התפשטות גלי קול במים. לאן הסאונד עובר מהר יותר?

קול עובר דרך גלי קול. גלים אלו עוברים לא רק דרך גזים ונוזלים, אלא גם דרך מוצקים. הפעולה של כל גל היא בעיקר בהעברת אנרגיה. במקרה של קול, התחבורה לובשת צורה של תנועות דקות ברמה המולקולרית.

בגזים ובנוזלים, גל קול מעביר מולקולות לכיוון תנועתו, כלומר לכיוון אורך הגל. במוצקים, תנודות קול של מולקולות יכולות להתרחש גם בכיוון הניצב לגל.

גלי קול מתפשטים ממקורותיהם לכל הכיוונים, כפי שמוצג באיור מימין, המראה פעמון מתכת שמתנגש מעת לעת בלשונו. התנגשויות מכניות אלו גורמות לפעמון לרטוט. אנרגיית התנודות מוענקת למולקולות האוויר שמסביב, והן נדחפות מהפעמון. כתוצאה מכך עולה הלחץ בשכבת האוויר הצמודה לפעמון, אשר לאחר מכן מתפשט בגלים לכל הכיוונים מהמקור.

מהירות הקול אינה תלויה בעוצמת הקול או בטון. כל הצלילים מהרדיו בחדר, בין אם הם חזקים ובין אם רכים, גבוהים או נמוכים, מגיעים למאזין באותו הזמן.

מהירות הקול תלויה בסוג המדיום שבו הוא מתפשט ובטמפרטורה שלו. בגזים, גלי קול נעים באיטיות מכיוון שהמבנה המולקולרי הנדיר שלהם אינו מתנגד לדחיסה. בנוזלים, מהירות הקול עולה, ובמוצקים היא נעשית מהירה עוד יותר, כפי שמוצג בתרשים למטה במטרים לשנייה (מ/ש).

נתיב גלים

גלי קול מתפשטים באוויר באופן דומה לזה שמוצג בתרשימים מימין. חזיתות גל נעות מהמקור במרחק מסוים זו מזו, הנקבע על פי תדירות תנודות הפעמון. התדירות של גל קול נקבעת על ידי ספירת מספר חזיתות הגל העוברות דרך נקודה נתונה ליחידת זמן.

חזית גלי הקול מתרחקת מהפעמון הרוטט.

באוויר מחומם באופן אחיד, הקול עובר במהירות קבועה.

החזית השנייה עוקבת אחרי הראשונה במרחק שווה לאורך הגל.

עוצמת הצליל היא מקסימלית ליד המקור.

ייצוג גרפי של גל בלתי נראה

צליל צליל של המעמקים

קרן של קרני סונאר, המורכבת מגלי קול, עוברת בקלות דרך מי האוקיינוס. עקרון הפעולה של הסונאר מבוסס על העובדה שגלי קול קופצים מקרקעית האוקיינוס; מכשיר זה משמש בדרך כלל לקביעת תכונות התבליט התת-מימי.

מוצקים אלסטיים

צליל מתפשט בצלחת עץ. המולקולות של רוב המוצקים קשורות לסריג מרחבי אלסטי, הנדחס בצורה גרועה ובו בזמן מאיץ את מעבר גלי הקול.

>> פיזיקה: צליל בסביבות שונות

התפשטות הקול דורשת מדיום אלסטי. גלי קול לא יכולים להתפשט בוואקום כי אין מה לרטוט שם. ניתן לאמת זאת על ידי ניסוי פשוט. אם נניח פעמון חשמלי מתחת לפעמון זכוכית, כשהאוויר נשאב מתחת לפעמון, נגלה שהקול מהפעמון יחלש יותר ויותר עד שייעצר כליל.

קול בגזים. ידוע שבזמן סופת רעמים אנו רואים לראשונה הבזק של ברק ורק לאחר זמן מה שומעים רעמים (איור 52). עיכוב זה מתרחש בשל העובדה שמהירות הקול באוויר נמוכה בהרבה ממהירות האור המגיע מברק.

מהירות הקול באוויר נמדדה לראשונה בשנת 1636 על ידי המדען הצרפתי M. Mersenne. בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס, זה שווה ל-343 m/s, כלומר. 1235 קמ"ש. שימו לב שבערך זה יורדת מהירות כדור הנורה ממקלע קלצ'ניקוב (PK) במרחק של 800 מ'. מהירות הלוע של הקליע היא 825 מטר לשנייה, שהיא הרבה יותר גבוהה ממהירות הקול באוויר. לכן אדם השומע קול ירייה או שריקת כדור אינו צריך לדאוג: כדור זה כבר חלף על פניו. הקליע חוצה את קול הירייה ומגיע אל קורבנו לפני שהקול מגיע.

מהירות הקול תלויה בטמפרטורה של המדיום: עם עלייה בטמפרטורת האוויר היא עולה, ועם ירידה היא יורדת. ב-0 מעלות צלזיוס, מהירות הקול באוויר היא 331 מטר לשנייה.

הקול נע במהירויות שונות בגזים שונים. ככל שהמסה של מולקולות הגז גדולה יותר, כך מהירות הקול בה נמוכה יותר. אז, בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס, מהירות הקול במימן היא 1284 מ"ש, בהליום - 965 מ"ש, ובחמצן - 316 מ"ש.

צליל בנוזלים. מהירות הקול בנוזלים גדולה בדרך כלל ממהירות הקול בגזים. מהירות הקול במים נמדדה לראשונה בשנת 1826 על ידי J. Colladon ו-J. Sturm. הם ביצעו את הניסויים שלהם באגם ז'נבה בשוויץ (איור 53). על סירה אחת הציתו אבק שריפה ובמקביל פגעו בפעמון שהורד למים. קולו של פעמון זה, בעזרת צופר מיוחד, שהוורד אף הוא למים, נתפס בסירה אחרת, שהיתה ממוקמת במרחק של 14 ק"מ מהראשונה. מהירות הקול במים נקבעה מרווח הזמן בין הבזק האור להגעת אות הקול. בטמפרטורה של 8 מעלות צלזיוס, התברר שהיא עומדת על כ-1440 מ"ש.

בגבול בין שני מדיות שונות, חלק מגל הקול מוחזר, וחלק עובר הלאה. כאשר קול עובר מאוויר למים, 99.9% מאנרגיית הקול מוחזרת בחזרה, אך הלחץ בגל הקול שעבר למים גדול כמעט פי 2. מנגנון השמיעה של דגים מגיב בדיוק לכך. לכן, למשל, צרחות ורעשים מעל פני המים הם דרך בטוחה להפחיד חיים ימיים. הצרחות הללו לא יחרישו אדם שנמצא מתחת למים: כשהוא טובל במים יישארו "פקקי" אוויר באוזניו, מה שיציל אותו מעומס קול.

כאשר קול עובר ממים לאוויר, 99.9% מהאנרגיה מוחזרת שוב. אבל אם לחץ הקול גדל במהלך המעבר מאוויר למים, עכשיו, להיפך, הוא יורד בחדות. מסיבה זו, למשל, הצליל המתרחש מתחת למים כאשר אבן אחת פוגעת באחרת אינו מגיע לאדם באוויר.

התנהגות זו של קול על הגבול בין מים לאוויר נתנה סיבה לאבותינו להחשיב את העולם התת-ימי כ"עולם של דממה". מכאן הביטוי: "הוא אילם כמו דג". עם זאת, אפילו לאונרדו דה וינצ'י הציע להאזין לצלילים מתחת למים על ידי הצמדת האוזן למשוט שהופל למים. בשיטה זו ניתן לראות שהדגים למעשה די דברניים.

צליל במוצקים. מהירות הקול במוצקים גדולה יותר מאשר בנוזלים ובגזים. אם תניח את האוזן אל המעקה, אז לאחר שתפגע בקצה השני של המעקה, תשמע שני צלילים. אחד מהם יגיע לאוזן שלך לאורך המסילה, השני - דרך האוויר.

לכדור הארץ יש מוליכות קול טובה. לכן, בימים עברו, בזמן מצור, הוצבו בחומות המבצר "שומעים", שעל פי הקול שהעביר האדמה, יכלו לקבוע אם האויב חופר אל החומות או לא. כשהם הניחו את אוזנם לקרקע, הם גם צפו בהתקרבות פרשי האויב.

גופים מוצקים מוליכים קול היטב. בגלל זה, אנשים שאיבדו את שמיעתם מסוגלים לפעמים לרקוד לצלילי מוזיקה שמגיעה לעצבי השמיעה שלהם לא דרך האוויר והאוזן החיצונית, אלא דרך הרצפה והעצמות.

1. מדוע בזמן סופת רעמים אנו רואים תחילה ברקים ורק אחר כך שומעים רעמים? 2. מה קובע את מהירות הקול בגזים? 3. מדוע אדם העומד על גדת נהר אינו שומע את הקולות המתרחשים מתחת למים? 4. מדוע היו "השומעים" שבימים קדומים עקבו אחר עבודות העפר של האויב, אנשים עיוורים לעתים קרובות?

משימה נסיונית . הצב שעון על קצה אחד של הלוח (או סרגל עץ ארוך), שים את האוזן לקצה השני שלו. מה אתה שומע? הסבר את התופעה.

S.V. גרומוב, נ.א. מולדת, פיזיקה כיתה ח'

נשלח על ידי קוראים מאתרי אינטרנט

תכנון פיזיקה, תכניות לתקצירים של שיעורי פיזיקה, תוכנית לימודים בבית הספר, ספרי לימוד וספרי פיזיקה כיתה ח', קורסים ומשימות בפיזיקה לכיתה ח'

תוכן השיעור סיכום שיעורתמיכה מסגרת שיעור מצגת שיטות האצה טכנולוגיות אינטראקטיביות תרגול משימות ותרגילים סדנאות בדיקה עצמית, הדרכות, מקרים, קווסטים שאלות דיון שיעורי בית שאלות רטוריות של תלמידים איורים אודיו, וידאו קליפים ומולטימדיהתצלומים, תמונות גרפיקה, טבלאות, תוכניות הומור, אנקדוטות, בדיחות, משלי קומיקס, אמרות, תשבצים, ציטוטים תוספות תקציריםמאמרים שבבים עבור גיליונות רמאות סקרנים ספרי לימוד בסיסי ומילון מונחים נוסף של מונחים אחרים שיפור ספרי לימוד ושיעוריםתיקון שגיאות בספר הלימודעדכון קטע בספר הלימוד אלמנטים של חדשנות בשיעור החלפת ידע מיושן בידע חדש רק למורים שיעורים מושלמיםתוכנית לוח השנה המלצות מתודולוגיות של תוכנית הדיון שיעורים משולבים

אנחנו יודעים שקול עובר באוויר. בגלל זה אנחנו יכולים לשמוע. שום צליל לא יכול להתקיים בחלל ריק. אבל אם צליל מועבר באוויר, עקב האינטראקציה של חלקיקיו, האם הוא לא יועבר על ידי חומרים אחרים? רָצוֹן.

התפשטות ומהירות הקול במדיות שונות

צליל לא מועבר רק באוויר. בטח כולם יודעים שאם מציבים את האוזן לקיר אפשר לשמוע שיחות בחדר הסמוך. במקרה זה, הצליל מועבר על ידי הקיר. צלילים מתפשטים במים ובאמצעים אחרים. יתרה מכך, התפשטות הקול בסביבות שונות מתרחשת בדרכים שונות. מהירות הקול משתנהבהתאם לחומר.

באופן מוזר, מהירות התפשטות הקול במים גבוהה כמעט פי ארבעה מאשר באוויר. כלומר, דגים שומעים "מהר יותר" מאיתנו. במתכות ובזכוכית, הקול עובר מהר יותר. הסיבה לכך היא שקול הוא רטט של המדיום, וגלי קול נעים מהר יותר במדיה עם מוליכות טובה יותר.

הצפיפות והמוליכות של מים גדולה מזו של אוויר, אך פחותה מזו של מתכת. בהתאם לכך, הצליל מועבר בצורה שונה. כאשר עוברים ממדיום אחד לאחר, מהירות הקול משתנה.

