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

Znamo da zvuk putuje zrakom. Zato možemo čuti. Zvuk ne može postojati u vakuumu. Ali ako se zvuk prenosi kroz zrak, zbog međudjelovanja njegovih čestica, neće li ga prenositi druge tvari? Bit će.

Širenje i brzina zvuka u različitim medijima

Zvuk se ne prenosi samo zrakom. Vjerojatno svi znaju da ako stavite uho na zid, možete čuti razgovore u susjednoj sobi. NA ovaj slučaj zvuk se prenosi kroz zid. Zvukovi se šire u vodi i drugim medijima. Štoviše, širenje zvuka u različitim okruženjima događa se na različite načine. Brzina zvuka varira ovisno o tvari.

Zanimljivo je da je brzina širenja zvuka u vodi gotovo četiri puta veća nego u zraku. Odnosno, ribe čuju "brže" od nas. U metalima i staklu zvuk putuje još brže. To je zato što je zvuk vibracija medija, i zvučni valovi prenose se brže u sredinama s boljom vodljivošću.

Gustoća i vodljivost vode veća je od zraka, ali manja od metala. Sukladno tome, zvuk se prenosi drugačije. Pri prelasku iz jednog medija u drugi, brzina zvuka se mijenja.

Duljina zvučnog vala također se mijenja dok prelazi iz jednog medija u drugi. Samo njegova frekvencija ostaje ista. Ali zato i kroz zidove možemo razlučiti tko konkretno govori.

Budući da je zvuk vibracija, svi zakoni i formule za vibracije i valove dobro su primjenjivi na zvučne vibracije. Pri izračunavanju brzine zvuka u zraku treba uzeti u obzir i činjenicu da ta brzina ovisi o temperaturi zraka. S porastom temperature povećava se i brzina širenja zvuka. Na normalnim uvjetima brzina zvuka u zraku je 340,344 m/s.

zvučni valovi

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

U djetinjstvu su se sigurno svi zabavljali stavljajući uho na tračnice. Zvuk kotača vlaka prenosi se duž tračnica nekoliko kilometara. Za stvaranje obrnuti učinak apsorpcija zvuka, koristite mekane i porozne materijale.

Na primjer, kako bi se soba zaštitila od stranih zvukova ili, obrnuto, kako bi se spriječilo da zvukovi izlaze iz sobe prema van, soba se tretira i zvučno izolira. Zidovi, pod i strop tapecirani su posebnim materijalima na bazi pjenastih polimera. U takvoj presvlaci svi zvukovi vrlo brzo nestaju.

1. Izvor zvuka može biti svako tijelo koje titra.

2. Kako putuje zvuk?

2. Zvuk se u zraku širi u obliku uzdužnih valova.

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

3. U prostoru lišenom materije, zvuk se neće širiti. Budući da se zvučni val ne može širiti.

4. Izaziva li neki val koji dopre do ljudskog uha osjet zvuka?

4. Ne, sve ovisi o frekvenciji oscilacija u valu.

5. Zašto se ne percipiraju kao zvukovi vala uzrokovani otkucajima srca? Fluktuacije volumena pluća tijekom disanja?

5. Valovi uzrokovani otkucajima srca i volumenom pluća tijekom disanja ne percipiraju se kao zvukovi, jer im je frekvencija vrlo niska (manja od 20 Hz). Na primjer, u slučaju otkucaja srca, ako uzmemo u obzir da je prosječni ljudski puls 100 otkucaja u minuti, dobivamo da je frekvencija otkucaja srca v ≈ 1,67 Hz, što je puno niže od 20 Hz. Isto se događa u slučaju fluktuacija volumena pluća tijekom disanja.

Pjev ptica, zvuk kiše i vjetra, grmljavina, glazba - sve što čujemo, smatramo zvukom.

Sa znanstvenog gledišta, zvuk je fizički fenomen, koji je mehaničke vibracije koje se šire u čvrstom, tekućem i plinovitom mediju. Izazivaju slušne senzacije.

Kako nastaje zvučni val?

Kliknite na sliku

Svi se zvukovi šire u obliku elastičnih valova. A valovi nastaju pod djelovanjem elastičnih sila koje se pojavljuju kada se tijelo deformira. Te sile nastoje vratiti tijelo u prvobitno stanje. Na primjer, rastegnuta žica u stanju mirovanja ne zvuči. Ali treba ga samo odmaknuti, jer će pod utjecajem sile elastičnosti težiti zauzeti svoj prvobitni položaj. Vibrirajući, postaje izvor zvuka.

Izvor zvuka može biti svako oscilirajuće tijelo, na primjer tanka čelična ploča pričvršćena s jedne strane, zrak u glazbenom puhačkom instrumentu, ljudske glasnice, zvono itd.

Što se događa u zraku kada se pojavi vibracija?

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

Ako oštro stisnete zrak uz pomoć klipa, tada će se pritisak odmah povećati na ovom mjestu. Odmah će se prenijeti u susjedne slojeve zraka. Oni će se smanjiti, a tlak u njima će se povećati, au prethodnom sloju će se smanjiti. Tako se duž lanca izmjenjuju zone povećanog i sniženi tlak prenose se dalje.

Naizmjence skrećući u stranu, zvučna žica sabija zrak prvo u jednom, a zatim u suprotnom smjeru. U smjeru u kojem je struna skrenula, tlak postaje za neki iznos veći od atmosferskog. IZ suprotna strana tlak se smanjuje za isti iznos, jer je zrak tamo razrijeđen. Kompresija i razrijeđenost će se izmjenjivati i širiti u različitim smjerovima, uzrokujući vibracije zraka. Te se vibracije nazivaju zvučni val . I zove se razlika između atmosferskog tlaka i tlaka u sloju kompresije ili razrijeđenosti zraka akustičan, ili zvučni pritisak.

Kliknite na sliku

Zvučni val se ne širi samo u zraku, već iu tekućim i krutim medijima. Na primjer, voda je izvrstan dirigent zvuka. Čujemo udar kamena pod vodom. Buka propelera površinskog broda čuje akustiku podmornice. Ako stavimo ručni sat na jedan kraj drvene daske, tada ćemo, prislonivši uho na suprotni kraj daske, čuti kako otkucava.

Hoće li zvukovi biti drugačiji u vakuumu? Engleski fizičar, kemičar i teolog Robert Boyle, koji je živio u 17. stoljeću, stavio je sat u staklenu posudu iz koje je ispumpavan zrak. Nije čuo otkucaje sata. To je značilo da se zvučni valovi ne šire u bezzračnom prostoru.

Karakteristike zvučnog vala

Oblik zvučnih vibracija ovisi o izvoru zvuka. Najviše jednostavna forma imaju ujednačene ili harmonijske vibracije. Mogu se prikazati kao sinusoida. Takve oscilacije karakteriziraju amplituda, valna duljina i frekvencija širenja oscilacija.

Amplituda

Amplituda u opći slučaj nazivamo najvećim otklonom tijela od ravnotežnog položaja.

Budući da se zvučni val sastoji od izmjeničnih područja visokih i niski pritisak, onda se često smatra procesom širenja fluktuacija tlaka. Stoga govore o amplituda tlaka zraka u valu.

Glasnoća zvuka ovisi o amplitudi. Što je veći, zvuk je glasniji.

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

Valna frekvencija i period

Naziva se broj titraja u sekundi valna frekvencija .

f = 1/T

gdje T je period oscilacije. To je vrijeme koje je potrebno da se dogodi jedna potpuna oscilacija.

Što je razdoblje dulje, to je niža učestalost i obrnuto.

Jedinica frekvencije u međunarodnom mjernom sustavu SI je herc (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 ovisi o frekvenciji vibracije. Što je viša frekvencija, to je viši ton zvuka.

Ljudsko uho nije sposobno osjetiti sve zvučne valove, već samo one koji imaju frekvenciju od 16 do 20 000 Hz. Upravo se ti valovi smatraju zvučnim valovima. Valovi čija je frekvencija ispod 16 Hz nazivaju se infrazvučni, a oni iznad 20 000 Hz ultrazvučni.

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

Valna duljina

Valna duljina udaljenost između dvije najbliže točke harmonijskog vala koje su u istoj fazi, na primjer, između dva vrha. Određen kao ƛ .

U vremenu koje je jednako jednoj periodi, val prijeđe udaljenost koja je jednaka njegovoj duljini.

Brzina širenja valova

v = ƛ /T

Jer T = 1/f

zatim v = ƛ f

Brzina zvuka

Pokušaji da se uz pomoć pokusa odredi brzina zvuka bili su u prvoj polovici 17. stoljeća. Engleski filozof Francis Bacon u svom djelu Novi organon predložio je vlastiti način rješavanja ovog problema, koji se temelji na razlici u brzinama svjetlosti i zvuka.

Poznato je da je brzina svjetlosti mnogo veća od brzine zvuka. Stoga za vrijeme grmljavinske oluje prvo vidimo bljesak munje, a tek onda čujemo grmljavinu. Znajući udaljenost između izvora svjetlosti i zvuka i promatrača, kao i vrijeme između bljeska svjetlosti i zvuka, može se izračunati brzina zvuka.

