Garsas sklinda garso bangomis. Šios bangos praeina ne tik per dujas ir skysčius, bet ir per kietąsias medžiagas. Bet kokios bangos daugiausia veikia energijos perdavimu. Garso atveju transportavimas vyksta nedidelių judesių pavidalu molekuliniu lygmeniu.
Dujose ir skysčiuose garso banga perkelia molekules savo judėjimo kryptimi, tai yra bangos ilgio kryptimi. Kietosiose medžiagose molekulių garso vibracijos gali atsirasti ir statmena bangai kryptimi.
Garso bangos iš savo šaltinių sklinda visomis kryptimis, kaip parodyta paveikslėlyje dešinėje, kuriame pavaizduotas metalinis varpas, periodiškai susidūręs su liežuviu. Dėl šių mechaninių susidūrimų varpas vibruoja. Virpesių energija perduodama supančio oro molekulėms, kurios yra nustumiamos nuo varpo. Dėl to šalia varpo esančiame oro sluoksnyje didėja slėgis, kuris vėliau iš šaltinio bangomis plinta visomis kryptimis.
Garso greitis nepriklauso nuo garsumo ar tono. Visi patalpoje esantys radijo garsai, garsūs ar tylūs, aukšti ar žemi, pasiekia klausytoją vienu metu.
Garso greitis priklauso nuo terpės, kurioje jis sklinda, tipo ir nuo temperatūros. Dujose garso bangos sklinda lėtai, nes jų reta molekulinė struktūra mažai prieštarauja suspaudimui. Skysčiuose garso greitis didėja, o kietuose jis tampa dar greitesnis, kaip parodyta žemiau esančioje diagramoje metrais per sekundę (m/s).
bangos kelias
Garso bangos sklinda ore panašiai kaip parodyta diagramose dešinėje. Bangų frontai nuo šaltinio juda tam tikru atstumu vienas nuo kito, kurį lemia varpo virpesių dažnis. Garso bangos dažnis nustatomas skaičiuojant bangų frontų, praeinančių per tam tikrą tašką per laiko vienetą, skaičių.
Garso bangos frontas tolsta nuo vibruojančio varpo.
Tolygiai įkaitintame ore garsas sklinda pastoviu greičiu.
Antrasis frontas eina paskui pirmąjį bangos ilgio atstumu.
Garso intensyvumas yra didžiausias šalia šaltinio.
Grafinis nematomos bangos vaizdas
Gelmių skambesys
Sonaro pluoštas, susidedantis iš garso bangų, lengvai praeina per vandenyno vandenį. Sonaro veikimo principas pagrįstas tuo, kad garso bangos atsimuša į vandenyno dugną; šis prietaisas dažniausiai naudojamas povandeninio reljefo ypatybėms nustatyti.
Elastingos kietosios medžiagos
Garsas sklinda medinėje plokštelėje. Daugumos kietųjų kūnų molekulės yra surištos į elastingą erdvinę gardelę, kuri yra silpnai suspausta ir tuo pačiu pagreitina garso bangų praėjimą.
>>Fizika: garsas skirtingose aplinkose
Garsui skleisti reikia elastingos terpės. Garso bangos negali sklisti vakuume, nes ten nėra ko vibruoti. Tai galima patikrinti paprastu eksperimentu. Jei po stikliniu varpeliu pastatysime elektrinį varpą, kai oras išpumpuojamas iš po varpelio, pamatysime, kad varpo garsas vis silpnės, kol visiškai nustos.
garsas dujose. Yra žinoma, kad perkūnijos metu pirmiausia matome žaibo blyksnį ir tik po kurio laiko išgirstame griaustinį (52 pav.). Šis vėlavimas atsiranda dėl to, kad garso greitis ore yra daug mažesnis nei šviesos greitis, sklindantis iš žaibo.
