već određenom brzinom.

Vježba 30

1. Može li se na Zemlji čuti zvuk ogromne eksplozije na Mjesecu? Obrazložite odgovor.
2. Ako na svaki kraj konca vežete po jednu polovinu posude za sapun, onda uz pomoć takvog telefona možete čak i razgovarati šapatom, nalazeći se u različitim sobama. Objasnite fenomen.
3. Odredite brzinu zvuka u vodi ako izvor koji oscilira s periodom od 0,002 s pobuđuje talase dužine 2,9 m u vodi.
4. Odredite talasnu dužinu zvučnog talasa od 725 Hz u vazduhu, vodi i staklu.
5. Jedan kraj duge metalne cijevi udaren je jednom čekićem. Hoće li se zvuk od udara širiti do drugog kraja cijevi kroz metal; kroz vazduh unutar cevi? Koliko će udaraca čuti osoba koja stoji na drugom kraju cijevi?
6. Posmatrač koji stoji u blizini pravog dijela željeznica, vidio sam paru iznad zvižduka parne lokomotive kako ide u daljini. Nakon 2 s nakon pojave pare, čuo je zvuk zvižduka, a nakon 34 s parna lokomotiva je prošla pored posmatrača. Odredite brzinu lokomotive.

Da li ste ikada pomislili da je zvuk jedna od najupečatljivijih manifestacija života, akcije, pokreta? A i o tome da svaki zvuk ima svoje "lice"? A mi čak zatvorenih očiju, a da ništa ne vidimo, samo po zvuku možemo pretpostaviti šta se dešava okolo. Možemo razlikovati glasove poznanika, čuti šuštanje, urlik, lajanje, mjaukanje itd. Svi ovi zvukovi poznati su nam od djetinjstva i lako možemo prepoznati bilo koji od njih. Štaviše, čak i u apsolutnoj tišini, svaki od navedenih zvukova možemo čuti svojim unutrašnjim sluhom. Zamislite to kao da je stvarno.

Šta je zvuk?

Zvukovi percipirani ljudsko uho, jedan su od najvažnijih izvora informacija o svijetu oko nas. Buka mora i vjetra, pjev ptica, glasovi ljudi i krikovi životinja, šum grmljavine, zvuci pokretnih ušiju, olakšavaju prilagođavanje promjenjivim vanjskim uvjetima.

Ako je, na primjer, kamen pao u planini, a u blizini nije bilo nikoga ko bi mogao čuti zvuk njegovog pada, da li je zvuk postojao ili nije? Na pitanje se može odgovoriti i pozitivno i negativno, jer riječ "zvuk" ima dvostruko značenje. Dakle, moramo se složiti. Dakle, moramo se složiti šta se smatra zvukom - fizičkim fenomenom u vidu širenja zvuka vibracije u vazduhu ili senzacija slušaoca je u suštini uzrok, drugi je posledica, dok je prvi koncept zvuka objektivan, drugi je subjektivan. U prvom slučaju, zvuk je zaista tok energije koji teče. poput riječnog toka. Takav zvuk može promijeniti okolinu kroz koju prolazi, a sam se time mijenja "U drugom slučaju, pod zvukom razumijemo osjećaje koji se javljaju kod slušaoca kada zvučni talas djeluje kroz slušni aparat na mozak.Čuvši zvuk čovek može da doživi različita osećanja.Složen kompleks zvukova koji nazivamo muzikom izaziva u nama najrazličitije emocije.Zvukovi čine osnovu govora koji služi kao glavno sredstvo komunikacije u ljudskom društvu. Konačno, postoji takav oblik zvuka kao što je buka. Zvučna analiza sa stanovišta subjektivne percepcije je složenija nego sa objektivnom procjenom.

Kako stvoriti zvuk?

Zajedničko svim zvukovima je da tijela koja ih generiraju, odnosno izvori zvuka osciliraju (iako su najčešće te vibracije nevidljive oku). Na primjer, zvuci glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat vibracija njihovih glasnih žica, zvuk vjetra muzički instrumenti, zvuk sirene, zvižduk vjetra, udari groma su posljedica fluktuacija vazdušnih masa.

Na primjeru ravnala, doslovno očima možete vidjeti kako se zvuk rađa. Kakav pokret čini ravnalo kada osiguramo jedan kraj, povučemo drugi i pustimo ga? Primetićemo da je kao da je drhtao, oklevao. Na osnovu ovoga zaključujemo da zvuk nastaje kratkim ili dugim oscilacijom nekih objekata.

Izvor zvuka ne mogu biti samo vibrirajući objekti. Zvižduk metaka ili projektila u letu, zavijanje vjetra, urlik mlaznog motora rađaju se iz prekida strujanja zraka, pri čemu dolazi i do njegovog razrjeđivanja i kompresije.

Takođe, zvučni oscilatorni pokreti mogu se uočiti uz pomoć uređaja - viljuške za podešavanje. To je zakrivljena metalna šipka, postavljena na nogu na rezonatorskoj kutiji. Ako čekićem udarite u viljušku za podešavanje, oglasit će se. Vibracije grana viljuške su neprimjetne. Ali mogu se otkriti ako se mala kuglica okačena na niti dovede do zvučne viljuške za podešavanje. Lopta će se povremeno odbijati, što ukazuje na fluktuacije Kameronovih grana.

Kao rezultat interakcije izvora zvuka sa okolnim zrakom, čestice zraka počinju da se skupljaju i šire u vremenu (ili "skoro u vremenu") s kretanjem izvora zvuka. Zatim, zbog svojstava vazduha kao fluidnog medija, vibracije se prenose sa jedne čestice vazduha na drugu.

Ka objašnjenju širenja zvučnih talasa

Kao rezultat toga, vibracije se prenose kroz zrak na daljinu, odnosno, zvuk ili akustični val, ili, jednostavno, zvuk se širi u zraku. Zvuk, koji dopire do ljudskog uha, zauzvrat pobuđuje vibracije u njegovim osjetljivim područjima, koje mi percipiramo u obliku govora, muzike, buke, itd. (u zavisnosti od svojstava zvuka koje diktira priroda njegovog izvora ).

Širenje zvučnih talasa

Da li je moguće vidjeti kako zvuk "teče"? U prozirnom vazduhu ili u vodi, oscilacije samih čestica su neprimjetne. Ali lako je pronaći primjer koji će vam reći šta se dešava kada se zvuk širi.

Neophodan uslov za širenje zvučnih talasa je prisustvo materijalnog okruženja.

U vakuumu se zvučni talasi ne šire, jer nema čestica koje prenose interakciju iz izvora vibracija.

Stoga na Mjesecu, zbog odsustva atmosfere, vlada potpuna tišina. Čak ni pad meteorita na njegovu površinu posmatrač ne čuje.

Brzina širenja zvučnih valova određena je brzinom prijenosa interakcije između čestica.

Brzina zvuka je brzina širenja zvučnih talasa u mediju. U plinu se ispostavlja da je brzina zvuka reda (tačnije, nešto manja) toplinske brzine molekula i stoga raste s povećanjem temperature plina. Što je veća potencijalna energija interakcije molekula tvari, to je veća brzina zvuka, pa je i brzina zvuka u tekućini, koja zauzvrat premašuje brzinu zvuka u plinu. Na primjer, u morska voda brzina zvuka je 1513 m/s. U čeliku, gdje se poprečni i uzdužni valovi mogu širiti, njihova brzina širenja je različita. Poprečni talasi se šire brzinom od 3300 m/s, a longitudinalni brzinom od 6600 m/s.

Brzina zvuka u bilo kojem mediju izračunava se po formuli:

gdje je β adijabatska kompresibilnost medija; ρ - gustina.

Zakoni širenja zvučnih talasa

Osnovni zakoni širenja zvuka uključuju zakone njegovog odraza i prelamanja na granicama različitih medija, kao i difrakciju zvuka i njegovo raspršivanje u prisustvu prepreka i nehomogenosti u mediju i na međuprostorima između medija.

Na udaljenost širenja zvuka utječe faktor apsorpcije zvuka, odnosno nepovratan prijenos energije zvučnog valova u druge vrste energije, posebno u toplinu. Važan faktor je također smjer zračenja i brzina širenja zvuka, što ovisi o mediju i njegovom specifičnom stanju.

Akustični valovi se šire iz izvora zvuka u svim smjerovima. Ako zvučni val prođe kroz relativno malu rupu, onda se širi u svim smjerovima, a ne ide u usmjerenom snopu. Na primjer, ulični zvuci koji prodiru kroz otvoren prozor u prostoriju čuju se na svim njezinim mjestima, a ne samo na prozoru.