גם אורכו של גל קול משתנה כאשר הוא עובר ממדיום אחד למשנהו. רק התדירות שלו נשארת זהה. אבל בגלל זה אנחנו יכולים להבחין מי מדבר ספציפית אפילו דרך הקירות.

מכיוון שקול הוא רעידות, כל החוקים והנוסחאות לרעידות וגלים ישימים היטב על רעידות קול. כאשר מחשבים את מהירות הקול באוויר, יש לקחת בחשבון גם את העובדה שמהירות זו תלויה בטמפרטורת האוויר. ככל שהטמפרטורה עולה, מהירות התפשטות הקול עולה. בתנאים רגילים, מהירות הקול באוויר היא 340,344 m/s.

גלי קול

גלי קול, כידוע מהפיסיקה, מתפשטים במדיה אלסטית. זו הסיבה שצלילים מועברים היטב על ידי כדור הארץ. אם שמים את האוזן אל הקרקע, אפשר לשמוע מרחוק קול צעדים, שקשוק פרסות וכו'.

בילדות, כולם בוודאי נהנו בכך שהצמידו את האוזן אל הפסים. רעש גלגלי הרכבת מועבר לאורך המסילה לאורך מספר קילומטרים. כדי ליצור את האפקט ההפוך של ספיגת קול, נעשה שימוש בחומרים רכים ונקבוביים.

למשל, על מנת להגן על חדר מפני צלילים זרים, או להיפך, על מנת למנוע בריחת צלילים מהחדר אל החוץ, החדר מטופל ואטום לרעש. הקירות, הרצפה והתקרה מרופדים בחומרים מיוחדים המבוססים על פולימרים מוקצפים. בריפוד כזה כל הצלילים שוככים מהר מאוד.

האם אי פעם חשבת שסאונד הוא אחד הביטויים הבולטים ביותר של חיים, פעולה, תנועה? וגם על זה שלכל צליל יש "פרצוף" משלו? ואפילו בעיניים עצומות, בלי לראות כלום, אנחנו יכולים רק לנחש לפי הצליל מה קורה מסביב. אנחנו יכולים להבחין בקולות של מכרים, לשמוע רשרוש, שאגה, נביחות, מיאו וכו'. כל הצלילים הללו מוכרים לנו מילדות, ואנחנו יכולים לזהות כל אחד מהם בקלות. יתרה מכך, אפילו בשקט מוחלט, אנו יכולים לשמוע כל אחד מהצלילים הרשומים עם השמיעה הפנימית שלנו. דמיינו את זה כאילו זה אמיתי.

מה זה סאונד?

הצלילים הנקלטים על ידי האוזן האנושית הם אחד ממקורות המידע החשובים ביותר על העולם הסובב אותנו. רעש הים והרוח, שירת הציפורים, קולות האנשים וקריאות החיות, קולות הרעם, קולות האוזניים הנעות, מקלים על ההסתגלות לתנאי חוץ משתנים.

אם למשל נפלה אבן בהרים, ולא היה איש בקרבת מקום ששמע את קול נפילתה, האם הקול קיים או לא? ניתן לענות על השאלה הן בחיוב והן בשלילה באופן שווה, שכן למילה "צליל" יש משמעות כפולה. לכן צריך להסכים. לכן צריך להסכים מה נחשב צליל - תופעה פיזיקלית בצורת התפשטות של תנודות קול באוויר או התחושה של המאזין. היא בעצם סיבה, השנייה היא השפעה, בעוד שהמושג הראשון של צליל הוא אובייקטיבי, השני הוא סובייקטיבי. במקרה הראשון, הצליל הוא באמת זרם של אנרגיה זורם כמו זרם נהר. צליל כזה יכול לשנות את הסביבה דרכה הוא עובר, והוא משתנה על ידו במקרה השני, על ידי צליל אנו מבינים את התחושות המתעוררות אצל המאזין כאשר גל קול פועל דרך מכשיר השמיעה על המוח.שמיעת קול, אדם יכול לחוות תחושות שונות.מכלול הצלילים המורכב שאנו מכנים מוזיקה גורם למגוון רחב של רגשות.צלילים מהווים את הבסיס לדיבור, המשמש כאמצעי התקשורת העיקרי בחברה האנושית. לבסוף, יש צורה כזו של צליל כמו רעש. ניתוח קול מנקודת המבט של תפיסה סובייקטיבית מסובך יותר מאשר בהערכה אובייקטיבית.

איך יוצרים סאונד?

המשותף לכל הצלילים הוא שהגופים שיוצרים אותם, כלומר מקורות הקול, מתנודדים (אם כי לרוב תנודות אלו אינן נראות לעין). למשל, קולותיהם של אנשים וחיות רבות עולים כתוצאה מרטט מיתרי הקול שלהם, קולות כלי נשיפה, קולות צפירה, שריקת הרוח וקולות הרעם. עקב תנודות במסות האוויר.

בדוגמה של סרגל, אתה יכול ממש לראות בעיניים שלך איך צליל נולד. איזו תנועה עושה הסרגל כאשר אנו מאבטחים קצה אחד, מושכים את הקצה השני לאחור ומשחררים אותו? נשים לב שהוא נראה רעד, היסס. בהתבסס על זה, אנו מסיקים כי הצליל נוצר על ידי תנודה קצרה או ארוכה של כמה עצמים.

מקור הקול יכול להיות לא רק עצמים רוטטים. שריקת הכדורים או הקליעים במעוף, יללת הרוח, שאגת מנוע סילון נולדים מהפסקות בזרימת האוויר, שבמהלכן מתרחשות גם הדירתו ודחיסתו.

כמו כן, ניתן להבחין בתנועות נדנדות של קול בעזרת מכשיר - מזלג כוונון. זהו מוט מתכת מעוקל, המותקן על רגל על ​​תיבת תהודה. אם תפגע במזלג הכוונון עם פטיש, זה יישמע. רטט של ענפי מזלג הכוונון אינו מורגש. אבל ניתן לזהות אותם אם מביאים כדור קטן התלוי על חוט למזלג מכוון. הכדור יקפוץ מעת לעת, מה שמעיד על תנודות הענפים של הקמרון.

כתוצאה מהאינטראקציה של מקור הקול עם האוויר שמסביב, חלקיקי האוויר מתחילים להתכווץ ולהתרחב עם הזמן (או "כמעט בזמן") עם תנועות מקור הקול. לאחר מכן, בשל תכונות האוויר כתווך נוזלי, רעידות מועברות מחלקיק אוויר אחד למשנהו.

לקראת הסבר על התפשטות גלי הקול

כתוצאה מכך, רעידות מועברות דרך האוויר למרחק, כלומר, קול או גל אקוסטי, או, פשוט, צליל מתפשט באוויר. הצליל, המגיע לאוזן האנושית, מעורר, בתורו, רעידות באזורים הרגישים שלו, הנתפסים על ידינו בצורה של דיבור, מוזיקה, רעש וכו' (בהתאם לתכונות הצליל המוכתבות על ידי אופי מקורו ).

התפשטות גלי קול

האם אפשר לראות איך הסאונד "רץ"? באוויר שקוף או במים, התנודות של החלקיקים עצמם אינן מורגשות. אבל קל למצוא דוגמה שתספר לך מה קורה כשקול מתפשט.

תנאי הכרחי להתפשטות גלי קול הוא נוכחות של סביבה חומרית.

בוואקום, גלי הקול אינם מתפשטים, שכן אין חלקיקים המעבירים אינטראקציה ממקור הרעידות.

לכן, על הירח, בשל היעדר אטמוספירה, שקט מוחלט שולט. אפילו נפילת מטאוריט על פניו אינה נשמעת למתבונן.

מהירות ההתפשטות של גלי קול נקבעת על פי קצב העברת האינטראקציה בין חלקיקים.

מהירות הקול היא מהירות ההתפשטות של גלי קול במדיום. בגז, מתברר שמהירות הקול היא בסדר (ליתר דיוק, קצת פחות) של המהירות התרמית של מולקולות ולכן עולה עם עליית טמפרטורת הגז. ככל שהאנרגיה הפוטנציאלית של אינטראקציה גדולה יותר של מולקולות של חומר, כך מהירות הקול גדולה יותר, ולכן מהירות הקול בנוזל, אשר, בתורה, עולה על מהירות הקול בגז. לדוגמה, במי ים מהירות הקול היא 1513 מ' לשנייה. בפלדה, שבה גלים רוחביים ואורכיים יכולים להתפשט, מהירות ההתפשטות שלהם שונה. גלים רוחביים מתפשטים במהירות של 3300 מ' לשנייה, ואורכיים במהירות של 6600 מ' לשנייה.

מהירות הקול בכל מדיום מחושבת על ידי הנוסחה:

כאשר β הוא הדחיסה האדיאבטית של המדיום; ρ - צפיפות.

חוקי התפשטות גלי הקול

חוקי היסוד של התפשטות הקול כוללים את חוקי השתקפותו ושבירה שלו בגבולות מדיות שונות, וכן עקיפה של קול ופיזורו בנוכחות מכשולים ואי-הומוגניות במדיום ובממשקים בין מדיות.

מרחק התפשטות הקול מושפע מגורם קליטת הקול, כלומר, העברה בלתי הפיכה של אנרגיית גלי קול לסוגים אחרים של אנרגיה, בפרט, לחום. גורם חשוב הוא גם כיוון הקרינה ומהירות התפשטות הקול, התלויה במדיום ובמצבו הספציפי.

גלים אקוסטיים מתפשטים ממקור קול לכל הכיוונים. אם גל קול עובר דרך חור קטן יחסית, אז הוא מתפשט לכל הכיוונים, ולא עובר בקרן מכוונת. למשל, קולות רחוב החודרים דרך חלון פתוח לחדר נשמעים בכל נקודותיו, ולא רק כנגד החלון.

אופי התפשטות גלי הקול במכשול תלוי ביחס בין ממדי המכשול ואורך הגל. אם מימדי המכשול קטנים בהשוואה לאורך הגל, אז הגל זורם סביב מכשול זה ומתפשט לכל הכיוונים.

גלי קול, החודרים ממדיום אחד למשנהו, סוטים מכיוונם המקורי, כלומר, הם נשברים. זווית השבירה יכולה להיות גדולה או קטנה מזווית הפגיעה. זה תלוי במדיום שממנו חודר הצליל. אם מהירות הקול במדיום השני גדולה יותר, אזי זווית השבירה תהיה גדולה מזווית הפגיעה, ולהיפך.

נתקלים במכשול בדרכו, גלי קול מוחזרים ממנו על פי כלל מוגדר בהחלט - זווית ההשתקפות שווה לזווית הפגיעה - מושג ההד קשור לכך. אם קול מוחזר מכמה משטחים במרחקים שונים, מתרחשים הדים מרובים.

צליל מתפשט בצורה של גל כדורי מתפצל הממלא נפח גדול יותר מתמיד. ככל שהמרחק גדל, התנודות של חלקיקי המדיום נחלשות, והקול מתפוגג. ידוע שכדי להגדיל את מרחק השידור יש לרכז את הקול בכיוון נתון. כשאנחנו רוצים, למשל, להישמע, אנחנו מניחים ידיים לפה או משתמשים בפומית.

לעקיפה, כלומר לכיפוף של קרני קול, יש השפעה רבה על טווח התפשטות הקול. ככל שהמדיום הטרוגני יותר, אלומת הקול מכופפת יותר ובהתאם לכך, מרחק התפשטות הקול קצר יותר.

תכונות ומאפייני סאונד

המאפיינים הפיזיים העיקריים של צליל הם תדירות ועוצמת הרעידות. הם גם משפיעים על התפיסה השמיעתית של אנשים.

תקופת התנודה היא הזמן שבו מתרחשת תנודה אחת שלמה. דוגמה לכך היא מטוטלת מתנדנדת, כאשר היא נעה מהמצב השמאלי הקיצוני לימין הקיצוני וחוזרת חזרה למיקומה המקורי.