Pirmą kartą garso greitį ore 1636 metais išmatavo prancūzų mokslininkas M. Mersenne'as. Esant 20 °C temperatūrai, jis lygus 343 m/s, t.y. 1235 km/val. Atkreipkite dėmesį, kad būtent iki šios vertės sumažėja kulkos, paleistos iš Kalašnikovo kulkosvaidžio (PK), greitis 800 m atstumu. Kulkos snukio greitis yra 825 m/s, o tai daug didesnis nei garso greitis ore. Todėl žmogui, išgirdančiam šūvio garsą ar kulkos švilpimą, nereikia jaudintis: ši kulka jį jau pralenkė. Kulka pranoksta šūvio garsą ir pasiekia auką prieš garsui pasigirdus.
Garso greitis priklauso nuo terpės temperatūros: kylant oro temperatūrai jis didėja, o mažėjant – mažėja. Esant 0 °C, garso greitis ore yra 331 m/s.
Garsas sklinda skirtingu greičiu skirtingose dujose. Kuo didesnė dujų molekulių masė, tuo mažesnis garso greitis joje. Taigi, esant 0 ° C temperatūrai, garso greitis vandenilyje yra 1284 m/s, helio - 965 m/s, o deguonyje - 316 m/s.
Garsas skysčiuose. Garso greitis skysčiuose paprastai yra didesnis nei garso greitis dujose. Pirmą kartą garso greitį vandenyje 1826 metais išmatavo J. Colladon ir J. Sturm. Savo eksperimentus jie atliko Ženevos ežere Šveicarijoje (53 pav.). Viename laive jie padegė paraką ir tuo pačiu trenkė į vandenį nuleistą varpą. Šio varpo garsas, taip pat nuleistas į vandenį specialaus rago pagalba, buvo pagautas kitoje valtyje, kuri buvo 14 km atstumu nuo pirmosios. Garso greitis vandenyje buvo nustatytas pagal laiko intervalą nuo šviesos blyksnio iki garso signalo atvykimo. Esant 8 °C temperatūrai paaiškėjo, kad maždaug 1440 m/s. 
Ties dviejų skirtingų terpių riba dalis garso bangos atsispindi, o dalis keliauja toliau. Garsui pereinant iš oro į vandenį, 99,9% garso energijos atsispindi atgal, tačiau į vandenį patekusios garso bangos slėgis yra beveik 2 kartus didesnis. Žuvies klausos aparatas reaguoja būtent į tai. Todėl, pavyzdžiui, riksmai ir triukšmas virš vandens paviršiaus yra tikras būdas atbaidyti jūros gyvybę. Šie riksmai neapkurdys po vandeniu esančio žmogaus: panardinus į vandenį jo ausyse liks oro „kamštukai“, išgelbėsiantys nuo garso perkrovos.
Kai garsas pereina iš vandens į orą, 99,9% energijos vėl atsispindi. Bet jei garso slėgis padidėjo pereinant iš oro į vandenį, dabar, atvirkščiai, jis smarkiai sumažėja. Būtent dėl šios priežasties, pavyzdžiui, garsas, atsirandantis po vandeniu, kai vienas akmuo atsitrenkia į kitą, žmogaus nepasiekia ore.
Toks garso elgesys ant vandens ir oro ribos davė pagrindą mūsų protėviams laikyti povandeninį pasaulį „tylos pasauliu“. Iš čia ir posakis: „Jis kvailas kaip žuvis“. Tačiau net Leonardo da Vinci siūlė klausytis povandeninių garsų priglaudus ausį prie į vandenį nuleisto irklo. Naudodami šį metodą galite pamatyti, kad žuvys iš tikrųjų yra gana kalbios.
Garsas kietose medžiagose. Garso greitis kietose medžiagose yra didesnis nei skysčiuose ir dujose. Jei pridedate ausį prie bėgelio, tada atsitrenkę į kitą bėgelio galą išgirsite du garsus. Vienas iš jų ausį pasieks palei bėgelį, kitas – oru.
Žemė turi gerą garso laidumą. Todėl senais laikais apgulties metu tvirtovės sienose būdavo statomi „klausytojai“, kurie pagal žemės sklindamą garsą galėdavo nustatyti, ar priešas kapsto iki sienų, ar ne. Pridėję ausį prie žemės, jie taip pat stebėjo, kaip artėja priešo kavalerija.