Priroda širenja zvučnih talasa na prepreci zavisi od odnosa između dimenzija prepreke i talasne dužine. Ako su dimenzije prepreke male u odnosu na valnu dužinu, tada val teče oko ove prepreke, šireći se u svim smjerovima.

Zvučni valovi, prodirući iz jednog medija u drugi, odstupaju od prvobitnog smjera, odnosno prelamaju se. Ugao prelamanja može biti veći ili manji od upadnog ugla. Zavisi od medija iz kojeg zvuk prodire. Ako je brzina zvuka u drugom mediju veća, tada će ugao prelamanja biti veći od upadnog ugla, i obrnuto.

Nailazeći na prepreku na svom putu, zvučni valovi se odbijaju od nje prema strogo definiranom pravilu - kutu refleksije jednaka uglu pada - s tim je povezan koncept eha. Ako se zvuk reflektira od nekoliko površina na različitim udaljenostima, javlja se više odjeka.

Zvuk se širi u obliku divergentnog sfernog talasa koji ispunjava sve veći volumen. Kako se udaljenost povećava, oscilacije čestica medija slabe, a zvuk se raspršuje. Poznato je da za povećanje udaljenosti prijenosa zvuk mora biti koncentrisan u datom smjeru. Kada želimo, na primjer, da nas čuju, stavljamo ruke na usta ili koristimo usnik.

Difrakcija, odnosno savijanje zvučnih zraka, ima veliki uticaj na opseg širenja zvuka. Što je medij heterogeniji, to je zvučni snop više savijen i, shodno tome, kraća je udaljenost širenja zvuka.

Svojstva i karakteristike zvuka

Main fizičke karakteristike zvuk - frekvencija i intenzitet vibracija. Oni takođe utiču na slušnu percepciju ljudi.

Period oscilovanja je vrijeme tokom kojeg se javlja jedna potpuna oscilacija. Primjer je njihajuće klatno, kada se pomiče iz krajnje lijevog položaja u krajnje desno i vraća se u prvobitni položaj.

Frekvencija oscilovanja je broj kompletnih oscilacija (perioda) u jednoj sekundi. Ova jedinica se zove herc (Hz). Što je viša frekvencija oscilacija, to je jači zvuk koji čujemo, odnosno zvuk ima viši ton. U skladu sa prihvaćenim međunarodnim sistemom jedinica, 1000 Hz se naziva kiloherc (kHz), a 1.000.000 megaherc (MHz).

Frekvencijska distribucija: čujni zvuci - unutar 15Hz-20kHz, infrazvuci - ispod 15Hz; ultrazvuk - unutar 1,5 (104 - 109 Hz; hiperzvuk - unutar 109 - 1013 Hz.

Ljudsko uho je najosjetljivije na zvukove frekvencije od 2000 do 5000 kHz. Najveća oštrina sluha uočava se u dobi od 15-20 godina. Sluh se pogoršava sa godinama.

Koncept talasne dužine povezan je sa periodom i frekvencijom oscilacija. Dužina zvučnog vala je udaljenost između dvije uzastopne koncentracije ili razrjeđivanja medija. Na primjeru valova koji se šire po površini vode, ovo je razmak između dva vrha.

Zvukovi se takođe razlikuju po tembru. Glavni ton zvuka praćen je sekundarnim tonovima, koji su uvijek više frekvencije (pretnovi). Timbre is karakteristika kvaliteta zvuk. Što je više prizvuka postavljeno na glavni ton, to je muzički zvuk "sočniji".

Druga glavna karakteristika je amplituda oscilacija. Ovo je najveće odstupanje od ravnotežnog položaja za harmonijske vibracije. Na primjeru klatna - njegovo maksimalno odstupanje do krajnje lijeve pozicije, odnosno do krajnje desne pozicije. Amplituda oscilacija određuje intenzitet (jačinu) zvuka.

Jačina zvuka, odnosno njegov intenzitet, određena je količinom akustične energije koja teče u jednoj sekundi kroz površinu od jednog kvadratnog centimetra. Posljedično, intenzitet akustičnih valova ovisi o veličini akustičkog pritiska koji stvara izvor u mediju.

Glasnoća je zauzvrat povezana sa intenzitetom zvuka. Što je veći intenzitet zvuka, to je glasniji. Međutim, ovi koncepti nisu ekvivalentni. Glasnoća je mjera jačine slušnog osjećaja uzrokovanog zvukom. Zvuk istog intenziteta može stvoriti razni ljudi slušna percepcija nejednaka po svojoj glasnoći. Svaka osoba ima svoj prag čujnosti.

Osoba prestaje da čuje zvukove jakog intenziteta i doživljava ih kao osjećaj pritiska, pa čak i boli. Ova jačina zvuka naziva se pragom bola.

Uticaj zvuka na ljudsko uho

Ljudski slušni organi su u stanju da percipiraju vibracije frekvencije od 15-20 herca do 16-20 hiljada herca. Mehaničke vibracije sa naznačenim frekvencijama nazivaju se zvučnim ili akustičnim (akustika - proučavanje zvuka).Ljudsko uho je najosjetljivije na zvukove frekvencije od 1000 do 3000 Hz. Najveća oštrina sluha uočava se u dobi od 15-20 godina. Sluh se pogoršava sa godinama. Kod osobe mlađe od 40 godina najveća osjetljivost je u području od 3000 Hz, od 40 do 60 godina - 2000 Hz, preko 60 godina - 1000 Hz. U opsegu do 500 Hz možemo razlikovati smanjenje ili povećanje frekvencije čak i za 1 Hz. Na višim frekvencijama, naš slušni aparat postaje manje prijemčiv na ovu malu promjenu frekvencije. Dakle, nakon 2000 Hz možemo razlikovati jedan zvuk od drugog samo kada je razlika u frekvenciji najmanje 5 Hz. Uz manju razliku, zvuci će nam se činiti isti. Međutim, gotovo da nema pravila bez izuzetka. Ima ljudi koji imaju neobično dobar sluh. Daroviti muzičar može otkriti promjenu u zvuku samo djelićem vibracija.

Spoljno uho se sastoji od ušne školjke i slušnog kanala, koji ga povezuju sa bubnom opnom. Glavna funkcija vanjskog uha je da odredi smjer izvora zvuka. Ušni kanal, koji je dva centimetra duga cijev koja se sužava prema unutra, štiti unutrašnje dijelove uha i djeluje kao rezonator. Ušni kanal završava na bubnoj opni, membrani koja vibrira pod dejstvom zvučnih talasa. Tu, na vanjskoj granici srednjeg uha, dolazi do transformacije objektivnog zvuka u subjektivni. Iza bubne opne nalaze se tri male međusobno povezane kosti: čekić, nakovanj i stremen, preko kojih se vibracije prenose na unutrašnje uho.

Tamo, u slušnom živcu, oni se pretvaraju u električne signale. Mala šupljina, u kojoj se nalaze čekić, nakovanj i uzengija, ispunjena je zrakom i povezana je sa usnom šupljinom Eustahijevom cijevi. Zahvaljujući potonjem, isti pritisak se održava na unutrašnjem i vani bubna opna. Obično Eustahijeva cijev zatvorena, a otvara se samo naglom promjenom pritiska (pri zijevanju, gutanju) kako bi se izjednačio. Ako je nekome Eustahijeva cijev zatvorena, na primjer, zbog prehlade, tada se pritisak ne izjednačava, a osoba osjeća bol u ušima. Nadalje, vibracije se prenose sa bubne opne na ovalni prozor, koji je početak unutrašnjeg uha. Sila koja djeluje na bubnu opnu jednaka je umnošku pritiska i površine bubne opne. Ali prave misterije sluha počinju sa ovalni prozor. Zvučni talasi se šire u tečnosti (perilimfi) koja ispunjava pužnicu. Ovaj organ unutrašnjeg uha, u obliku pužnice, ima dužinu od tri centimetra i podijeljen je na dva dijela cijelom dužinom septumom. Zvučni talasi dopiru do pregrade, obilaze je i potom se šire u pravcu skoro do istog mesta gde su prvi put dodirnuli pregradu, ali sa druge strane. Septum pužnice sastoji se od bazalne membrane koja je vrlo debela i zategnuta. Zvučne vibracije stvaraju valovite talase na njenoj površini, dok grebeni za različite frekvencije leže u potpuno određenim dijelovima membrane. Mehaničke vibracije se pretvaraju u električne vibracije u posebnom organu (Cortijev organ) koji se nalazi iznad gornjeg dijela glavne membrane. Tektorijalna membrana se nalazi iznad Cortijevog organa. Oba ova organa su uronjena u tekućinu - endolimfu i odvojena su od ostatka pužnice Reissnerovom membranom. Dlake koje rastu iz organa, Corti, gotovo prodiru kroz tektorijalnu membranu, a kada se pojavi zvuk, dodiruju se - zvuk se pretvara, sada je kodiran u obliku električnih signala. Značajnu ulogu u jačanju naše sposobnosti percepcije zvukova imaju koža i kosti lubanje, zbog njihove dobre provodljivosti. Na primjer, ako prislonite uho na šinu, tada se kretanje voza koji se približava može biti otkriveno mnogo prije nego što se pojavi.

