A hangterjedés jellemzői különböző anyagokban. Hangterjedés. A mélység hangja

Tudjuk, hogy a hang a levegőben terjed. Ezért hallhatjuk. Vákuumban nem létezhet hang. De ha a hang a levegőn keresztül terjed, annak részecskéinek kölcsönhatása miatt, akkor más anyagok nem továbbítják? Lesz.

A hang terjedése és sebessége különböző médiában

A hangot nem csak a levegő továbbítja. Valószínűleg mindenki tudja, hogy ha a falhoz dugja a fülét, a szomszéd szobában hallhatja a beszélgetéseket. NÁL NÉL ez az eset a hang a falon keresztül halad át. A hangok vízben és más közegben terjednek. Sőt, a hang terjedése különböző környezetekben eltérő módon történik. A hang sebessége változó az anyagtól függően.

Érdekes módon a hang terjedési sebessége a vízben majdnem négyszer nagyobb, mint a levegőben. Vagyis a halak "gyorsabban" hallanak, mint mi. Fémekben és üvegben a hang még gyorsabban terjed. A hang ugyanis a közeg rezgése, és hang hullámok gyorsabban továbbíthatók jobb vezetőképességű környezetben.

A víz sűrűsége és vezetőképessége nagyobb, mint a levegőé, de kisebb, mint a fémeké. Ennek megfelelően a hangot másképp továbbítják. Amikor egyik közegről a másikra mozog, a hang sebessége megváltozik.

A hanghullám hossza is változik, ahogy az egyik közegből a másikba kerül. Csak a frekvenciája marad változatlan. De ettől még a falakon keresztül is meg tudjuk különböztetni, hogy konkrétan ki beszél.

Mivel a hang rezgés, a rezgésekre és hullámokra vonatkozó összes törvény és képlet jól alkalmazható a hangrezgésekre. A levegőben lévő hangsebesség kiszámításakor azt is figyelembe kell venni, hogy ez a sebesség a levegő hőmérsékletétől függ. A hőmérséklet növekedésével a hang terjedési sebessége nő. Nál nél normál körülmények között a hangsebesség levegőben 340 344 m/s.

hang hullámok

A hanghullámok, amint az a fizikából ismeretes, rugalmas közegben terjednek. Ezért a hangokat jól közvetíti a föld. Füledet a földre téve már messziről hallod a léptek zaját, a paták csörömpölését stb.

Gyermekkorában bizonyára mindenki úgy szórakozott, hogy a fülét a sínekre tette. A vonat kerekeinek hangja több kilométeren keresztül továbbítódik a síneken. Az alkotáshoz fordított hatás hangelnyelés, használjon puha és porózus anyagokat.

Például annak érdekében, hogy megvédjük a helyiséget az idegen hangoktól, vagy fordítva, hogy a hangok a helyiségből kifelé ne szökjenek ki, a helyiséget kezeljük és hangszigeteljük. A falak, a padló és a mennyezet speciális habosított polimer alapú anyagokkal vannak kárpitozva. Egy ilyen kárpitban minden hang nagyon gyorsan elhallgat.

1. A hang forrása lehet bármilyen test, amely rezeg.

2. Hogyan terjed a hang?

2. A hang hosszanti hullámok formájában terjed a levegőben.

3. Terjedhet-e a hang anyagtól mentes térben?

3. Az anyagtól mentes térben a hang nem terjed. Mivel a hanghullám nem terjedhet tovább.

4. Okoz-e hangérzetet bármilyen hullám, amely eléri az emberi fület?

4. Nem, minden a hullám oszcillációinak gyakoriságától függ.

5. Miért nem érzékelik a szívdobogás okozta hullám hangjaként? A tüdő térfogatának ingadozása légzés közben?

5. A légzés során a szívverés és a tüdőtérfogat okozta hullámokat nem érzékeljük hangként, mivel frekvenciájuk nagyon alacsony (20 Hz alatti). Például a szívveréseknél, ha figyelembe vesszük, hogy az átlagos emberi pulzus 100 ütés/perc, akkor azt kapjuk, hogy a szívverés frekvenciája v ≈ 1,67 Hz, ami jóval alacsonyabb, mint 20 Hz. Ugyanez történik a tüdő térfogatának légzés közbeni ingadozása esetén is.

Madarak éneke, eső és szél hangja, mennydörgés, zene – minden, amit hallunk, hangnak tekintünk.

Tudományos szempontból a hang fizikai jelenség, ami az szilárd, folyékony és gáznemű közegben terjedő mechanikai rezgések. Hallási érzéseket váltanak ki.

Hogyan jön létre a hanghullám?

Kattintson a képre

Minden hang rugalmas hullámok formájában terjed. A hullámok pedig olyan rugalmas erők hatására keletkeznek, amelyek akkor jelennek meg, amikor a test deformálódik. Ezek az erők hajlamosak visszaállítani a testet eredeti állapotába. Például egy kifeszített húr álló állapotban nem szólal meg. De csak félre kell venni, mivel a rugalmassági erő hatására hajlamos lesz felvenni eredeti helyzetét. Rezgő hangforrássá válik.

Bármilyen rezgő test lehet hangforrás, például egy oldalra rögzített vékony acéllemez, fúvós hangszerben levegő, emberi hangszálak, csengő stb.

Mi történik a levegőben, amikor rezgés lép fel?

Mint minden gáznak, a levegőnek is van rugalmassága. Ellenáll a nyomásnak, és a nyomás csökkentése után azonnal tágulni kezd. Egyenletesen továbbítja a rá nehezedő nyomást különböző irányokba.

Ha egy dugattyú segítségével élesen összenyomja a levegőt, akkor a nyomás ezen a helyen azonnal megnő. Azonnal átkerül a szomszédos levegőrétegekbe. Zsugorodnak, és a bennük lévő nyomás nő, az előző rétegben pedig csökken. Tehát a lánc mentén váltakozó zónák a megnövekedett és csökkentett nyomás továbbadják.

Felváltva oldalra térve, a hangzó húr először az egyik, majd az ellenkező irányba sűríti a levegőt. Abban az irányban, amerre a húr eltért, a nyomás valamivel nagyobb lesz, mint a légköri nyomás. TÓL TŐL ellenkező oldal a nyomás ugyanannyival csökken, mivel ott a levegő megritkul. A tömörítés és a ritkítás váltakozik és különböző irányokba terjed, levegőrezgéseket okozva. Ezeket a rezgéseket ún hanghullám . És a légköri nyomás és a nyomás közötti különbséget a levegő kompressziós vagy ritkulási rétegében ún akusztikus, vagy hangnyomás.

Kattintson a képre

A hanghullám nemcsak levegőben terjed, hanem folyékony és szilárd közegben is. Például a víz kiváló hangvezető. Egy szikla becsapódását halljuk a víz alatt. Egy felszíni hajó propellereinek zaja felveszi a tengeralattjáró akusztikáját. Ha egy fa deszka egyik végére teszünk egy karórát, akkor a fülünket a tábla másik végére téve halljuk, hogy ketyeg.

Mások lesznek a hangok vákuumban? A 17. században élt Robert Boyle angol fizikus, kémikus és teológus egy üvegedénybe helyezett órát, amelyből kiszivattyúzták a levegőt. Nem hallotta az óra ketyegését. Ez azt jelentette, hogy a hanghullámok nem terjednek a levegőtlen térben.

Hanghullám jellemzői

A hangrezgések formája a hangforrástól függ. A legtöbb egyszerű alak egyenletes vagy harmonikus rezgésekkel rendelkeznek. Szinuszosként ábrázolhatók. Az ilyen rezgéseket az amplitúdó, a hullámhossz és a rezgések terjedési gyakorisága jellemzi.

Amplitúdó

Amplitúdó ban ben általános eset a test maximális eltérésének nevezzük az egyensúlyi helyzettől.

Mivel egy hanghullám váltakozó magas és alacsony nyomás, akkor gyakran a nyomásingadozások terjedésének folyamataként tartják számon. Ezért beszélnek róla légnyomás amplitúdója hullámban.

A hang hangereje az amplitúdótól függ. Minél nagyobb, annál hangosabb a hang.

Az emberi beszéd minden hangjának van egy rezgési formája, amely csak rá jellemző. Így az "a" hang rezgési formája eltér a "b" hang rezgésformájától.

Hullámfrekvencia és periódus

A másodpercenkénti rezgések számát ún hullámfrekvencia .

f = 1/T

ahol T az oszcilláció periódusa. Ennyi idő kell ahhoz, hogy egy teljes oszcilláció bekövetkezzen.

Minél hosszabb az időszak, annál alacsonyabb a frekvencia, és fordítva.

A frekvencia mértékegysége a nemzetközi mérési rendszerben az SI hertz (Hz). 1 Hz másodpercenként egy rezgés.

1 Hz = 1 s -1.

Például a 10 Hz-es frekvencia 1 másodperc alatt 10 rezgést jelent.

1000 Hz = 1 kHz

A hangmagasság a rezgési frekvenciától függ. Minél magasabb a frekvencia, annál magasabb a hang tónusa.

Az emberi fül nem képes minden hanghullámot érzékelni, csak azokat, amelyek frekvenciája 16-20 000 Hz. Ezeket a hullámokat tekintik hanghullámoknak. A 16 Hz alatti frekvenciájú hullámokat infrahangnak, a 20 000 Hz feletti hullámokat ultrahangnak nevezzük.

Az ember nem érzékeli sem az infra-, sem az ultrahanghullámokat. De az állatok és a madarak hallják az ultrahangot. Például egy közönséges pillangó megkülönbözteti a 8000-160 000 Hz frekvenciájú hangokat. A delfinek által érzékelt tartomány még szélesebb, 40-200 ezer Hz között mozog.

Hullámhossz

Hullámhossz nevezzük a harmonikus hullám két legközelebbi pontja közötti távolságot, amelyek azonos fázisban vannak, például két csúcs között. Kijelölve mint ƛ .

Egy periódusnak megfelelő idő alatt egy hullám a hosszával megegyező távolságot tesz meg.

Hullámterjedési sebesség

v = ƛ /T

Mert T = 1/f

akkor v = ƛ f

Hangsebesség

A hangsebesség kísérletek segítségével történő meghatározására a 17. század első felében történtek kísérletek. Francis Bacon angol filozófus Az új organon című művében a probléma megoldásának saját módját javasolta, amely a fény- és hangsebesség különbségén alapul.

Köztudott, hogy a fény sebessége sokkal nagyobb, mint a hangsebesség. Ezért zivatar idején először villámcsapást látunk, és csak ezután hallunk mennydörgést. A fény- és hangforrás és a megfigyelő távolságának, valamint a fény és a hang felvillanása közötti idő ismeretében a hangsebesség kiszámítható.

Bacon ötletét Marin Marsenne francia tudós alkalmazta. A muskétát elsütő férfitól bizonyos távolságban tartózkodó megfigyelő rögzítette a fény felvillanásától a lövés hangjáig eltelt időt. Ezután a távolságot elosztottuk az idővel, hogy megkapjuk a hangsebességet. A kísérlet eredményei szerint a sebesség 448 m/s volt. Ez egy durva becslés volt.