Kieti kūnai gerai praleidžia garsą. Dėl to klausą praradę žmonės kartais gali šokti pagal muziką, kuri klausos nervus pasiekia ne per orą ir išorinę ausį, o per grindis ir kaulus.
1. Kodėl per perkūniją pirmiausia matome žaibą ir tik tada girdime griaustinį? 2. Kas lemia garso greitį dujose? 3. Kodėl žmogus, stovintis ant upės kranto, negirdi po vandeniu sklindančių garsų? 4. Kodėl senovėje priešo žemės darbus sekę „klausytojai“ dažnai buvo akli žmonės?
Eksperimentinė užduotis . Uždėję laikrodį ant vieno lentos galo (arba ilgos medinės liniuotės), pridėkite ausį prie kito galo. Ką tu girdi? Paaiškinkite reiškinį.
S.V. Gromovas, N.A. Tėvynė, fizika 8 klasė
Pateikė skaitytojai iš interneto svetainių
Fizikos planavimas, fizikos pamokų santraukų planai, mokyklinė programa, fizikos vadovėliai ir knygos 8 klasei, fizikos kursai ir užduotys 8 klasei
Pamokos turinys pamokos santrauka paramos rėmo pamokos pristatymo pagreitinimo metodai interaktyvios technologijos Praktika užduotys ir pratimai savianalizės seminarai, mokymai, atvejai, užduotys namų darbai diskusija klausimai retoriniai mokinių klausimai Iliustracijos garso, vaizdo klipai ir multimedija nuotraukos, paveikslėliai grafika, lentelės, schemos humoras, anekdotai, anekdotai, komiksai, palyginimai, posakiai, kryžiažodžiai, citatos Priedai tezės straipsniai lustai smalsiems cheat sheets vadovėliai pagrindinis ir papildomas terminų žodynas kita Vadovėlių ir pamokų tobulinimasklaidų taisymas vadovėlyje vadovėlio fragmento atnaujinimas naujovių elementų pamokoje pasenusių žinių pakeitimas naujomis Tik mokytojams tobulos pamokos kalendorinis planas metams diskusijų programos metodinės rekomendacijos Integruotos pamokosŽinome, kad garsas sklinda oru. Štai kodėl mes galime išgirsti. Vakuume negali egzistuoti joks garsas. Bet jei garsas sklinda per orą, dėl jo dalelių sąveikos jo neperduos kitos medžiagos? valio.
Garso sklidimas ir greitis įvairiose laikmenose
Garsas perduodamas ne tik oru. Turbūt visi žino, kad prikišusi ausį prie sienos girdisi pokalbiai gretimame kambaryje. Šiuo atveju garsas perduodamas siena. Garsai sklinda vandenyje ir kitose terpėse. Be to, garso sklidimas skirtingose aplinkose vyksta skirtingais būdais. Garso greitis skiriasi priklausomai nuo medžiagos.
Įdomu tai, kad garso sklidimo greitis vandenyje yra beveik keturis kartus didesnis nei ore. Tai reiškia, kad žuvys girdi „greičiau“ nei mes. Metaluose ir stikle garsas sklinda dar greičiau. Taip yra todėl, kad garsas yra terpės vibracija, o garso bangos greičiau sklinda terpėje su geresniu laidumu.
Vandens tankis ir laidumas yra didesnis nei oro, bet mažesnis nei metalo. Atitinkamai, garsas perduodamas skirtingai. Pereinant iš vienos terpės į kitą, keičiasi garso greitis.
Garso bangos ilgis taip pat keičiasi jai pereinant iš vienos terpės į kitą. Tik jo dažnis išlieka toks pat. Bet todėl ir per sienas galime atskirti, kas konkrečiai kalba.
Kadangi garsas yra vibracija, visi vibracijų ir bangų dėsniai ir formulės yra gerai pritaikomos garso virpesiams. Skaičiuojant garso greitį ore, reikėtų atsižvelgti ir į tai, kad šis greitis priklauso nuo oro temperatūros. Kylant temperatūrai, didėja garso sklidimo greitis. Normaliomis sąlygomis garso greitis ore yra 340 344 m/s.
garso bangos
Garso bangos, kaip žinoma iš fizikos, sklinda tampriose terpėse. Štai kodėl garsus gerai perduoda žemė. Pridėjus ausį prie žemės, iš tolo girdisi žingsnių garsas, kanopų plakimas ir pan.