Uticaj zvuka na ljudski organizam

Tokom proteklih decenija, naglo se povećao broj raznih vrsta automobila i drugih izvora buke, širenje prenosivih radija i kasetofona, često uključenih na velikom glasnoći, i strast za glasnom popularnom muzikom. Primjećuje se da se u gradovima svakih 5-10 godina nivo buke povećava za 5 dB (decibela). Treba imati na umu da je za daleke pretke čovjeka buka bila alarmni signal koji je ukazivao na mogućnost opasnosti. Istovremeno, brzo su se mijenjali simpatičko-nadbubrežni i kardiovaskularni sistem, izmjena plinova i drugi vidovi metabolizma (povećan nivo šećera i kolesterola u krvi), pripremajući tijelo za borbu ili bijeg. Iako je kod modernog čovjeka ova funkcija sluha izgubila takav praktični značaj, sačuvane su "vegetativne reakcije borbe za postojanje". Dakle, čak i kratkotrajna buka od 60-90 dB uzrokuje povećanje lučenja hormona hipofize koji stimuliraju proizvodnju mnogih drugih hormona, posebno kateholamina (adrenalina i norepinefrina), pojačava se rad srca, krvnih žila. usko, i arterijski pritisak(PAKAO). Istovremeno, uočeno je da je najizraženiji porast krvnog tlaka uočen kod pacijenata s hipertenzijom i osoba s nasljednom predispozicijom za to. Pod utjecajem buke, moždana aktivnost je poremećena: priroda elektroencefalograma se mijenja, oštrina percepcije i mentalne performanse se smanjuju. Došlo je do pogoršanja probave. Poznato je da dugotrajno izlaganje bučnom okruženju dovodi do gubitka sluha. U zavisnosti od individualne osjetljivosti, ljudi različito ocjenjuju buku kao neugodnu i uznemirujuću. Istovremeno, muzika i govor od interesa za slušaoca, čak i na 40-80 dB, mogu se relativno lako prenijeti. Obično sluh percipira fluktuacije u rasponu od 16-20000 Hz (oscilacije u sekundi). Važno je to naglasiti backfire uzrokuje ne samo pretjeranu buku u čujnom opsegu oscilacija: ultra- i infrazvuk u rasponima koje ljudski sluh ne percipira (iznad 20 hiljada Hz i ispod 16 Hz) također uzrokuje nervna napetost, malaksalost, vrtoglavica, promjene u radu unutrašnjih organa, posebno nervnog i kardiovaskularnog sistema. Utvrđeno je da stanovnici područja koja se nalaze u blizini velikih međunarodnih aerodroma imaju izrazito veću učestalost hipertenzije nego u mirnijem dijelu istog grada. Prekomjerna buka (iznad 80 dB) utječe ne samo na organe sluha, već i na druge organe i sisteme (cirkulaciju, probavu, nervni, itd.), poremećeni su vitalni procesi, energetski metabolizam počinje da prevladava nad plastikom, što dovodi do preranog starenja organizam.

Sa ovim zapažanjima-otkrićima počele su se pojavljivati ​​metode svrsishodnog utjecaja na osobu. Na um i ponašanje osobe možete utjecati na različite načine, od kojih je za jedan potrebna posebna oprema (tehnotronske tehnike, zombifikacija.).

Zvučna izolacija

Stepen zaštite zgrada od buke prvenstveno je određen standardima dozvoljena buka za prostorije za ovu namjenu. Normalizovani parametri konstantne buke u izračunatim tačkama su nivoi zvučnog pritiska L, dB, u oktavnim frekventnim opsezima sa srednjim geometrijskim frekvencijama od 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Za približne proračune dozvoljeno je koristiti nivoe zvuka LA, dBA. Normalizovani parametri intermitentne buke u projektnim tačkama su ekvivalentni nivoi zvuka LA eq, dBA i maksimalni nivoi zvuka LA max, dBA.

Dozvoljeni nivoi zvučnog pritiska (ekvivalentni nivoi zvučnog pritiska) standardizovani su SNiP II-12-77 "Zaštita od buke".

Treba imati na umu da se dozvoljeni nivoi buke iz vanjskih izvora u prostorijama postavljaju uz osiguranje normativne ventilacije prostorija (za stambene prostore, odjele, razrede - s otvorenim prozorima, krmeni prozora, uskim prozorskim krilima).

Izolacija od vazdušnog zvuka je slabljenje zvučne energije kada se prenosi kroz ogradu.

Standardizovani parametri zvučne izolacije ogradnih konstrukcija stambenih i javnih zgrada, kao i pomoćnih zgrada i prostorija industrijskih preduzeća su indeks izolacije vazdušnog zvuka ogradne konstrukcije Rw, dB i indeks smanjenog nivoa udarne buke ispod plafona.

Buka. Muzika. Govor.

Sa stanovišta percepcije zvukova od strane organa sluha, mogu se podijeliti uglavnom u tri kategorije: buka, muzika i govor. To su različite oblasti zvučnih pojava koje imaju informacije specifične za osobu.

Buka je nesistematska kombinacija veliki broj zvuci, odnosno spajanje svih tih zvukova u jedan neskladan glas. Vjeruje se da je buka kategorija zvukova koji uznemiruju osobu ili nerviraju.

Ljudi mogu podnijeti samo određenu količinu buke. Ali ako prođe sat - još jedan, a buka ne prestane, tada se javlja napetost, nervoza, pa čak i bol.

Zvuk može ubiti osobu. U srednjem vijeku je bilo čak i takvog pogubljenja, kada bi osobu stavili pod zvono i počeli je tući. Postepeno je zvonjava ubila osobu. Ali to je bilo u srednjem vijeku. U naše vrijeme su se pojavili nadzvučni avioni. Ako takva letjelica preleti grad na visini od 1000-1500 metara, tada će popucati prozori na kućama.

Muzika je poseban fenomen u svetu zvukova, ali, za razliku od govora, ne prenosi precizna semantička ili jezička značenja. Emocionalna zasićenost i prijatne muzičke asocijacije počinju u ranom djetinjstvu, kada dijete još ima verbalnu komunikaciju. Ritmovi i napjevi ga povezuju sa majkom, a pjevanje i ples su element komunikacije u igricama. Uloga muzike u ljudskom životu je toliko velika da u poslednjih godina medicina joj pripisuje lekovita svojstva. Uz pomoć muzike možete normalizirati bioritmove, osigurati optimalan nivo aktivnosti kardiovaskularnog sistema. Ali treba se samo sjetiti kako vojnici idu u bitku. Pjesma je od pamtivijeka bila neizostavan atribut vojničke pohode.

Infrazvuk i ultrazvuk

Može li se zvukom nazvati ono što uopće ne čujemo? Pa šta ako ne čujemo? Zar ti zvukovi više nisu dostupni nikome ili bilo čemu?

Na primjer, zvuci s frekvencijom ispod 16 herca nazivaju se infrazvukom.

Infrazvuk - elastične vibracije i talasi sa frekvencijama koje leže ispod frekvencijskog opsega koji ljudi čuju. Obično se 15-4 Hz uzima kao gornja granica infrazvučnog opsega; takva definicija je uvjetna, jer se s dovoljnim intenzitetom slušna percepcija javlja i na frekvencijama od nekoliko Hz, iako u ovom slučaju nestaje tonski karakter osjeta, a mogu se razlikovati samo pojedinačni ciklusi oscilacija. Donja granica frekvencije infrazvuka je neizvjesna. Trenutno se njegovo polje proučavanja proteže do oko 0,001 Hz. Dakle, opseg infrazvučnih frekvencija pokriva oko 15 oktava.