A 19. század elején a Párizsi Tudományos Akadémia tudósainak egy csoportja megismételte ezt a tapasztalatot. Számításaik szerint a fénysebesség 350-390 m/s volt. De ez a szám sem volt pontos.

Elméletileg Newton megpróbálta kiszámítani a fénysebességet. Számításait a Boyle-Mariotte törvényre alapozta, amely a gáz viselkedését írja le izotermikus folyamat (állandó hőmérsékleten). Ez pedig akkor történik meg, ha a gáz térfogata nagyon lassan változik, és sikerül átadni a környezetnek a benne előforduló hőt.

Newton azt is feltételezte, hogy a kompresszió és a ritkítás területei között a hőmérséklet gyorsan kiegyenlítődik. De ezek a feltételek nem léteznek egy hanghullámban. A levegő nem vezeti jól a hőt, és nagy a távolság a kompressziós és ritkító rétegek között. A kompressziós réteg hőjének nincs ideje áthaladni a ritkítórétegbe. És hőmérséklet különbség van köztük. Ezért Newton számításai tévesnek bizonyultak. 280 m/s adatot adtak.

A francia tudós, Laplace meg tudta magyarázni, hogy Newton hibája az volt, hogy a hanghullám levegőben terjed adiabatikus változó hőmérsékletű körülmények között. Laplace számításai szerint a hangsebesség levegőben 0 o C hőmérsékleten 331,5 m/s. Ráadásul a hőmérséklet emelkedésével növekszik. És amikor a hőmérséklet 20 ° C-ra emelkedik, akkor már 344 m / s lesz.

A hanghullámok különböző sebességgel terjednek a különböző médiában.

Gázok és folyadékok esetén a hangsebesség kiszámítása a következő képlettel történik:

ahol Val vel - hangsebesség,

β - a közeg adiabatikus összenyomhatósága,

ρ - sűrűség.

A képletből látható, hogy a sebesség a közeg sűrűségétől és összenyomhatóságától függ. Levegőben kevesebb, mint folyadékban. Például 20 ° C-os vízben ez 1484 m / s. Sőt, minél nagyobb a víz sótartalma, annál gyorsabban terjed benne a hang.

Először 1827-ben mérték vízben a hangsebességet. Ez a kísérlet némileg emlékeztetett Maren Marsenne fénysebességének mérésére. Az egyik csónak oldaláról harangot engedtek a vízbe. Több mint 13 km-re az első hajótól volt a második. Az első csónakon egyszerre ütötték meg a harangot és gyújtották fel a lőport. A második hajón felvették a villanás idejét, majd a csengő hangjának érkezési idejét. A távolságot elosztva az idővel, megkapjuk a hanghullám sebességét a vízben.

A hang sebessége a legnagyobb szilárd közegben. Például acélban több mint 5000 m/s.

A hangokat a forrásuktól távol észleljük. A hang általában a levegőben jut el hozzánk. A levegő egy rugalmas közeg, amely továbbítja a hangot.

Ha a hangátviteli közeget eltávolítják a forrás és a vevő között, akkor a hang nem terjed, és ezért a vevő nem fogja fel. Mutassuk meg ezt kísérletileg.

Tegyünk egy ébresztőórát a légszivattyú csengője alá (80. ábra). Amíg levegő van a harangban, a csengő hangja tisztán hallható. Amikor levegőt pumpálnak ki a csengő alól, a hang fokozatosan gyengül, végül hallhatatlanná válik. Átvivő közeg nélkül a harang cintányérjának rezgései nem tudnak terjedni, a hang nem jut el a fülünkig. Engedje be a levegőt a csengő alá, és hallja újra a csengetést.

Rizs. 80. Kísérlet, amely bebizonyítja, hogy olyan térben, ahol nincs anyagi közeg, a hang nem terjed

A rugalmas anyagok, például fémek, fa, folyadékok, gázok jól vezetik a hangokat.

A fatábla egyik végére tegyünk egy zsebórát, a másik végére mi magunk lépünk át. Ha a füledet a táblához tesszük, halljuk az órát.

Kössünk egy madzagot egy fémkanálhoz. Rögzítse a zsinór végét a fülhöz. A kanalat megütve erős hangot fogunk hallani. Még erősebb hangot fogunk hallani, ha a zsineget drótra cseréljük.

A puha és porózus testek rossz hangvezetők. Annak érdekében, hogy minden helyiséget megvédjen az idegen hangok behatolásától, a falakat, a padlót és a mennyezetet hangelnyelő anyagrétegekkel kell lerakni. Közbenső rétegként nemezt, préselt parafát, porózus köveket, különféle szintetikus anyagokat (például habosított műanyagot) használnak habosított polimerek alapján. Az ilyen rétegekben a hang gyorsan elhalványul.

A folyadékok jól vezetik a hangot. A halak például jól hallják a lépteket és a hangokat a parton, ezt a tapasztalt horgászok tudják.

Tehát a hang bármilyen rugalmas közegben - szilárd, folyékony és gáznemű - terjed, de nem terjedhet olyan térben, ahol nincs anyag.

A forrás rezgései rugalmas hangfrekvenciás hullámot hoznak létre a környezetében. A fület elérő hullám a dobhártyára hat, és a hangforrás frekvenciájának megfelelő frekvencián rezeg. A dobhártya remegése a csontokon keresztül a végződésekre terjed hallóideg, irritálja őket, és így hangérzetet kelt.

Emlékezzünk vissza, hogy gázokban és folyadékokban csak hosszanti rugalmas hullámok létezhetnek. A levegőben lévő hangot például hosszanti hullámok közvetítik, azaz a hangforrásból érkező levegő váltakozó kondenzációja és ritkasága.

A hanghullám, mint bármely más mechanikai hullám, nem azonnal terjed a térben, hanem egy bizonyos sebességgel. Ez látható például a fegyver elsütésének messziről történő megfigyelésével. Először tüzet és füstöt látunk, majd egy idő után lövés hangját halljuk. A füst az első hangrezgéssel egy időben jelenik meg. A hang fellépése (a füst megjelenése) és a fülbe jutás pillanata közötti t időintervallum mérésével meghatározhatjuk a hang terjedési sebességét:

A mérések azt mutatják, hogy a hangsebesség levegőben 0 °C-on és normál légköri nyomás egyenlő 332 m/s.

Minél nagyobb a hangsebesség a gázokban, annál magasabb a hőmérsékletük. Például 20 °C-on a hangsebesség levegőben 343 m/s, 60 °C-on - 366 m/s, 100 °C-on - 387 m/s. Ez azzal magyarázható, hogy a hőmérséklet emelkedésével a gázok rugalmassága növekszik, és minél nagyobb rugalmassági erők lépnek fel a közegben annak deformációja során, annál nagyobb a részecskék mobilitása, és annál gyorsabban kerülnek át a rezgések egy pontból a másikba. egy másik.

A hang sebessége attól is függ, hogy milyen közegben terjed a hang. Például 0 °C-on a hangsebesség hidrogénben 1284 m/s, szén-dioxidban pedig 259 m/s, mivel a hidrogénmolekulák kisebb tömegűek és kevésbé inertek.

Manapság a hangsebesség bármilyen környezetben mérhető.

Molekulák folyadékokban és szilárd anyagok közelebb helyezkednek el egymáshoz, és erősebben kölcsönhatásba lépnek, mint a gázmolekulák. Ezért a hangsebesség folyékony és szilárd közegben nagyobb, mint gáznemű közegben.

Mivel a hang egy hullám, a hangsebesség meghatározásához a V = s / t képlet mellett használhatja az Ön által ismert képleteket is: V = λ / T és V = vλ. A feladatok megoldása során a levegőben lévő hangsebesség általában 340 m/s.

Kérdések

1. Mi a célja a 80. ábrán látható kísérletnek? Írja le, hogyan hajtják végre ezt a kísérletet, és milyen következtetéseket von le belőle!
2. Terjedhet-e a hang gázokban, folyadékokban, szilárd testekben? Válaszait példákkal támassza alá.
3. Melyik test vezeti jobban a hangot – rugalmas vagy porózus? Mondjon példákat rugalmas és porózus testekre!
4. Milyen hullám - hosszanti vagy keresztirányú - a levegőben terjedő hang; vízben?
5. Mondjon egy példát, amely megmutatja, hogy a hanghullám nem azonnal terjed, hanem egy bizonyos sebességgel.

30. gyakorlat

1. Hallható-e a Holdon egy hatalmas robbanás hangja a Földön? Indokolja a választ.
2. Ha egy-egy szappantartó felét köt a cérna mindkét végére, akkor egy ilyen telefon segítségével akár suttoghat is, ha különböző helyiségekben tartózkodik. Magyarázza meg a jelenséget.
3. Határozza meg a vízben a hangsebességet, ha egy 0,002 s periódussal rezgő forrás 2,9 m hosszú hullámokat gerjeszt vízben!
4. Határozza meg a 725 Hz-es hanghullám hullámhosszát levegőben, vízben és üvegben.
5. Egy hosszú fémcső egyik végét egyszer kalapáccsal találták el. Az ütközésből származó hang továbbterjed a cső második végére a fémen keresztül; a cső belsejében lévő levegőn keresztül? Hány ütést fog hallani a cső másik végén álló személy?
6. Egy egyenes szakasz közelében álló megfigyelő vasúti, gőzt láttam a távolban haladó gőzmozdony sípja fölött. A gőz megjelenése után 2 másodperccel sípszót hallott, majd 34 másodperc múlva a gőzmozdony elhaladt a szemlélő mellett. Határozza meg a mozdony sebességét!

Gondolt már arra, hogy a hang az élet, a cselekvés, a mozgás egyik legszembetűnőbb megnyilvánulása? És arról is, hogy minden hangnak megvan a maga „arca”? És még mi is becsukott szemek, anélkül, hogy látnánk semmit, csak a hang alapján sejthetjük, mi történik körülöttünk. Meg tudjuk különböztetni ismerőseink hangját, hallunk suhogást, üvöltést, ugatást, nyávogást stb. Mindezek a hangok gyermekkorunkból ismerősek számunkra, és bármelyiket könnyen beazonosíthatjuk. Sőt, abszolút csendben is a felsorolt ​​hangok mindegyikét halljuk belső hallásunkkal. Képzeld el úgy, mintha valódi lenne.

Mi a hang?

Érzékelt hangok emberi fül, az egyik legfontosabb információforrás a minket körülvevő világról. A tenger és a szél zaja, a madarak éneke, az emberek hangja és az állatok kiáltása, a mennydörgés, a mozgó fülek hangja megkönnyíti a változó külső körülményekhez való alkalmazkodást.

Ha például egy kő leesett a hegyekben, és nem volt a közelben senki, aki meghallotta a zuhanásának hangját, akkor a hang létezett vagy sem? A kérdésre egyformán lehet válaszolni pozitívan és negatívan is, hiszen a „hang" szó kettős jelentéssel bír. Ezért egyet kell értenünk. Ezért egyet kell értenünk azzal, hogy mit tekintünk hangnak - fizikai jelenségnek a hang terjedésének formájában. a levegőben lévő hangrezgés vagy a hallgató érzése. lényegében ok, a második egy hatás, míg az első hangfogalom objektív, a második szubjektív. Az első esetben a hang valójában egy energiafolyam folyó patakként folyik. Egy ilyen hang megváltoztathatja a környezetet, amelyen áthalad, és maga is megváltozik. az agy.Hangot hallva az ember különféle érzéseket élhet át.A hangok összetett komplexuma, amit zenének nevezünk, sokféle érzelmet vált ki.A hangok képezik a beszéd alapját, amely az emberi társadalom fő kommunikációs eszközeként szolgál. Végül létezik a hangnak egy olyan formája, mint a zaj. A szubjektív észlelés szempontjából az alapos elemzés bonyolultabb, mint az objektív értékeléssel.