Vaikystėje visi turėjo smagiai leisti ausis prie bėgių. Traukinio ratų garsas bėgiais perduodamas kelis kilometrus. Norint sukurti atvirkštinį garso sugerties efektą, naudojamos minkštos ir porėtos medžiagos.
Pavyzdžiui, siekiant apsaugoti patalpą nuo pašalinių garsų arba, atvirkščiai, kad garsai iš patalpos nepatektų į lauką, patalpa apdorojama ir izoliuojama nuo garso. Sienos, grindys ir lubos apmuštos specialiomis medžiagomis putų polimerų pagrindu. Tokiuose apmušaluose visi garsai labai greitai nutyla.
Ar kada pagalvojote, kad garsas yra viena ryškiausių gyvenimo, veiksmo, judėjimo apraiškų? Ir dar apie tai, kad kiekvienas garsas turi savo „veidą“? Ir net užmerkę akis nieko nematydami galime tik pagal garsą atspėti, kas vyksta aplinkui. Galime atskirti pažįstamų balsus, girdėti ošimą, riaumojimą, lojimą, miaukimą ir kt. Visi šie garsai mums pažįstami nuo vaikystės, bet kurį iš jų nesunkiai atpažįstame. Be to, net absoliučioje tyloje kiekvieną iš išvardytų garsų galime išgirsti savo vidine klausa. Įsivaizduokite taip, lyg tai būtų tikra.
Kas yra garsas?
Žmogaus ausies suvokiami garsai yra vienas svarbiausių informacijos apie mus supantį pasaulį šaltinių. Jūros ir vėjo ošimas, paukščių čiulbėjimas, žmonių balsai ir gyvūnų šauksmas, griaustiniai, judančių ausų garsai padeda lengviau prisitaikyti prie besikeičiančių išorės sąlygų.
Jei, pavyzdžiui, kalnuose nukrito akmuo, o šalia nebuvo žmogaus, kuris galėtų išgirsti jo griuvimo garsą, garsas egzistavo ar ne? Į klausimą galima atsakyti ir teigiamai, ir neigiamai vienodai, nes žodis „garsas“ turi dvigubą reikšmę. Todėl reikia susitarti. Todėl reikia susitarti, kas yra laikoma garsu – fizikiniu reiškiniu sklidimo forma. garso virpesiai ore arba klausytojo pojūtis. iš esmės yra priežastis, antroji yra pasekmė, o pirmoji garso samprata yra objektyvi, antroji yra subjektyvi. Pirmuoju atveju garsas iš tikrųjų yra energijos srautas teka kaip upės upelis.Toks garsas gali pakeisti aplinką, per kurią jis praeina, ir pats yra jo pakeistas. Antruoju atveju garsu suprantame pojūčius, kurie kyla klausytojui, kai garso banga veikia per klausos aparatą smegenys.Girdėdamas garsą, žmogus gali patirti įvairius jausmus.Sudėtingas garsų kompleksas, kurį vadiname muzika, sukelia įvairiausias emocijas.Garsai sudaro kalbos pagrindą, kuris yra pagrindinė bendravimo priemonė žmonių visuomenėje. Galiausiai yra tokia garso forma kaip triukšmas. Garso analizė subjektyvaus suvokimo požiūriu yra sudėtingesnė nei objektyvaus vertinimo atveju.
Kaip sukurti garsą?
Visiems garsams būdinga tai, kad juos generuojantys kūnai, tai yra garso šaltiniai, svyruoja (nors dažniausiai šios vibracijos yra nematomos akiai). Pavyzdžiui, žmonių ir daugelio gyvūnų balsų garsai kyla dėl jų balso stygų virpesių, pučiamųjų muzikos instrumentų garso, sirenos garso, vėjo švilpimo ir griaustinio. dėl oro masių svyravimų.