תדירות התנודות היא מספר התנודות השלמות (תקופות) בשנייה אחת. יחידה זו נקראת הרץ (Hz). ככל שתדר התנודה גבוה יותר, כך הצליל שאנו שומעים גבוה יותר, כלומר לצליל יש טון גבוה יותר. בהתאם לשיטת היחידות הבינלאומית המקובלת, 1000 הרץ נקרא קילהרץ (kHz), ו-1,000,000 נקרא מגה-הרץ (MHz).

חלוקת תדרים: צלילים נשמעים - בתוך 15Hz-20kHz, אינפרסאונדים - מתחת ל-15Hz; אולטרסאונד - בתוך 1.5 (104 - 109 הרץ; היפרסאונד - בתוך 109 - 1013 הרץ.

האוזן האנושית רגישה ביותר לצלילים בתדר של 2000 עד 5000 קילו-הרץ. חדות השמיעה הגדולה ביותר נצפית בגיל 15-20 שנים. השמיעה מתדרדרת עם הגיל.

מושג אורך הגל קשור לתקופה ולתדירות של תנודות. אורכו של גל קול הוא המרחק בין שני ריכוזים עוקבים או הרחקות של המדיום. באמצעות הדוגמה של גלים המתפשטים על פני המים, זהו המרחק בין שתי פסגות.

צלילים גם שונים בגוון. הטון הראשי של הצליל מלווה בצלילים משניים, שהם תמיד גבוהים יותר בתדירות (צלילי על). גוון הוא מאפיין איכותי של צליל. ככל שיותר צלילים על הטון הראשי, כך הצליל "עסיסי" יותר מבחינה מוזיקלית.

המאפיין העיקרי השני הוא משרעת התנודות. זוהי הסטייה הגדולה ביותר ממצב שיווי המשקל עבור רעידות הרמוניות. בדוגמה של מטוטלת - הסטייה המקסימלית שלה לעמדה השמאלית הקיצונית, או לעמדה הימנית הקיצונית. משרעת התנודות קובעת את עוצמת (חוזק) הצליל.

עוצמת הקול, או עוצמתו, נקבעת על ידי כמות האנרגיה האקוסטית הזורמת בשנייה אחת בשטח של סנטימטר רבוע אחד. כתוצאה מכך, עוצמת הגלים האקוסטיים תלויה בגודל הלחץ האקוסטי שנוצר על ידי המקור בתווך.

עוצמה קשורה בתורה לעוצמת הקול. ככל שעוצמת הצליל גדולה יותר, כך הוא חזק יותר. עם זאת, מושגים אלה אינם שווים. עוצמה היא מדד לעוצמת התחושה השמיעתית הנגרמת על ידי צליל. צליל באותה עוצמה יכול ליצור תפיסות שמיעתיות שונות אצל אנשים שונים. לכל אדם יש את סף השמיעה שלו.

אדם מפסיק לשמוע צלילים בעוצמה גבוהה מאוד ותופס אותם כתחושת לחץ ואף כאב. עוצמת הקול הזו נקראת סף הכאב.

השפעת הקול על האוזן האנושית

איברי שמיעה אנושיים מסוגלים לקלוט רעידות בתדירות של 15-20 הרץ עד 16-20 אלף הרץ. רעידות מכניות עם התדרים המצוינים נקראות צליל או אקוסטיות (אקוסטיקה - חקר הקול). האוזן האנושית רגישה ביותר לצלילים בתדר של 1000 עד 3000 הרץ. חדות השמיעה הגדולה ביותר נצפית בגיל 15-20 שנים. השמיעה מתדרדרת עם הגיל. באדם מתחת לגיל 40, הרגישות הגבוהה ביותר היא באזור 3000 הרץ, מגיל 40 עד 60 שנים - 2000 הרץ, מעל גיל 60 - 1000 הרץ. בטווח של עד 500 הרץ, אנו מסוגלים להבחין בירידה או עלייה בתדר אפילו 1 הרץ. בתדרים גבוהים יותר, מכשיר השמיעה שלנו הופך פחות קליט לשינוי הקל הזה בתדר. לכן, לאחר 2000 הרץ, נוכל להבחין בין צליל אחד למשנהו רק כאשר ההבדל בתדר הוא לפחות 5 הרץ. עם הבדל קטן יותר, הצלילים ייראו לנו זהים. עם זאת, אין כמעט כללים ללא יוצא מן הכלל. יש אנשים שיש להם שמיעה עדינה בצורה יוצאת דופן. מוזיקאי מחונן יכול לזהות שינוי בצליל רק בחלק מהרעידות.

האוזן החיצונית מורכבת מאפרכסת ותעלת השמע, המחברים אותה לעור התוף. תפקידה העיקרי של האוזן החיצונית הוא לקבוע את כיוון מקור הקול. תעלת האוזן, שהיא צינור באורך שני סנטימטרים המחדד פנימה, מגינה על החלקים הפנימיים של האוזן ופועלת כתהודה. תעלת האוזן מסתיימת בעור התוף, קרום הרוטט תחת פעולת גלי הקול. כאן, על הגבול החיצוני של האוזן התיכונה, מתרחשת הפיכת צליל אובייקטיבי לסובייקטיבי. מאחורי עור התוף נמצאות שלוש עצמות קטנות המחוברות ביניהן: הפטיש, הסדן והערימה, דרכן מועברות רעידות לאוזן הפנימית.

שם, בעצב השמיעה, הם מומרים לאותות חשמליים. החלל הקטן, שבו נמצאים הפטיש, הסדן והערימה, מלא באוויר ומחובר לחלל הפה באמצעות צינור האוסטכיאן. הודות לאחרון, אותו לחץ נשמר בחלקו הפנימי והחיצוני של עור התוף. בדרך כלל צינור האוסטכיאן סגור, ונפתח רק בשינוי פתאומי בלחץ (בעת פיהוק, בליעה) כדי להשוות אותו. אם צינור האוסטכיאן של אדם סגור, למשל, בגלל הצטננות, אז הלחץ לא משתווה, והאדם מרגיש כאב באוזניים. יתר על כן, רעידות מועברות מהקרום התוף לחלון הסגלגל, שהוא תחילת האוזן הפנימית. הכוח הפועל על הקרום התוף שווה למכפלת הלחץ ושטח הקרום התוף. אבל התעלומות האמיתיות של השמיעה מתחילות בחלון הסגלגל. גלי קול מתפשטים בנוזל (פרילימפה) הממלא את השבלול. איבר זה של האוזן הפנימית, בצורת שבלול, הוא באורך של שלושה סנטימטרים והוא מחולק לשני חלקים לכל האורך על ידי מחיצה. גלי קול מגיעים למחיצה, מקיפים אותה ואז מתפשטים בכיוון כמעט לאותו המקום בו נגעו לראשונה במחיצה, אך מהצד השני. המחיצה של השבלול מורכבת מקרום בסיס עבה ומתוח מאוד. תנודות קול יוצרות אדוות גליות על פני השטח שלו, בעוד שהרכסים עבור תדרים שונים נמצאים בחלקים מוגדרים לחלוטין של הממברנה. רעידות מכניות מומרות לרעידות חשמליות באיבר מיוחד (איבר קורטי) הממוקם מעל החלק העליון של הממברנה הראשית. הקרום הטקטוריאלי ממוקם מעל האיבר של קורטי. שני האיברים הללו שקועים בנוזל - האנדולימפה ומופרדים משאר השבלול על ידי קרום רייסנר. השערות הצומחות מהעוגב, קורטי, כמעט חודרות את הממברנה הטקטורית, וכאשר מתרחש צליל הן נוגעות - הצליל מומר, כעת הוא מקודד בצורה של אותות חשמליים. תפקיד משמעותי בחיזוק יכולתנו לקלוט צלילים ממלאים עור ועצמות הגולגולת, בשל מוליכותם הטובה. לדוגמה, אם אתה שם את האוזן שלך למסילה, אז ניתן לזהות את התנועה של רכבת מתקרבת הרבה לפני שהיא מופיעה.

השפעת הקול על גוף האדם

במהלך העשורים האחרונים, מספר סוגי המכוניות השונים ומקורות רעש אחרים גדל בחדות, התפשטותם של מכשירי רדיו ניידים והקלטות, המופעלות לרוב בווליום גבוה, והתשוקה למוזיקה פופולרית רועשת. יצוין כי בערים כל 5-10 שנים רמת הרעש עולה ב-5 dB (דציבלים). יש לזכור כי עבור אבותיו הרחוקים של האדם, רעש היה אות אזעקה, המצביע על אפשרות של סכנה. במקביל, המערכת הסימפתטית-אדרנל והקרדיווסקולרית, חילופי הגזים וסוגים אחרים של חילוף חומרים השתנו במהירות (רמת הסוכר והכולסטרול בדם עלתה), והכינו את הגוף לקרב או בריחה. למרות שאצל האדם המודרני פונקציית השמיעה הזו איבדה משמעות מעשית כזו, נשתמרו "תגובות וגטטיביות של מאבק הקיום". אז, אפילו רעש לטווח קצר של 60-90 dB גורם לעלייה בהפרשת הורמוני יותרת המוח הממריצים את הייצור של הורמונים רבים אחרים, בפרט, קטכולאמינים (אדרנלין ונוראפינפרין), עבודת הלב גדלה, כלי דם. צר, לחץ הדם (BP) עולה. יחד עם זאת, צוין כי העלייה הבולטת ביותר בלחץ הדם נצפית בחולים עם יתר לחץ דם ובאנשים עם נטייה תורשתית לכך. בהשפעת רעש, פעילות המוח מופרעת: אופי האלקטרואנצפלוגרמה משתנה, חדות התפיסה והביצועים הנפשיים יורדים. חלה הידרדרות בעיכול. ידוע שחשיפה ממושכת לסביבות רועשות מובילה לאובדן שמיעה. בהתאם לרגישות האישית, אנשים מעריכים באופן שונה רעש כלא נעים ומטריד אותם. יחד עם זאת, מוזיקה ודיבור המעניינים את המאזין, אפילו ב-40-80 dB, ניתנים להעברת בקלות יחסית. בדרך כלל השמיעה קולטת תנודות בטווח של 16-20000 הרץ (תנודות לשנייה). חשוב להדגיש שהשלכות לא נעימות נגרמות לא רק מרעש מוגזם בטווח הנשמע של תנודות: אולטרה ואינפרסאונד בטווחים שאינם נתפסים על ידי שמיעה אנושית (מעל 20 אלף הרץ ומתחת ל-16 הרץ) גורמים גם למאמץ יתר עצבי, חולשה , סחרחורת, שינויים בפעילות האיברים הפנימיים, במיוחד מערכת העצבים והלב וכלי הדם. נקבע כי לתושבי אזורים הממוקמים בקרבת נמלי תעופה בינלאומיים גדולים יש שכיחות גבוהה יותר של יתר לחץ דם מאשר באזור שקט יותר של אותה עיר. רעש מוגזם (מעל 80 dB) משפיע לא רק על איברי השמיעה, אלא גם על איברים ומערכות אחרות (מחזור הדם, עיכול, עצבים וכו'). תהליכי החיים מופרעים, חילוף החומרים באנרגיה מתחיל לגבור על הפלסטיק, מה שמוביל להזדקנות מוקדמת של הגוף.

עם תצפיות-תגליות אלו, החלו להופיע שיטות של השפעה תכליתית על אדם. אתה יכול להשפיע על המוח וההתנהגות של אדם בדרכים שונות, שאחת מהן דורשת ציוד מיוחד (טכניקות טכנוטרוניות, זומביפיקציה).

בידוד אקוסטי

מידת הגנת הרעש של מבנים נקבעת בעיקר על ידי הנורמות של רעש מותר לחצרים למטרה זו. הפרמטרים המנורמלים של רעש קבוע בנקודות המחושבות הם רמות לחץ הקול L,dB, ברצועות תדר אוקטבות עם תדרים ממוצעים גיאומטריים של 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 הרץ. לחישובים משוערים מותר להשתמש ברמות הקול LA, dBA. הפרמטרים המנורמלים של רעש לסירוגין בנקודות התכנון הם רמות הקול המקבילות LA eq, dBA, ורמות הקול המקסימליות LA max, dBA.