Hogyan lehet hangot létrehozni?

Minden hangban közös, hogy az azokat létrehozó testek, vagyis a hangforrások oszcillálnak (bár ezek a rezgések legtöbbször a szem számára láthatatlanok). Például az emberek és sok állat hangja hangszálaik rezgése, a szél hangja következtében keletkezik. hangszerek, a sziréna hangja, a szél sípja, a mennydörgés a légtömeg ingadozásának köszönhető.

Egy vonalzó példáján szó szerint a szemeddel láthatod, hogyan születik a hang. Milyen mozgást végez a vonalzó, amikor az egyik végét rögzítjük, a másikat visszahúzzuk és elengedjük? Észre fogjuk venni, hogy mintha remegett, habozott. Ennek alapján arra a következtetésre jutunk, hogy a hangot egyes tárgyak rövid vagy hosszú oszcillációja hozza létre.

A hang forrása nem csak vibráló tárgyak lehetnek. A golyók vagy lövedékek sípja repülés közben, a szél üvöltése, a sugárhajtómű zúgása a légáramlás megszakadásaiból születik, amelyek során ritkulása, összenyomódása is előfordul.

Ezenkívül egy eszköz - egy hangvilla - segítségével észrevehetők a hang rezgő mozgásai. Ez egy ívelt fémrúd, egy rezonátordoboz lábára szerelve. Ha kalapáccsal megütöd a hangvillát, megszólal. A hangvilla ágainak rezgése észrevehetetlen. De észlelhetők, ha egy meneten felfüggesztett kis golyót egy hangzó hangvillához visznek. A labda időnként pattog, ami a Cameron ágainak ingadozását jelzi.

A hangforrás és a környező levegő kölcsönhatása következtében a levegőrészecskék a hangforrás mozgásával időben (vagy "majdnem időben") összehúzódnak és kitágulnak. Ezután a levegő, mint folyékony közeg tulajdonságai miatt a rezgések egyik levegőrészecskéből a másikba kerülnek.

A hanghullámok terjedésének magyarázata felé

Ennek eredményeként a rezgések a levegőn keresztül terjednek egy távolságra, azaz hang vagy akusztikus hullám, vagy egyszerűen a hang terjed a levegőben. Az emberi fülbe jutó hang pedig érzékeny területein rezgéseket gerjeszt, amelyeket beszéd, zene, zaj stb. formájában érzékelünk (a hang forrás jellege által diktált tulajdonságaitól függően) ).

Hanghullámok terjedése

Meg lehet nézni, hogyan "fut" a hang? Átlátszó levegőben vagy vízben maguk a részecskék rezgései észrevehetetlenek. De könnyű olyan példát találni, amely megmondja, mi történik, amikor a hang terjed.

A hanghullámok terjedésének szükséges feltétele az anyagi környezet jelenléte.

Vákuumban a hanghullámok nem terjednek, mivel nincsenek olyan részecskék, amelyek kölcsönhatást továbbítanak a rezgésforrásból.

Ezért a Holdon a légkör hiánya miatt teljes csend uralkodik. Még a meteorit felszínére zuhanását sem hallja a megfigyelő.

A hanghullámok terjedési sebességét a részecskék közötti kölcsönhatás átviteli sebessége határozza meg.

A hangsebesség a hanghullámok terjedési sebessége közegben. Gázban a hangsebesség a molekulák hősebességének nagyságrendjéhez (pontosabban valamivel kisebbé) válik, ezért a gáz hőmérsékletének növekedésével növekszik. Minél nagyobb az anyag molekuláinak kölcsönhatásának potenciális energiája, annál nagyobb a hangsebesség, tehát a hangsebesség folyadékban, ami viszont meghaladja a gáz hangsebességét. Például be tengervíz a hangsebesség 1513 m/s. Az acélban, ahol keresztirányú és longitudinális hullámok terjedhetnek, terjedési sebességük eltérő. A keresztirányú hullámok 3300 m/s, hosszanti irányban 6600 m/s sebességgel terjednek.

A hangsebesség bármely közegben a következő képlettel számítható ki:

ahol β a közeg adiabatikus összenyomhatósága; ρ - sűrűség.

A hanghullámok terjedésének törvényei

A hangterjedés alaptörvényei közé tartoznak a különböző médiumok határain való visszaverődés és fénytörés törvényei, valamint a hang diffrakciója és szóródása akadályok és inhomogenitások jelenlétében a közegben és a közegek közötti határfelületeken.

A hangterjedési távolságot a hangelnyelési tényező befolyásolja, vagyis a hanghullámok energiájának visszafordíthatatlan átvitele más típusú energiákba, különösen hővé. Fontos tényező a sugárzás iránya és a hangterjedés sebessége is, amely a közegtől és annak adott állapotától függ.

Az akusztikus hullámok a hangforrásból minden irányba terjednek. Ha egy hanghullám áthalad egy viszonylag kis lyukon, akkor minden irányban terjed, és nem megy irányított sugárban. Például a nyitott ablakon keresztül a helyiségbe behatoló utcai hangok minden pontján hallatszanak, nem csak az ablakra.

A hanghullámok akadályon való terjedésének jellege az akadály méretei és a hullámhossz közötti aránytól függ. Ha az akadály méretei kicsik a hullámhosszhoz képest, akkor a hullám az akadály körül áramlik, minden irányba terjedve.

Az egyik közegből a másikba áthatoló hanghullámok eltérnek eredeti irányuktól, vagyis megtörnek. A törésszög lehet nagyobb vagy kisebb, mint a beesési szög. Attól függ, hogy milyen közegből hatol be a hang. Ha a hangsebesség a második közegben nagyobb, akkor a törésszög nagyobb lesz, mint a beesési szög, és fordítva.

Ha útközben akadályba ütközik, a hanghullámok visszaverődnek róla egy szigorúan meghatározott szabály szerint - a visszaverődési szög egyenlő a szöggel esés – ehhez kapcsolódik a visszhang fogalma. Ha a hang több, különböző távolságra lévő felületről verődik vissza, többszörös visszhang keletkezik.

A hang széttartó gömbhullám formájában terjed, amely egyre nagyobb térfogatot tölt ki. A távolság növekedésével a közeg részecskéinek rezgései gyengülnek, a hang eloszlik. Ismeretes, hogy az átviteli távolság növeléséhez a hangot egy adott irányba kell koncentrálni. Amikor például azt akarjuk, hogy meghallgassák, tegyük a kezünket a szánkhoz, vagy használjunk szájcsövet.

A diffrakció, vagyis a hangsugarak hajlítása nagy hatással van a hangterjedés tartományára. Minél heterogénebb a közeg, annál jobban elhajlik a hangsugár, és ennek megfelelően annál rövidebb a hangterjedési távolság.

Hangtulajdonságok és jellemzők

Fő fizikai jellemzők hang - rezgések frekvenciája és intenzitása. Befolyásolják az emberek hallási észlelését is.

Az oszcilláció periódusa az az idő, amely alatt egy teljes rezgés következik be. Példa erre a lengő inga, amikor a bal szélső helyzetből a jobb szélsőbe mozog, és visszatér eredeti helyzetébe.

Az oszcillációs frekvencia a teljes rezgések (periódusok) száma egy másodpercben. Ezt az egységet hertznek (Hz) hívják. Minél magasabb az oszcillációs frekvencia, annál magasabb hangot hallunk, vagyis a hangnak magasabb a hangja. Az elfogadott nemzetközi mértékegységrendszer szerint az 1000 Hz-et kilohertznek (kHz), az 1 000 000-et megahertznek (MHz) nevezik.

Frekvenciaeloszlás: hallható hangok - 15Hz-20kHz-en belül, infrahangok - 15Hz alatt; ultrahang - 1,5 (104 - 109 Hz; hiperhang - 109 - 1013 Hz-en belül).

Az emberi fül a legérzékenyebb a 2000-5000 kHz frekvenciájú hangokra. A legnagyobb hallásélesség 15-20 éves korban figyelhető meg. A hallás romlik az életkorral.

A hullámhossz fogalma az oszcilláció periódusához és frekvenciájához kapcsolódik. A hanghullám hossza a közeg két egymást követő koncentrációja vagy ritkulása közötti távolság. A víz felszínén terjedő hullámok példáját használva ez a távolság két csúcs között.

A hangok hangszínben is különböznek. A hang fő hangját másodlagos hangok kísérik, amelyek mindig magasabb frekvenciájúak (felhangok). A hangszín az minőségi jellemző hang. Minél több felhang kerül rá a főhangra, annál "lédúsabb" a hangzás zeneileg.

A második fő jellemző az oszcillációk amplitúdója. Ez a legnagyobb eltérés a harmonikus rezgések egyensúlyi helyzetétől. Az inga példáján - maximális eltérése a bal szélső helyzetbe vagy a jobb szélső helyzetbe. A rezgések amplitúdója határozza meg a hang intenzitását (erősségét).

A hang erősségét vagy intenzitását az egy négyzetcentiméteres területen egy másodperc alatt átáramló akusztikus energia mennyisége határozza meg. Következésképpen az akusztikus hullámok intenzitása függ a forrás által a közegben keltett akusztikus nyomás nagyságától.

A hangosság viszont összefügg a hang intenzitásával. Minél nagyobb a hang intenzitása, annál hangosabb. Ezek a fogalmak azonban nem egyenértékűek. A hangosság a hang által keltett hallásérzés erősségének mértéke. Ugyanolyan intenzitású hang is létrejöhet különféle emberek hallásérzékelés nem egyenlő hangosságában. Minden embernek megvan a saját hallásküszöbe.

Egy személy nem hallja a nagyon nagy intenzitású hangokat, és nyomás, sőt fájdalom érzéseként érzékeli őket. Ezt a hangerőt fájdalomküszöbnek nevezik.

A hang hatása az emberi fülre

Az emberi hallószervek képesek érzékelni a 15-20 hertz és 16-20 ezer hertz közötti frekvenciájú rezgéseket. A jelzett frekvenciájú mechanikai rezgéseket hangnak vagy akusztikusnak nevezik (akusztika - a hang tanulmányozása).Az emberi fül a legérzékenyebb az 1000-3000 Hz frekvenciájú hangokra. A legnagyobb hallásélesség 15-20 éves korban figyelhető meg. A hallás romlik az életkorral. Egy 40 év alatti személynél a legnagyobb érzékenység 3000 Hz, 40 és 60 éves kor között - 2000 Hz, 60 év felett - 1000 Hz. Az 500 Hz-ig terjedő tartományban már 1 Hz-en is meg tudjuk különböztetni a frekvencia csökkenését vagy növekedését. Magasabb frekvenciákon hallókészülékünk kevésbé fogékony erre az enyhe frekvenciaváltozásra. Tehát 2000 Hz után csak akkor tudjuk megkülönböztetni egyik hangot a másiktól, ha a frekvenciakülönbség legalább 5 Hz. Kisebb eltéréssel a hangok ugyanolyannak tűnnek számunkra. Kivétel nélkül azonban szinte nincs szabály. Vannak emberek, akiknek szokatlanul jó a hallása. Egy tehetséges zenész a rezgések töredékével érzékeli a hangváltozást.