Infrazvučni talasi se šire u vazdušnom i vodenom okruženju, kao iu zemljinoj kori. Infrazvuk također uključuje niskofrekventne vibracije velikih konstrukcija, posebno vozila, zgrada.

I iako naše uši ne "hvataju" takve vibracije, ali ih osoba nekako ipak percipira. U tom slučaju doživljavamo neugodne, a ponekad i uznemirujuće osjećaje.

Odavno je uočeno da neke životinje doživljavaju osjećaj opasnosti mnogo ranije od ljudi. Oni unaprijed reagiraju na udaljeni uragan ili nadolazeći zemljotres. S druge strane, naučnici su otkrili da se tokom katastrofalnih događaja u prirodi javlja infrazvuk – niskofrekventne vibracije u zraku. To je dovelo do hipoteza da životinje, zahvaljujući svojim oštrim osjetilima, percipiraju takve signale ranije od ljudi.

Nažalost, infrazvuk proizvode mnoge mašine i industrijske instalacije. Ako se, recimo, dogodi u automobilu ili avionu, onda su piloti ili vozači nakon nekog vremena uznemireni, brže se umaraju, a to može izazvati nesreću.

Oni prave buku u infrazvučnim mašinama i tada je teže raditi na njima. I svima oko vas će biti teško. Nije bolje ni ako u stambenoj zgradi "zuji" infrazvukom. Čini se da je nečujno, ali ljudi se nerviraju i mogu čak i da se razbole. Da biste se riješili infrazvučnih poteškoća omogućava poseban "test" koji svaki uređaj mora proći. Ako "fonira" u zoni infrazvuka, onda neće dobiti propusnicu za ljude.

Kako se zove veoma visok ton? Takva škripa koja je nedostupna našem uhu? Ovo je ultrazvuk. Ultrazvuk - elastični talasi sa frekvencijama od približno (1,5 - 2) (104 Hz (15 - 20 kHz) do 109 Hz (1 GHz); oblast frekvencijskih talasa od 109 do 1012 - 1013 Hz se obično naziva hiperzvukom. Po frekvenciji, ultrazvuk je pogodno podeljen u 3 opsega: ultrazvuk niske frekvencije (1,5 (104 - 105 Hz), ultrazvuk srednje frekvencije (105 - 107 Hz), ultrazvuk visoke frekvencije (107 - 109 Hz). Svaki od ovih opsega karakteriše svoje karakteristike proizvodnje, prijema, distribucije i primjene.

Po fizičkoj prirodi, ultrazvuk je elastični valovi, i po tome se ne razlikuje od zvuka, stoga je granica frekvencije između zvuka i ultrazvučnih valova uvjetna. Međutim, zbog viših frekvencija i, posljedično, kratkih valnih dužina, postoji niz karakteristika u širenju ultrazvuka.

Zbog kratke talasne dužine ultrazvuka, njegova priroda je prvenstveno određena molekularnom strukturom medija. Ultrazvuk u gasu, a posebno u vazduhu, širi se sa velikim slabljenjem. Tečnosti i čvrste materije su u pravilu dobri provodnici ultrazvuka - slabljenje u njima je mnogo manje.

Ljudsko uho nije sposobno da percipira ultrazvučne talase. Međutim, mnoge životinje to slobodno percipiraju. To su, između ostalog, psi koje tako dobro poznajemo. Ali psi, nažalost, ne mogu "lajati" ultrazvukom. Ali šišmiši a delfini imaju nevjerovatnu sposobnost i emitiranja i primanja ultrazvuka.

Hiperzvuk su elastični talasi sa frekvencijama od 109 do 1012 - 1013 Hz. Po fizičkoj prirodi, hiperzvuk se ne razlikuje od zvuka i ultrazvučnih valova. Zbog viših frekvencija, a samim tim i kraćih talasnih dužina nego u polju ultrazvuka, interakcije hiperzvuka sa kvazičesticama u medijumu postaju mnogo značajnije - sa elektronima provodljivosti, toplotnim fononima itd. Hiperzvuk se takođe često predstavlja kao tok kvazičestica. - fononi.

Opseg hiperzvučne frekvencije odgovara frekvencijama elektromagnetnih oscilacija u opsegu decimetara, centimetra i milimetara (tzv. ultra-visoke frekvencije). Frekvencija 109 Hz u vazduhu pri normalnom atmosferskom pritisku i sobnoj temperaturi mora biti istog reda veličine kao srednja slobodna putanja molekula u vazduhu pod istim uslovima. Međutim, elastični valovi mogu se širiti u mediju samo ako je njihova valna dužina primjetno veća od slobodnog puta čestica u plinovima ili veća od međuatomske udaljenosti u tekućinama i čvrstim tvarima. Zbog toga se hipersonični talasi ne mogu širiti u gasovima (posebno u vazduhu) pri normalnom atmosferskom pritisku. U tečnostima je slabljenje hiperzvuka veoma veliko, a opseg širenja je kratak. Hiperzvuk se relativno dobro širi u čvrstim tijelima - monokristalima, posebno na niskim temperaturama. Ali čak i u takvim uslovima, hiperzvuk je u stanju da pređe udaljenost od samo 1, maksimalno 15 centimetara.

Zvuk su mehaničke vibracije koje se šire u elastičnim medijima - gasovima, tečnostima i čvrstim materijama, koje opažaju organi sluha.

Uz pomoć posebnih instrumenata možete vidjeti širenje zvučnih valova.

Zvučni valovi mogu štetiti ljudskom zdravlju i obrnuto, pomažu u liječenju bolesti, ovisi o vrsti zvuka.

Ispostavilo se da postoje zvukovi koje ljudsko uho ne percipira.

Bibliografija

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

Kasyanov V. A. Fizika 10. razred

Leonov A. A "Ja poznajem svet" Det. enciklopedija. fizika

Poglavlje 2. Akustična buka i njen uticaj na ljude

Svrha: Istražiti utjecaj akustične buke na ljudsko tijelo.

Uvod

Svijet oko nas jeste prelep svet zvuci. Oko nas su glasovi ljudi i životinja, muzika i šum vjetra, pjev ptica. Ljudi prenose informacije govorom, a uz pomoć sluha ih percipiraju. Za životinje zvuk nije ništa manje važan, a na neki način i važniji jer im je sluh razvijeniji.

Sa stanovišta fizike, zvuk su mehaničke vibracije koje se šire u elastičnom mediju: vodi, vazduhu, čvrstom tijelu itd. Sposobnost osobe da percipira zvučne vibracije, sluša ih, ogleda se u nazivu doktrina zvuka - akustika (od grčkog akustikos - čujni, slušni). Osećaj zvuka u našim slušnim organima javlja se uz periodične promene vazdušnog pritiska. Zvučne talase sa velikom amplitudom promene zvučnog pritiska ljudsko uho percipira kao glasne zvukove, sa malom amplitudom promene zvučnog pritiska - kao tihe zvukove. Jačina zvuka zavisi od amplitude vibracija. Jačina zvuka takođe zavisi od njegovog trajanja i od individualne karakteristike slušalac.

Zvučne vibracije visoke frekvencije nazivaju se zvucima visokog tona, a vibracije zvuka niske frekvencije nazivaju se niskim zvucima.

Ljudski slušni organi su sposobni da percipiraju zvukove frekvencije u rasponu od približno 20 Hz do 20.000 Hz. Longitudinalni valovi u mediju s frekvencijom promjene tlaka manjom od 20 Hz nazivaju se infrazvukom, s frekvencijom većom od 20.000 Hz - ultrazvukom. Ljudsko uho ne percipira infrazvuk i ultrazvuk, odnosno ne čuje. Treba napomenuti da su naznačene granice zvučnog raspona proizvoljne, jer zavise od starosti ljudi i individualnih karakteristika njihovog zvučnog aparata. Obično se s godinama gornja granica frekvencije percipiranih zvukova značajno smanjuje - neki stariji ljudi mogu čuti zvukove čija frekvencija ne prelazi 6.000 Hz. Djeca, naprotiv, mogu percipirati zvukove čija je frekvencija nešto veća od 20.000 Hz.

Neke životinje čuju oscilacije čije su frekvencije veće od 20.000 Hz ili manje od 20 Hz.

Predmet proučavanja fiziološke akustike je sam organ sluha, njegova struktura i djelovanje. Arhitektonska akustika proučava širenje zvuka u prostorijama, uticaj veličina i oblika na zvuk, svojstva materijala koji pokrivaju zidove i plafone. Ovo se odnosi na slušnu percepciju zvuka.