רמות לחץ הקול המותרות (רמות לחץ קול מקבילות) מתוקנים על ידי SNiP II-12-77 "הגנת רעש".

יש לזכור כי רמות הרעש המותרות ממקורות חיצוניים במקום נקבעות בכפוף למתן אוורור נורמטיבי של המקום (עבור מגורים, מחלקות, כיתות - עם חלונות פתוחים, טרנסומים, כנפי חלונות צרים).

בידוד מקול מוטס הוא הנחתה של אנרגיית הקול כאשר היא מועברת דרך הגדר.

פרמטרים מתוקננים של בידוד קול של מבנים סגורים של מבני מגורים וציבור, כמו גם מבני עזר וחצרים של מפעלים תעשייתיים הם מדד בידוד הרעש באוויר של המבנה הסוגר Rw, dB והמדד של רמת רעש ההשפעה המופחתת מתחת לתקרה.

רַעַשׁ. מוּסִיקָה. נְאוּם.

מנקודת המבט של תפיסת הצלילים על ידי איברי השמיעה, ניתן לחלק אותם בעיקר לשלוש קטגוריות: רעש, מוזיקה ודיבור. אלו תחומים שונים של תופעות קול שיש להם מידע ספציפי לאדם.

רעש הוא שילוב לא שיטתי של מספר רב של צלילים, כלומר התמזגות של כל הצלילים הללו לקול אחד סתירה. מאמינים שרעש הוא קטגוריה של צלילים שמפריעים לאדם או מעצבנים.

בני אדם יכולים להתמודד רק עם כמות מסוימת של רעש. אבל אם עוברת שעה - עוד אחת, והרעש לא מפסיק, אז יש מתח, עצבנות ואפילו כאב.

צליל יכול להרוג אדם. בימי הביניים הייתה אפילו הוצאה להורג כזו, כאשר הוכנסו לאדם מתחת לפעמון והתחילו להכות אותו. בהדרגה, צלצול הפעמון הרג אדם. אבל זה היה בימי הביניים. בזמננו הופיעו מטוסים על-קוליים. אם מטוס כזה יטוס מעל העיר בגובה של 1000-1500 מטר, אז החלונות בבתים יתפוצצו.

מוזיקה היא תופעה מיוחדת בעולם הצלילים, אך בניגוד לדיבור היא אינה משדרת משמעויות סמנטיות או לשוניות מדויקות. רוויה רגשית ואסוציאציות מוזיקליות נעימות מתחילות בילדות המוקדמת, כאשר לילד עדיין יש תקשורת מילולית. מקצבים ופזמונים מחברים אותו עם אמו, ושירה וריקוד הם מרכיב של תקשורת במשחקים. תפקידה של המוזיקה בחיי האדם כה גדול, עד שבשנים האחרונות הרפואה ייחסה לה סגולות מרפא. בעזרת מוזיקה, אתה יכול לנרמל ביוריתמוסים, להבטיח את רמת הפעילות האופטימלית של מערכת הלב וכלי הדם. אבל צריך רק לזכור איך החיילים יוצאים לקרב. מאז ומתמיד, השיר היה תכונה הכרחית בצעדת חייל.

אינפרסאונד ואולטרסאונד

האם אפשר לקרוא לסאונד מה שאנחנו לא שומעים בכלל? אז מה אם לא נשמע? האם הצלילים האלה כבר לא זמינים לאף אחד או לשום דבר?

לדוגמה, צלילים עם תדר מתחת ל-16 הרץ נקראים אינפרסאונד.

אינפרסאונד - רעידות וגלים אלסטיים עם תדרים הנמצאים מתחת לטווח התדרים הנשמע לבני אדם. בדרך כלל, 15-4 הרץ נלקח כגבול העליון של טווח האינפרסוני; הגדרה כזו מותנית, שכן בעוצמה מספקת, תפיסה שמיעתית מתרחשת גם בתדרים של כמה הרץ, אם כי במקרה זה האופי הטונאלי של התחושה נעלם, ורק מחזורים בודדים של תנודות ניתנים להבדלה. גבול התדר התחתון של אינפרסאונד אינו ודאי. כיום, תחום המחקר שלו משתרע עד לכ-0.001 הרץ. לפיכך, טווח התדרים האינפרסוניים מכסה כ-15 אוקטבות.

גלים אינפרסוניים מתפשטים בסביבת האוויר והמים, וכן בקרום כדור הארץ. צלילי אינפרא כוללים גם רעידות בתדר נמוך של מבנים גדולים, בפרט כלי רכב, מבנים.

ולמרות שהאוזניים שלנו לא "תופסות" רעידות כאלה, אבל איכשהו אדם עדיין קולט אותן. במקרה זה, אנו חווים תחושות לא נעימות, ולעיתים מטרידות.

זה זמן רב נצפה שבעלי חיים מסוימים חווים תחושת סכנה הרבה יותר מוקדם מבני אדם. הם מגיבים מראש להוריקן רחוק או לרעידת אדמה מתקרבת. מצד שני, מדענים גילו שבזמן אירועים קטסטרופליים בטבע, מתרחשת אינפרסאונד - רעידות בתדר נמוך באוויר. זה הוליד השערות שבעלי חיים, הודות לחושיהם החדים, קולטים אותות כאלה מוקדם יותר מבני האדם.

למרבה הצער, אינפרסאונד מופק על ידי מכונות ומתקנים תעשייתיים רבים. אם, נניח, זה מתרחש במכונית או במטוס, אז לאחר זמן מה הטייסים או הנהגים חרדים, הם מתעייפים מהר יותר, וזה יכול לגרום לתאונה.

הם עושים רעש במכונות האינפרסוניות, ואז קשה יותר לעבוד עליהם. ולכולם מסביבך יהיה קשה. זה לא טוב יותר אם הוא "מזמזם" עם אוורור אינפרסאונד בבניין מגורים. נראה שזה לא נשמע, אבל אנשים מתעצבנים ואפילו יכולים לחלות. כדי להיפטר מתלאות אינפרסוניות מאפשר "מבחן" מיוחד שכל מכשיר חייב לעבור. אם הוא "יפוניט" באזור האינפראסאונד, אז הוא לא יקבל אישור לאנשים.

איך קוראים לגובה גבוה מאוד? חריקת כזו שלא נגישה לאוזן שלנו? זה אולטרסאונד. אולטרסאונד - גלים אלסטיים עם תדרים מ-(1.5 - 2) בקירוב (104 הרץ (15 - 20 קילו-הרץ) עד 109 הרץ (1 גיגה-הרץ); אזור גלי התדר מ-109 עד 1012 - 1013 הרץ נקרא בדרך כלל היפר-סאונד. לפי התדר, אולטרסאונד מחולק בצורה נוחה ל-3 טווחים: אולטרסאונד בתדר נמוך (1.5 (104 - 105 הרץ), אולטרסאונד בתדר בינוני (105 - 107 הרץ), אולטרסאונד בתדר גבוה (107 - 109 הרץ). כל אחד מהטווחים הללו מאופיין בספציפיות משלו תכונות של ייצור, קליטה, הפצה ויישום.

מטבעו הפיזי, אולטרסאונד הוא גלים אלסטיים, ובזה הוא אינו שונה מהקול, ולכן גבול התדר בין הקול לגלים האולטראסוניים מותנה. עם זאת, בשל תדרים גבוהים יותר, וכתוצאה מכך, אורכי גל קצרים, ישנן מספר תכונות בהפצה של אולטרסאונד.

בשל אורך הגל הקצר של האולטרסאונד, אופיו נקבע בעיקר על ידי המבנה המולקולרי של המדיום. אולטרסאונד בגז, ובפרט באוויר, מתפשט בנחת רבה. נוזלים ומוצקים הם, ככלל, מוליכים טובים של אולטרסאונד - ההנחתה בהם הרבה פחות.

האוזן האנושית אינה מסוגלת לקלוט גלים קוליים. עם זאת, בעלי חיים רבים תופסים זאת באופן חופשי. אלו, בין היתר, הכלבים שאנו מכירים כל כך טוב. אבל כלבים, אבוי, לא יכולים "לנבוח" עם אולטרסאונד. אבל לעטלפים ולדולפינים יש יכולת מדהימה גם לפלוט וגם לקבל אולטרסאונד.

היפרסאונד הוא גלים אלסטיים עם תדרים מ-109 עד 1012 - 1013 הרץ. מטבעו הפיזי, היפר-סאונד אינו שונה מקול וגלי קולי. עקב תדרים גבוהים יותר וכתוצאה מכך אורכי גל קצרים יותר מאשר בתחום האולטרסאונד, האינטראקציות של היפר-סאונד עם קוואזי-חלקיקים במדיום הופכות הרבה יותר משמעותיות - עם אלקטרוני הולכה, פונונים תרמיים וכו'. - פונונים.

טווח התדרים היפר-סאונד מתאים לתדרים של תנודות אלקטרומגנטיות של טווחי הדצימטר, הסנטימטר והמילימטר (מה שנקרא תדרים גבוהים במיוחד). התדר של 109 הרץ באוויר בלחץ אטמוספרי נורמלי וטמפרטורת החדר צריכה להיות באותו סדר גודל כמו הנתיב החופשי הממוצע של מולקולות באוויר באותם תנאים. עם זאת, גלים אלסטיים יכולים להתפשט במדיום רק אם אורך הגל שלהם גדול באופן ניכר מהנתיב החופשי של חלקיקים בגזים או גדול מהמרחקים הבין-אטומיים בנוזלים ובמוצקים. לכן, גלים היפרסוניים אינם יכולים להתפשט בגזים (במיוחד באוויר) בלחץ אטמוספרי רגיל. בנוזלים, הנחתת היפר-סאונד גדולה מאוד וטווח ההתפשטות קצר. היפרסאונד מתפשט טוב יחסית במוצקים - גבישים בודדים, במיוחד בטמפרטורות נמוכות. אבל גם בתנאים כאלה, היפרסאונד מסוגל לכסות מרחק של 1 בלבד, מקסימום 15 סנטימטרים.

צליל הוא רעידות מכניות המתפשטות במדיה אלסטית - גזים, נוזלים ומוצקים, הנתפסים על ידי איברי השמיעה.

בעזרת מכשירים מיוחדים ניתן לראות את התפשטות גלי הקול.

גלי קול יכולים להזיק לבריאות האדם ולהיפך, לעזור לרפא מחלות, זה תלוי בסוג הקול.

מסתבר שיש צלילים שאינם נתפסים על ידי האוזן האנושית.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

פרישקין א.ו., גוטניק א.מ. פיזיקה כיתה ט'

Kasyanov V. A. פיזיקה כיתה י'

Leonov A. "אני מכיר את העולם" דט. אֶנצִיקלוֹפֶּדִיָה. פיזיקה

פרק 2. רעש אקוסטי והשפעתו על בני אדם

מטרה: לחקור את ההשפעה של רעש אקוסטי על גוף האדם.

מבוא

העולם סביבנו הוא עולם יפהפה של צלילים. מסביבנו קולות של אנשים וחיות, מוזיקה וקול הרוח, שירת ציפורים. אנשים מעבירים מידע באמצעות דיבור, ובעזרת השמיעה הוא נתפס. עבור בעלי חיים, הקול חשוב לא פחות, ובמובנים מסוימים חשוב יותר כי השמיעה שלהם מפותחת יותר.

מנקודת המבט של הפיזיקה, צליל הוא תנודות מכניות המתפשטות בתווך אלסטי: מים, אוויר, גוף מוצק וכו'. היכולת של אדם לתפוס תנודות קול, להקשיב להן, באה לידי ביטוי בשם תורת הצליל - אקוסטיקה (מיוונית akustikos - נשמע, שמיעתי). תחושת הקול באיברי השמיעה שלנו מתרחשת עם שינויים תקופתיים בלחץ האוויר. גלי קול בעלי משרעת גדולה של שינוי לחץ קול נתפסים על ידי האוזן האנושית כצלילים חזקים, עם משרעת קטנה של שינוי לחץ קול - כצלילים שקטים. עוצמת הצליל תלויה באמפליטודה של הרעידות. עוצמת הקול תלויה גם במשך הזמן שלו ובמאפיינים האישיים של המאזין.