A külső fül a fülkagylóból és a hallójáratból áll, amelyek összekötik a dobhártyával. A külső fül fő funkciója a hangforrás irányának meghatározása. A hallójárat, amely egy két centiméter hosszú, befelé keskenyedő cső, védi a fül belső részeit és rezonátorként működik. A hallójárat a dobhártyánál végződik, egy membrán, amely a hanghullámok hatására rezeg. Itt, a középfül külső határán történik az objektív hang átalakulása szubjektívvé. A dobhártya mögött három kis, egymással összefüggő csont található: a kalapács, az üllő és a kengyel, amelyeken keresztül a rezgések a belső fülbe jutnak.

Ott, a hallóidegben elektromos jelekké alakulnak át. A kis üreg, ahol a kalapács, az üllő és a kengyel található, levegővel van megtöltve, és az Eustachianus csővel kapcsolódik a szájüreghez. Ez utóbbinak köszönhetően ugyanaz a nyomás megmarad a belső és kívül dobhártya. Általában fülkürt zárt, és csak hirtelen nyomásváltozással (ásításkor, nyeléskor) nyílik ki, hogy kiegyenlítse azt. Ha például megfázás miatt az ember Eustachian-csöve zárva van, akkor a nyomás nem kiegyenlítődik, és az ember fájdalmat érez a fülében. Továbbá a rezgések a dobhártyától az ovális ablakhoz jutnak, amely a belső fül kezdete. A dobhártyára ható erő egyenlő a nyomás és a dobhártya területének szorzatával. De a hallás igazi titkai ezzel kezdődnek ovális ablak. A hanghullámok a fülkagylót kitöltő folyadékban (perilimfában) terjednek. A belső fülnek ez a csiga alakú szerve három centiméter hosszú, és teljes hosszában két részre van osztva egy válaszfallal. A hanghullámok elérik a partíciót, megkerülik azt, majd majdnem ugyanoda terjednek, ahol először érintették a partíciót, de a másik oldalról. A cochlea septum egy alaphártyából áll, amely nagyon vastag és feszes. A hangrezgések hullámos hullámokat hoznak létre a felületén, míg a különböző frekvenciájú bordák a membrán teljesen meghatározott szakaszaiban helyezkednek el. A mechanikai rezgések elektromos rezgéssé alakulnak át egy speciális szervben (Corti-szerv), amely a fő membrán felső része felett helyezkedik el. A tektoriális membrán Corti szerve felett helyezkedik el. Mindkét szerv egy folyadékba – az endolimfába – merül, és a Reissner membrán választja el őket a csiga többi részétől. A Corti orgonából kinőtt szőrszálak szinte áthatolnak a tektoriális membránon, és amikor hang keletkezik, összeérnek - a hang átalakul, most elektromos jelek formájában kódolódik. Hangfelfogó képességünk erősítésében jelentős szerepe van a koponya bőrének és csontjainak, jó vezetőképességük miatt. Például, ha a fülét a sínhez illeszti, akkor a közeledő vonat mozgását jóval azelőtt észlelheti, hogy megjelenne.

A hang hatása az emberi szervezetre

Az elmúlt évtizedekben rohamosan megnövekedett a különféle autók és egyéb zajforrások száma, elterjedtek a gyakran nagy hangerővel bekapcsolt hordozható rádiók és magnók, valamint a hangos populáris zene iránti szenvedély. Megjegyzendő, hogy a városokban 5-10 évente a zajszint 5 dB-lel (decibellel) növekszik. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az ember távoli ősei számára a zaj riasztó jelzés volt, jelezve a veszély lehetőségét. Ugyanakkor gyorsan megváltozott a szimpatikus-mellékvese és a szív- és érrendszer, a gázcsere és más típusú anyagcsere (emelkedett a vér cukor- és koleszterinszintje), felkészítve a szervezetet a harcra vagy menekülésre. Bár a modern emberben a hallásnak ez a funkciója elvesztette gyakorlati jelentőségét, a „létért folytatott küzdelem vegetatív reakciói” megmaradtak. Tehát még egy rövid távú, 60-90 dB-es zaj is növeli az agyalapi mirigy hormonok szekrécióját, amelyek számos más hormon, különösen a katekolaminok (adrenalin és noradrenalin) termelését serkentik, fokozódik a szív, az erek munkája. keskeny, és artériás nyomás(POKOL). Ugyanakkor megjegyezték, hogy a vérnyomás legkifejezettebb emelkedése a magas vérnyomásban szenvedő betegeknél és az arra örökletes hajlamú személyeknél figyelhető meg. A zaj hatására az agyi tevékenység megszakad: megváltozik az elektroencefalogram jellege, csökken az érzékelés élessége és a mentális teljesítmény. Az emésztés romlása következett be. Ismeretes, hogy a zajos környezetnek való hosszan tartó expozíció halláskárosodáshoz vezet. Az emberek egyéni érzékenységüktől függően eltérően értékelik a zajt kellemetlennek és zavarónak. Ugyanakkor a hallgatót érdeklő zene és beszéd még 40-80 dB-en is viszonylag könnyen átvihető. Általában a hallás érzékeli a 16-20000 Hz-es ingadozásokat (másodpercenkénti oszcilláció). Ezt fontos hangsúlyozni visszafelé sül el nemcsak a hallható rezgéstartományban okoz túlzott zajt: az emberi hallással nem érzékelhető tartományban (20 ezer Hz felett és 16 Hz alatt) az ultra- és infrahang is. ideges megerőltetés, rossz közérzet, szédülés, a belső szervek tevékenységének megváltozása, különös tekintettel az ideg- és a szív- és érrendszerre. Megállapítást nyert, hogy a nagy nemzetközi repülőterek közelében található területek lakosainál egyértelműen magasabb a magas vérnyomás előfordulása, mint ugyanazon város csendesebb részén. A túlzott zaj (80 dB felett) nem csak a hallószervekre, hanem más szervekre és rendszerekre is (keringési, emésztőrendszeri, idegrendszeri stb.) hatással van, az életfolyamatok felborulnak, az energiaanyagcsere kezd érvényesülni a műanyaggal szemben, ami idő előtti öregedés szervezet.

Ezekkel a megfigyelésekkel-felfedezésekkel kezdtek megjelenni az emberre gyakorolt ​​célirányos befolyásolás módszerei. Különféle módon befolyásolhatja az ember elméjét és viselkedését, amelyek közül az egyik speciális felszerelést igényel (technotronikai technikák, zombizás.).

Hangszigetelés

Az épületek zajvédelmének mértékét elsősorban a szabványok határozzák meg megengedett zaj az erre a célra szolgáló helyiségekre. Az állandó zaj normalizált paraméterei a számított pontokon az L, dB hangnyomásszintek, oktáv frekvenciasávokban 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz geometriai középfrekvenciákkal. Hozzávetőleges számításokhoz LA, dBA hangszintek használata megengedett. Az időszakos zaj normalizált paraméterei a tervezési pontokon az ekvivalens hangszintek LA eq, dBA és a maximális zajszintek LA max, dBA.

A megengedett hangnyomásszinteket (az egyenértékű hangnyomásszinteket) az SNiP II-12-77 "Zajvédelem" szabvány szabványosítja.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a helyiségekben a külső forrásokból származó zaj megengedett szintjét a helyiségek normatív szellőztetésének biztosításával határozzák meg (lakóhelyiségek, kórtermek, osztályok esetében - nyitott ablakokkal, keresztekkel, keskeny ablakszárnyakkal).

A levegőben terjedő zajtól való izolálás a hangenergia csillapítása, amikor az áthalad a kerítésen.

A lakó- és középületek, valamint az ipari vállalkozások melléképületeinek és helyiségeinek zárószerkezeteinek hangszigetelésének szabványos paraméterei a védőszerkezet léghangszigetelési mutatója Rw, dB és a mennyezet alatti csökkentett ütközési zajszint indexe.

Zaj. Zene. Beszéd.

A hangok hallószervek általi észlelése szempontjából alapvetően három kategóriába sorolhatók: zaj, zene és beszéd. Ezek a hangjelenségek különböző területei, amelyek egy személyre jellemző információval rendelkeznek.

A zaj egy rendszertelen kombináció egy nagy szám hangok, vagyis mindezen hangok összeolvadása egyetlen diszharmonikus hanggá. Úgy gondolják, hogy a zaj a hangok olyan kategóriája, amely zavarja az embert vagy bosszantja.

Az ember csak bizonyos mennyiségű zajt képes kezelni. De ha eltelik egy óra - egy másik, és a zaj nem szűnik meg, akkor feszültség, idegesség és még fájdalom is jelentkezik.

A hang megölhet egy embert. A középkorban még volt ilyen kivégzés, amikor az embert harang alá helyezték, és verni kezdték. A harangozás fokozatosan megölt egy embert. De ez a középkorban volt. Korunkban megjelentek a szuperszonikus repülőgépek. Ha egy ilyen repülőgép 1000-1500 méteres magasságban repül a város felett, akkor a házak ablakai kirepednek.

A zene különleges jelenség a hangok világában, de a beszéddel ellentétben nem közvetít pontos szemantikai vagy nyelvi jelentéseket. Az érzelmi telítettség és a kellemes zenei asszociációk kisgyermekkorban kezdődnek, amikor a gyermek még verbálisan kommunikál. Ritmusok és énekek kötik össze édesanyjával, az éneklés és a tánc pedig a kommunikáció egyik eleme a játékokban. A zene szerepe az emberi életben olyan nagy, hogy in utóbbi évek az orvostudomány neki tulajdonítja gyógyító tulajdonságait. A zene segítségével normalizálhatja a bioritmusokat, biztosíthatja a szív- és érrendszer optimális aktivitását. De csak emlékezni kell arra, hogyan mennek harcba a katonák. A dal ősidők óta nélkülözhetetlen tulajdonsága a katonamenetnek.

Infrahang és ultrahang

Lehet-e hangnak nevezni azt, amit egyáltalán nem hallunk? Szóval mi van, ha nem halljuk? Ezek a hangok már senki és semmi számára nem elérhetők?

Például a 16 hertz alatti frekvenciájú hangokat infrahangnak nevezzük.

Infrahang - rugalmas rezgések és hullámok, amelyek frekvenciája az ember számára hallható frekvenciatartomány alatt van. Általában a 15-4 Hz-et veszik az infrahang tartomány felső határának; egy ilyen meghatározás feltételes, hiszen kellő intenzitással néhány Hz-es frekvencián hallásérzékelés is fellép, bár ebben az esetben az érzet tónusos jellege megszűnik, és csak az egyes rezgésciklusok válnak megkülönböztethetővé. Az infrahang alsó frekvenciahatára bizonytalan. Jelenleg a vizsgálati területe körülbelül 0,001 Hz-re terjed ki. Így az infrahang-frekvenciák tartománya körülbelül 15 oktávot fed le.