Baconovu ideju iskoristio je francuski znanstvenik Marin Marsenne. Promatrač na određenoj udaljenosti od čovjeka koji je pucao iz muškete zabilježio je vrijeme proteklo od bljeska svjetlosti do zvuka hica. Zatim je udaljenost podijeljena s vremenom kako bi se dobila brzina zvuka. Prema rezultatima pokusa, brzina je bila jednaka 448 m/s. Bila je to gruba procjena.

Početkom 19. stoljeća skupina znanstvenika s Pariške akademije znanosti ponovila je to iskustvo. Prema njihovim proračunima, brzina svjetlosti iznosila je 350-390 m/s. Ali ni ova brojka nije bila točna.

Teoretski, Newton je pokušao izračunati brzinu svjetlosti. Svoje izračune temeljio je na Boyle-Mariotteovom zakonu, koji opisuje ponašanje plina u izotermna proces (pri konstantnoj temperaturi). A to se događa kada se volumen plina mijenja vrlo sporo, uspijevajući dati okolišu toplinu koja se u njemu pojavljuje.

Newton je također pretpostavio da se između područja kompresije i razrijeđenosti temperatura brzo smanjuje. Ali ti uvjeti ne postoje u zvučnom valu. Zrak ne provodi dobro toplinu, a razmak između slojeva kompresije i razrjeđivanja je velik. Toplina iz sloja kompresije nema vremena prijeći u sloj razrijeđenosti. I između njih postoji temperaturna razlika. Stoga su se Newtonovi izračuni pokazali pogrešnima. Dali su brojku od 280 m / s.

Francuski znanstvenik Laplace uspio je objasniti da je Newtonova pogreška bila to što se zvučni val širi zrakom u adijabatski uvjetima na različitim temperaturama. Prema Laplaceovim proračunima, brzina zvuka u zraku na temperaturi od 0 o C iznosi 331,5 m/s. Štoviše, povećava se s porastom 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 izračunava se po formuli:

gdje S - brzina zvuka,

β - adijabatska stlačivost medija,

ρ - gustoća.

Kao što se vidi iz formule, brzina ovisi o gustoći i stlačivosti medija. U zraku ga je manje nego u tekućini. Na primjer, u vodi na temperaturi od 20 ° C, to je jednako 1484 m / s. Štoviše, što je slanost vode veća, zvuk se u njoj brže širi.

Prvi put je brzina zvuka u vodi izmjerena 1827. godine. Taj je pokus pomalo podsjećao na mjerenje brzine svjetlosti Maren Marsenne. S boka jednog čamca u vodu je spušteno zvono. Na udaljenosti većoj od 13 km od prvog broda bio je drugi. Na prvoj lađi udarilo se u zvono i ujedno zapalio barut. Na drugom brodu zabilježeno je vrijeme bljeska, a potom i vrijeme dolaska zvuka iz zvona. Dijeljenjem udaljenosti s vremenom dobivamo brzinu zvučnog vala u vodi.

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

Zvukove opažamo na udaljenosti od njihovih izvora. Zvuk obično putuje do nas kroz zrak. Zrak je elastični medij koji prenosi zvuk.

Ako se medij za prijenos zvuka ukloni između izvora i prijamnika, tada se zvuk neće širiti i stoga ga prijamnik neće percipirati. Pokažimo to eksperimentalno.

Ispod zvona zračne pumpe postavimo budilicu (slika 80). Sve dok u zvonu ima zraka, zvuk zvona se jasno čuje. Kada se zrak ispumpava ispod zvona, zvuk postupno slabi i konačno postaje nečujan. Bez medija za prijenos, vibracije zvona činele ne mogu se širiti, a zvuk ne dopire do našeg uha. Pusti zrak ispod zvona i ponovno čuj zvonjavu.

Riža. 80. Pokus koji dokazuje da se u prostoru u kojem nema materijalnog medija zvuk ne širi

Elastične tvari, kao što su metali, drvo, tekućine, plinovi, dobro provode zvukove.

Stavimo džepni sat na jedan kraj drvene ploče, a mi ćemo se pomaknuti na drugi kraj. Stavivši uho na ploču, čut ćemo sat.

Zavežite konac za metalnu žlicu. Pričvrstite kraj uzice za uho. Udaranjem žlice čut ćemo snažan zvuk. Još jači zvuk ćemo čuti ako špagu zamijenimo žicom.

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

Tekućine dobro provode zvuk. Ribe, primjerice, dobro čuju korake i glasove na obali, to znaju iskusni ribiči.

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

Oscilacije izvora stvaraju elastični val frekvencije zvuka u svojoj okolini. Val, dopirući do uha, djeluje na bubnjić, uzrokujući njegovo vibriranje na frekvenciji koja odgovara frekvenciji izvora zvuka. Drhtanje bubne opne prenosi se preko koščica do završetaka slušni živac, iritirati ih i tako izazvati osjećaj zvuka.

Podsjetimo se da u plinovima i tekućinama mogu postojati samo uzdužni elastični valovi. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, tj. naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjima zraka koji dolaze iz izvora zvuka.

Zvučni val, kao i svaki drugi mehanički val, ne širi se prostorom trenutno, već određenom brzinom. To se može vidjeti, primjerice, promatranjem pucnjave izdaleka. Prvo vidimo vatru i dim, a zatim 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 (trenutka kad se dim pojavi) i trenutka kada dođe do uha, možemo odrediti brzinu širenja zvuka:

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

Brzina zvuka u plinovima je to 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 porastom temperature raste elastičnost plinova, a što su veće elastične sile koje se javljaju u mediju tijekom njegove deformacije, to je veća pokretljivost čestica i brže se vibracije prenose s jedne točke na još.

Brzina zvuka ovisi i o svojstvima medija u kojem se zvuk širi. Na primjer, pri 0 °C brzina zvuka u vodiku iznosi 1284 m/s, au ugljičnom dioksidu 259 m/s, jer su molekule vodika manje masivne i manje inertne.

Danas se brzina zvuka može mjeriti u bilo kojem mediju.

Molekule u tekućinama i čvrste tvari nalaze se bliže jedna drugoj i jače međudjeluju od molekula plina. Stoga je brzina zvuka u tekućim i krutim medijima veća nego u plinovitim medijima.

Budući da je zvuk val, za određivanje brzine zvuka, osim formule V = s / t, možete koristiti poznate formule: V = λ / T i V = vλ. Pri rješavanju problema brzina zvuka u zraku obično se smatra jednakom 340 m/s.

Pitanja

Koja je svrha pokusa prikazanog na slici 80? Opišite kako se taj pokus izvodi i koji zaključak iz njega proizlazi.
Može li se zvuk širiti u plinovima, tekućinama, čvrstim tijelima? Potkrijepite svoje odgovore primjerima.
Koje tijelo bolje provodi zvuk - elastično ili porozno? Navedite primjere elastičnih i poroznih tijela.
Kakav je val - uzdužni ili poprečni - zvuk koji se širi zrakom; u vodi?
Navedite primjer koji pokazuje da se zvučni val ne širi trenutno, već određenom brzinom.

Vježba 30

Može li se zvuk masivne eksplozije na Mjesecu čuti na Zemlji? Obrazloži odgovor.
Ako na svaki kraj niti vežete po jednu polovicu posude za sapun, tada uz pomoć takvog telefona možete čak razgovarati šapatom, dok ste u različitim sobama. Objasnite pojavu.
Odredite brzinu zvuka u vodi ako izvor koji oscilira s periodom od 0,002 s pobuđuje u vodi valove duljine 2,9 m.
Odredite valnu duljinu zvučnog vala od 725 Hz u zraku, vodi i staklu.
Jedan kraj duge metalne cijevi jednom je udaren čekićem. Hoće li se zvuk od udarca širiti do drugog kraja cijevi kroz metal; kroz zrak unutar cijevi? Koliko će udaraca čuti osoba koja stoji na drugom kraju cijevi?
Promatrač koji stoji blizu ravnog dijela željeznička pruga, vidio sam paru iznad zvižduka parne lokomotive kako ide u daljini. Nakon 2 s nakon pojave pare začuo je zvuk zviždaljke, a nakon 34 s parna lokomotiva prošla je pokraj promatrača. Odredite brzinu lokomotive.

Jeste li ikada pomislili da je zvuk jedna od najupečatljivijih manifestacija života, akcije, pokreta? A i o tome da svaki zvuk ima svoje “lice”? I mi čak zatvorenih očiju, a da ništa ne vidimo, samo po zvuku možemo pogoditi što se događa okolo. Razlikujemo glasove poznanika, čujemo šuškanje, riku, lavež, mijaukanje itd. Svi ti zvukovi poznati su nam iz djetinjstva i lako možemo identificirati bilo koji od njih. Štoviše, čak i u apsolutnoj tišini svaki od navedenih zvukova možemo čuti unutarnjim sluhom. Zamislite to kao da je stvarno.

Što je zvuk?

Zvukovi percipirani ljudsko uho, jedan su od najvažnijih izvora informacija o svijetu oko nas. Šum mora i vjetra, pjev ptica, glasovi ljudi i krikovi životinja, grmljavina, zvukovi pomicanja ušiju olakšavaju prilagodbu promjenjivim vanjskim uvjetima.