Liniuotės pavyzdžiu galite tiesiogine prasme akimis pamatyti, kaip gimsta garsas. Kokį judesį atlieka liniuotė, kai užfiksuojame vieną galą, atitraukiame kitą ir atleidžiame? Pastebėsime, kad jis tarsi drebėjo, dvejojo. Remdamiesi tuo, darome išvadą, kad garsas sukuriamas trumpai ar ilgai svyruojant kai kuriems objektams.
Garso šaltinis gali būti ne tik vibruojantys objektai. Skrendančių kulkų ar sviedinių švilpimas, vėjo kaukimas, reaktyvinio variklio riaumojimas gimsta iš oro srauto pertrūkių, kurių metu taip pat retėja ir susispaudžia.
Taip pat garso svyruojančius judesius galima pastebėti prietaiso – kamertono pagalba. Tai lenktas metalinis strypas, sumontuotas ant kojos ant rezonatoriaus dėžutės. Jei plaktuku pataikysi į kamertoną, tai skambės. Kamtono šakų vibracija nepastebima. Tačiau juos galima aptikti, jei mažas rutulys, pakabintas ant sriegio, priartinamas prie skambančios kamertono. Kamuolys periodiškai atšoks, o tai rodo Kamerono šakų svyravimus.
Dėl garso šaltinio sąveikos su aplinkiniu oru oro dalelės pradeda trauktis ir laikui bėgant (arba „beveik laiku“) plečiasi garso šaltinio judesiams. Tada dėl oro, kaip skystos terpės, savybių vibracijos perduodamos iš vienos oro dalelės į kitą.
Garso bangų sklidimo paaiškinimo link
Dėl to oru per atstumą perduodami virpesiai, tai yra garsas arba akustinė banga, arba, paprasčiausiai, garsas sklinda ore. Garsas, pasiekęs žmogaus ausį, savo ruožtu sužadina vibracijas savo jautriose srityse, kurias mes suvokiame kalbos, muzikos, triukšmo ir kt. forma (priklausomai nuo garso savybių, kurias lemia jo šaltinio prigimtis). ).
Garso bangų sklidimas
Ar galima pamatyti, kaip garsas "bėga"? Skaidriame ore ar vandenyje pačių dalelių svyravimai yra nepastebimi. Tačiau nesunku rasti pavyzdį, kuris pasakytų, kas nutinka garsui sklindant.
Būtina garso bangų sklidimo sąlyga yra materialinės aplinkos buvimas.
Vakuume garso bangos nesklinda, nes nėra dalelių, perduodančių sąveiką iš vibracijos šaltinio.
Todėl Mėnulyje dėl atmosferos nebuvimo viešpatauja visiška tyla. Net meteorito kritimo ant jo paviršiaus stebėtojas negirdi.
Garso bangų sklidimo greitį lemia dalelių sąveikos perdavimo greitis.
Garso greitis – tai garso bangų sklidimo terpėje greitis. Dujose garso greitis yra panašus (tiksliau, šiek tiek mažesnis) už molekulių šiluminį greitį, todėl didėja didėjant dujų temperatūrai. Kuo didesnė medžiagos molekulių sąveikos potenciali energija, tuo didesnis garso greitis, taigi ir garso greitis skystyje, o tai savo ruožtu viršija garso greitį dujose. Pavyzdžiui, jūros vandenyje garso greitis yra 1513 m/s. Pliene, kur gali sklisti skersinės ir išilginės bangos, skiriasi jų sklidimo greitis. Skersinės bangos sklinda 3300 m/s, o išilginės – 6600 m/s greičiu.
Garso greitis bet kurioje terpėje apskaičiuojamas pagal formulę:
čia β – terpės adiabatinis suspaudžiamumas; ρ – tankis.
Garso bangų sklidimo dėsniai
Pagrindiniai garso sklidimo dėsniai apima jo atspindžio ir lūžio prie įvairių terpių ribų dėsnius, taip pat garso difrakciją ir sklaidą esant kliūtims ir nehomogeniškumui terpėje ir sąsajose tarp terpių.