Tu je i muzička akustika, koja ispituje muzičke instrumente i uslove za njihov najbolji zvuk. Fizička akustika se bavi proučavanjem samih zvučnih vibracija i šire novije vrijeme zagrljeni i fluktuacije koje leže izvan granica čujnosti (ultraakustika). Široko koristi različite metode za pretvaranje mehaničkih vibracija u električne i obrnuto (elektroakustika).

Istorijat

Zvukovi su se počeli proučavati u antici, jer osobu karakterizira zanimanje za sve novo. Prva akustička zapažanja izvršena su u 6. veku pre nove ere. Pitagora je uspostavio vezu između visine tona i duge žice ili trube koja stvara zvuk.

U 4. veku pre nove ere, Aristotel je bio prvi koji je ispravno razumeo kako zvuk putuje u vazduhu. Rekao je da sondirajuće tijelo izaziva kompresiju i razrjeđivanje zraka, a eho je objasnio refleksijom zvuka od prepreka.

U 15. veku Leonardo da Vinči je formulisao princip nezavisnosti zvučnih talasa od različitih izvora.

Godine 1660, u eksperimentima Roberta Boylea, dokazano je da je zrak provodnik zvuka (zvuk se ne širi u vakuumu).

Godine 1700-1707. Pariška akademija nauka objavila je memoare Josepha Saveura o akustici. U ovim memoarima, Saver raspravlja o fenomenu koji je dobro poznat dizajnerima orgulja: ako dvije cijevi orgulja istovremeno emituju dva zvuka, samo malo različitog po visini, tada se čuju periodična pojačanja zvuka, slično bubnjevima. Saver je ovaj fenomen objasnio periodičnim poklapanjem oscilacija oba zvuka. Ako, na primjer, jedan od dva zvuka odgovara 32 vibracije u sekundi, a drugi 40 vibracija, onda se kraj četvrte vibracije prvog zvuka poklapa s krajem pete vibracije drugog zvuka, pa se tako zvuk je pojačan. Sa orguljskih lula, Saver je prešao na eksperimentalno proučavanje vibracija struna, posmatrajući čvorove i antinode vibracija (ova imena, koja još postoje u nauci, uveo je sam), a takođe je primetio da kada je struna uzbuđena, zajedno sa glavna nota, zvuk ostalih nota, dužina čiji su talasi ½, 1/3, ¼,. od glavnog. Ove note je nazvao najvišim harmonijskim tonovima, a ovo ime je bilo predodređeno da ostane u nauci. Konačno, Saver je prvi pokušao odrediti granicu percepcije vibracija kao zvukova: za niske zvukove označio je granicu od 25 vibracija u sekundi, a za visoke - 12 800. Nakon toga, Newton je na osnovu ovih eksperimentalnih Saverovim radovima, dao je prvi proračun talasne dužine zvuka i došao do zaključka, danas dobro poznatog u fizici, da je za svaku otvorenu cev talasna dužina emitovanog zvuka jednaka dvostrukoj dužini cevi.

Izvori zvuka i njihova priroda

Zajedničko svim zvukovima je da tijela koja ih stvaraju, odnosno izvori zvuka, osciliraju. Svima su poznati zvuci koji nastaju kada se pomiče koža nategnuta preko bubnja, valovi morskog daska, grane koje se njišu od vjetra. Svi se oni međusobno razlikuju. "Boja" svakog pojedinačnog zvuka striktno zavisi od pokreta zbog kojeg nastaje. Dakle, ako je oscilatorno kretanje izuzetno brzo, zvuk sadrži visokofrekventne vibracije. Sporije oscilatorno kretanje stvara zvuk niže frekvencije. Različiti eksperimenti pokazuju da bilo koji izvor zvuka nužno oscilira (iako najčešće te oscilacije nisu vidljive oku). Na primjer, zvuci glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat vibracija njihovih glasnih žica, zvuk puhačkih muzičkih instrumenata, zvuk sirene, zvižduk vjetra i udari groma su zbog fluktuacija vazdušnih masa.

Ali nije svako oscilirajuće tijelo izvor zvuka. Na primjer, vibrirajući uteg okačen na konac ili oprugu ne proizvodi zvuk.

Frekvencija na kojoj se oscilacije ponavljaju mjeri se u hercima (ili ciklusima u sekundi); 1 Hz je frekvencija takve periodične oscilacije, period je 1 s. Imajte na umu da je frekvencija ono svojstvo koje nam omogućava da razlikujemo jedan zvuk od drugog.

Istraživanja su pokazala da je ljudsko uho u stanju da percipira kao zvuk mehaničke vibracije tijela koje se javljaju na frekvenciji od 20 Hz do 20.000 Hz. Sa vrlo brzim, više od 20.000 Hz ili vrlo sporim, manjim od 20 Hz, zvučne vibracije, ne čujemo. Zato su nam potrebni posebni uređaji za registraciju zvukova koji su izvan granice frekvencije koju percipira ljudsko uho.

Ako brzina oscilatornog kretanja određuje frekvenciju zvuka, tada je njegova veličina (veličina prostorije) glasnoća. Ako se takav kotač okreće velikom brzinom, javit će se ton visoke frekvencije, a sporija rotacija će generirati ton niže frekvencije. Štaviše, što su manji zupci točka (kao što je prikazano isprekidanom linijom), to je slabiji zvuk, a što su zubi veći, odnosno što više uzrokuju odstupanje ploče, zvuk je glasniji. Dakle, možemo uočiti još jednu karakteristiku zvuka - njegovu glasnoću (intenzitet).

Nemoguće je ne spomenuti takvo svojstvo zvuka kao što je kvaliteta. Kvalitet je usko povezan sa strukturom, koja može ići od pretjerano složene do krajnje jednostavne. Ton melodije koju podržava rezonator ima vrlo jednostavnu strukturu, jer sadrži samo jednu frekvenciju, čija vrijednost ovisi isključivo o dizajnu viljuške za podešavanje. U ovom slučaju, zvuk viljuške za podešavanje može biti i jak i slab.

Možete stvarati složene zvukove, tako na primjer, mnoge frekvencije sadrže zvuk akorda orgulja. Čak je i zvuk žice mandoline prilično složen. To je zbog činjenice da rastegnuta žica oscilira ne samo s glavnom (poput viljuške za podešavanje), već i s drugim frekvencijama. Oni stvaraju dodatne tonove (harmonike), čije su frekvencije cijeli broj puta veće od frekvencije osnovnog tona.

Koncept frekvencije je nedozvoljen za primjenu u odnosu na buku, iako se može govoriti o nekim područjima njenih frekvencija, jer upravo one razlikuju jednu buku od druge. Spektar šuma se više ne može predstaviti jednom ili više linija, kao u slučaju monohromatskog signala ili periodičnog talasa koji sadrži mnogo harmonika. Prikazana je kao cijela linija

Frekvencijska struktura nekih zvukova, posebno muzičkih, takva je da su svi prizvuci harmonični u odnosu na osnovni ton; u takvim slučajevima se kaže da zvukovi imaju visinu (određenu frekvencijom visine). Većina zvukova nije tako melodična, nemaju integralni odnos frekvencija karakterističnih za muzičke zvukove. Ovi zvuci su po strukturi slični buci. Dakle, sumirajući rečeno, možemo reći da zvuk karakteriše glasnoća, kvalitet i visina.

Šta se dešava sa zvukom nakon što je stvoren? Kako dopire, na primjer, do našeg uha? Kako se širi?

Zvuk percipiramo ušima. Između tijela za sondiranje (izvor zvuka) i uha (prijemnik zvuka) nalazi se tvar koja prenosi zvučne vibracije od izvora zvuka do prijemnika. Najčešće je ova tvar zrak. Zvuk se ne može širiti u bezvazdušnom prostoru. Kao što talasi ne mogu postojati bez vode. Eksperimenti potvrđuju ovaj zaključak. Hajde da razmotrimo jednu od njih. Stavite zvono ispod zvona vazdušne pumpe i uključite ga. Zatim počinju da ispumpavaju vazduh pumpom. Kako se zrak razrjeđuje, zvuk postaje sve slabiji i slabiji i na kraju gotovo potpuno nestaje. Kada ponovo počnem da puštam vazduh ispod zvona, ponovo se čuje zvuk zvona.

Naravno, zvuk se ne širi samo u vazduhu, već iu drugim tijelima. Ovo se takođe može eksperimentalno testirati. Čak i tako slab zvuk kao što je kucanje džepnog sata koji leži na jednom kraju stola može se jasno čuti ako stavite uvo na drugi kraj stola.