Ako je, na primjer, kamen pao u planini, au blizini nije bilo nikoga tko bi mogao čuti zvuk njegovog pada, je li zvuk postojao ili ne? Na pitanje se može jednako odgovoriti i pozitivno i negativno, jer riječ "zvuk" ima dvostruko značenje. Stoga se trebamo složiti. Dakle, trebamo se složiti što se smatra zvukom - fizikalna pojava u obliku širenja zvuka vibracije u zraku ili osjet slušatelja. je u biti uzrok, drugi je posljedica, dok je prvi koncept zvuka objektivan, drugi subjektivan. U prvom slučaju, zvuk je zapravo tok energije koja teče poput riječnog toka.Takav zvuk može promijeniti okolinu kroz koju prolazi, ai sam je njime promijenjen "U drugom slučaju, pod zvukom razumijevamo osjećaje koji se javljaju kod slušatelja kada zvučni val djeluje kroz slušni aparat na mozak.Čuvši zvuk čovjek može doživjeti različite osjećaje.Složeni sklop zvukova koje nazivamo glazbom izaziva u nama najrazličitije emocije.Zvukovi čine osnovu govora koji služi kao glavno sredstvo komunikacije u ljudskom društvu. Konačno, postoji takav oblik zvuka kao buka. Analiza zvuka sa stajališta subjektivne percepcije je složenija nego s objektivnom procjenom.

Kako stvoriti zvuk?

Zajedničko svim zvukovima je da tijela koja ih stvaraju, odnosno izvori zvuka, osciliraju (iako su ti titraji najčešće oku nevidljivi). Na primjer, zvukovi glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat vibracija njihovih glasnica, zvuka vjetra glazbeni instrumenti, zvuk sirene, zvižduk vjetra, prasak grmljavine nastaju zbog kolebanja zračnih masa.

Na primjeru ravnala možete doslovno očima vidjeti kako se rađa zvuk. Kakav pokret napravi ravnalo kada učvrstimo jedan kraj, povučemo drugi i otpustimo ga? Primijetit ćemo da kao da je drhtao, oklijevao. Na temelju toga zaključujemo da zvuk nastaje kratkim ili dugim titranjem nekih predmeta.

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

Također, zvučna oscilatorna gibanja mogu se zamijetiti uz pomoć naprave – vilice za ugađanje. To je zakrivljena metalna šipka, postavljena na nogu na kutiji rezonatora. Ako udarite čekićem po vilici za ugađanje, ona će zazvučati. Vibracija grana zvučne vilice je neprimjetna. No mogu se otkriti ako se mala kuglica obješena na nit prinese zvučnoj vilici za ugađanje. Lopta će povremeno odskočiti, što ukazuje na fluktuacije Cameronovih grana.

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

Prema objašnjenju širenja zvučnih valova

Kao rezultat toga, vibracije se prenose zrakom na daljinu, tj. zvučni ili akustični val, ili jednostavno, zvuk se širi zrakom. Zvuk, dopirući do ljudskog uha, zauzvrat pobuđuje vibracije u njegovim osjetljivim područjima, koje mi percipiramo u obliku govora, glazbe, buke itd. (ovisno o svojstvima zvuka koje diktira priroda njegovog izvora ).

Širenje zvučnih valova

Može li se vidjeti kako zvuk "teče"? U prozirnom zraku ili u vodi, oscilacije samih čestica su neprimjetne. Ali lako je pronaći primjer koji će vam reći što se događa kada se zvuk širi.

Nužan uvjet za širenje zvučnih valova je prisutnost materijalnog okruženja.

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

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

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

Brzina zvuka je brzina širenja zvučnih valova u mediju. U plinu se ispostavlja da je brzina zvuka reda (točnije, nešto manja) toplinske brzine molekula i stoga raste s porastom temperature plina. Što je veća potencijalna energija međudjelovanja molekula tvari, to je veća brzina zvuka, dakle brzina zvuka u tekućini, koja je pak veća od brzine zvuka u plinu. Na primjer, u morska voda brzina zvuka je 1513 m/s. Kod čelika, gdje se mogu širiti poprečni i uzdužni valovi, njihova je brzina širenja različita. Transverzalni valovi šire se 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 stlačivost medija; ρ - gustoća.

Zakoni prostiranja zvučnih valova

Osnovni zakoni širenja zvuka uključuju zakone njegove refleksije i loma na granicama različitih medija, kao i difrakciju zvuka i njegovo raspršenje u prisutnosti prepreka i nehomogenosti u mediju i na sučeljima medija.

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

Akustični valovi se šire od izvora zvuka u svim smjerovima. Ako zvučni val prolazi kroz relativno malu rupu, tada se širi u svim smjerovima, a ne ide u usmjerenom snopu. Na primjer, ulični zvukovi koji prodiru kroz otvoreni prozor u sobu čuju se na svim njezinim mjestima, a ne samo uz prozor.

Priroda širenja zvučnih valova na prepreci ovisi o omjeru dimenzija prepreke i valne duljine. Ako su dimenzije prepreke male u usporedbi s valnom duljinom, tada val teče oko te prepreke, šireći se u svim smjerovima.

Zvučni valovi, prodirući iz jednog medija u drugi, odstupaju od svog prvobitnog smjera, odnosno lome se. Kut loma može biti veći ili manji od upadnog kuta. Ovisi o mediju iz kojeg zvuk prodire. Ako je brzina zvuka u drugom mediju veća, tada će kut loma biti veći od upadnog kuta i obrnuto.

Susrećući se s preprekom na svom putu, zvučni valovi se odbijaju od nje prema strogo definiranom pravilu - kutu refleksije jednaka kutu padanje - uz to je povezan pojam jeke. Ako se zvuk odbija od nekoliko površina na različitim udaljenostima, javlja se višestruki odjek.

Zvuk se širi u obliku divergentnog sferičnog vala 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 koncentriran u određenom smjeru. Kada želimo, na primjer, da nas se čuje, stavimo ruke na usta ili koristimo nastavak za usta.

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

Svojstva i karakteristike zvuka

Glavni fizičke karakteristike zvuk - frekvencija i intenzitet vibracija. Oni također utječu na slušnu percepciju ljudi.

Period titranja je vrijeme u kojem se dogodi jedan potpuni titraj. Primjer je njihajuće njihalo, kada se pomakne iz krajnje lijeve pozicije u krajnju desnu i vrati se u prvobitni položaj.

Frekvencija osciliranja je broj potpunih oscilacija (perioda) u jednoj sekundi. Ova jedinica se naziva herc (Hz). Što je frekvencija titranja viša, zvuk čujemo viši, odnosno zvuk ima viši ton. U skladu s prihvaćenim međunarodnim sustavom jedinica, 1000 Hz naziva se kiloherc (kHz), a 1 000 000 megaherc (MHz).

Distribucija frekvencija: zvučni zvukovi - 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 opaža se u dobi od 15-20 godina. Sluh se pogoršava s godinama.

Pojam valne duljine povezan je s periodom i frekvencijom oscilacija. Duljina zvučnog vala je udaljenost između dvije uzastopne koncentracije ili razrijeđenosti medija. Na primjeru valova koji se šire na površini vode, to je udaljenost između dva vrha.

Zvukovi se također razlikuju po boji. Uz glavni ton zvuka idu sporedni tonovi koji su uvijek više frekvencije (pretonovi). Timbar je karakteristika kvalitete zvuk. Što je više prizvuka superponiranih na glavni ton, to je zvuk glazbeno "sočniji".

Druga glavna karakteristika je amplituda oscilacija. To je najveće odstupanje od ravnotežnog položaja za harmonijske vibracije. Na primjeru njihala - njegovo najveće odstupanje u krajnji lijevi položaj, odnosno u krajnji desni položaj. Amplituda oscilacija određuje intenzitet (jačinu) zvuka.

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

Glasnoća je pak povezana s intenzitetom zvuka. Što je jačina zvuka veća, to je glasniji. Međutim, ti koncepti nisu ekvivalentni. Glasnoća je mjera jačine slušnog osjeta uzrokovanog zvukom. Zvuk istog intenziteta može stvoriti razni ljudi slušna percepcija nejednaka u svojoj glasnoći. Svaka osoba ima svoj prag sluha.

Osoba prestaje čuti zvukove vrlo visokog intenziteta i doživljava ih kao osjećaj pritiska, pa čak i boli. Ova jačina zvuka naziva se prag boli.

Djelovanje zvuka na ljudsko uho

Ljudski slušni organi mogu percipirati vibracije frekvencije od 15-20 herca do 16-20 tisuća herca. Mehaničke vibracije s naznačenim frekvencijama nazivaju se zvučne ili akustične (akustika - nauka o zvuku).Ljudsko uho je najosjetljivije na zvukove frekvencije od 1000 do 3000 Hz. Najveća oštrina sluha opažena je u dobi od 15-20 godina. Sluh se pogoršava s godinama. Kod osoba mlađih od 40 godina najveća osjetljivost je u području od 3000 Hz, od 40 do 60 godina - 2000 Hz, preko 60 godina - 1000 Hz. U području do 500 Hz možemo razlikovati pad ili porast frekvencije čak i za 1 Hz. Na višim frekvencijama, naš slušni aparat postaje manje osjetljiv na ovu blagu promjenu frekvencije. Dakle, nakon 2000 Hz, možemo razlikovati jedan zvuk od drugog samo kada je razlika u frekvenciji najmanje 5 Hz. Uz manju razliku, zvukovi će nam se činiti jednakima. Međutim, gotovo da nema pravila bez iznimke. Postoje ljudi koji imaju neobično dobar sluh. Daroviti glazbenik može otkriti promjenu zvuka samo djelićem vibracija.