Az infrahanghullámok a levegőben és a vízi környezetben, valamint a földkéregben terjednek. Az infrahangok közé tartoznak a nagy építmények, különösen a járművek, épületek alacsony frekvenciájú rezgései is.

És bár a fülünk nem "fogja" az ilyen rezgéseket, de az ember valahogy mégis érzékeli őket. Ilyenkor kellemetlen, olykor zavaró érzéseket tapasztalunk.

Régóta megfigyelték, hogy egyes állatok sokkal korábban tapasztalják a veszélyérzetet, mint az emberek. Előre reagálnak egy távoli hurrikánra vagy egy közelgő földrengésre. Másrészt a tudósok azt találták, hogy a természetben bekövetkező katasztrofális események során infrahangok lépnek fel - alacsony frekvenciájú rezgések a levegőben. Ez olyan hipotéziseket szült, hogy az állatok éles érzékszerveiknek köszönhetően korábban észlelik az ilyen jeleket, mint az emberek.

Sajnos az infrahangot számos gép és ipari létesítmény állítja elő. Ha mondjuk autóban vagy repülőben történik, akkor egy idő után a pilóták vagy a sofőrök szoronganak, gyorsabban elfáradnak, és ez balesetet okozhat.

Az infrahangos gépekben zajt adnak, és akkor nehezebb rajtuk dolgozni. És körülötted mindenkinek nehéz dolga lesz. Nem jobb, ha infrahangos szellőztetéssel „búg” egy lakóépületben. Úgy tűnik, hogy nem hallható, de az emberek bosszankodnak, és akár meg is betegedhetnek. Az infraszonikus nehézségektől való megszabadulás lehetővé teszi egy speciális "tesztet", amelyet minden eszköznek át kell mennie. Ha az infrahangzónában „fonizál”, akkor nem kap bérletet az emberekhez.

Mit nevezünk nagyon magas hangmagasságnak? Ilyen nyikorgás, ami a fülünk számára elérhetetlen? Ez az ultrahang. Ultrahang – körülbelül (1,5–2) (104 Hz (15–20 kHz) és 109 Hz (1 GHz) közötti frekvenciájú rugalmas hullámok; a 109–1012–1013 Hz frekvenciahullámok tartományát általában hiperhangnak nevezik. Az ultrahang kényelmesen három tartományra osztható: alacsony frekvenciájú ultrahang (1,5 (104 - 105 Hz), közepes frekvenciájú ultrahang (105 - 107 Hz), nagyfrekvenciás ultrahang (107 - 109 Hz). Mindegyik tartomány saját specifikus generálás, vétel, terjesztés és alkalmazás jellemzői .

Az ultrahang fizikai természeténél fogva rugalmas hullám, és ebben nem különbözik a hangtól, ezért a hang és az ultrahang hullámok közötti frekvenciahatár feltételes. A magasabb frekvenciák és ebből adódóan a rövid hullámhosszok miatt azonban az ultrahang terjedésének számos sajátossága van.

Az ultrahang rövid hullámhossza miatt természetét elsősorban a közeg molekulaszerkezete határozza meg. Az ultrahang gázban és különösen levegőben nagy csillapítással terjed. A folyadékok és szilárd anyagok általában jó ultrahangvezetők - a csillapítás bennük sokkal kisebb.

Az emberi fül nem képes érzékelni az ultrahanghullámokat. Sok állat azonban szabadon érzékeli. Többek között ezek azok a kutyák, amelyeket olyan jól ismerünk. De a kutyák sajnos nem tudnak „ugatni” ultrahanggal. De a denevérekés a delfinek elképesztő képességgel rendelkeznek az ultrahang kibocsátására és fogadására.

A hiperhang rugalmas hullámok 109-1012-1013 Hz frekvenciájú. Fizikai természeténél fogva a hiperhang nem különbözik a hangtól és az ultrahanghullámoktól. Az ultrahangnál magasabb frekvenciák és ebből következően rövidebb hullámhosszok miatt a hiperhang kölcsönhatása a közegben lévő kvázirészecskékkel sokkal jelentősebbé válik - vezetési elektronokkal, termikus fononokkal stb. A hiperhangot gyakran kvázirészecskék áramlásaként is ábrázolják. - fononok.

A hiperhang frekvenciatartomány a deciméter, centiméter és milliméter tartomány elektromágneses rezgésének frekvenciáinak felel meg (az úgynevezett ultramagas frekvenciák). Frekvencia 109 Hz levegőben normál légköri nyomáson és szobahőmérséklet azonos nagyságrendűnek kell lennie, mint a molekulák átlagos szabad útja a levegőben azonos körülmények között. A rugalmas hullámok azonban csak akkor terjedhetnek el egy közegben, ha hullámhosszuk észrevehetően nagyobb, mint a részecskék szabad útja gázokban, vagy nagyobb, mint az atomok közötti távolság folyadékokban és szilárd anyagokban. Ezért a hiperszonikus hullámok nem terjedhetnek gázokban (különösen a levegőben) normál légköri nyomáson. Folyadékokban a hiperhang csillapítása nagyon nagy, a terjedési tartomány pedig rövid. A hiperhang viszonylag jól terjed szilárd anyagokban - egykristályokban, különösen alacsony hőmérsékleten. De a hiperhang még ilyen körülmények között is csak 1, maximum 15 centiméteres távolságot képes lefedni.

A hang rugalmas közegben - gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban - terjedő mechanikai rezgések, amelyeket a hallószervek érzékelnek.

Speciális műszerek segítségével láthatja a hanghullámok terjedését.

A hanghullámok károsíthatják az emberi egészséget és fordítva, segíthetnek a betegségek gyógyításában, ez a hang típusától függ.

Kiderült, hogy vannak olyan hangok, amelyeket az emberi fül nem érzékel.

Bibliográfia

Peryskin A. V., Gutnik E. M. Fizika 9. osztály

Kaszjanov V. A. fizika 10. évfolyam

Leonov A. A "Ismerem a világot" Det. enciklopédia. Fizika

2. fejezet Az akusztikus zaj és hatása az emberre

Cél: Az akusztikus zaj emberi testre gyakorolt ​​hatásának vizsgálata.

Bevezetés

A körülöttünk lévő világ az gyönyörű világ hangokat. Körülöttünk emberek és állatok hangja, zene és a szél hangja, a madarak éneke. Az emberek beszéd útján továbbítják az információt, és a hallás segítségével érzékelik azt. Az állatok számára a hang nem kevésbé fontos, és bizonyos szempontból fontosabb is, mert a hallásuk fejlettebb.

A fizika szempontjából a hang olyan mechanikai rezgések, amelyek rugalmas közegben terjednek: vízben, levegőben, szilárd testben stb. Az ember azon képessége, hogy érzékeli a hangrezgéseket, meghallgatja azokat, tükröződik a hangrezgésekben. hangtan - akusztika (a görög akusztikos szóból - hallható, hallható). A hallószerveinkben a hangérzet a légnyomás időszakos változásával jelentkezik. A nagy hangnyomás-változás amplitúdójú hanghullámokat az emberi fül hangos hangként, kis hangnyomásváltozás amplitúdójú hangként érzékeli - csendes hangként. A hang hangereje a rezgések amplitúdójától függ. A hang hangereje az időtartamától és attól is függ egyéni jellemzők hallgató.

A magas frekvenciájú hangrezgéseket magas hangoknak, az alacsony frekvenciájú hangrezgéseket alacsony hangoknak nevezzük.

Az emberi hallószervek körülbelül 20 Hz és 20 000 Hz közötti frekvenciájú hangok érzékelésére képesek. A 20 Hz-nél kisebb nyomásváltozási frekvenciájú közegben a longitudinális hullámokat infrahangnak, a 20 000 Hz-nél nagyobb frekvenciájú ultrahangnak nevezzük. Az emberi fül nem érzékeli az infrahangot és az ultrahangot, azaz nem hall. Meg kell jegyezni, hogy a hangtartomány jelzett határai önkényesek, mivel az emberek életkorától és hangberendezésük egyedi jellemzőitől függenek. Általában az életkor előrehaladtával az észlelt hangok felső frekvenciahatára jelentősen csökken - egyes idősek olyan hangokat hallanak, amelyek frekvenciája nem haladja meg a 6000 Hz-et. A gyerekek éppen ellenkezőleg, olyan hangokat érzékelnek, amelyek frekvenciája valamivel nagyobb, mint 20 000 Hz.

A 20 000 Hz-nél nagyobb vagy 20 Hz-nél kisebb frekvenciájú rezgéseket egyes állatok hallják.

A fiziológiai akusztika vizsgálatának tárgya maga a hallás szerve, annak szerkezete és működése. Az építészeti akusztika a hang terjedését vizsgálja a helyiségekben, a méretek és formák hangra gyakorolt ​​hatását, a falakat és mennyezeteket borító anyagok tulajdonságait. Ez a hang hallási észlelésére utal.

Van még zenei akusztika, amely a hangszereket és azok legjobb hangzásának feltételeit vizsgálja. A fizikai akusztika magának a hangrezgésnek a tanulmányozásával foglalkozik, és azon túl is mostanábanátkarolt és a hallhatóság határain túlmutató fluktuációk (ultraakusztika). Széles körben alkalmaz különféle módszereket a mechanikai rezgések elektromos rezgéssé alakítására és fordítva (elektroakusztika).

Történeti hivatkozás

A hangokat az ókorban kezdték tanulmányozni, mivel az embert minden új iránti érdeklődés jellemzi. Az első akusztikai megfigyeléseket a Kr.e. 6. században végezték. Pythagoras kapcsolatot teremtett a hangmagasság és a hangot kiadó hosszú húr vagy trombita között.

Az ie 4. században Arisztotelész volt az első, aki megértette, hogyan terjed a hang a levegőben. Elmondta, hogy a hangzó test a levegő összenyomódását és megritkulását okozza, a visszhangot az akadályokról visszaverődő hang magyarázza.

A 15. században Leonardo da Vinci megfogalmazta a hanghullámok különböző forrásoktól való függetlenségének elvét.

1660-ban Robert Boyle kísérletei során bebizonyosodott, hogy a levegő hangvezető (a hang nem terjed vákuumban).