Poznato je da se zvuk prenosi na velike udaljenosti na tlu, a posebno na željezničkim prugama. Prislonivši uvo na ogradu ili na tlo, možete čuti zvuk dalekosežnog voza ili topot konja u galopu.

Ako, dok smo pod vodom, udarimo kamen o kamen, jasno ćemo čuti zvuk udarca. Dakle, zvuk se širi i u vodi. Ribe čuju korake i glasove ljudi na obali, to je dobro poznato ribolovcima.

Eksperimenti pokazuju da različita čvrsta tijela različito provode zvuk. Elastična tijela su dobri provodnici zvuka. Većina metala, drveta, plinova i tekućina su elastična tijela i stoga dobro provode zvuk.

Meka i porozna tijela su loši provodnici zvuka. Kada je, na primjer, sat u džepu, okružen je mekom krpom i ne čujemo kako otkucava.

Inače, činjenica da je eksperiment sa zvonom stavljenim ispod kape povezan sa širenjem zvuka u čvrstim tijelima dugo vremena nije delovalo baš ubedljivo. Činjenica je da eksperimentatori nisu dovoljno dobro izolirali zvono, a zvuk se čuo čak i kada ispod poklopca nije bilo zraka, jer su se vibracije prenosile raznim spojevima instalacije.

Godine 1650. Athanasius Kirch'er i Otto Gücke su, na osnovu eksperimenta sa zvonom, zaključili da zrak nije potreban za širenje zvuka. I samo deset godina kasnije, Robert Boyle je uvjerljivo dokazao suprotno. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, odnosno naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjem zraka koji dolazi iz izvora zvuka. Ali budući da je prostor koji nas okružuje, za razliku od dvodimenzionalne površine vode, trodimenzionalan, onda se zvučni valovi šire ne u dva, već u tri smjera - u obliku divergentnih sfera.

Zvučni valovi, kao i svaki drugi mehanički valovi, ne šire se u svemiru trenutno, već određenom brzinom. Najjednostavnija zapažanja omogućavaju da se to potvrdi. Na primjer, tokom grmljavine prvo vidimo munju, a tek nakon nekog vremena čujemo grmljavinu, iako se vibracije zraka, koje mi percipiramo kao zvuk, javljaju istovremeno sa bljeskom munje. Činjenica je da je brzina svjetlosti vrlo velika (300.000 km/s), pa možemo pretpostaviti da vidimo bljesak u trenutku njegovog nastanka. A zvuku grmljavine, koji je nastao istovremeno sa munjom, potrebno nam je dosta opipljivog vremena da pređemo udaljenost od mesta njegovog pojavljivanja do posmatrača koji stoji na zemlji. Na primjer, ako čujemo grmljavinu više od 5 sekundi nakon što vidimo munju, možemo zaključiti da je grmljavina udaljena najmanje 1,5 km od nas. Brzina zvuka ovisi o svojstvima medija u kojem se zvuk širi. Naučnici su se razvili razne načine određivanje brzine zvuka u bilo kojoj sredini.

Brzina zvuka i njegova frekvencija određuju talasnu dužinu. Posmatrajući valove u ribnjaku, primjećujemo da su divergentni krugovi ponekad manji, a ponekad veći, drugim riječima, razmak između vrhova valova ili korita valova može biti različit ovisno o veličini objekta zbog kojeg su nastali. Držeći ruku dovoljno nisko iznad površine vode, možemo osjetiti svaki pljusak koji prođe pored nas. Što je veća razmak između uzastopnih talasa, to će rjeđe njihovi vrhovi dodirivati ​​naše prste. Takav jednostavan eksperiment nam omogućava da zaključimo da u slučaju valova na površini vode za datu brzinu širenja valova, veća frekvencija odgovara manjoj udaljenosti između vrhova valova, odnosno kraćim valovima, i obrnuto, na nižoj frekvenciji, dužim talasima.

Isto važi i za zvučne talase. Činjenica da zvučni talas prolazi kroz određenu tačku u prostoru može se suditi po promjeni pritiska u datoj tački. Ova promjena u potpunosti ponavlja oscilaciju membrane izvora zvuka. Osoba čuje zvuk jer zvučni val vrši različit pritisak na bubnu opnu njihovog uha. Čim vrh zvučnog vala (ili područje visokog pritiska) dopre do našeg uha. Osećamo pritisak. Ako područja povećanog pritiska zvučnog vala dovoljno brzo slijede jedno drugo, tada bubna opna našeg uha brzo vibrira. Ako su vrhovi zvučnog talasa daleko jedan iza drugog, tada će bubna opna vibrirati mnogo sporije.

Brzina zvuka u vazduhu je iznenađujuće konstantna. Već smo vidjeli da je frekvencija zvuka direktno povezana s razmakom između vrhova zvučnog vala, odnosno postoji određena veza između frekvencije zvuka i valne dužine. Ovaj odnos možemo izraziti na sljedeći način: talasna dužina jednaka je brzini podijeljenoj sa frekvencijom. Može se reći i na drugi način: talasna dužina je obrnuto proporcionalna frekvenciji sa faktorom proporcionalnosti jednakim brzini zvuka.

Kako zvuk postaje čujan? Kada zvučni talasi uđu u ušni kanal, uzrokuju vibriranje bubne opne, srednjeg i unutrašnjeg uha. Ulazak u tečnost koja ispunjava pužnicu, vazdušni talasi utiču na ćelije dlake unutar Cortijevog organa. Slušni nerv prenosi ove impulse u mozak, gdje se pretvaraju u zvukove.

Merenje buke

Buka je neugodan ili neželjen zvuk, odnosno skup zvukova koji ometaju percepciju korisnih signala, remete tišinu, imaju štetan ili iritativno dejstvo na ljudsko tijelo, smanjujući njegovu učinkovitost.

U bučnim područjima mnogi ljudi razvijaju simptome bolesti buke: povećana nervna razdražljivost, umor, visok krvni pritisak.

Nivo buke se mjeri u jedinicama,

Izražavanje stepena pritiska zvuka, - decibela. Ovaj pritisak se ne percipira beskonačno. Nivo buke od 20-30 dB praktički je bezopasan za ljude - to je prirodno pozadinska buka. Što se tiče glasnih zvukova, dozvoljena granica je otprilike 80 dB. Zvuk od 130 dB već uzrokuje bolnu senzaciju kod osobe, a 150 za njega postaje nepodnošljiv.

Akustični šum su nasumične zvučne vibracije različite fizičke prirode, koje karakterizira nasumična promjena amplitude, frekvencije.

Širenjem zvučnog vala, koji se sastoji od kondenzacije i razrjeđivanja zraka, mijenja se pritisak na bubnu opnu. Jedinica za pritisak je 1 N/m2, a jedinica za zvučnu snagu je 1 W/m2.

Prag čujnosti je minimalna jačina zvuka koju osoba percipira. At različiti ljudi ona je drugačija, i stoga se konvencionalno pragom sluha smatra zvučni pritisak jednak 2x10 "5 N / m2 na 1000 Hz, što odgovara snazi ​​od 10" 12 W / m2. Sa ovim veličinama se upoređuje izmjereni zvuk.

Na primjer, zvučna snaga motora prilikom polijetanja mlaznog aviona je 10 W/m2, odnosno prelazi prag za 1013 puta. Nezgodno je raditi sa tako velikim brojevima. Za zvukove različite jačine kažu da je jedan glasniji od drugog ne toliko puta, već toliko jedinica. Jedinica za jačinu zvuka se zove Bel - po izumitelju telefona A. Belu (1847-1922). Glasnoća se mjeri u decibelima: 1 dB = 0,1 B (Bel). Vizuelni prikaz povezanosti intenziteta zvuka, zvučnog pritiska i jačine zvuka.

Percepcija zvuka ne zavisi samo od njega kvantitativne karakteristike(pritisak i snaga), ali i na njen kvalitet - frekvenciju.

Isti zvuk na različitim frekvencijama razlikuje se po glasnoći.

Neki ljudi ne čuju zvukove visoke frekvencije. Dakle, kod starijih ljudi gornja granica percepcije zvuka pada na 6000 Hz. Ne čuju, na primjer, škripu komarca i trepet cvrčaka, koji proizvode zvukove frekvencije od oko 20.000 Hz.

Čuveni engleski fizičar D. Tyndall ovako opisuje jednu od svojih šetnji sa prijateljem: „Livade sa obe strane puta vrvele su od insekata, koji su punili vazduh svojim oštrim zujanjem do mojih ušiju, ali moj prijatelj nije čuo bilo šta od ovoga - muzika insekata je letela izvan granica njegovog sluha” !