Vanjsko uho sastoji se od ušne školjke i zvukovoda koji ga spajaju s bubnjićem. Glavna funkcija vanjskog uha je određivanje smjera izvora zvuka. Slušni kanal, koji je dva centimetra duga cijev koja se sužava prema unutra, štiti unutarnje dijelove uha i djeluje kao rezonator. Zvučni kanal završava na bubnjiću, membrani koja vibrira pod djelovanjem zvučnih valova. Tu, na vanjskoj granici srednjeg uha, događa se transformacija objektivnog zvuka u subjektivni. Iza bubnjića nalaze se tri male međusobno povezane kosti: čekić, nakovanj i stremen, preko kojih se vibracije prenose u unutarnje uho.

Ondje se u slušnom živcu pretvaraju u električne signale. Mala šupljina, u kojoj se nalaze čekić, nakovanj i stremen, ispunjena je zrakom i povezana je s usnom šupljinom Eustahijevom cijevi. Zahvaljujući potonjem održava se isti pritisak na unutarnje i vani bubnjić. Obično Eustahijeva cijev zatvorena, a otvara se tek naglom promjenom pritiska (pri zijevanju, gutanju) da bi se isti izjednačio. Ako je čovjeku Eustahijeva tuba zatvorena, na primjer, zbog prehlade, tada se tlak ne izjednačava, a osoba osjeća bolove u ušima. Nadalje, vibracije se prenose s bubne opne na ovalni prozor, koji je početak unutarnjeg uha. Sila koja djeluje na bubnu opnu jednaka je umnošku tlaka i površine bubne opne. Ali prave misterije sluha počinju s ovalni prozor. Zvučni valovi se šire u tekućini (perilimfi) koja ispunjava pužnicu. Ovaj organ unutarnjeg uha, u obliku pužnice, ima duljinu od tri centimetra i podijeljen je na dva dijela po cijeloj dužini pregradom. Zvučni valovi dopiru do pregrade, obilaze je i zatim se šire u smjeru gotovo do istog mjesta gdje su prvi put dotakli pregradu, ali s druge strane. Septum pužnice sastoji se od bazalne membrane koja je vrlo debela i napeta. Zvučne vibracije stvaraju valovite valove na njezinoj površini, dok se grebeni za različite frekvencije nalaze 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 nalazi se iznad Cortijeva organa. Oba ova organa uronjena su u tekućinu - endolimfu i odvojena su Reissnerovom membranom od ostatka pužnice. Dlačice 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 svoje dobre vodljivosti. Na primjer, ako prislonite uho na tračnicu, tada se kretanje vlaka koji se približava može detektirati mnogo prije nego što se pojavi.

Djelovanje zvuka na ljudski organizam

Tijekom proteklih desetljeća naglo se povećao broj raznih vrsta automobila i drugih izvora buke, širenje prijenosnih radija i magnetofona, često uključenih na visoku glasnoću, te strast za glasnom popularnom glazbom. Primjećuje se da se u gradovima svakih 5-10 godina razina buke povećava za 5 dB (decibela). Treba imati na umu da je za daleke čovjekove pretke buka bila znak za uzbunu, ukazujući na mogućnost opasnosti. Istodobno, simpatično-nadbubrežni i kardiovaskularni sustav, izmjena plinova i drugi oblici metabolizma brzo su se mijenjali (povećala se razina šećera i kolesterola u krvi), pripremajući tijelo za borbu ili bijeg. Iako je kod suvremenog čovjeka ova funkcija sluha izgubila takav praktični značaj, sačuvane su "vegetativne reakcije borbe za opstanak". Dakle, čak i kratkotrajna buka od 60-90 dB uzrokuje pojačano lučenje hormona hipofize koji stimuliraju proizvodnju mnogih drugih hormona, posebice kateholamina (adrenalina i norepinefrina), pojačava se rad srca, krvnih žila uski, i arterijski tlak(PAKAO). Istodobno je primijećeno da je najizraženiji porast krvnog tlaka uočen kod bolesnika s hipertenzijom i osoba s nasljednom predispozicijom za nju. Pod utjecajem buke dolazi do poremećaja aktivnosti mozga: mijenja se priroda elektroencefalograma, smanjuje se oštrina percepcije i mentalna sposobnost. Došlo je do pogoršanja probave. Poznato je da dugotrajna izloženost bučnim okruženjima dovodi do gubitka sluha. Ovisno o individualnoj osjetljivosti, ljudi različito ocjenjuju buku kao neugodnu i uznemirujuću. Pritom se glazba i govor od interesa za slušatelja, čak i na 40-80 dB, mogu relativno lako prenijeti. Obično sluh percipira fluktuacije u rasponu od 16-20000 Hz (oscilacije u sekundi). Važno je naglasiti da povratni udarac ne uzrokuje samo prekomjernu buku u čujnom rasponu oscilacija: ultra- i infrazvuk u rasponima koje ljudski sluh ne percipira (iznad 20 tisuća Hz i ispod 16 Hz) također uzrokuje živčani napor, malaksalost, vrtoglavica, promjene u radu unutarnjih organa, posebno živčanog i kardiovaskularnog sustava. Utvrđeno je da stanovnici područja koja se nalaze u blizini velikih međunarodnih zračnih luka imaju izrazito veću učestalost hipertenzije nego u mirnijim područjima istog grada. Prekomjerna buka (iznad 80 dB) utječe ne samo na organe sluha, već i na druge organe i sustave (krvožilni, probavni, živčani itd.), vitalni procesi su poremećeni, energetski metabolizam počinje prevladavati nad plastičnim, što dovodi do prerano starenje organizam.

S tim zapažanjima-otkrićima počele su se pojavljivati metode svrhovitog utjecaja na osobu. Na um i ponašanje osobe možete utjecati na različite načine, od kojih jedan zahtijeva posebnu opremu (tehnotroničke tehnike, zombifikacija.).

Zvučna izolacija

Stupanj zaštite zgrada od buke prvenstveno je određen standardima dopuštena buka za prostorije za ovu namjenu. Normirani parametri konstantne buke u izračunatim točkama su razine zvučnog tlaka L, dB, u oktavnim frekvencijskim pojasima s geometrijskim srednjim frekvencijama od 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Za približne izračune dopušteno je koristiti razine zvuka LA, dBA. Normalizirani parametri povremene buke u projektiranim točkama su ekvivalentne razine zvuka LA eq, dBA i maksimalne razine zvuka LA max, dBA.

Dopuštene razine zvučnog tlaka (ekvivalentne razine zvučnog tlaka) standardizirane su SNiP II-12-77 "Zaštita od buke".

Treba imati na umu da su dopuštene razine buke iz vanjskih izvora u prostorijama postavljene pod uvjetom da se osigura normativna ventilacija prostorija (za stambene prostorije, odjele, razrede - s otvorenim prozorima, nadprozorima, uskim prozorskim krilima).

Izolacija od zvuka iz zraka je prigušenje zvučne energije kada se prenosi kroz ogradu.

Standardizirani parametri zvučne izolacije zatvorenih konstrukcija stambenih i javnih zgrada, kao i pomoćnih zgrada i prostorija industrijskih poduzeća su indeks izolacije zvučne izolacije zračne konstrukcije Rw, dB i indeks smanjene razine udarne buke ispod stropa.

Buka. Glazba, muzika. Govor.

Sa stajališta percepcije zvukova od strane organa sluha, oni se uglavnom mogu podijeliti u tri kategorije: buka, glazba i govor. To su različita područja zvučnih fenomena koja imaju informacije specifične za osobu.

Buka je nesustavna kombinacija veliki broj zvukova, odnosno stapanja svih tih zvukova u jedan neskladni glas. Smatra se da je buka kategorija zvukova koja čovjeka ometa ili smeta.

Ljudi mogu podnijeti samo određenu količinu buke. Ali ako prođe sat - drugi, a buka ne prestaje, tada dolazi do napetosti, nervoze pa čak i boli.

Zvuk može ubiti čovjeka. U srednjem vijeku bilo je čak i takvo pogubljenje, kada su osobu stavili pod zvono i počeli ga tući. Postupno je zvonjava ubila čovjeka. Ali to je bilo u srednjem vijeku. U naše vrijeme pojavile su se nadzvučne letjelice. Ako takva letjelica leti iznad grada na visini od 1000-1500 metara, tada će popucati prozori na kućama.

Glazba je posebna pojava u svijetu zvukova, ali za razliku od govora ne prenosi precizna semantička ili jezična značenja. Emocionalna zasićenost i ugodne glazbene asocijacije počinju u ranom djetinjstvu, kada dijete još ima verbalnu komunikaciju. Ritmovi i napjevi povezuju ga s majkom, a pjevanje i plesanje element su komunikacije u igrama. Uloga glazbe u ljudskom životu toliko je velika da u posljednjih godina medicina joj pripisuje ljekovita svojstva. Uz pomoć glazbe možete normalizirati bioritmove, osigurati optimalnu razinu aktivnosti kardiovaskularnog sustava. Ali treba se samo sjetiti kako vojnici idu u bitku. Pjesma je od pamtivijeka neizostavan atribut vojničkog marša.

Infrazvuk i ultrazvuk

Može li se zvukom nazvati ono što uopće ne čujemo? Pa što ako ne čujemo? Jesu li ti zvukovi više nikome ili ničemu dostupni?