1700-1707-ben. Joseph Saveur akusztikáról szóló emlékiratait a Párizsi Tudományos Akadémia adta ki. Saver ezekben a visszaemlékezésekben egy olyan jelenséget tárgyal, amelyet az orgonatervezők jól ismernek: ha két orgonasíp egyszerre két hangot ad ki, csak kissé eltérő hangmagasságban, akkor a dobpergéshez hasonló periodikus hangerősítések hallhatók. Saver ezt a jelenséget a két hang rezgésének periodikus egybeesésével magyarázta. Ha például a két hang közül az egyik másodpercenként 32, a másik 40 rezgésnek felel meg, akkor az első hang negyedik rezgésének vége egybeesik a második hang ötödik rezgésének végével, és így a hang felerősödik. Saver az orgonasípoktól áttért a húrrezgések kísérleti vizsgálatára, a rezgések csomópontjainak és antinódusainak megfigyelésére (ezeket a tudományban még létező elnevezéseket ő vezette be), és azt is észrevette, hogy amikor a húrt gerjesztik, a fő hang, a többi hang hangja, amelynek hullámhossza ½, 1/3, ¼,. főtől. Ezeket a hangokat a legmagasabb harmonikus hangoknak nevezte, és ez a név a tudományban is megmaradt. Végül Saver volt az első, aki megpróbálta meghatározni a rezgések hangként való érzékelésének határát: az alacsony hangoknál másodpercenként 25, a magasaknál pedig 12 800 rezgés határt jelölt meg. Ezt követően Newton ezekre a kísérletekre alapozva. Saver munkáiban megadta a hang hullámhosszának első számítását, és arra a következtetésre jutott, amely ma már jól ismert a fizikában, hogy bármely nyitott cső esetében a kibocsátott hang hullámhossza megegyezik a cső hosszának kétszeresével.

Hangforrások és természetük

Minden hangban közös, hogy az azokat létrehozó testek, vagyis a hangforrások oszcillálnak. Mindenki ismeri azokat a hangokat, amelyek a dob fölé feszített bőr megmozdulásakor adódnak, a tenger hullámai, a széltől ringó ágak. Mindegyik különbözik egymástól. Az egyes hangok "színe" szigorúan attól függ, hogy milyen mozgás miatt keletkezik. Tehát ha az oszcilláló mozgás rendkívül gyors, a hang magas frekvenciájú rezgéseket tartalmaz. A lassabb oszcilláló mozgás alacsonyabb frekvenciájú hangot hoz létre. Különféle kísérletek azt mutatják, hogy minden hangforrás szükségszerűen oszcillál (bár ezek a rezgések leggyakrabban nem észrevehetők a szem számára). Például az emberek és sok állat hangja hangszálaik rezgése, fúvós hangszerek hangja, sziréna hangja, szél fütyülése és mennydörgés következtében keletkezik. a légtömegek ingadozása miatt.

De nem minden rezgő test hangforrás. Például egy menetre vagy rugóra felfüggesztett vibráló súly nem ad ki hangot.

Az oszcillációk ismétlődésének frekvenciáját hertzben (vagy másodpercenkénti ciklusban) mérik; 1 Hz az ilyen periodikus rezgés frekvenciája, a periódus 1 s. Vegye figyelembe, hogy a frekvencia az a tulajdonság, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megkülönböztessük az egyik hangot a másiktól.

Tanulmányok kimutatták, hogy az emberi fül képes hangként érzékelni a testek mechanikai rezgéseit, amelyek 20 Hz és 20 000 Hz közötti frekvencián jelentkeznek. Nagyon gyors, 20 000 Hz-nél nagyobb vagy nagyon lassú, 20 Hz-nél kisebb hangrezgések esetén nem halljuk. Ezért van szükség speciális eszközökre az emberi fül által érzékelt frekvenciahatáron kívül eső hangok regisztrálására.

Ha az oszcilláló mozgás sebessége határozza meg a hang frekvenciáját, akkor annak nagysága (a helyiség mérete) a hangerő. Ha egy ilyen kereket nagy sebességgel forgatunk, akkor magas frekvenciájú hang hallható, a lassabb forgás alacsonyabb frekvenciájú hangot generál. Sőt, minél kisebbek a kerék fogai (a szaggatott vonal mutatja), annál gyengébb a hang, és minél nagyobbak a fogak, vagyis minél jobban eltérnek a lemeztől, annál erősebb a hang. Így még egy hangjellemzőt figyelhetünk meg: a hangosságát (intenzitását).

Lehetetlen megemlíteni a hang olyan tulajdonságát, mint a minőség. A minőség szorosan összefügg a szerkezettel, amely a túl bonyolulttól a rendkívül egyszerűig terjedhet. A rezonátor által támogatott hangvilla hangja nagyon egyszerű felépítésű, hiszen csak egy frekvenciát tartalmaz, melynek értéke kizárólag a hangvilla kialakításától függ. Ebben az esetben a hangvilla hangja lehet erős és gyenge is.

Összetett hangokat hozhat létre, így például sok frekvencia tartalmaz egy orgona akkord hangját. Még egy mandolin húr hangja is meglehetősen összetett. Ez annak köszönhető, hogy a kifeszített húr nem csak a fővel rezeg (mint egy hangvilla), hanem más frekvenciákkal is. További hangokat (harmonikusokat) hoznak létre, amelyek frekvenciája egész számúszor nagyobb, mint az alaphang frekvenciája.

A frekvencia fogalmát tilos a zajra alkalmazni, bár beszélhetünk frekvenciájának egyes területeiről, hiszen ezek különböztetik meg az egyik zajt a másiktól. A zajspektrum már nem ábrázolható egy vagy több vonallal, mint egy monokromatikus jel vagy egy sok harmonikust tartalmazó periodikus hullám esetében. Egy egész sorként van ábrázolva

Egyes hangok, különösen a zenei hangok frekvenciastruktúrája olyan, hogy minden felhang harmonikus az alaphanghoz képest; ilyenkor a hangoknak hangmagasságuk van (a hangmagasság frekvenciája határozza meg). A hangok többsége nem annyira dallamos, nincs bennük a zenei hangokra jellemző frekvenciák közötti integrált arány. Ezek a hangok szerkezetükben hasonlóak a zajhoz. Összefoglalva tehát az elmondottakat, elmondhatjuk, hogy a hangot a hangosság, a minőség és a magasság jellemzi.

Mi történik a hanggal a létrehozása után? Hogyan jut el például a fülünkhöz? Hogyan terjed?

A hangot a fülünkkel érzékeljük. A hangzó test (hangforrás) és a fül (hangvevő) között van egy anyag, amely a hangrezgéseket továbbítja a hangforrásból a vevőbe. Leggyakrabban ez az anyag levegő. A hang nem terjedhet levegőtlen térben. Ahogy a hullámok nem létezhetnek víz nélkül. A kísérletek alátámasztják ezt a következtetést. Tekintsünk egyet közülük. Helyezzen egy csengőt a légszivattyú harangja alá, és kapcsolja be. Ezután szivattyúval kezdik kiszivattyúzni a levegőt. Ahogy a levegő ritkul, a hang egyre gyengébb lesz, és végül szinte teljesen eltűnik. Amikor ismét elkezdek levegőt engedni a csengő alatt, a csengő hangja ismét hallhatóvá válik.

Természetesen a hang nemcsak a levegőben terjed, hanem más testekben is. Ez kísérletileg is tesztelhető. Még az olyan halk hang is, mint az asztal egyik végén heverő zsebóra ketyegése, jól hallható, ha a fülét az asztal másik végéhez illeszti.

Köztudott, hogy a hang nagy távolságokra terjed a földön, és különösen a vasúti síneken. Ha a fülét a sínhez vagy a földhöz illeszti, meghallja egy messzire menő vonat hangját vagy egy vágtató ló csavargóját.

Ha a víz alatt kővel kőhöz ütünk, tisztán halljuk az ütés hangját. Ezért a hang a vízben is terjed. A halak lépteket és emberek hangját hallják a parton, ezt jól tudják a horgászok.

A kísérletek azt mutatják, hogy a különböző szilárd testek eltérően vezetik a hangot. A rugalmas testek jó hangvezetők. A legtöbb fém, fa, gáz és folyadék rugalmas test, ezért jól vezeti a hangot.

A puha és porózus testek rossz hangvezetők. Amikor például egy óra zsebben van, puha ruhával veszi körül, és nem halljuk a ketyegését.

Egyébként az a tény, hogy a kupak alá helyezett haranggal végzett kísérlet a hang szilárd testekben való terjedésével függ össze. hosszú ideje nem tűnt túl meggyőzőnek. A helyzet az, hogy a kísérletezők nem szigetelték el elég jól a harangot, és a hang akkor is hallatszott, amikor a kupak alatt nem volt levegő, mivel a rezgések a telepítés különböző csatlakozásain keresztül továbbadtak.

1650-ben Athanasius Kirch'er és Otto Gücke egy harangkísérlet alapján arra a következtetésre jutott, hogy a hang terjedéséhez nincs szükség levegőre. És csak tíz évvel később Robert Boyle meggyőzően bebizonyította az ellenkezőjét. A levegőben lévő hangot például hosszanti hullámok közvetítik, azaz a hangforrásból érkező levegő váltakozó kondenzációja és ritkasága. De mivel a minket körülvevő tér, a víz kétdimenziós felszínétől eltérően, háromdimenziós, a hanghullámok nem két, hanem három irányban terjednek - divergens gömbök formájában.

A hanghullámok, mint minden más mechanikai hullám, nem azonnal terjednek a térben, hanem egy bizonyos sebességgel. Ennek igazolását a legegyszerűbb megfigyelések teszik lehetővé. Például zivatar idején először villámlást látunk, és csak egy idő után hallunk mennydörgést, bár a levegő általunk hangként érzékelt rezgései a villámcsapással egyidejűleg jelentkeznek. A tény az, hogy a fény sebessége nagyon nagy (300 000 km / s), ezért feltételezhetjük, hogy egy villanást látunk annak előfordulásakor. A villámlással egyidejűleg keletkezett mennydörgés hangja pedig egészen kézzelfogható időbe telik, hogy megtegyük a távolságot a keletkezés helyétől a földön álló szemlélőig. Például, ha mennydörgést hallunk több mint 5 másodperccel a villámlás után, akkor arra következtethetünk, hogy a zivatar legalább 1,5 km-re van tőlünk. A hangsebesség a közeg tulajdonságaitól függ, amelyben a hang terjed. A tudósok kifejlesztették különböző módokon a hangsebesség meghatározása bármilyen környezetben.

A hang sebessége és frekvenciája határozza meg a hullámhosszt. Ha egy tóban figyeljük a hullámokat, észrevesszük, hogy a széttartó körök hol kisebbek, hol nagyobbak, vagyis a hullámhegyek vagy hullámvölgyek közötti távolság eltérő lehet attól függően, hogy mekkora objektum miatt keletkeztek. Ha kellően alacsonyan tartjuk a kezünket a víz felszíne felett, érezni fogunk minden elhaladó csobbanást. Minél nagyobb a távolság az egymást követő hullámok között, annál ritkábban érnek hozzájuk az ujjaink. Egy ilyen egyszerű kísérlet arra enged következtetni, hogy egy adott hullámterjedési sebesség mellett a víz felszínén fellépő hullámok esetén a magasabb frekvencia kisebb hullámhegyek közötti távolságnak, azaz rövidebb hullámoknak felel meg, és fordítva: alacsonyabb frekvencia, hosszabb hullámok.

Ugyanez igaz a hanghullámokra is. Az a tény, hogy egy hanghullám áthalad a tér egy bizonyos pontján, egy adott pont nyomásváltozásából ítélhető meg. Ez a változás teljesen megismétli a hangforrás membránjának rezgését. Az ember azért hall hangot, mert a hanghullám változó nyomást gyakorol a füle dobhártyájára. Amint egy hanghullám csúcsa (vagy nagynyomású terület) eléri a fülünket. nyomást érzünk. Ha a hanghullám fokozott nyomású területei elég gyorsan követik egymást, akkor fülünk dobhártyája gyorsan rezeg. Ha a hanghullám csúcsai messze vannak egymás mögött, akkor a dobhártya sokkal lassabban fog rezegni.