Nivoi buke

Glasnoća - nivo energije u zvuku - mjeri se u decibelima. Šapat je jednak otprilike 15 dB, šuštanje glasova u studentskoj publici dostiže približno 50 dB, a ulična buka u gustom saobraćaju je otprilike 90 dB. Buka iznad 100 dB može biti nepodnošljiva za ljudsko uho. Zvuci od 140 dB (na primjer, zvuk poletanja mlaznog aviona) mogu biti bolni za uho i oštetiti bubnu opnu.

Za većinu ljudi sluh postaje tup s godinama. To je zbog činjenice da ušne koščice gube svoju prvobitnu pokretljivost, te se stoga vibracije ne prenose na unutrašnje uho. Osim toga, infekcije slušnih organa mogu oštetiti bubnu opnu i negativno utjecati na funkcioniranje kostiju. Ako imate bilo kakvih problema sa sluhom, odmah se obratite ljekaru. Neke vrste gluvoće su uzrokovane oštećenjem unutrašnjeg uha ili slušnog živca. Gubitak sluha također može biti uzrokovan stalnim izlaganjem buci (kao što je na podu u fabrici) ili iznenadnim i vrlo glasnim rafalima zvuka. Morate biti veoma oprezni kada koristite lične stereo plejere, jer prekomjerna jačina zvuka također može dovesti do gluvoće.

Dozvoljena unutrašnja buka

Što se tiče nivoa buke, treba napomenuti da ovakav koncept nije prolazan i neuređen sa stanovišta zakonodavstva. Dakle, u Ukrajini su do danas na snazi ​​sanitarne norme za dozvoljenu buku u prostorijama stambenih i javnih zgrada i na teritoriji stambenog razvoja usvojene još u danima SSSR-a. Prema ovom dokumentu, u stambenim prostorijama mora biti osiguran nivo buke koji ne prelazi 40 dB danju i 30 dB noću (od 22:00 do 8:00).

Često je buka važna informacija. Trkač automobila ili motociklista pažljivo osluškuje zvukove koje ispuštaju motor, šasija i drugi dijelovi vozila u pokretu, jer svaka strana buka može biti predznaka nesreće. Buka igra značajnu ulogu u akustici, optici, kompjuterskoj tehnologiji i medicini.

Šta je buka? Podrazumijeva se kao haotične kompleksne vibracije različite fizičke prirode.

Problem buke postoji već dugo vremena. Već u davna vremena, zvuk točkova na kaldrmi kod mnogih je izazivao nesanicu.

Ili je možda problem nastao još ranije, kada su se susjedi pećine počeli svađati jer je jedan od njih preglasno kucao dok je pravio kameni nož ili sjekiru?

Zagađenje bukom okruženje stalno raste. Ako je 1948. godine, tokom istraživanja stanovnika velikih gradova, 23% ispitanika odgovorilo potvrdno na pitanje da li su zabrinuti zbog buke u stanu, onda je 1961. godine - već 50%. U posljednjoj deceniji, nivo buke u gradovima je povećan za 10-15 puta.

Buka je vrsta zvuka, iako se često naziva "neželjenim zvukom". Istovremeno, prema stručnjacima, buka tramvaja procjenjuje se na nivo od 85-88 dB, trolejbusa - 71 dB, autobusa sa motorom snage više od 220 KS. With. - 92 dB, manje od 220 KS With. - 80-85 dB.

Naučnici iz Državni univerzitet Ohajo je zaključio da ljudi koji su redovno izloženi glasnoj buci imaju 1,5 puta veću vjerovatnoću da razviju akustičnu neuromu od drugih.

Akustični neurom je benigni tumor koji uzrokuje gubitak sluha. Naučnici su pregledali 146 pacijenata sa akustičnim neuromom i 564 zdrave osobe. Svima su im postavljana pitanja o tome koliko često moraju da se nose sa glasnim zvukovima koji nisu jači od 80 decibela (buka saobraćaja). Upitnik je uzeo u obzir buku instrumenata, motora, muzike, dječju vrisku, buku na sportskim događajima, u barovima i restoranima. Učesnici studije su također upitani da li koriste zaštitu za sluh. Oni koji redovno slušaju glasna muzika, rizik od akustičnog neuroma je povećan za 2,5 puta.

Za one koji su bili izloženi tehničkoj buci - 1,8 puta. Za ljude koji redovno slušaju dječiji plač, buka na stadionima, restoranima ili barovima je 1,4 puta veća. Kada koristite zaštitu za sluh, rizik od akustičnog neuroma nije veći nego kod ljudi koji uopće nisu izloženi buci.

Uticaj akustične buke na ljude

Uticaj akustične buke na osobu je različit:

A. Štetno

Buka izaziva benigni tumor

Produžena buka negativno utječe na organ sluha, rasteže bubnu opnu, čime se smanjuje osjetljivost na zvuk. To dovodi do sloma u radu srca, jetre, do iscrpljenosti i prenaprezanja nervnih ćelija. Zvukovi i buka velike snage utiču na slušni aparat, nervnih centara može izazvati bol i šok. Ovako funkcioniše zagađenje bukom.

Buke su veštačke, tehnogene. Imaju negativan uticaj na ljudski nervni sistem. Jedna od najgorih urbanih buka je buka drumskog saobraćaja na glavnim autoputevima. Iritira nervni sistem, pa osobu muči anksioznost, osjeća se umorno.

B. Povoljno

Korisni zvuci uključuju buku lišća. Prskanje talasa ima smirujući efekat na našu psihu. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, lagani pljusak vode i šum daska uvijek su ugodni za čovjeka. Smiruju ga, ublažavaju stres.

C. Medical

Terapeutsko dejstvo na čoveka uz pomoć zvukova prirode nastalo je od lekara i biofizičara koji su radili sa astronautima početkom 80-ih godina dvadesetog veka. U psihoterapijskoj praksi u liječenju se koriste prirodni zvukovi razne bolesti as pomoć. Psihoterapeuti koriste i takozvani "bijeli šum". Ovo je neka vrsta šištanja, koje nejasno podsjeća na zvuk valova bez prskanja vode. Doktori vjeruju da "bijeli šum" smiruje i umiruje.

Uticaj buke na ljudski organizam

Ali da li samo slušni organi pate od buke?

Učenici se podstiču da saznaju čitajući sljedeće izjave.

1. Buka uzrokuje prerano starenje. U trideset od stotinu slučajeva buka skraćuje životni vijek ljudi u velikim gradovima za 8-12 godina.

2. Svaka treća žena i svaki četvrti muškarac boluju od neuroza uzrokovanih povećanim nivoom buke.

3. Bolesti kao što su gastritis, čir na želucu i crijevima najčešće se nalaze kod ljudi koji žive i rade u bučnom okruženju. Razni muzičari imaju čir na želucu - profesionalnu bolest.

4. Dosta glasna buka već nakon 1 min može izazvati promjene u električnoj aktivnosti mozga, koja postaje slična električna aktivnost mozga kod pacijenata sa epilepsijom.

5. Buka deprimira nervni sistem, posebno pri ponovljenom delovanju.

6. Pod uticajem buke dolazi do trajnog smanjenja frekvencije i dubine disanja. Ponekad se javlja aritmija srca, hipertenzija.

7. Pod uticajem buke menja se metabolizam ugljenih hidrata, masti, proteina, soli, što se manifestuje promenom biohemijskog sastava krvi (smanjuje se nivo šećera u krvi).

Prekomjerna buka (iznad 80 dB) utiče ne samo na organe sluha, već i na druge organe i sisteme (cirkulaciju, probavu, nervni i dr.), poremećeni su vitalni procesi, energetski metabolizam počinje da prevladava nad plastikom, što dovodi do preranog starenja telo.

PROBLEM SA BUKOM

Veliki grad uvijek prati saobraćajna buka. U posljednjih 25-30 godina buka se povećala za 12-15 dB u velikim gradovima širom svijeta (tj. jačina buke je porasla 3-4 puta). Ako se aerodrom nalazi unutar grada, kao što je slučaj u Moskvi, Washingtonu, Omsku i nizu drugih gradova, to dovodi do višestrukog viška maksimalnog prihvatljiv nivo zvučni stimulansi.

Ipak, drumski saobraćaj je vodeći među glavnim izvorima buke u gradu. On je taj koji uzrokuje buku do 95 dB na skali mjerača zvuka na glavnim ulicama gradova. Nivo buke u dnevnim sobama sa zatvorenim prozorima koji gledaju na autoput je samo 10-15 dB niži nego na ulici.