תנודות קול בתדר גבוה נקראות צלילים גבוהים, ורעידות קול בתדר נמוך נקראות צלילים נמוכים.

איברי שמיעה אנושיים מסוגלים לקלוט צלילים בתדר הנעים בין כ-20 הרץ ל-20,000 הרץ. גלים אורכיים בתווך עם תדירות שינוי לחץ של פחות מ-20 הרץ נקראים אינפרסאונד, בתדירות של יותר מ-20,000 הרץ - אולטרסאונד. האוזן האנושית לא קולטת אינפרסאונד ואולטרסאונד, כלומר לא שומעת. יש לציין כי הגבולות המצוינים של טווח הקול הם שרירותיים, מכיוון שהם תלויים בגיל האנשים ובמאפיינים האישיים של מכשיר הקול שלהם. בדרך כלל, עם הגיל, גבול התדר העליון של הצלילים הנתפסים יורד באופן משמעותי - חלק מהאנשים המבוגרים יכולים לשמוע צלילים בתדרים שאינם עולים על 6,000 הרץ. ילדים, להיפך, יכולים לקלוט צלילים שתדירותם מעט יותר מ-20,000 הרץ.

תנודות שתדירויותיהן גדולות מ-20,000 הרץ או פחות מ-20 הרץ נשמעות על ידי כמה בעלי חיים.

נושא הלימוד של אקוסטיקה פיזיולוגית הוא איבר השמיעה עצמו, מבנהו ופעולתו. אקוסטיקה אדריכלית חוקרת את התפשטות הקול בחדרים, השפעת הגדלים והצורות על הסאונד, תכונות החומרים המכסים קירות ותקרות. זה מתייחס לתפיסה השמיעתית של צליל.

ישנה גם אקוסטיקה מוזיקלית, הבוחנת את כלי הנגינה ואת התנאים לצליל הטוב ביותר שלהם. אקוסטיקה פיזית עוסקת בחקר תנודות הקול עצמן, ולאחרונה היא אימצה תנודות שנמצאות מעבר לגבולות השמיעה (אולטרה-אקוסטיקה). הוא עושה שימוש נרחב במגוון שיטות להמרת רעידות מכניות לרעידות חשמליות ולהיפך (אלקטרואקוסטיקה).

התייחסות היסטורית

צלילים החלו להיחקר בעת העתיקה, שכן אדם מאופיין בעניין בכל דבר חדש. התצפיות האקוסטיות הראשונות נעשו במאה ה-6 לפני הספירה. פיתגורס יצר קשר בין הגובה לבין המיתר או החצוצרה הארוכים שמשמיעים את הצליל.

במאה הרביעית לפני הספירה, אריסטו היה הראשון שהבין נכון כיצד קול נע באוויר. הוא אמר שהגוף המשמיע גורם לדחיסה והידרדרות של האוויר, ההד הוסבר על ידי השתקפות קול ממכשולים.

במאה ה-15 ניסח ליאונרדו דה וינצ'י את עקרון העצמאות של גלי קול ממקורות שונים.

בשנת 1660, בניסויים של רוברט בויל, הוכח שהאוויר הוא מוליך צליל (צליל אינו מתפשט בוואקום).

בשנים 1700-1707. זיכרונותיו של ג'וזף סאוור על אקוסטיקה פורסמו על ידי האקדמיה למדעים של פריז. בזיכרונות אלה, שומר דן בתופעה המוכרת היטב למעצבי עוגב: אם שני צינורות עוגב מפיקים שני צלילים בו-זמנית, רק מעט שונים בגובה הצליל, אזי נשמעות הגברות תקופתיות של צליל, בדומה לגלגול תופים. Saver הסביר את התופעה הזו בצירוף מקרים תקופתי של תנודות שני הצלילים. אם, למשל, אחד משני הצלילים מתאים ל-32 תנודות בשנייה, והשני ל-40 תנודות, אז סוף הרטט הרביעי של הצליל הראשון חופף לסוף הרטט החמישי של הצליל השני, וכך הסאונד מוגבר. מצינורות עוגב עבר סאבר למחקר ניסיוני של תנודות מיתר, תוך התבוננות בצמתים ובאנטי-צמתים של תנודות (שמות אלו, שעדיין קיימים במדע, הוצגו על ידו), וגם שם לב שכאשר המיתר מתרגש, יחד עם התו הראשי, הצלילים האחרים, אורך הגלים שלו הם ½, 1/3, ¼,. מעיקרית. הוא כינה את התווים הללו כצלילים ההרמוניים הגבוהים ביותר, ושם זה נועד להישאר במדע. לבסוף, Saver היה הראשון שניסה לקבוע את גבול התפיסה של רעידות כצלילים: עבור צלילים נמוכים, הוא ציין גבול של 25 רעידות בשנייה, ולגבוהים - 12,800. לאחר מכן, ניוטון, על סמך הניסויים הללו. עבודות של Saver, נתנו את החישוב הראשון של אורך הגל של הקול והגיעו למסקנה, הידועה כיום בפיזיקה, שלכל צינור פתוח אורך הגל של הצליל הנפלט שווה פי שניים מאורך הצינור.

מקורות קול ואופיים

המשותף לכל הצלילים הוא שהגופים שיוצרים אותם, כלומר מקורות הקול, מתנודדים. כולם מכירים את הקולות שעולים כשהעור המתוח על התוף נע, גלי הים גולשים, הענפים מתנדנדים ברוח. כולם שונים זה מזה. ה"צבע" של כל צליל בודד תלוי אך ורק בתנועה שבגללה הוא מתעורר. אז אם התנועה המתנודדת מהירה במיוחד, הצליל מכיל רעידות בתדר גבוה. תנועת תנודה איטית יותר יוצרת צליל בתדר נמוך יותר. ניסויים שונים מצביעים על כך שכל מקור קול בהכרח מתנודד (אם כי לרוב התנודות הללו אינן מורגשות לעין). למשל, קולותיהם של אנשים וחיות רבות עולים כתוצאה מרטט מיתרי הקול שלהם, קולות כלי נשיפה, קולות צפירה, שריקת הרוח וקולות הרעם. עקב תנודות במסות האוויר.

אבל לא כל גוף מתנודד הוא מקור צליל. לדוגמה, משקל רוטט תלוי על חוט או קפיץ אינו משמיע קול.

התדירות שבה חוזרות התנודות נמדדת בהרץ (או מחזורים לשנייה); 1 הרץ הוא התדירות של תנודה מחזורית כזו, התקופה היא 1 שניות. שימו לב שהתדר הוא התכונה שמאפשר לנו להבחין בין צליל אחד למשנהו.

מחקרים הראו שהאוזן האנושית מסוגלת לתפוס כקול את הרטטים המכניים של גופים המתרחשים בתדר של 20 הרץ עד 20,000 הרץ. עם רעידות קול מהירות מאוד, יותר מ-20,000 הרץ או איטיות מאוד, פחות מ-20 הרץ, אנחנו לא שומעים. לכן אנו זקוקים למכשירים מיוחדים לרישום צלילים הנמצאים מחוץ למגבלת התדר הנתפסת על ידי האוזן האנושית.

אם מהירות התנועה המתנודדת קובעת את תדירות הצליל, אזי עוצמתו (גודל החדר) היא העוצמה. אם גלגל כזה מסובב במהירות גבוהה, יתרחש צליל בתדר גבוה, סיבוב איטי יותר ייצור צליל בתדר נמוך יותר. יתרה מכך, ככל שהשיניים של הגלגל קטנות יותר (כפי שמוצג בקו המקווקו), הצליל חלש יותר, וככל שהשיניים גדולות יותר, כלומר ככל שהן גורמות לסטייה של הצלחת, כך הצליל חזק יותר. לפיכך, אנו יכולים לציין עוד מאפיין אחד של הצליל - עוצמתו (עוצמתו).

אי אפשר שלא להזכיר תכונה כזו של צליל כאיכות. איכות קשורה קשר הדוק למבנה, שיכול לעבור ממורכב מדי לפשוט ביותר. הטון של מזלג הכוונון הנתמך על ידי המהוד הוא בעל מבנה פשוט מאוד, שכן הוא מכיל רק תדר אחד, שערכו תלוי אך ורק בעיצוב מזלג הכוונון. במקרה זה, הצליל של מזלג הכוונון יכול להיות גם חזק וגם חלש.

אתה יכול ליצור צלילים מורכבים, כך למשל, תדרים רבים מכילים צליל של אקורד אורגן. אפילו הצליל של מיתר מנדולינה מורכב למדי. זה נובע מהעובדה שהמיתר המתוח מתנודד לא רק עם הראשי (כמו מזלג כוונון), אלא גם עם תדרים אחרים. הם יוצרים צלילים נוספים (הרמוניות), שתדריהם גבוהים במספר שלם של פעמים מתדירות הטון היסודי.

המושג תדר אינו חוקי להחיל על רעש, אם כי אנו יכולים לדבר על כמה אזורים של התדרים שלו, שכן הם הם שמבדילים רעש אחד למשנהו. ספקטרום הרעש אינו יכול להיות מיוצג יותר על ידי קו אחד או יותר, כמו במקרה של אות מונוכרומטי או גל מחזורי המכיל הרמוניות רבות. הוא מתואר כשורה שלמה

מבנה התדר של כמה צלילים, במיוחד מוזיקליים, הוא כזה שכל צלילי העל הם הרמוניים ביחס לטון היסודי; במקרים כאלה, אומרים שלצלילים יש גובה גובה (נקבע לפי תדר הגובה). רוב הצלילים אינם כל כך מלודיים, אין להם יחס אינטגרלי בין התדרים האופייניים לצלילים מוזיקליים. צלילים אלה דומים במבנה לרעש. לכן, אם נסכם את הנאמר, ניתן לומר שסאונד מאופיין בעוצמה, באיכות ובגובה.

מה קורה לצליל לאחר יצירתו? איך הוא מגיע למשל לאוזן שלנו? איך זה מתפשט?

אנו קולטים צליל עם האוזניים. בין גוף הצליל (מקור הקול) לאוזן (מקלט הקול) נמצא חומר המעביר רעידות קול ממקור הקול למקלט. לרוב, חומר זה הוא אוויר. צליל לא יכול להתפשט בחלל חסר אוויר. כמו גלים לא יכולים להתקיים בלי מים. ניסויים תומכים במסקנה זו. בואו נשקול אחד מהם. הנח פעמון מתחת לפעמון משאבת האוויר והפעל אותו. ואז הם מתחילים לשאוב את האוויר עם משאבה. ככל שהאוויר הופך להיות נדיר, הצליל הופך להיות נשמע חלש יותר ויותר, ולבסוף, נעלם כמעט לחלוטין. כשאני שוב מתחיל להכניס אוויר מתחת לפעמון, צליל הפעמון שוב נשמע.

כמובן, צליל מתפשט לא רק באוויר, אלא גם בגופים אחרים. ניתן לבדוק זאת גם בניסוי. אפילו צליל כה חלש כמו תקתוק של שעון כיס המונח בקצה אחד של השולחן ניתן לשמוע בבירור על ידי הצמדת האוזן לקצה השני של השולחן.

ידוע שקול מועבר למרחקים ארוכים על הקרקע, ובעיקר על פסי רכבת. אם שמים את האוזן אל המעקה או אל הקרקע, ניתן לשמוע קולות של רכבת מרחיקת לכת או נווד של סוס דוהר.

אם אנו, בהיותנו מתחת למים, מכה אבן באבן, נשמע בבירור את קול המכה. לכן הקול מתפשט גם במים. דגים שומעים צעדים וקולות של אנשים על החוף, זה ידוע היטב לדייגים.