A hangsebesség a levegőben meglepően állandó. Azt már láttuk, hogy a hang frekvenciája közvetlenül összefügg a hanghullám csúcsai közötti távolsággal, vagyis van bizonyos kapcsolat a hangfrekvencia és a hullámhossz között. Ezt az összefüggést a következőképpen fejezhetjük ki: a hullámhossz egyenlő sebességgel osztva a frekvenciával. Másképpen is elmondható: a hullámhossz fordítottan arányos a frekvenciával a hangsebességgel egyenlő arányossági tényezővel.

Hogyan válik hallhatóvá a hang? Amikor a hanghullámok belépnek a hallójáratba, a dobhártya, a középső és a belső fül rezgését okozzák. Bejutni a fülkagylót kitöltő folyadékba, léghullámok befolyásolják a Corti-szervben lévő szőrsejteket. A hallóideg továbbítja ezeket az impulzusokat az agyba, ahol hangokká alakulnak.

Zajmérés

A zaj kellemetlen vagy nem kívánt hang, illetve hangok összessége, amely zavarja a hasznos jelek észlelését, zavarja a csendet, káros ill. irritáló hatás az emberi szervezetre, csökkentve annak teljesítményét.

Zajos területeken sok embernél jelentkeznek a zajbetegség tünetei: fokozott idegi ingerlékenység, fáradtság, magas vérnyomás.

A zajszint mértékegységben történik,

A nyomási hangok mértékének kifejezése, - decibel. Ez a nyomás nem érzékelhető a végtelenségig. A 20-30 dB-es zajszint gyakorlatilag ártalmatlan az emberre – ez természetes háttérzaj. Ami a hangos hangokat illeti, itt a megengedett határ körülbelül 80 dB. A 130 dB-es hang már fájdalmas érzést okoz az emberben, a 150 pedig elviselhetetlenné válik számára.

Az akusztikus zaj véletlenszerű, eltérő fizikai természetű hangrezgés, amelyet az amplitúdó, frekvencia véletlenszerű változása jellemez.

A levegő páralecsapódásaiból és ritkaságából álló hanghullám terjedésével a dobhártyára nehezedő nyomás megváltozik. A nyomás mértékegysége 1 N/m2, a hangteljesítmény mértékegysége pedig 1 W/m2.

A hallásküszöb az a minimális hangerő, amelyet egy személy észlel. Nál nél különböző emberek ez más, és ezért hagyományosan a hallásküszöb 2x10 "5 N / m2 1000 Hz-en, 10" 12 W / m2 teljesítménynek megfelelő hangnyomásnak számít. Ezekkel a mennyiségekkel hasonlítják össze a mért hangot.

Például egy sugárhajtású repülőgép felszállása során a motorok hangereje 10 W/m2, azaz 1013-szor haladja meg a küszöböt. Kényelmetlen ilyen nagy számokkal dolgozni. A különböző hangerősségű hangokról azt mondják, hogy az egyik nem annyiszor, hanem annyi egységgel hangosabb a másiknál. A hangerőegység neve Bel - a telefon feltalálója, A. Bel (1847-1922) után. A hangerőt decibelben mérik: 1 dB = 0,1 B (Bel). A hang intenzitása, a hangnyomás és a hangerő szintje közötti kapcsolat vizuális megjelenítése.

A hang érzékelése nem csak attól függ mennyiségi jellemzők(nyomás és teljesítmény), hanem minősége - frekvencia.

Ugyanaz a hang különböző frekvenciákon eltér a hangerőben.

Vannak, akik nem hallanak magas frekvenciájú hangokat. Tehát idősebb embereknél a hangérzékelés felső határa 6000 Hz-re esik. Nem hallják például a szúnyog csikorgását és a tücsök trilláját, amelyek körülbelül 20 000 Hz frekvenciájú hangokat adnak ki.

A híres angol fizikus, D. Tyndall így írja le egyik barátjával tett sétáját: „Az út mindkét oldalán a rétek hemzsegtek a rovaroktól, amelyek fülemig éles zümmögésükkel betöltötték a levegőt, de barátom nem hallotta. ebből bármi – a rovarok zenéje túlrepült a hallása határain” !

Zajszintek

A hangerőt - a hang energiaszintjét - decibelben mérik. A suttogás körülbelül 15 dB-nek felel meg, a hangok suhogása a hallgatói előadóteremben megközelítőleg eléri az 50 dB-t, az utcai zaj nagy forgalom esetén pedig körülbelül 90 dB-t. A 100 dB feletti zajok elviselhetetlenek lehetnek az emberi fül számára. A 140 dB-es nagyságrendű zajok (például egy sugárhajtású repülőgép felszállásának hangja) fájdalmasak lehetnek a fülben, és károsíthatják a dobhártyát.

A legtöbb ember számára a hallás eltompul az életkorral. Ennek oka az a tény, hogy a fülcsontok elvesztik eredeti mobilitásukat, ezért a rezgések nem jutnak át a belső fülbe. Ezenkívül a hallószervek fertőzései károsíthatják a dobhártyát, és negatívan befolyásolhatják a csontok működését. Ha bármilyen hallásproblémája van, azonnal forduljon orvoshoz. A süketség bizonyos típusait a belső fül vagy a hallóideg károsodása okozza. Halláskárosodást okozhat az állandó zajterhelés (például gyári padlón) vagy a hirtelen és nagyon hangos hangkitörések is. Nagyon óvatosnak kell lennie a személyes sztereó lejátszók használatakor, mivel a túlzott hangerő süketséghez is vezethet.

Megengedett beltéri zaj

A zajszinttel kapcsolatban meg kell jegyezni, hogy egy ilyen fogalom jogszabályi szempontból nem mulandó és rendezetlen. Tehát Ukrajnában a mai napig érvényben vannak a lakó- és középületek helyiségeiben, valamint a lakóépületek területén megengedett zajra vonatkozó egészségügyi normák, amelyeket a Szovjetunió idejében fogadtak el. E dokumentum szerint a lakóhelyiségekben biztosítani kell a zajszintet, amely nem haladhatja meg a 40 dB-t nappal és a 30 dB-t éjszaka (22:00 és 08:00 között).

Gyakran a zaj az fontos információ. Egy autós vagy motoros versenyző figyelmesen figyeli a mozgó jármű motorja, alváza és egyéb alkatrészei által kiadott hangokat, mert minden idegen zaj egy baleset előjele lehet. A zaj jelentős szerepet játszik az akusztikában, az optikában, a számítástechnikában és az orvostudományban.

Mi a zaj? Különféle fizikai természetű, kaotikus komplex rezgésekként értjük.

A zajprobléma már nagyon régóta fennáll. Már az ókorban is sokakban kialvatlanságot okozott a macskaköves járdán a kerekek hangja.

Vagy talán már korábban is felmerült a probléma, amikor a barlangszomszédok veszekedni kezdtek, mert egyikük túl hangosan kopogott kőkés vagy -balta készítés közben?

Zajszennyezés környezet folyamatosan nő. Ha 1948-ban a nagyvárosok lakosai körében végzett felmérés során a válaszadók 23%-a válaszolt igennel arra a kérdésre, hogy aggódik-e a zaj miatt a lakásban, akkor 1961-ben már 50%. Az elmúlt évtizedben a városok zajszintje 10-15-szörösére nőtt.

A zaj egyfajta hang, bár gyakran "nem kívánt hangnak" nevezik. Ugyanakkor a szakértők szerint a villamos zaját 85-88 dB, a trolibusz - 71 dB, a 220 LE-nél nagyobb motorteljesítményű buszok zaját becsülik. Val vel. - 92 dB, kevesebb, mint 220 LE Val vel. - 80-85 dB.

Tudósok a Állami Egyetem Ohio arra a következtetésre jutott, hogy azoknál az embereknél, akik rendszeresen vannak kitéve hangos zajoknak, másfélszer nagyobb valószínűséggel alakulnak ki akusztikus neuromák, mint mások.

Az akusztikus neuroma egy jóindulatú daganat, amely halláskárosodást okoz. A tudósok 146 akusztikus neuromában szenvedő beteget és 564 egészséges embert vizsgáltak meg. Mindannyiuknak kérdéseket tettek fel arról, hogy milyen gyakran kell megküzdeniük a 80 decibelnél nem gyengébb hangos hangokkal (zaj). forgalom). A kérdőív figyelembe vette a hangszerek, motorok zaját, a zenét, a gyerekek sikolyait, a sportesemények, bárok és éttermek zaját. A vizsgálat résztvevőit arról is megkérdezték, hogy használnak-e hallásvédőt. Akik rendszeresen hallgatnak hangos zene, az akusztikus neuroma kockázata 2,5-szeresére nőtt.

Azok számára, akik műszaki zajnak voltak kitéve - 1,8-szor. Azoknál az embereknél, akik rendszeresen hallgatják a gyereksírást, a stadionokban, éttermekben vagy bárokban a zaj 1,4-szerese. Hallásvédő használatakor az akusztikus neuroma kockázata nem nagyobb, mint azoknál az embereknél, akik egyáltalán nincsenek kitéve zajnak.

Az akusztikus zaj hatása az emberre

Az akusztikus zaj hatása az emberre eltérő:

A. Ártalmas

A zaj jóindulatú daganatot okoz

Az elhúzódó zaj károsan befolyásolja a hallószervet, megnyújtja a dobhártyát, ezáltal csökkenti a hangérzékenységet. A szív, a máj működésének lebomlásához, kimerültséghez és az idegsejtek túlterheléséhez vezet. A nagy erejű hangok és zajok hatással vannak a hallókészülékre, idegközpontok fájdalmat és sokkot okozhat. Így működik a zajszennyezés.

A zajok mesterségesek, technogének. Negatív hatással vannak az emberi idegrendszerre. Az egyik legrosszabb városi zaj a közúti közlekedés zaja a főbb autópályákon. Irritálja az idegrendszert, ezért az embert szorongás gyötri, fáradtnak érzi magát.

B. Kedvező

A hasznos hangok közé tartozik a lombok zaja. A hullámok csobbanása nyugtatóan hat pszichénkre. A levelek halk susogása, a patak zúgása, a víz enyhe csobbanása és a szörfözés hangja mindig kellemes az ember számára. Megnyugtatják, oldják a stresszt.

C. Orvosi

Az emberre gyakorolt ​​terápiás hatás a természet hangjainak segítségével az űrhajósokkal foglalkozó orvosoktól és biofizikusoktól származik a huszadik század 80-as éveinek elején. A pszichoterápiás gyakorlatban a természetes zajokat alkalmazzák a kezelés során különféle betegségek mint támogatás. A pszichoterapeuták az úgynevezett „fehér zajt” is használják. Ez egyfajta sziszegés, amely homályosan a hullámok zajára emlékeztet víz fröccsenése nélkül. Az orvosok úgy vélik, hogy a "fehér zaj" megnyugtat és elaltat.