Na primjer, zvukovi s frekvencijom ispod 16 herca nazivaju se infrazvuk.

Infrazvuk - elastične vibracije i valovi s frekvencijama koje leže ispod frekvencijskog raspona koji ljudi čuju. Obično se 15-4 Hz uzima kao gornja granica infrazvučnog raspona; takva je definicija uvjetna, budući da se s dovoljnim intenzitetom slušna percepcija javlja i na frekvencijama od nekoliko Hz, iako u tom slučaju nestaje tonski karakter osjeta, a samo se razlikuju pojedinačni ciklusi oscilacija. Donja granica frekvencije infrazvuka nije sigurna. Trenutno se njegovo područje proučavanja proteže do oko 0,001 Hz. Dakle, raspon infrazvučnih frekvencija pokriva oko 15 oktava.

Infrazvučni valovi se šire u zračnom i vodenom okolišu, kao i u zemljinoj kori. Infrazvuk također uključuje niskofrekventne vibracije velikih konstrukcija, posebno vozila, zgrada.

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

Odavno je uočeno da neke životinje osjećaju opasnost mnogo ranije od ljudi. Oni unaprijed reagiraju na udaljeni uragan ili nadolazeći potres. S druge strane, znanstvenici su otkrili da se tijekom katastrofalnih događaja u prirodi javlja infrazvuk – niskofrekventne vibracije u zraku. To je dovelo do hipoteza da životinje, zahvaljujući svojim izoštrenim osjetilima, percipiraju takve signale ranije nego ljudi.

Nažalost, infrazvuk proizvode mnogi strojevi i industrijske instalacije. Ako se, recimo, dogodi u automobilu ili avionu, onda su nakon nekog vremena piloti ili vozači zabrinuti, brže se umaraju, a to može uzrokovati nesreću.

U infrazvučnim strojevima stvaraju buku i tada je s njima teže raditi. I svima oko vas bit će teško. Nije ništa bolje ako "zuji" s infrazvučnom ventilacijom u stambenoj zgradi. Čini se da je nečujno, ali ljudi se živciraju i čak im pozli. Da biste se riješili infrazvučnih poteškoća omogućuje poseban "test" koji svaki uređaj mora proći. Ako "fonira" u infrazvučnoj zoni, tada neće dobiti prolaz do ljudi.

Kako se zove vrlo visok ton? Takvo cvrčanje koje je nedostupno našem uhu? Ovo je ultrazvuk. Ultrazvuk - elastični valovi s frekvencijama od približno (1,5 - 2) (104 Hz (15 - 20 kHz) do 109 Hz (1 GHz); područje valova frekvencija od 109 do 1012 - 1013 Hz obično se naziva hiperzvuk. Po frekvenciji, ultrazvuk je prikladno podijeljen u 3 raspona: ultrazvuk niske frekvencije (1,5 (104 - 105 Hz), ultrazvuk srednje frekvencije (105 - 107 Hz), ultrazvuk visoke frekvencije (107 - 109 Hz). Svaki od ovih raspona karakteriziraju svoje specifične značajke generiranja, prijema, distribucije i primjene .

Ultrazvuk je po fizikalnoj prirodi elastični val i u tome se ne razlikuje od zvuka, stoga je frekvencijska granica između zvučnih i ultrazvučnih valova uvjetna. Međutim, zbog viših frekvencija i, posljedično, kratkih valnih duljina, postoji niz osobitosti u širenju ultrazvuka.

Zbog kratke valne duljine ultrazvuka, njegova priroda određena je prvenstveno molekularnom strukturom medija. Ultrazvuk u plinu, a posebice u zraku, širi se uz veliko slabljenje. Tekućine i krutine su u pravilu dobri vodiči ultrazvuka - slabljenje je u njima mnogo manje.

Ljudsko uho nije sposobno percipirati ultrazvučne valove. Međutim, mnoge životinje to slobodno percipiraju. To su, između ostalog, i psi koje jako dobro poznajemo. Ali psi, nažalost, ne mogu "lajati" ultrazvukom. Ali šišmiši a dupini imaju nevjerojatnu sposobnost emitiranja i primanja ultrazvuka.

Hiperzvuk su elastični valovi s frekvencijama od 109 do 1012 - 1013 Hz. Po fizičkoj prirodi hiperzvuk se ne razlikuje od zvuka i ultrazvučnih valova. Zbog viših frekvencija i, posljedično, kraćih valnih duljina nego u području ultrazvuka, interakcije hiperzvuka s kvazičesticama u mediju postaju mnogo značajnije – s elektronima vodljivosti, toplinskim fononima itd. Hiperzvuk se također često predstavlja kao tok kvazičestica. - fononi.

Hiperzvučno frekvencijsko područje odgovara frekvencijama elektromagnetskih oscilacija decimetarskog, centimetarskog i milimetarskog područja (tzv. ultravisoke frekvencije). Frekvencija 109 Hz u zraku pri normalnom atmosferskom tlaku i sobna temperatura mora biti istog reda veličine kao srednji slobodni put molekula u zraku pod istim uvjetima. Međutim, elastični valovi mogu se širiti u mediju samo ako je njihova valna duljina znatno veća od slobodnog puta čestica u plinovima ili veća od međuatomskih udaljenosti u tekućinama i čvrstim tvarima. Stoga se hipersonični valovi ne mogu širiti u plinovima (osobito u zraku) pri normalnom atmosferskom tlaku. U tekućinama je prigušenje hiperzvuka vrlo veliko, a raspon širenja kratak. Hiperzvuk se relativno dobro širi u krutim tijelima – monokristalima, osobito pri niskim temperaturama. No čak i u takvim uvjetima hiperzvuk je u stanju pokriti udaljenost od samo 1, maksimalno 15 centimetara.

Zvuk su mehaničke vibracije koje se šire u elastičnim medijima - plinovima, tekućinama i čvrstim tijelima, koje percipiraju organi sluha.

Uz pomoć posebnih instrumenata možete vidjeti širenje zvučnih valova.

Zvučni valovi mogu štetiti ljudskom zdravlju i obrnuto, pomoći u liječenju bolesti, ovisno 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 svijet" Det. enciklopedija. Fizika

Poglavlje 2. Akustična buka i njezin utjecaj na čovjeka

Svrha: Istražiti utjecaj akustične buke na ljudski organizam.

Uvod

Svijet oko nas je prekrasan svijet zvukovi. Oko nas su glasovi ljudi i životinja, glazba i šum vjetra, pjev ptica. Ljudi prenose informacije govorom, a uz pomoć sluha ih percipiraju. Životinjama zvuk nije ništa manje važan, a na neki način i važniji jer im je sluh razvijeniji.

S gledišta fizike, zvuk su mehaničke vibracije koje se šire u elastičnom mediju: vodi, zraku, čvrstom tijelu itd. Sposobnost osobe da percipira zvučne vibracije, sluša ih, odražava se u nazivu nauk o zvuku - akustici (od grč. akustikos - čujan, slušan). Osjet zvuka u našim slušnim organima javlja se s periodičnim promjenama tlaka zraka. Zvučne valove s velikom amplitudom promjene zvučnog tlaka ljudsko uho percipira kao glasne zvukove, s malom amplitudom promjene zvučnog tlaka - kao tihe zvukove. Glasnoća zvuka ovisi o amplitudi vibracija. Glasnoća zvuka također ovisi o njegovom trajanju i o pojedinačne značajke slušatelj.

Visokofrekventne zvučne vibracije nazivaju se visokim zvukovima, a niskofrekventne zvučne vibracije nazivaju se niskim zvukovima.

Ljudski slušni organi sposobni su percipirati zvukove frekvencije od približno 20 Hz do 20 000 Hz. Longitudinalni valovi u mediju s frekvencijom promjene tlaka manjom od 20 Hz nazivaju se infrazvuk, s frekvencijom većom od 20 000 Hz - ultrazvukom. Ljudsko uho ne percipira infrazvuk i ultrazvuk, tj. ne čuje. Treba napomenuti da su navedene granice raspona zvuka proizvoljne, jer ovise o dobi ljudi i individualnim karakteristikama njihovog zvučnog aparata. Obično se s godinama gornja frekvencijska granica percipiranih zvukova značajno smanjuje - neki stariji ljudi mogu čuti zvukove čija frekvencija ne prelazi 6000 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 građa i djelovanje. Arhitektonska akustika proučava širenje zvuka u prostorijama, utjecaj veličina i oblika na zvuk, svojstva materijala koji oblažu zidove i stropove. To se odnosi na slušnu percepciju zvuka.

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

Referenca povijesti

Zvukovi su se počeli proučavati u antici, jer osobu karakterizira interes za sve novo. Prva akustička promatranja napravljena su u 6. stoljeću pr. Pitagora je uspostavio vezu između visine tona i duge žice ili trube koja stvara zvuk.

U 4. stoljeću prije Krista Aristotel je prvi ispravno shvatio kako se zvuk širi zrakom. Rekao je da zvučno tijelo uzrokuje kompresiju i razrjeđivanje zraka, a odjek je objašnjen refleksijom zvuka od prepreka.

U 15. stoljeću Leonardo da Vinci formulirao je princip neovisnosti zvučnih valova o različitim izvorima.

Godine 1660. u pokusima Roberta Boylea dokazano je da je zrak vodič zvuka (zvuk se ne širi u vakuumu).