ניסויים מראים שגופים מוצקים שונים מוליכים קול בצורה שונה. גופים אלסטיים הם מוליכים טובים של צליל. רוב המתכות, העצים, הגזים והנוזלים הם גופים אלסטיים ולכן מוליכים קול היטב.

גופים רכים ונקבוביים הם מוליכים גרועים של צליל. כאשר, למשל, שעון בכיס, הוא מוקף בבד רך, ואנחנו לא שומעים את תקתוק שלו.

אגב, העובדה שהניסוי עם פעמון שהונח מתחת לכובע לא נראה משכנע במיוחד במשך זמן רב קשורה להתפשטות הקול במוצקים. העובדה היא שהנסיינים לא בודדו את הפעמון מספיק טוב, והקול נשמע גם כשלא היה אוויר מתחת לכובע, מכיוון שהרעידות הועברו דרך חיבורים שונים של המתקן.

בשנת 1650, Athanasius Kirch'er ואוטו Gücke, בהתבסס על ניסוי בפעמון, הגיעו למסקנה שאין צורך באוויר להפצת קול. ורק עשר שנים מאוחר יותר, רוברט בויל הוכיח בצורה משכנעת את ההיפך. צליל באוויר, למשל, מועבר על ידי גלים אורכיים, כלומר, על ידי התעבות מתחלפים ונדירות של אוויר המגיע ממקור הקול. אבל מכיוון שהחלל המקיף אותנו, בניגוד למשטח הדו-ממדי של המים, הוא תלת-ממדי, גלי הקול מתפשטים לא בשני כיוונים, אלא בשלושה כיוונים - בצורה של ספירות שונות.

גלי קול, כמו כל גלים מכניים אחרים, אינם מתפשטים בחלל באופן מיידי, אלא במהירות מסוימת. התצפיות הפשוטות ביותר מאפשרות לאמת זאת. למשל, בזמן סופת רעמים אנו רואים לראשונה ברקים ורק לאחר זמן מה שומעים רעמים, למרות שריטטות האוויר, הנתפסות על ידינו כקול, מתרחשות במקביל להבזק הברק. העובדה היא שמהירות האור היא גבוהה מאוד (300,000 קמ"ש), ולכן אנו יכולים להניח שאנו רואים הבזק בזמן התרחשותו. ולקול הרעם, שנוצר בו-זמנית עם ברק, לוקח לנו זמן מוחשי למדי לעבור את המרחק ממקום התרחשותו אל הצופה העומד על הקרקע. לדוגמה, אם אנו שומעים רעמים יותר מ-5 שניות לאחר שראינו ברק, נוכל להסיק שסופת הרעמים נמצאת במרחק של לפחות 1.5 ק"מ מאיתנו. מהירות הקול תלויה בתכונות המדיום בו מתפשט הקול. מדענים פיתחו שיטות שונות לקביעת מהירות הקול בכל סביבה.

מהירות הקול ותדירותו קובעים את אורך הגל. בצפייה בגלים בבריכה, אנו מבחינים כי עיגולים מתפצלים לעיתים קטנים יותר ולעיתים גדולים יותר, במילים אחרות, המרחק בין פסגות גלים או שוקת גלים יכול להיות שונה בהתאם לגודל העצם שבגללו הם התעוררו. על ידי החזקת ידנו נמוך מספיק מעל פני המים, אנו יכולים להרגיש כל נתז שעובר עלינו. ככל שהמרחק בין גלים עוקבים גדול יותר, כך הפסגות שלהם יגעו באצבעותינו בתדירות נמוכה יותר. ניסוי פשוט כזה מאפשר לנו להגיע למסקנה שבמקרה של גלים על פני המים עבור מהירות התפשטות גל נתונה, תדר גבוה יותר מתאים למרחק קטן יותר בין פסגות הגלים, כלומר, גלים קצרים יותר, ולהפך, ל- תדר נמוך יותר, גלים ארוכים יותר.

הדבר נכון גם לגבי גלי קול. ניתן לשפוט את העובדה שגל קול עובר דרך נקודה מסוימת בחלל לפי שינוי בלחץ בנקודה נתונה. שינוי זה חוזר לחלוטין על התנודה של הממברנה של מקור הקול. אדם שומע קול מכיוון שגל הקול מפעיל לחץ משתנה על עור התוף של האוזן. ברגע שפסגה של גל קול (או אזור של לחץ גבוה) מגיעה לאוזן שלנו. אנחנו מרגישים לחץ. אם אזורי הלחץ המוגבר של גל הקול עוקבים זה אחר זה במהירות מספקת, אז הקרום התוף של האוזן שלנו רוטט במהירות. אם פסגות גל הקול נמצאות הרחק אחד אחרי השני, אז עור התוף ירטוט הרבה יותר לאט.

מהירות הקול באוויר קבועה באופן מפתיע. כבר ראינו שתדירות הקול קשורה ישירות למרחק בין פסגות גל הקול, כלומר יש קשר מסוים בין תדירות הקול לאורך הגל. אנו יכולים לבטא את הקשר הזה באופן הבא: אורך גל שווה למהירות חלקי התדר. אפשר לומר בצורה אחרת: אורך הגל הוא ביחס הפוך לתדר עם גורם מידתיות השווה למהירות הקול.

איך הצליל הופך להיות נשמע? כאשר גלי קול חודרים לתעלת האוזן, הם גורמים לעור התוף, האוזן התיכונה והפנימית לרטוט. ברגע שהם נמצאים בנוזל הממלא את השבלול, גלי האוויר פועלים על תאי השיער בתוך האיבר של קורטי. עצב השמיעה מעביר את הדחפים הללו למוח, שם הם מומרים לצלילים.

מדידת רעש

רעש הוא צליל לא נעים או לא רצוי, או קבוצה של צלילים שמפריעים לתפיסה של אותות שימושיים, שוברים שתיקה, משפיעים מזיקה או מעצבנת על גוף האדם ומפחיתים את ביצועיו.

באזורים רועשים אנשים רבים מפתחים תסמינים של מחלת רעש: התרגשות עצבית מוגברת, עייפות, לחץ דם גבוה.

רמת הרעש נמדדת ביחידות,

ביטוי מידת צלילי הלחץ, - דציבלים. לחץ זה אינו נתפס ללא הגבלת זמן. רמת הרעש של 20-30 dB כמעט שאינה מזיקה לבני אדם - זהו רעש רקע טבעי. לגבי צלילים חזקים, הגבול המותר כאן הוא כ-80 dB. צליל של 130 dB כבר גורם לתחושה כואבת באדם, ו-150 הופך לבלתי נסבל עבורו.

רעש אקוסטי הוא תנודות קול אקראיות בעלות אופי פיזי שונה, המאופיינת בשינוי אקראי באמפליטודה, בתדר.

עם התפשטות גל קול, המורכב מהתעבות ונדירות אוויר, הלחץ על עור התוף משתנה. יחידת הלחץ היא 1 N/m2 והיחידה להספק קול היא 1 W/m2.

סף השמיעה הוא עוצמת הקול המינימלית שאדם קולט. זה שונה עבור אנשים שונים, ולכן הוא נחשב בדרך כלל ללחץ קול השווה ל-2x10 "5 N / m2 ב-1000 הרץ, המקביל להספק של 10"12 W / m2, עבור סף השמיעה. עם הכמויות האלה משווים את הצליל הנמדד.

לדוגמה, הספק הקול של מנועים במהלך ההמראה של מטוס סילון הוא 10 W/m2, כלומר, הוא חורג פי 1013 מהסף. זה לא נוח לפעול עם מספרים כה גדולים. הם אומרים על צלילים בעלי עוצמה שונה שאחד חזק יותר מהשני לא בכל כך הרבה פעמים, אלא בכל כך הרבה יחידות. יחידת הנפח נקראת בל - על שם ממציא הטלפון א' בל (1847-1922). עוצמת הקול נמדדת בדציבלים: 1 dB = 0.1 B (Bel). ייצוג ויזואלי של הקשר בין עוצמת הקול, לחץ הקול ועוצמת הקול.

תפיסת הצליל תלויה לא רק במאפיינים הכמותיים שלו (לחץ והספק), אלא גם באיכות שלו - תדר.

אותו צליל בתדרים שונים שונה בעוצמתו.

יש אנשים שלא שומעים צלילים בתדר גבוה. אז, אצל אנשים מבוגרים, הגבול העליון של תפיסת הקול יורד ל-6000 הרץ. הם לא שומעים, למשל, חריקת יתוש וטריל של צרצר, שמשמיעים קולות בתדר של כ-20,000 הרץ.

הפיזיקאי האנגלי המפורסם ד' טינדל מתאר את אחד מטיוליו עם חבר כך: "כרי הדשא משני צדי הדרך היו גדושים בחרקים, שמילאו את האוויר בזמזום חד שלהם לאוזני, אבל חברי לא שמע. כל דבר מזה - המוזיקה של חרקים עפה מעבר לגבולות השמיעה שלו" !

רמות רעש

עוצמת קול - רמת האנרגיה בצליל - נמדדת בדציבלים. לחישה שווה לכ-15 dB, רשרוש הקולות באולם סטודנטים מגיע לכ-50 dB, ורעש הרחוב בעומס כבד הוא כ-90 dB. רעשים מעל 100 dB יכולים להיות בלתי נסבלים לאוזן האנושית. רעשים בסדר גודל של 140 dB (לדוגמה, צליל ממריא של מטוס סילון) עלולים להכאיב לאוזן ולפגוע בעור התוף.

עבור רוב האנשים, השמיעה נעשית עמומה עם הגיל. הסיבה לכך היא שעצם האוזן מאבדת את הניידות המקורית שלהן, ולכן הרעידות אינן מועברות לאוזן הפנימית. בנוסף, זיהומים באיברי השמיעה עלולים לפגוע בעור התוף ולהשפיע לרעה על תפקוד העצמות. אם יש לך בעיות שמיעה, עליך לפנות מיד לרופא. סוגים מסוימים של חירשות נגרמים כתוצאה מנזק לאוזן הפנימית או לעצב השמיעה. אובדן שמיעה יכול להיגרם גם מחשיפה מתמדת לרעש (כגון ברצפת מפעל) או פרצי קול פתאומיים וחזקים מאוד. עליך להיות זהיר מאוד בעת שימוש בנגני סטריאו אישיים, שכן עוצמת קול מוגזמת יכולה גם להוביל לחירשות.

רעש פנימי מותר

לעניין רמת הרעש יצוין כי תפיסה כזו אינה ארעית ומעורערת מבחינת החקיקה. אז, באוקראינה עד היום, הנורמות הסניטריות לרעש מותר בחצרים של מגורים ומבני ציבור ובשטח של פיתוח מגורים שאומצו בתקופת ברית המועצות בתוקף. על פי מסמך זה, בחצרים למגורים יש להבטיח את רמת הרעש, שלא תעלה על 40 dB ביום ו-30 dB בלילה (מ-22:00 עד 08:00).

לעתים קרובות רעש נושא מידע חשוב. רוכב מכונית או אופנוע מקשיב היטב לקולות שהמנוע, השלדה וחלקים אחרים של רכב נע, מכיוון שכל רעש חיצוני יכול להיות מבשר על תאונה. לרעש יש תפקיד משמעותי באקוסטיקה, אופטיקה, טכנולוגיית מחשבים ורפואה.

מה זה רעש? זה מובן כרטטים מורכבים כאוטיים בעלי אופי פיזי שונה.

בעיית הרעש קיימת כבר הרבה מאוד זמן. כבר בימי קדם, רעש הגלגלים על מדרכה המרוצפת גרם לנדודי שינה אצל רבים.

או שאולי הבעיה התעוררה עוד קודם לכן, כאשר שכני המערות החלו לריב בגלל שאחד מהם דפק חזק מדי בזמן הכנת סכין או גרזן מאבן?

זיהום הרעש הולך וגדל כל הזמן. אם בשנת 1948, במהלך סקר של תושבי ערים גדולות, ענו 23% מהנשאלים בחיוב על השאלה האם הם מודאגים מרעש בדירה, הרי שבשנת 1961 - כבר 50%. בעשור האחרון עלתה רמת הרעש בערים פי 10-15.