Buka automobila zavisi od mnogo razloga: marke automobila, njegove upotrebljivosti, brzine, kvaliteta površine puta, snage motora itd. Buka iz motora naglo se povećava u trenutku njegovog pokretanja i zagrevanja. Kada se automobil kreće pri prvoj brzini (do 40 km/h), buka motora je 2 puta veća od buke koju proizvodi pri drugoj brzini. Kada automobil snažno koči, buka se takođe značajno povećava.

Otkrivena je zavisnost stanja ljudskog organizma od nivoa buke u životnoj sredini. Uočene su određene promjene funkcionalno stanje centralni nervni i kardiovaskularni sistem uzrokovan bukom. Ishemijska bolest bolesti srca, hipertenzija, povišen holesterol u krvi su češći kod ljudi koji žive u bučnim područjima. Buka jako remeti san, smanjuje njegovo trajanje i dubinu. Period uspavljivanja se produžava za sat ili više, a nakon buđenja ljudi se osjećaju umorno i imaju glavobolju. Sve se to vremenom pretvara u hronični prezaposlenost, slabi imunološki sistem, doprinosi razvoju bolesti i smanjuje efikasnost.

Sada se vjeruje da buka može smanjiti životni vijek osobe za gotovo 10 godina. Sve je više i mentalno oboljelih zbog sve jačih zvučnih podražaja, a posebno buka pogađa žene. Generalno, broj osoba sa oštećenim sluhom u gradovima je povećan, ali su najčešće pojave postale glavobolja i povećana razdražljivost.

ZAGAĐENJE BUKOM

Zvuk i buka velike snage utiču na slušni aparat, nervne centre i mogu izazvati bol i šok. Ovako funkcioniše zagađenje bukom. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, glasovi ptica, lagani pljusak vode i šum daska uvijek su ugodni za čovjeka. Smiruju ga, ublažavaju stres. Koristi se u medicinskim ustanovama, u sobama za psihološku pomoć. Prirodni šumovi prirode postaju sve rjeđi, potpuno nestaju ili bivaju ugušeni industrijskim, transportnim i drugim bukama.

Produžena buka negativno utječe na organ sluha, smanjujući osjetljivost na zvuk. To dovodi do sloma u radu srca, jetre, do iscrpljenosti i prenaprezanja nervnih ćelija. Oslabljene ćelije nervnog sistema ne mogu u dovoljnoj meri da koordiniraju svoj rad razni sistemi organizam. To dovodi do prekida njihovih aktivnosti.

Već znamo da je buka od 150 dB štetna za ljude. Nije uzalud u srednjem vijeku bilo pogubljenja ispod zvona. Zujanje zvona je mučilo i polako ubijalo.

Svaka osoba različito percipira buku. Mnogo zavisi od starosti, temperamenta, zdravstvenog stanja, uslova okoline. Buka ima akumulativno dejstvo, odnosno akustični nadražaji, akumulirajući se u organizmu, sve više depresiraju nervni sistem. Buka posebno štetno utiče na neuropsihičku aktivnost organizma.

Zvuci uzrokuju funkcionalni poremećaji kardiovaskularnog sistema; štetno djeluje na vizualne i vestibularne analizatore; smanjuju refleksnu aktivnost, što često uzrokuje nezgode i ozljede.

Buka je podmukla, njeno štetno dejstvo na organizam se javlja nevidljivo, neprimjetno, a kvarovi u organizmu se ne otkrivaju odmah. Osim toga, ljudsko tijelo je praktično bespomoćno protiv buke.

Sve više doktora govori o bolesti buke, dominantna lezija sluha i nervnog sistema. Izvor zagađenja bukom može biti industrijsko preduzeće ili transport. Posebno teški kiperi i tramvaji proizvode veliku buku. Buka utiče na ljudski nervni sistem, pa se u gradovima i preduzećima preduzimaju mere zaštite od buke. Željezničke i tramvajske pruge i putevi duž kojih transport tereta, mora se izvaditi centralni delovi gradove u slabo naseljena područja i oko njih stvoriti zelene površine koje dobro upijaju buku. Avioni ne bi trebalo da lete iznad gradova.

ZVUČNA izolacija

Izbjeći štetnih efekata zvučna izolacija puno pomaže

Smanjenje buke postiže se građevinskim i akustičnim mjerama. U vanjskim ograđenim konstrukcijama prozori i balkonska vrata imaju znatno manju zvučnu izolaciju od samog zida.

Stepen zaštite zgrada od buke prvenstveno je određen normama dozvoljene buke za prostorije ove namjene.

BORBA PROTIV AKUSTIČNE BUKE

Laboratorija za akustiku MNIIP razvija sekcije "Akustična ekologija" u sklopu projektnu dokumentaciju. Izvode se projekti zvučne izolacije prostorija, kontrole buke, proračuni sistema za pojačavanje zvuka, akustička mjerenja. Iako u običnim prostorijama ljudi sve više traže akustičnu udobnost - dobru zaštitu od buke, razumljiv govor i odsustvo tzv. akustični fantomi - negativne zvučne slike koje neki formiraju. U konstrukcijama namenjenim dodatnoj borbi sa decibelima smenjuju se najmanje dva sloja - "tvrda" (gips ploča, gips vlakna).Takođe, akustični dizajn treba da zauzme svoju skromnu nišu unutra. Za borbu protiv akustične buke koristi se frekvencijsko filtriranje.

GRAD I ZELENI PROSTORI

Ako svoj dom zaštitite od buke drvećem, tada će biti korisno znati da lišće ne apsorbira zvukove. Udarajući u deblo, zvučni talasi se lome, spuštajući se prema tlu, koje se apsorbuje. Smreka se smatra najboljim čuvarom tišine. Čak i na najprometnijem autoputu možete živjeti u miru ako zaštitite svoj dom uz zeleno drveće. I bilo bi lijepo posaditi kestene u blizini. Jedno odraslo stablo kestena od izduvnih gasova automobila čisti prostor do 10 m visine, do 20 m širine i dužine do 100 m. Istovremeno, za razliku od mnogih drugih stabala, kesten razgrađuje otrovne plinove gotovo bez štete po svoj “ zdravlje”.

Značaj ozelenjavanja gradskih ulica je veliki - guste zasade šiblja i šumskih pojaseva štite od buke, smanjujući je za 10-12 dB (decibela), smanjuju koncentraciju štetnih čestica u zraku sa 100 na 25%, smanjuju vjetar brzina od 10 do 2 m/s, smanjiti koncentraciju gasova iz mašina do 15% po jedinici zapremine vazduha, učiniti vazduh vlažnijim, sniziti njegovu temperaturu, odnosno učiniti ga prozračnijim.

Zelene površine također upijaju zvukove, što je drveće više i što je njihova sadnja gušća, zvuk se manje čuje.

Zelene površine u kombinaciji sa travnjacima, cvjetnjacima blagotvorno djeluju na ljudsku psihu, smiruju vid, nervni sistem, izvor su inspiracije, povećavaju radnu sposobnost ljudi. Pod njima su rođena najveća umjetnička i književna djela, otkrića naučnika blagotvoran uticaj priroda. Tako su nastala najveća muzička ostvarenja Betovena, Čajkovskog, Štrausa i drugih kompozitora, slike izuzetnih ruskih pejzažista Šiškina, Levitana, dela ruskih i sovjetskih pisaca. Nije slučajno da sibirski naučni centar je položen među zelenim zasadima borove šume Priobsky. Ovdje, u sjeni gradske vreve, okruženi zelenilom, naši sibirski naučnici uspješno sprovode svoja istraživanja.

Zasađenost zelenila u gradovima kao što su Moskva i Kijev je visoka; u potonjem, na primjer, ima 200 puta više zasada po stanovniku nego u Tokiju. U glavnom gradu Japana, za 50 godina (1920-1970), uništeno je oko polovine "svih zelenih površina koje se nalaze u krugu" od deset kilometara od centra. U Sjedinjenim Državama, skoro 10.000 hektara centralnih gradskih parkova izgubljeno je u proteklih pet godina.

← Buka negativno utječe na stanje zdravlja ljudi, prije svega, pogoršava sluh, stanje nervnog i kardiovaskularnog sistema.

← Buka se može mjeriti pomoću posebnih uređaja - mjerača zvuka.

← Moramo se boriti štetnog uticaja buke kontrolom nivoa buke, kao i upotrebom posebne mjere za smanjenje nivoa buke.