Godine 1700-1707. Pariška akademija znanosti objavila je memoare Josepha Saveura o akustici. U ovim memoarima, Saver raspravlja o fenomenu koji je dobro poznat dizajnerima orgulja: ako dvije cijevi orgulja emitiraju dva zvuka u isto vrijeme, samo neznatno različite visine, tada se čuju periodična pojačanja zvuka, slično sviranju bubnja. Saver je ovu pojavu objasnio periodičnom podudarnošću oscilacija obaju zvukova. Ako, na primjer, jedan od dva zvuka odgovara 32 titraja u sekundi, a drugi 40 titraja, tada se kraj četvrtog titraja prvog zvuka poklapa s krajem petog titraja drugog zvuka, i tako zvuk se pojačava. Sa orguljaških cijevi Saver je prešao na eksperimentalno proučavanje titranja žice, promatrajući čvorove i antinode titranja (ove nazive, koji i danas postoje u znanosti, on je uveo), te je također primijetio da kada je žica pobuđena, uz glavna nota, ostale note zvuk, duljina čiji su valovi ½, 1/3, ¼,. od glavnog. On je te note nazvao najvišim harmonijskim tonovima, a taj je naziv ostao u znanosti. Naposljetku, 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 temelju ovih eksperimentalnih radovi Savera, dali su prvi izračun valne duljine zvuka i došli do zaključka, danas dobro poznatog u fizici, da je za svaku otvorenu cijev valna duljina emitiranog zvuka jednaka dvostrukoj duljini cijevi.

Izvori zvuka i njihova priroda

Zajedničko svim zvukovima je da tijela koja ih stvaraju, odnosno izvori zvuka, osciliraju. Svima su poznati zvukovi koji nastaju kada se koža napeta na bubanj pomiče, valovi mora surfaju, grane koje vjetar njiše. Svi su oni različiti jedni od drugih. "Boja" svakog pojedinog zvuka strogo ovisi o pokretu zbog kojeg nastaje. Dakle, ako je oscilatorno kretanje iznimno brzo, zvuk sadrži visokofrekventne vibracije. Sporije oscilatorno gibanje stvara zvuk niže frekvencije. Razni pokusi pokazuju da svaki izvor zvuka nužno oscilira (iako najčešće te oscilacije nisu uočljive oku). Na primjer, zvukovi glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao rezultat vibracija njihovih glasnica, zvuk puhačkih instrumenata, zvuk sirene, fijuk vjetra i grmljavina su zbog kolebanja zračnih masa.

Ali nije svako oscilirajuće tijelo izvor zvuka. Na primjer, vibrirajući uteg obješen 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 takvog periodičkog titranja, period je 1 s. Imajte na umu da je frekvencija ono svojstvo koje nam omogućuje razlikovanje jednog zvuka od drugog.

Istraživanja su pokazala da je ljudsko uho sposobno percipirati kao zvuk mehaničke vibracije tijela koje se javljaju na frekvenciji od 20 Hz do 20 000 Hz. Uz vrlo brze, više od 20.000 Hz ili vrlo spore, manje od 20 Hz, zvučne vibracije, ne čujemo. Zato su nam potrebni posebni uređaji za registraciju zvukova koji se nalaze izvan granice frekvencije koju percipira ljudsko uho.

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

Nemoguće je ne spomenuti takvo svojstvo zvuka kao što je kvaliteta. Kvaliteta je blisko povezana sa strukturom, koja može ići od previše složene do krajnje jednostavne. Ton vilice za ugađanje podržan rezonatorom ima vrlo jednostavnu strukturu, budući da sadrži samo jednu frekvenciju, čija vrijednost ovisi isključivo o dizajnu vilice za ugađanje. U ovom slučaju, zvuk vilice za ugađanje može biti jak i slab.

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

Koncept frekvencije je protuzakonito primjenjivati na buku, iako možemo govoriti o nekim područjima njezinih frekvencija, budući da su one te koje razlikuju jednu buku od druge. Spektar šuma više se ne može prikazati jednom ili više linija, kao u slučaju monokromatskog signala ili periodičnog vala koji sadrži mnogo harmonika. Prikazan je kao cijela linija

Frekvencijska struktura nekih zvukova, osobito glazbenih, 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 toliko melodična, nema integralni odnos frekvencija svojstven glazbenim zvukovima. Ti su zvukovi po strukturi slični buci. Dakle, sumirajući rečeno, možemo reći da zvuk karakteriziraju glasnoća, kvaliteta i visina.

Što se događa sa zvukom nakon što je stvoren? Kako dospijeva, primjerice, u naše uho? Kako se širi?

Zvuk opažamo ušima. Između tijela koje zvuči (izvora zvuka) i uha (prijamnika zvuka) nalazi se tvar koja prenosi zvučne titraje od izvora zvuka do prijamnika. Najčešće je ova tvar zrak. Zvuk se ne može širiti u bezzračnom prostoru. Kao što valovi ne mogu postojati bez vode. Eksperimenti podupiru ovaj zaključak. Razmotrimo jedan od njih. Stavite zvono ispod zvona zračne pumpe i uključite je. Zatim počinju ispumpavati zrak pumpom. Kako se zrak prorjeđuje, zvuk postaje sve slabiji i slabiji i na kraju gotovo potpuno nestaje. Kada ponovno počnem puštati zrak ispod zvona, zvuk zvona ponovno postaje čujan.

Naravno, zvuk se ne širi samo u zraku, već iu drugim tijelima. Ovo se također može eksperimentalno provjeriti. Čak i tako slab zvuk poput otkucaja džepnog sata koji leži na jednom kraju stola može se jasno čuti ako prislonite uho na drugi kraj stola.

Poznato je da se zvuk prenosi na velike udaljenosti na tlu, a posebno na željezničkim tračnicama. Stavivši uho na ogradu ili na zemlju, možete čuti zvuk dalekosežnog vlaka ili topot konja u galopu.

Ako mi 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 ribičima dobro poznato.

Pokusi pokazuju da različita čvrsta tijela različito provode zvuk. Elastična tijela su dobri vodiči zvuka. Većina metala, drva, plinova i tekućina su elastična tijela i stoga dobro provode zvuk.

Meka i porozna tijela su loši vodiči zvuka. Kada je, primjerice, sat u džepu, obavijen je mekom krpom i ne čujemo njegovo kucanje.

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

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

Zvučni valovi, kao i svi drugi mehanički valovi, ne šire se prostorom trenutno, već određenom brzinom. Najjednostavnija promatranja omogućuju da se to provjeri. Na primjer, tijekom grmljavinske oluje prvo vidimo munju, a tek nakon nekog vremena čujemo grmljavinu, iako se vibracije zraka, koje mi percipiramo kao zvuk, javljaju istovremeno s bljeskom munje. Činjenica je da je brzina svjetlosti vrlo velika (300 000 km/s), pa možemo pretpostaviti da bljesak vidimo u trenutku njegovog nastanka. A zvuku grmljavine, koji je nastao istodobno s munjom, potrebno je dosta opipljivo vrijeme da prijeđe udaljenost od mjesta njegovog pojavljivanja do promatrača koji stoji na zemlji. Na primjer, ako čujemo grmljavinu više od 5 sekundi nakon što smo vidjeli munju, možemo zaključiti da je grmljavinsko nevrijeme udaljeno najmanje 1,5 km od nas. Brzina zvuka ovisi o svojstvima medija u kojem se zvuk širi. Znanstvenici su razvili razne načine određivanje brzine zvuka u bilo kojem okruženju.

Brzina zvuka i njegova frekvencija određuju valnu duljinu. Promatrajući valove u ribnjaku, primjećujemo da su divergentni krugovi nekada manji, a nekada veći, drugim riječima, razmak između vrhova ili dolina 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 udaljenost između uzastopnih valova, to će njihovi vrhovi rjeđe dodirivati naše prste. Takav jednostavan pokus omogućuje nam zaključiti da u slučaju valova na površini vode za danu brzinu širenja vala, veća frekvencija odgovara manjoj udaljenosti između vrhova valova, to jest kraćim valovima, i, obrnuto, na nižu frekvenciju, dulje valove.

Isto vrijedi i za zvučne valove. Činjenica da zvučni val prolazi kroz određenu točku u prostoru može se suditi po promjeni tlaka u danoj točki. Ova promjena potpuno ponavlja titranje membrane izvora zvuka. Osoba čuje zvuk jer zvučni val vrši različit pritisak na bubnjić njenog uha. Čim vrh zvučnog vala (ili područje visokog tlaka) dopre do našeg uha. Osjećamo pritisak. Ako se područja pojačanog pritiska zvučnog vala dovoljno brzo slijede, tada bubnjić našeg uha brzo vibrira. Ako su vrhovi zvučnog vala daleko jedan iza drugog, onda će bubnjić vibrirati puno sporije.

Brzina zvuka u zraku je iznenađujuće konstantna. Već smo vidjeli da je frekvencija zvuka izravno povezana s udaljenosti između vrhova zvučnog vala, odnosno postoji određeni odnos između frekvencije zvuka i valne duljine. Ovaj odnos možemo izraziti na sljedeći način: valna duljina jednaka je brzini podijeljenoj s frekvencijom. Može se reći i na drugi način: valna duljina je obrnuto proporcionalna frekvenciji s faktorom proporcionalnosti jednakim brzini zvuka.