רעש הוא סוג של צליל, אם כי הוא מכונה לעתים קרובות "צליל לא רצוי". יחד עם זאת, על פי מומחים, הרעש של חשמלית מוערך ברמה של 85-88 dB, טרוליבוס - 71 dB, אוטובוס עם קיבולת מנוע של יותר מ-220 כ"ס. עם. - 92 dB, פחות מ-220 כ"ס עם. - 80-85 dB.

מדענים מאוניברסיטת אוהיו סטייט מצאו שאנשים שנחשפים באופן קבוע לרעשים חזקים נמצאים בסיכון גבוה פי 1.5 מאחרים לפתח נוירומה אקוסטית.

נוירומה אקוסטית היא גידול שפיר הגורם לאובדן שמיעה. מדענים בדקו 146 חולים עם נוירומה אקוסטית ו-564 אנשים בריאים. כולם נשאלו שאלות לגבי התדירות שבה הם נאלצו להתמודד עם צלילים חזקים שאינם חלשים מ-80 דציבלים (רעש תנועה). השאלון לקח בחשבון רעש של כלי נגינה, מנועים, מוזיקה, צרחות ילדים, רעש באירועי ספורט, בברים ובמסעדות. משתתפי המחקר נשאלו גם אם השתמשו בהגנה על שמיעה. אלה שהאזינו באופן קבוע למוזיקה רועשת היו בסיכון מוגבר פי 2.5 לנוירומה אקוסטית.

למי שנחשף לרעש טכני - פי 1.8. עבור אנשים שמקשיבים בקביעות לבכי של ילד, הרעש באצטדיונים, מסעדות או ברים גבוה פי 1.4. בעת שימוש בהגנה על שמיעה, הסיכון לנוירומה אקוסטית אינו גבוה יותר מאשר אצל אנשים שאינם חשופים לרעש כלל.

השפעת רעש אקוסטי על בני אדם

ההשפעה של רעש אקוסטי על אדם שונה:

א מזיק

רעש גורם לגידול שפיר

רעש ממושך משפיע לרעה על איבר השמיעה, מותח את עור התוף, ובכך מפחית את הרגישות לצליל. זה מוביל להתמוטטות בפעילות הלב, הכבד, לתשישות ולעומס יתר של תאי עצב. צלילים ורעשים בעוצמה גבוהה משפיעים על מכשיר השמיעה, על מרכזי העצבים, עלולים לגרום לכאב והלם. כך פועל זיהום הרעש.

רעשים הם מלאכותיים, טכנוגניים. יש להם השפעה שלילית על מערכת העצבים האנושית. אחד הרעשים העירוניים הגרועים ביותר הוא רעש התחבורה בכבישים המהירים. זה מגרה את מערכת העצבים, אז אדם מתייסר בחרדה, הוא מרגיש עייף.

ב. חיובי

צלילים שימושיים כוללים רעש של עלווה. להתזת הגלים יש השפעה מרגיעה על הנפש שלנו. רשרוש העלים השקט, רחש הנחל, התזת המים הקלה וקול הגלישה תמיד נעימים לאדם. הם מרגיעים אותו, מקלים על מתח.

ג רפואי

ההשפעה הטיפולית על אדם בעזרת צלילי הטבע מקורה ברופאים וביופיזיקאים שעבדו עם אסטרונאוטים בתחילת שנות ה-80 של המאה העשרים. בתרגול פסיכותרפי משתמשים ברעשים טבעיים בטיפול במחלות שונות ככלי עזר. פסיכותרפיסטים משתמשים גם במה שנקרא "רעש לבן". זהו סוג של לחישה, המזכיר במעורפל את קול הגלים ללא התזת מים. הרופאים מאמינים ש"רעש לבן" מרגיע ומשכך.

השפעת הרעש על גוף האדם

אך האם רק איברי השמיעה סובלים מרעש?

מומלץ לתלמידים לגלות זאת על ידי קריאת ההצהרות הבאות.

1. רעש גורם להזדקנות מוקדמת. בשלושים מקרים מתוך מאה, הרעש מקטין את תוחלת החיים של אנשים בערים גדולות ב-8-12 שנים.

2. כל אישה שלישית וכל גבר רביעי סובלים מנוירוזה הנגרמת מרמות רעש מוגברות.

3. מחלות כמו גסטריטיס, כיבי קיבה ומעי נמצאות לרוב אצל אנשים שחיים ועובדים בסביבות רועשות. למוזיקאים מגוונים יש כיב קיבה - מחלת מקצוע.

4. רעש חזק מספיק לאחר דקה יכול לגרום לשינויים בפעילות החשמלית של המוח, שהופך דומה לפעילות החשמלית של המוח בחולי אפילפסיה.

5. רעש מדכא את מערכת העצבים, במיוחד בפעולה חוזרת ונשנית.

6. בהשפעת רעש יש ירידה מתמשכת בתדירות ובעומק הנשימה. לפעמים יש הפרעת קצב הלב, יתר לחץ דם.

7. בהשפעת רעש, פחמימות, שומן, חלבון, שינויים בחילוף החומרים של מלח, המתבטאים בשינוי בהרכב הביוכימי של הדם (רמת הסוכר בדם יורדת).

רעש מוגזם (מעל 80 dB) משפיע לא רק על איברי השמיעה, אלא גם על איברים ומערכות אחרות (מחזור הדם, עיכול, עצבים וכו'), תהליכים חיוניים מופרעים, חילוף החומרים האנרגטי מתחיל לגבור על פלסטיק, מה שמוביל להזדקנות מוקדמת של הגוף.

בעיית רעש

עיר גדולה תמיד מלווה ברעש תנועה. במהלך 25-30 השנים האחרונות, הרעש גדל ב-12-15 dB בערים גדולות ברחבי העולם (כלומר, עוצמת הרעש גדלה פי 3-4). אם שדה תעופה ממוקם בתוך העיר, כפי שקורה במוסקבה, וושינגטון, אומסק ומספר ערים אחרות, הדבר מוביל לחריגה מרובה מהרמה המקסימלית המותרת של גירויי קול.

ועדיין, התחבורה בכבישים היא המובילה בין מקורות הרעש העיקריים בעיר. הוא זה שגורם לרעש של עד 95 dB בסולם מד רמת הקול ברחובות הראשיים של הערים. רמת הרעש בחדרי מגורים עם חלונות סגורים הפונים לכביש המהיר נמוכה ב-10-15 dB בלבד מאשר ברחוב.

רעש המכוניות תלוי בגורמים רבים: מותג המכונית, יכולת השירות שלה, מהירות, איכות פני הכביש, הספק מנוע ועוד. הרעש מהמנוע עולה בחדות בזמן התנעתו והתחממותו. כאשר המכונית נעה במהירות הראשונה (עד 40 קמ"ש), רעש המנוע גבוה פי 2 מהרעש שנוצר על ידה במהירות השנייה. כאשר המכונית בולמת בחוזקה, גם הרעש מתגבר באופן משמעותי.

נחשפה התלות של מצב גוף האדם ברמת הרעש הסביבתי. צוינו שינויים מסוימים במצב התפקודי של מערכת העצבים המרכזית והלב וכלי הדם הנגרמים על ידי רעש. מחלת לב איסכמית, יתר לחץ דם, כולסטרול מוגבר בדם שכיחים יותר בקרב אנשים החיים באזורים רועשים. רעש מפריע מאוד לשינה, מקטין את משך זמן ועומקה. תקופת ההירדמות מתארכת בשעה או יותר, ולאחר היקיצה אנשים חשים עייפות וכאב ראש. כל זה הופך בסופו של דבר לעבודת יתר כרונית, מחליש את מערכת החיסון, תורם להתפתחות מחלות ומפחית את היעילות.

כעת מאמינים שרעש יכול להפחית את תוחלת החיים של אדם בכמעט 10 שנים. יש גם יותר אנשים חולי נפש בגלל גירויים קוליים מתגברים, במיוחד נשים מושפעות מרעש. באופן כללי, מספר כבדי השמיעה בערים גדל, אך כאבי ראש ועצבנות הפכו לתופעות הנפוצות ביותר.

זיהום רעש

קול ורעש בעוצמה גבוהה משפיעים על מכשיר השמיעה, על מרכזי העצבים ועלולים לגרום לכאב והלם. כך פועל זיהום הרעש. רשרוש העלים השקט, רחש הנחל, קולות הציפורים, התזת המים הקלה וקול הגלישה תמיד נעימים לאדם. הם מרגיעים אותו, מקלים על מתח. זה משמש במוסדות רפואיים, בחדרי סעד פסיכולוגי. רעשים טבעיים של הטבע הופכים ליותר ויותר נדירים, נעלמים לחלוטין או נבלעים ברעשים תעשייתיים, תחבורהיים ואחרים.

רעש ממושך משפיע לרעה על איבר השמיעה, ומפחית את הרגישות לצליל. זה מוביל להתמוטטות בפעילות הלב, הכבד, לתשישות ולעומס יתר של תאי עצב. תאים מוחלשים של מערכת העצבים אינם יכולים לתאם מספיק את העבודה של מערכות הגוף השונות. זה גורם להפרעה בפעילותם.

אנחנו כבר יודעים שרעש של 150 dB מזיק לבני אדם. לא בכדי בימי הביניים הייתה הוצאה להורג מתחת לפעמון. זמזום צלצול הפעמון התייסר והרג אט אט.

כל אדם תופס רעש בצורה שונה. הרבה תלוי בגיל, מזג, מצב בריאותי, תנאים סביבתיים. לרעש יש השפעה מצטברת, כלומר, גירויים אקוסטיים, המצטברים בגוף, מדכאים יותר ויותר את מערכת העצבים. לרעש יש השפעה מזיקה במיוחד על הפעילות הנוירו-פסיכית של הגוף.

רעשים גורמים להפרעות תפקודיות של מערכת הלב וכלי הדם; יש השפעה מזיקה על מנתחי הראייה והווסטיבולרים; להפחית את פעילות הרפלקס, אשר לעיתים קרובות גורמת לתאונות ופציעות.

הרעש הוא ערמומי, השפעתו המזיקה על הגוף מתרחשת באופן בלתי נראה, בלתי מורגש, והתמוטטויות בגוף אינן מתגלות מיד. בנוסף, גוף האדם כמעט חסר הגנה מפני רעש.

יותר ויותר רופאים מדברים על מחלת רעש, נגע ראשוני בשמיעה ובמערכת העצבים. מקור זיהום הרעש יכול להיות מפעל תעשייתי או תחבורה. במיוחד משאיות זבל וחשמליות כבדות מייצרות הרבה רעש. רעש משפיע על מערכת העצבים האנושית, ולכן ננקטים אמצעי הגנה מרעש בערים ובמפעלים. יש להעביר קווי רכבת וחשמלית וכבישים, שלאורכם עוברת תחבורה מטענים, מהחלקים המרכזיים של הערים לאזורים מיושבים בדלילות וליצור סביבם שטחים ירוקים שסופגים היטב רעש. אסור לטוס מעל ערים.

בידוד קול

בידוד אקוסטי עוזר מאוד למנוע את ההשפעות המזיקות של רעש.

הפחתת הרעש מושגת באמצעות בנייה ואמצעים אקוסטיים. במבנים סגורים חיצוניים, לחלונות ולדלתות מרפסת יש פחות בידוד קול משמעותית מהקיר עצמו.

מידת הגנת הרעש של מבנים נקבעת בעיקר על ידי הנורמות של רעש מותר לחצרים למטרה זו.