A zaj hatása az emberi szervezetre

De vajon csak a hallószervek szenvednek a zajtól?

A tanulókat arra biztatjuk, hogy tájékozódjanak a következő állítások elolvasásával.

1. A zaj korai öregedést okoz. Százból harminc esetben a zaj 8-12 évvel csökkenti a nagyvárosokban élők várható élettartamát.

2. Minden harmadik nő és minden negyedik férfi szenved a megnövekedett zajszint okozta neurózisban.

3. Az olyan betegségek, mint a gyomorhurut, gyomor- és bélfekély, leggyakrabban olyan embereknél fordulnak elő, akik zajos környezetben élnek és dolgoznak. A különböző zenészeknek gyomorfekélyük van – foglalkozási betegség.

4. Elég hangos zaj már 1 perc elteltével változásokat okozhat az agy elektromos aktivitásában, ami hasonlóvá válik elektromos tevékenység epilepsziás betegek agya.

5. A zaj lenyomja az idegrendszert, különösen ismételt fellépés esetén.

6. A zaj hatására tartósan csökken a légzés gyakorisága és mélysége. Néha van szívritmuszavar, magas vérnyomás.

7. Zaj hatására megváltozik a szénhidrát-, zsír-, fehérje-, sóanyagcsere, ami a vér biokémiai összetételének megváltozásában nyilvánul meg (a vér cukorszintje csökken).

A túlzott zaj (80 dB felett) nemcsak a hallószervekre, hanem más szervekre és rendszerekre is (keringési, emésztőrendszeri, idegrendszeri stb.) hat, az életfolyamatok megzavarodnak, az energiaanyagcsere kezd uralkodni a műanyaggal szemben, ami a hallószervek idő előtti öregedéséhez vezet. a testet.

ZAJPROBLÉMA

Egy nagyvárost mindig közlekedési zaj kísér. Az elmúlt 25-30 évben a zaj 12-15 dB-lel nőtt a világ nagyvárosaiban (azaz a zajerősség 3-4-szeresére nőtt). Ha egy repülőtér a városban található, mint Moszkvában, Washingtonban, Omszkban és számos más városban, az a maximum többszörös túllépéséhez vezet. elfogadható szinten hangingerek.

Ennek ellenére a közúti közlekedés vezető szerepet tölt be a város fő zajforrásai között. Ő az, aki a zajszintmérő skáláján akár 95 dB-es zajt is okoz a városok főutcáin. Az autópályára néző zárt ablakú nappalikban a zajszint mindössze 10-15 dB-lel alacsonyabb, mint az utcán.

Az autók zaja számos tényezőtől függ: az autó márkájától, szervizelhetőségétől, sebességétől, az útfelület minőségétől, a motor teljesítményétől stb. A motor zaja meredeken növekszik az indításkor és a bemelegedéskor. Amikor az autó az első sebességgel halad (legfeljebb 40 km / h), a motor zaja kétszerese a második sebességnél keltett zajnak. Ha az autó erősen fékez, a zaj is jelentősen megnő.

Feltárásra került az emberi szervezet állapotának a környezeti zajszinttől való függése. Bizonyos változásokat észleltek funkcionális állapot a központi idegrendszer és a szív- és érrendszer zaj okozta. Ischaemiás betegség a szívbetegség, a magas vérnyomás, a vér koleszterinszintjének emelkedése gyakoribb a zajos területen élőknél. A zaj nagymértékben zavarja az alvást, csökkenti annak időtartamát és mélységét. Az elalvás időtartama egy órával vagy még tovább nő, és az ébredés után az emberek fáradtnak érzik magukat, és fejfájásuk van. Mindez végül krónikus túlterheltségbe torkollik, legyengíti az immunrendszert, hozzájárul a betegségek kialakulásához, csökkenti a hatékonyságot.

Jelenleg úgy gondolják, hogy a zaj közel 10 évvel csökkentheti az ember várható élettartamát. A megnövekedett hangingerek miatt több az elmebeteg is, főleg a nőket érinti a zaj. Általánosságban elmondható, hogy a városokban nőtt a hallássérültek száma, de a leggyakoribb jelenségek fejfájásés fokozott ingerlékenység.

ZAJSZENNYEZÉS

A nagy erejű hang és zaj befolyásolja a hallókészüléket, az idegközpontokat, és fájdalmat és sokkot okozhat. Így működik a zajszennyezés. A levelek halk susogása, a patak zúgása, a madarak hangja, a víz enyhe csobbanása és a hullámzás mindig kellemes az ember számára. Megnyugtatják, oldják a stresszt. Ezt használják egészségügyi intézményekben, pszichológiai segélyszobákban. A természet természetes zajai egyre ritkábbak, teljesen eltűnnek, vagy elnyomják az ipari, közlekedési és egyéb zajokat.

A hosszan tartó zaj károsan hat a hallószervre, csökkentve a hangérzékenységet. A szív, a máj működésének lebomlásához, kimerültséghez és az idegsejtek túlterheléséhez vezet. Az idegrendszer legyengült sejtjei nem tudják megfelelően koordinálni munkájukat különféle rendszerek szervezet. Ez tevékenységük megzavarásához vezet.

Azt már tudjuk, hogy a 150 dB-es zaj káros az emberre. Nem hiába volt a középkorban a harang alatti kivégzés. A csengő zúgása meggyötört és lassan megölte.

Mindenki másképp érzékeli a zajt. Sok függ életkortól, temperamentumtól, egészségi állapottól, környezeti feltételektől. A zaj akkumulatív hatású, vagyis a testben felhalmozódó akusztikus ingerek egyre jobban lenyomják az idegrendszert. A zaj különösen káros hatással van a szervezet neuropszichés tevékenységére.

A zajok okozzák funkcionális zavarok szív- és érrendszer; káros hatással van a vizuális és vestibularis analizátorokra; csökkenti a reflexaktivitást, ami gyakran baleseteket és sérüléseket okoz.

A zaj alattomos, a szervezetre gyakorolt ​​káros hatása láthatatlanul, észrevétlenül jelentkezik, a szervezetben bekövetkező meghibásodásokat nem észlelik azonnal. Ráadásul az emberi szervezet gyakorlatilag védtelen a zaj ellen.

Egyre több orvos beszél a zajbetegségről, uralkodó elváltozás hallás és idegrendszer. A zajszennyezés forrása lehet ipari vállalkozás vagy közlekedés. Különösen a nehézdömperek és villamosok adnak nagy zajt. A zaj az emberi idegrendszerre hat, ezért zajvédelmi intézkedéseket tesznek a városokban és a vállalkozásokban. Vasúti és villamosvonalak és utak, amelyek mentén áruszállítás, ki kell venni központi részek városokat a ritkán lakott területekre, és körülöttük olyan zöldfelületeket alakítanak ki, amelyek jól elnyelik a zajt. A repülőknek nem szabad városok felett repülniük.

HANGSZIGETELÉS

Elkerülni káros hatások a hangszigetelés sokat segít

A zajcsökkentést építési és akusztikai intézkedésekkel érik el. A külső zárószerkezetekben az ablakok és erkélyajtók hangszigetelése lényegesen kisebb, mint maga a fal.

Az épületek zajvédelmének mértékét elsősorban az ilyen rendeltetésű helyiségekre vonatkozó megengedett zajnormák határozzák meg.

HASZNÁLATI ZAJ KÜZDELEM

Az Acoustics Laboratory Az MNIIP részeként fejleszti az "Akusztikai ökológia" szekciókat projektdokumentáció. A helyiségek hangszigetelésére, zajvédelemre, hangerősítő rendszerek számításaira, akusztikai mérésekre vonatkozó projektek folynak. Bár a hétköznapi helyiségekben az emberek egyre inkább az akusztikus kényelmet keresik - a jó zajvédelmet, az érthető beszédet és az ún. akusztikus fantomok – egyesek által alkotott negatív hangképek. A decibelekkel való további küzdelemre szánt konstrukciókban legalább két réteg váltakozik - "kemény" (gipszkarton, gipszszál). Az akusztikai kialakításnak is el kell foglalnia a szerény rést belül. Az akusztikus zaj leküzdésére frekvenciaszűrést alkalmaznak.

VÁROS ÉS ZÖLDTEREK

Ha fákkal védi otthonát a zajtól, akkor hasznos lesz tudni, hogy a hangokat nem nyeli el a lombozat. A törzset ütve a hanghullámok megtörnek, lefelé haladva a talajba, ami felszívódik. A lucfenyőt a csend legjobb őrzőjének tartják. Még a legforgalmasabb autópályán is nyugodtan élhet, ha zöldellő fák mellett védi otthonát. És jó lenne a közelben gesztenyét ültetni. Egy kifejlett gesztenyefa akár 10 m magas, 20 m széles és 100 m hosszúságig megtisztítja az autók kipufogógázait. Ugyanakkor sok más fától eltérően a gesztenyefa a mérgező gázokat úgy bontja le, hogy szinte semmi károsodást nem okoz. Egészség".

A városi utcákban a zöldítés jelentősége nagyon sűrű - a cserjék és erdősávok sűrű telepítése megvédi a zajt, 10-12 dB-lel (decibellel), csökkenti a káros részecskék koncentrációját a levegőben 100-ról 25% -ra. szélsebességet 10-ről 2 m/s-ra, légtérfogat egységenként legfeljebb 15%-kal csökkenti a gépekből származó gázok koncentrációját, nedvesebbé teszi a levegőt, csökkenti a hőmérsékletét, azaz légáteresztőbbé teszi.

A zöldfelületek a hangokat is elnyelik, minél magasabbak a fák és minél sűrűbb az ültetésük, annál kevesebb hang hallható.

A zöldfelületek pázsittal, virágágyással kombinálva jótékony hatással vannak az emberi pszichére, nyugtatják a látást, az idegrendszert, inspirációt jelentenek, növelik az emberek munkaképességét. alatt születtek a legnagyobb művészeti és irodalmi alkotások, a tudósok felfedezései jótékony hatása természet. Így születtek Beethoven, Csajkovszkij, Strauss és más zeneszerzők legnagyobb zenei alkotásai, a figyelemre méltó orosz tájfestők Shishkin, Levitan festményei, orosz és szovjet írók művei. Nem véletlen, hogy a szibériai tudományos központ a Priobsky fenyőerdő zöld ültetvényei közé fektették. Itt, a város zajának árnyékában, zöldövezetben, sikeresen végzik kutatásaikat szibériai tudósaink.

Az olyan városokban, mint Moszkva és Kijev, magas a növénytelepítés; utóbbiban például 200-szor több ültetés jut egy lakosra, mint Tokióban. Japán fővárosában 50 éven keresztül (1920-1970) a központtól számított tíz kilométeres körzetben "az összes zöldterület" mintegy fele megsemmisült. Az Egyesült Államokban csaknem 10 000 hektárnyi központi városi park pusztult el az elmúlt öt évben.

← A zaj károsan befolyásolja az emberi egészséget, mindenekelőtt rontja a hallást, az idegrendszer és a szív-érrendszer állapotát.

← A zaj mérhető speciális eszközökkel - zajszintmérőkkel.

← Harcolnunk kell káros befolyást zajszint szabályozásával, valamint használatával különleges intézkedések a zajszint csökkentésére.