Kako zvuk postaje čujan? Kada zvučni valovi uđu u ušni kanal, uzrokuju vibriranje bubnjića, srednjeg i unutarnjeg uha. Ulaskom u tekućinu koja ispunjava pužnicu, eter utječu na stanice dlačica unutar Cortijevog organa. Slušni živac prenosi te impulse u mozak, gdje se pretvaraju u zvukove.

Mjerenje buke

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

U bučnim područjima mnogi ljudi razvijaju simptome bolesti buke: povećanu živčanu razdražljivost, umor, visoki krvni tlak.

Razina buke se mjeri u jedinicama,

Izražavanje stupnja zvukova pritiska, - decibela. Ovaj pritisak se ne percipira unedogled. Razina buke od 20-30 dB praktički je bezopasna za ljude - to je prirodno pozadinska buka. Što se tiče glasnih zvukova, ovdje je dopuštena granica približno 80 dB. Zvuk od 130 dB već izaziva bol u osobi, a 150 mu postaje nepodnošljiv.

Akustična buka je nasumična zvučna vibracija različite fizičke prirode, karakterizirana nasumičnom promjenom amplitude, frekvencije.

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

Prag sluha je minimalna glasnoća zvuka koju osoba percipira. Na razliciti ljudi to je drugačije, pa se stoga konvencionalno prag sluha smatra zvučnim tlakom jednakim 2x10 "5 N / m2 pri 1000 Hz, što odgovara snazi od 10" 12 W / m2. S tim se veličinama uspoređuje izmjereni zvuk.

Na primjer, zvučna snaga motora pri polijetanju mlaznog zrakoplova iznosi 10 W/m2, odnosno premašuje prag za 1013 puta. Nezgodno je raditi s tako velikim brojevima. Za zvukove različite glasnoće kažu da je jedan glasniji od drugog ne za toliko puta, nego za toliko jedinica. Jedinica za volumen zove se Bel - po izumitelju telefona A. Belu (1847.-1922.). Glasnoća se mjeri u decibelima: 1 dB = 0,1 B (Bel). Vizualni prikaz odnosa intenziteta zvuka, zvučnog tlaka i razine glasnoće.

Percepcija zvuka ne ovisi samo o njegovoj kvantitativne karakteristike(pritisak i snaga), ali i na njegovu kvalitetu - frekvenciju.

Isti zvuk na različitim frekvencijama razlikuje se u glasnoći.

Neki ljudi ne čuju zvukove visoke frekvencije. Dakle, kod starijih ljudi gornja granica percepcije zvuka pada na 6000 Hz. Ne čuju, primjerice, cviljenje komarca i cvrčak, koji proizvode zvukove frekvencije oko 20 000 Hz.

Slavni engleski fizičar D. Tyndall ovako opisuje jednu svoju šetnju s prijateljem: „Livade s obje strane ceste vrvjele su kukcima, koji su ispunjavali zrak svojim oštrim zujanjem do mojih ušiju, ali moj prijatelj nije čuo bilo što od ovoga - glazba insekata letjela je izvan granica njegovog sluha” !

Razine buke

Glasnoća - razina energije u zvuku - mjeri se u decibelima. Šapat iznosi približno 15 dB, šuštanje glasova u studentskoj dvorani doseže približno 50 dB, a ulična buka u gustom prometu iznosi približno 90 dB. Buka iznad 100 dB može biti nepodnošljiva za ljudsko uho. Zvukovi reda veličine 140 dB (na primjer, zvuk polijetanja mlaznog zrakoplova) mogu biti bolni za uho i oštetiti bubnjić.

Za većinu ljudi, sluh postaje tup s godinama. To je zbog činjenice da ušne koščice gube svoju prvobitnu pokretljivost, pa se vibracije ne prenose na unutarnje uho. Osim toga, infekcije slušnih organa mogu oštetiti bubnjić i negativno utjecati na funkcioniranje kostiju. Ako imate bilo kakvih problema sa sluhom, odmah se obratite liječniku. Neke vrste gluhoće uzrokovane su oštećenjem unutarnjeg uha ili slušnog živca. Gubitak sluha također može biti uzrokovan stalnom izloženošću buci (kao što je u tvornici) ili iznenadnim i vrlo glasnim udarima zvuka. Morate biti vrlo oprezni kada koristite osobne stereo svirače, jer pretjerana glasnoća također može dovesti do gluhoće.

Dopuštena buka u zatvorenom prostoru

Što se tiče razine buke, potrebno je napomenuti da takav pojam nije prolazan i zakonski nedorečen. Dakle, u Ukrajini su do danas na snazi sanitarne norme za dopuštenu buku u prostorijama stambenih i javnih zgrada i na području stambene izgradnje usvojene još u vrijeme SSSR-a. Prema ovom dokumentu, u stambenim prostorijama mora biti osigurana razina buke koja ne prelazi 40 dB danju i 30 dB noću (od 22:00 do 08:00).

Često je buka važna informacija. Trkač automobila ili motocikla pažljivo sluša zvukove koje proizvode motor, šasija i drugi dijelovi vozila u pokretu, jer svaka strana buka može biti najava nesreće. Buka ima značajnu ulogu u akustici, optici, računalnoj tehnologiji i medicini.

Što je buka? Shvaća se kao kaotična složena vibracija različite fizičke prirode.

Problem buke postoji već jako dugo. Već u davna vremena zvuk kotača po kaldrmi kod mnogih je izazivao nesanicu.

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

Zagađenje bukom okoliš raste cijelo vrijeme. Ako je 1948. godine, tijekom ankete stanovnika velikih gradova, 23% ispitanika odgovorilo potvrdno na pitanje da li su zabrinuti zbog buke u stanu, a zatim 1961. godine - već 50%. U posljednjem desetljeću razina buke u gradovima porasla je 10-15 puta.

Buka je vrsta zvuka, iako se često naziva "neželjeni zvuk". Istodobno, prema stručnjacima, buka tramvaja procjenjuje se na razinu od 85-88 dB, trolejbusa - 71 dB, autobusa s motorom snage veće od 220 KS. S. - 92 dB, manje od 220 KS S. - 80-85 dB.

Znanstvenici iz Državno sveučilište Ohio je zaključio da ljudi koji su redovito izloženi glasnoj buci imaju 1,5 puta veću vjerojatnost da će razviti akustični neurom od ostalih.

Akustični neurom je benigni tumor koji uzrokuje gubitak sluha. Znanstvenici su pregledali 146 pacijenata s akustičnim neuromom i 564 zdravih ljudi. Svima su postavljana pitanja o tome koliko često se suočavaju s glasnim zvukovima ne slabijim od 80 decibela (buka promet). Upitnik je uzimao u obzir buku instrumenata, motora, glazbe, dječje vriske, buku na sportskim događanjima, u barovima i restoranima. Sudionici studije također su upitani koriste li zaštitu za sluh. Oni koji redovito slušaju glasna glazba, rizik od akustičnog neuroma povećan je 2,5 puta.

Za one koji su bili izloženi tehničkoj buci - 1,8 puta. Za ljude koji redovito slušaju dječji plač, buka na stadionima, u restoranima ili barovima je 1,4 puta veća. Pri korištenju zaštite za sluh rizik od akustičnog neuroma nije veći nego kod osoba koje uopće nisu izložene buci.

Utjecaj akustične buke na čovjeka

Utjecaj akustične buke na osobu je različit:

A. Štetno

Buka uzrokuje benigni tumor

Dugotrajna buka negativno utječe na organ sluha, rastežući bubnjić, čime se smanjuje osjetljivost na zvuk. Dovodi do sloma u radu srca, jetre, do iscrpljenosti i prenaprezanja živčanih stanica. Zvukovi i buka velike snage utječu na slušni aparat, živčani centri može izazvati bol i šok. Ovako radi zagađenje bukom.

Šumovi su umjetni, tehnogeni. Imaju negativan učinak na ljudski živčani sustav. Jedna od najgorih gradskih buka je buka cestovnog prometa na glavnim autocestama. Nadražuje živčani sustav, pa osobu muči tjeskoba, osjeća se umorno.

B. Povoljno

Korisni zvukovi uključuju buku lišća. Zapljuskivanje valova djeluje umirujuće na našu psihu. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, lagano pljuskanje vode i zvuk surfanja uvijek su ugodni za osobu. Oni ga smiruju, oslobađaju stresa.

C. Medicinski

Terapeutski učinak na čovjeka uz pomoć zvukova prirode nastao je od liječnika i biofizičara koji su radili s astronautima početkom 80-ih godina dvadesetog stoljeća. U psihoterapijskoj praksi u liječenju se koriste prirodni šumovi razne bolesti kao pomoć. Psihoterapeuti također koriste takozvani "bijeli šum". Ovo je vrsta šištanja, nejasno podsjeća na zvuk valova bez prskanja vode. Liječnici vjeruju da "bijeli šum" smiruje i uspavljuje.

Utjecaj buke na ljudski organizam

Ali jesu li samo slušni organi ti koji pate od buke?

Učenici se potiču 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 pate od neuroza uzrokovanih povećanom bukom.

3. Bolesti poput gastritisa, čira na želucu i crijevu najčešće se nalaze kod ljudi koji žive i rade u bučnom okruženju. Estradni glazbenici 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 bolesnika s epilepsijom.