לחימה ברעש אקוסטי

המעבדה לאקוסטיקה של MNIIP מפתחת קטעים "אקוסטית אקוסטית" כחלק מתיעוד הפרויקט. מתבצעים פרויקטים בנושא בידוד קול של מתחמים, בקרת רעשים, חישובים של מערכות הגברה קולות, מדידות אקוסטיות. למרות שבחדרים רגילים אנשים מחפשים יותר ויותר נוחות אקוסטית - הגנת רעשים טובה, דיבור מובן והיעדר מה שנקרא. פנטומים אקוסטיים - תמונות קול שליליות שנוצרו על ידי חלק. בקונסטרוקציות המיועדות למאבק נוסף בדציבלים מתחלפות לפחות שתי שכבות - "קשות" (לוח גבס, סיבי גבס). כמו כן, עיצוב אקוסטי צריך לתפוס את הנישה הצנועה שלו בפנים. כדי להילחם ברעש אקוסטי, נעשה שימוש בסינון תדרים.

עיר ומרחבים ירוקים

אם אתה מגן על הבית שלך מפני רעש עם עצים, אז זה יהיה שימושי לדעת שהצלילים אינם נספגים על ידי העלווה. פוגעים בתא המטען, נשברים גלי קול, יורדים אל האדמה שנספגת. אשוחית נחשבת לשומר השתיקה הטוב ביותר. אפילו בכביש המהיר העמוס ביותר, אתה יכול לחיות בשקט אם אתה מגן על הבית שלך ליד עצים ירוקים. וזה יהיה נחמד לשתול ערמונים בקרבת מקום. עץ ערמון בוגר אחד מנקה מגזי פליטה של ​​מכוניות עד 10 מ' גובה, עד 20 מ' רוחב ועד 100 מ'. במקביל, בניגוד לעצים רבים אחרים, עץ הערמון מפרק גזים רעילים כמעט ללא פגיעה בו. בְּרִיאוּת".

חשיבות שתילת הצמחייה ברחובות הערים צפופה מאוד - נטיעות צפופות של שיחים וחגורות יער מגנים מפני רעש, מפחיתים אותו ב-10-12 dB (דציבלים), מפחיתים את ריכוז החלקיקים המזיקים באוויר מ-100 ל-25%, מפחיתים אותו מהירות רוח מ-10 עד 2 מ'/שניות, הפחת את ריכוז הגזים ממכונות עד ל-15% ליחידת נפח אוויר, הפוך את האוויר ללחות יותר, הוריד את הטמפרטורה שלו, כלומר הפוך אותו לנשימה יותר.

גם מרחבים ירוקים סופגים קולות, ככל שהעצים גבוהים יותר וככל שנטיעתם צפופה יותר, כך נשמע פחות קול.

מרחבים ירוקים בשילוב מדשאות, ערוגות פרחים משפיעים לטובה על נפש האדם, מרגיעים את הראייה, מערכת העצבים, מהווים מקור השראה ומגבירים את כושר העבודה של אנשים. יצירות האמנות והספרות הגדולות ביותר, גילויים של מדענים, נולדו תחת השפעתו המיטיבה של הטבע. כך נוצרו היצירות המוזיקליות הגדולות ביותר של בטהובן, צ'ייקובסקי, שטראוס ומלחינים אחרים, ציורים של ציירי הנוף הרוסים המדהימים שישקין, לויתן, יצירות של סופרים רוסים וסובייטים. לא במקרה נוסד המרכז המדעי הסיבירי בין הנטיעות הירוקים של יער האורנים פריובסקי. כאן, בצל רעש העיר, מוקף בירק, המדענים הסיבירים שלנו מבצעים בהצלחה את המחקר שלהם.

נטיעת הצמחייה בערים כמו מוסקבה וקייב גבוהה; באחרון, למשל, יש פי 200 יותר נטיעות לתושב מאשר בטוקיו. בבירת יפן נהרסו במשך 50 שנה (1920-1970) כמחצית מ"כל השטחים הירוקים הנמצאים ברדיוס" של עשרה קילומטרים מהמרכז. בארצות הברית, כמעט 10,000 דונם של פארקים מרכזיים בעיר אבדו במהלך חמש השנים האחרונות.

← רעש משפיע לרעה על מצב בריאות האדם, קודם כל, הוא מחמיר את השמיעה, את מצב מערכות העצבים והלב וכלי הדם.

← ניתן למדוד רעש באמצעות מכשירים מיוחדים - מדי רמת קול.

← יש צורך להילחם בהשפעות המזיקות של רעש על ידי שליטה ברמת הרעש, וכן באמצעות אמצעים מיוחדים להפחתת רמת הרעש.

לאורך מרחקים ארוכים, אנרגיית הקול מתפשטת רק לאורך קרניים עדינות, שאינן נוגעות בקרקעית האוקיינוס ​​עד הסוף. במקרה זה, המגבלה שמטיל המדיום על טווח התפשטות הקול היא קליטתו במי הים. מנגנון הספיגה העיקרי קשור לתהליכי הרפיה המלווים את הפרת שיווי המשקל התרמודינמי בין יונים ומולקולות של מלחים המומסים במים על ידי גל אקוסטי. יש לציין שהתפקיד העיקרי בבליעה במגוון רחב של תדרי קול שייך למלח המגנזיום גופרתי MgSO4, למרות שאחוז שלו במי הים קטן למדי - כמעט פי 10 פחות מ, למשל, מלח סלע NaCl, שבכל זאת. אינו ממלא שום תפקיד משמעותי בקליטת הקול.

הספיגה במי הים, באופן כללי, גדולה יותר ככל שתדירות הקול גבוהה יותר. בתדרים מ-3-5 עד 100 קילו-הרץ לפחות, שבהם שולט המנגנון הנ"ל, הקליטה פרופורציונלית לתדר בהספק של כ-3/2. בתדרים נמוכים יותר, מופעל מנגנון ספיגה חדש (ייתכן עקב הימצאות מלחי בורון במים), שהופך בולט במיוחד בטווח של מאות הרץ; כאן, רמת הקליטה גבוהה באופן חריג ויורדת הרבה יותר לאט עם ירידה בתדירות.

כדי לדמיין בצורה ברורה יותר את המאפיינים הכמותיים של ספיגה במי ים, נציין כי בשל אפקט זה, צליל בתדר של 100 הרץ מוחלש בפקטור של 10 בנתיב של 10 אלף ק"מ, ובתדירות של 10 קילו-הרץ. - במרחק של 10 ק"מ בלבד (איור 2). לפיכך, ניתן להשתמש רק בגלי קול בתדר נמוך לתקשורת תת-ימית ארוכת טווח, לגילוי מכשולים תת-מימיים לטווח ארוך וכדומה.

איור 2 - מרחקים שבהם צלילים בתדרים שונים מוחלשים פי 10 בעת התפשטות במי ים.

באזור הצלילים הנשמעים לטווח התדרים 20-2000 הרץ טווח ההתפשטות מתחת למים של צלילים בעוצמה בינונית מגיע ל-15-20 ק"מ, ובאזור האולטרסאונד - 3-5 ק"מ.

בהתבסס על ערכי הנחתת הקול שנצפו בתנאי מעבדה בכמויות קטנות של מים, ניתן לצפות לטווחים גדולים בהרבה. עם זאת, בתנאים טבעיים, בנוסף לשיכוך עקב תכונות המים עצמם (מה שנקרא שיכוך צמיג), גם פיזורם וספיגתם על ידי אי-הומוגניות שונות של התווך משפיעים.

שבירה של הקול, או עקמומיות המסלול של אלומת הקול, נגרמת מהטרוגניות של תכונות המים, בעיקר לאורך האנכי, בשל שלוש סיבות עיקריות: שינויים בלחץ ההידרוסטטי עם העומק, שינויים במליחות, ו שינויים בטמפרטורה עקב חימום לא אחיד של מסת המים על ידי קרני השמש. כתוצאה מהפעולה המשולבת של גורמים אלו, מהירות התפשטות הקול, שהיא כ-1450 מ' לשנייה למים מתוקים וכ-1500 מ' לשנייה למי ים, משתנה עם העומק, וחוק השינוי תלוי בעונה , שעה ביום, עומק המאגר ועוד מספר סיבות. קרני הקול היוצאות מהמקור בזווית כלשהי לאופק מכופפות, וכיוון העיקול תלוי בהתפלגות מהירויות הקול בתווך. בקיץ, כשהשכבות העליונות חמות יותר מהתחתונות, הקרניים מתכופפות ומוחזרות בעיקר מלמטה ומאבדות חלק ניכר מהאנרגיה שלהן. להיפך, בחורף, כאשר השכבות התחתונות של המים שומרות על הטמפרטורה שלהן, בעוד השכבות העליונות מתקררות, הקרניים מתכופפות כלפי מעלה ועוברות השתקפויות מרובות מפני השטח של המים, שבמהלכן אובדת הרבה פחות אנרגיה. לכן, בחורף, מרחק התפשטות הקול גדול יותר מאשר בקיץ. עקב שבירה, מה שנקרא. אזורים מתים, כלומר אזורים הממוקמים קרוב למקור בהם אין שמיעה.

נוכחות השבירה, לעומת זאת, עלולה להוביל לעלייה בטווח התפשטות הקול – תופעת התפשטות צלילים ארוכה במיוחד מתחת למים. בעומק מסוים מתחת לפני המים ישנה שכבה שבה מתפשט הקול במהירות הנמוכה ביותר; מעל לעומק זה, מהירות הקול עולה עקב עלייה בטמפרטורה, ומתחת לזה, עקב עלייה בלחץ ההידרוסטטי עם העומק. שכבה זו היא מעין ערוץ קול תת מימי. אלומה שסטתה מציר התעלה למעלה או למטה, עקב שבירה, נוטה תמיד לחזור לתוכה. אם ממוקמים בשכבה זו מקור קול ומקלט, אז אפילו צלילים בעוצמה בינונית (למשל פיצוצים של מטענים קטנים של 1-2 ק"ג) יכולים להיקלט במרחקים של מאות ואלפי קילומטרים. ניתן להבחין בעלייה משמעותית בטווח התפשטות הקול בנוכחות ערוץ קול תת-מימי כאשר מקור הקול והמקלט ממוקמים לא בהכרח ליד ציר הערוץ, אלא, למשל, ליד פני השטח. במקרה זה, הקרניים, נשברות כלפי מטה, נכנסות לשכבות העמוקות, שם הן סוטה כלפי מעלה ויוצאות שוב אל פני השטח במרחק של כמה עשרות קילומטרים מהמקור. יתר על כן, דפוס ההתפשטות של קרניים חוזר על עצמו, וכתוצאה מכך, רצף של מה שנקרא. אזורים מוארים משניים, שבדרך כלל נראים למרחקים של כמה מאות ק"מ.

התפשטות צלילים בתדר גבוה, בפרט אולטרסאונד, כאשר אורכי הגל קטנים מאוד, מושפעת מאי-הומוגניות קטנות שנמצאות בדרך כלל במאגרים טבעיים: מיקרואורגניזמים, בועות גז וכו'. אי-הומוגניות אלו פועלות בשתי דרכים: הן סופגות ומפזרות את האנרגיה של גלי קול. כתוצאה מכך, עם עלייה בתדירות תנודות הקול, טווח ההתפשטות שלהם מצטמצם. השפעה זו בולטת במיוחד בשכבת פני המים, שבה יש הכי הרבה אי-הומוגניות. פיזור הקול על ידי אי-הומוגניות, כמו גם על ידי אי-סדירות במשטח המים ובקרקעית, גורם לתופעה של הדהוד תת-מימי המלווה בשליחת דופק קול: גלי קול, המשקפים משילוב של אי-הומוגניות והתמזגות, נותנים הידוק של דופק הקול, הנמשך לאחר סיומו, בדומה להדהוד הנצפה בחללים סגורים. הדהוד תת מימי הוא הפרעה משמעותית למדי עבור מספר יישומים מעשיים של הידרואקוסטיקה, במיוחד עבור סונאר.

הגבולות של טווח ההתפשטות של צלילים מתחת למים מוגבלים גם על ידי מה שנקרא. רעשי ים משלהם, שמקורם כפול. חלק מהרעש נובע מפגיעת גלים על פני המים, מהגלישה, מרעש של חלוקים מתגלגלים וכו'. החלק השני קשור לבעלי החיים הימיים; זה כולל צלילים המופקים על ידי דגים וחיות ימיות אחרות.