5. Buka deprimira živčani sustav, posebno kod ponovljenog djelovanja.

6. Pod utjecajem buke dolazi do trajnog smanjenja frekvencije i dubine disanja. Ponekad postoji aritmija srca, hipertenzija.

7. Pod utjecajem buke mijenja se metabolizam ugljikohidrata, masti, bjelančevina, soli, što se očituje u promjeni biokemijskog sastava krvi (snižava se razina šećera u krvi).

Prekomjerna buka (iznad 80 dB) utječe ne samo na organe sluha, već i na druge organe i sustave (krvožilni, probavni, živčani itd.), vitalni procesi su poremećeni, energetski metabolizam počinje prevladavati nad plastičnim, što dovodi do preranog starenja tijelo .

PROBLEM BUKE

Veliki grad uvijek prati prometna buka. Tijekom proteklih 25-30 godina buka se povećala za 12-15 dB u velikim gradovima diljem svijeta (tj. glasnoća buke se povećala 3-4 puta). Ako se zračna luka nalazi unutar grada, kao što je slučaj u Moskvi, Washingtonu, Omsku i nizu drugih gradova, to dovodi do višestrukog prekoračenja maksimalnog prihvatljivoj razini zvučni podražaji.

Pa ipak, cestovni promet je vodeći među glavnim izvorima buke u gradu. On je taj koji uzrokuje buku do 95 dB na ljestvici mjerača razine zvuka na glavnim ulicama gradova. Razina buke u dnevnim sobama sa zatvorenim prozorima koji gledaju na autocestu samo je 10-15 dB niža nego na ulici.

Buka automobila ovisi o mnogim razlozima: marki automobila, njegovoj ispravnosti, brzini, kvaliteti površine ceste, snazi motora itd. Buka iz motora naglo se povećava u trenutku njegovog pokretanja i zagrijavanja. Kada se automobil kreće prvom brzinom (do 40 km / h), buka motora je 2 puta veća od buke koju stvara pri drugoj brzini. Kad automobil snažno koči, buka se također znatno povećava.

Otkrivena je ovisnost stanja ljudskog tijela o razini buke u okolišu. Uočene su određene promjene funkcionalno stanje središnji živčani i kardiovaskularni sustav uzrokovan bukom. Ishemijska bolest bolesti srca, hipertenzija, povišeni kolesterol u krvi češći su kod ljudi koji žive u bučnim područjima. Buka jako ometa san, smanjuje njegovo trajanje i dubinu. Period uspavljivanja produljuje se za sat ili više, a nakon buđenja ljudi se osjećaju umorno i imaju glavobolju. Sve se to na kraju pretvara u kronični prekomjerni rad, slabi imunološki sustav, doprinosi razvoju bolesti i smanjuje učinkovitost.

Sada se vjeruje da buka može skratiti životni vijek osobe za gotovo 10 godina. Sve je više psihički bolesnih osoba zbog sve češćih zvučnih podražaja, a posebno su bukom pogođene žene. Općenito, broj osoba oštećena sluha u gradovima se povećao, ali su najčešće pojave postale glavobolja i povećana razdražljivost.

ZAGAĐENJE BUKOM

Zvuk i buka velike snage utječu na slušni aparat, živčane centre i mogu izazvati bol i šok. Ovako radi zagađenje bukom. Tiho šuštanje lišća, žubor potoka, glasovi ptica, lagano pljuskanje vode i zvuk surfanja uvijek su ugodni za osobu. Oni ga smiruju, oslobađaju stresa. Ovo se koristi u medicinskim ustanovama, u sobama za psihološku pomoć. Prirodni šumovi prirode sve su rjeđi, potpuno nestaju ili su zaglušeni industrijskim, prometnim i drugim šumovima.

Dugotrajna buka negativno utječe na organ sluha, smanjujući osjetljivost na zvuk. Dovodi do sloma u radu srca, jetre, do iscrpljenosti i prenaprezanja živčanih stanica. Oslabljene stanice živčanog sustava ne mogu dovoljno uskladiti svoj rad raznih sustava organizam. To dovodi do prekida njihovih aktivnosti.

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

Svaka osoba drugačije percipira buku. Mnogo ovisi o dobi, temperamentu, zdravstvenom stanju, uvjetima okoline. Buka ima akumulativni učinak, odnosno akustični podražaji nakupljajući se u tijelu sve više deprimiraju živčani sustav. Buka posebno štetno djeluje na neuropsihičku aktivnost organizma.

Zvukovi uzrokuju funkcionalni poremećaji kardiovaskularnog sustava; ima štetan učinak na vizualne i vestibularne analizatore; smanjiti refleksnu aktivnost, što često uzrokuje nesreće i ozljede.

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

Sve više liječnika govori o bolesti buke, predominantna lezija sluha i živčanog sustava. Izvor zagađenja bukom može biti industrijsko poduzeće ili promet. Osobito teški damperi i tramvaji proizvode mnogo buke. Buka utječe na živčani sustav čovjeka, stoga se u gradovima i poduzećima poduzimaju mjere zaštite od buke. Željezničke i tramvajske pruge i ceste uz koje prijevoz tereta, mora se izvaditi iz središnji dijelovi gradove u rijetko naseljena područja i oko njih stvoriti zelene površine koje dobro apsorbiraju buku. Avioni ne bi trebali letjeti iznad gradova.

ZVUČNA IZOLACIJA

Izbjeći štetni učinci zvučna izolacija puno pomaže

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

Stupanj zaštite od buke zgrada prvenstveno je određen normama dopuštene buke za prostorije ove namjene.

BORBA PROTIV AKUSTIČNE BUKE

Akustički laboratorij MNIIP razvija odjeljake "Akustička ekologija" u sklopu projektna dokumentacija. Izvode se projekti zvučne izolacije prostorija, kontrole buke, proračuni sustava za pojačavanje zvuka, akustička mjerenja. Iako u običnim prostorijama ljudi sve više traže akustičnu udobnost – dobru zaštitu od buke, razumljiv govor i nepostojanje tzv. akustični fantomi – negativne zvučne slike koje tvore neki. U konstrukcijama namijenjenim dodatnoj borbi s decibelima, izmjenjuju se barem dva sloja - "tvrda" (gips ploča, gips vlakna).Također, akustični dizajn trebao bi zauzeti svoju skromnu nišu unutra. Za borbu protiv akustične buke koristi se frekvencijsko filtriranje.

GRAD I ZELENE POVRŠINE

Ako svoj dom štitite od buke drvećem, bit će korisno znati da zvukove ne apsorbira lišće. Udarajući u deblo, zvučni valovi se lome, spuštajući se prema tlu koje se apsorbira. Smreka se smatra najboljim čuvarom tišine. Čak i na najprometnijoj autocesti možete živjeti u miru ako svoj dom zaštitite pokraj zelenih stabala. A bilo bi lijepo posaditi kestene u blizini. Jedno odraslo stablo kestena čisti od ispušnih plinova automobila prostor visine do 10 m, širine do 20 m i duljine do 100 m. Pritom, za razliku od mnogih drugih stabala, kesten razgrađuje otrovne plinove gotovo bez ikakve štete na svoj “ zdravlje".

Značaj ozelenjavanja gradskih ulica je velik - gusti zasadi grmlja i šumski pojasevi štite od buke, smanjujući je za 10-12 dB (decibela), smanjuju koncentraciju štetnih čestica u zraku od 100 do 25%, smanjuju vjetar. brzine od 10 do 2 m/s, smanjiti koncentraciju plinova iz strojeva do 15% po jedinici volumena zraka, učiniti zrak vlažnijim, sniziti mu temperaturu, tj. učiniti ga prozračnijim.

Zelene površine također upijaju zvukove, što su stabla viša i što su gušće posađene, to se manje zvukova čuje.

Zelene površine u kombinaciji s travnjacima, cvjetnim gredicama blagotvorno djeluju na ljudsku psihu, smiruju vid, živčani sustav, izvor su inspiracije, povećavaju radnu sposobnost ljudi. Najveća umjetnička i književna djela, otkrića znanstvenika, rođena su pod blagotvoran utjecaj priroda. Tako su nastala najveća glazbena ostvarenja Beethovena, Čajkovskog, Straussa i drugih skladatelja, slike izvanrednih ruskih pejzažista Šiškina, Levitana, djela ruskih i sovjetskih pisaca. Nije slučajno da sibirski znanstveni centar položen je među zelenim nasadima Priobske borove šume. Ovdje, u sjeni gradske vreve, okruženi zelenilom, naši sibirski znanstvenici uspješno provode svoja istraživanja.

Sadnja zelenila u takvim gradovima kao što su Moskva i Kijev je velika; u potonjem, primjerice, ima 200 puta više zasada po stanovniku nego u Tokiju. U glavnom gradu Japana tijekom 50 godina (1920.-1970.) uništena je oko polovica "svih zelenih površina koje se nalaze unutar" radijusa od deset kilometara od centra. U Sjedinjenim Državama, gotovo 10.000 hektara središnjih gradskih parkova izgubljeno je u posljednjih pet godina.

← Buka negativno utječe na stanje ljudskog zdravlja, prije svega, pogoršanje sluha, stanje živčanog i kardiovaskularnog sustava.

← Buku je moguće mjeriti posebnim uređajima - mjeračima razine zvuka.

← Moramo se boriti štetan utjecaj buke kontrolom razine buke, kao i korištenjem posebne mjere za smanjenje razine buke.