Garso sklidimo atstumą įtakoja garso sugerties faktorius, tai yra negrįžtamas garso bangos energijos perkėlimas į kitų rūšių energiją, ypač į šilumą. Svarbus veiksnys yra ir spinduliavimo kryptis bei garso sklidimo greitis, kuris priklauso nuo terpės ir specifinės jos būsenos.
Akustinės bangos sklinda iš garso šaltinio visomis kryptimis. Jei garso banga praeina per santykinai mažą skylę, tada ji sklinda visomis kryptimis, o ne nukreiptu spinduliu. Pavyzdžiui, gatvės garsai, prasiskverbiantys pro atvirą langą į patalpą, girdimi visose jo vietose, o ne tik prieš langą.
Garso bangų sklidimo prie kliūties pobūdis priklauso nuo santykio tarp kliūties matmenų ir bangos ilgio. Jei kliūties matmenys yra maži, palyginti su bangos ilgiu, tai banga teka aplink šią kliūtį, sklinda visomis kryptimis.
Garso bangos, prasiskverbiančios iš vienos terpės į kitą, nukrypsta nuo pradinės krypties, tai yra, jos lūžta. Lūžio kampas gali būti didesnis arba mažesnis už kritimo kampą. Tai priklauso nuo terpės, iš kurios skverbiasi garsas. Jei garso greitis antroje terpėje yra didesnis, tada lūžio kampas bus didesnis nei kritimo kampas, ir atvirkščiai.
Savo kelyje susidūrus su kliūtimi, nuo jos atsispindi garso bangos pagal griežtai apibrėžtą taisyklę – atspindžio kampas lygus kritimo kampui – su tuo siejama aido sąvoka. Jei garsas atsispindi nuo kelių paviršių skirtingais atstumais, atsiranda keli aidai.
Garsas sklinda besiskiriančios sferinės bangos forma, kuri užpildo vis didesnį tūrį. Didėjant atstumui, terpės dalelių svyravimai susilpnėja, garsas išsisklaido. Yra žinoma, kad norint padidinti perdavimo atstumą, garsas turi būti sutelktas tam tikra kryptimi. Kai norime, pavyzdžiui, būti išgirsti, pridedame rankas prie burnos arba naudojame kandiklį.
Difrakcija, tai yra garso spindulių lenkimas, turi didelę įtaką garso sklidimo diapazonui. Kuo terpė heterogeniškesnė, tuo labiau išlinksta garso pluoštas ir atitinkamai trumpesnis garso sklidimo atstumas.
Garso savybės ir charakteristikos
Pagrindinės fizinės garso charakteristikos yra vibracijų dažnis ir intensyvumas. Jie taip pat turi įtakos žmonių klausos suvokimui.
Virpesių periodas yra laikas, per kurį įvyksta vienas visiškas svyravimas. Pavyzdys yra siūbuojanti švytuoklė, kai ji juda iš kraštutinės kairės padėties į kraštinę dešinę ir grįžta į pradinę padėtį.
Virpesių dažnis yra pilnų svyravimų (periodų) skaičius per vieną sekundę. Šis vienetas vadinamas hercu (Hz). Kuo didesnis virpesių dažnis, tuo aukštesnį garsą girdime, tai yra, garsas turi aukštesnį toną. Pagal priimtą tarptautinę vienetų sistemą 1000 Hz vadinami kilohercais (kHz), o 1 000 000 – megahercais (MHz).
Dažnių pasiskirstymas: girdimi garsai - 15Hz-20kHz ribose, infragarsai - žemiau 15Hz; ultragarsas - 1,5 (104 - 109 Hz; hipergarsas - 109 - 1013 Hz ribose.
Žmogaus ausis jautriausia garsams, kurių dažnis yra nuo 2000 iki 5000 kHz. Didžiausias klausos aštrumas pastebimas 15-20 metų amžiaus. Klausa blogėja su amžiumi.
Bangos ilgio sąvoka siejama su svyravimų periodu ir dažniu. Garso bangos ilgis yra atstumas tarp dviejų nuoseklių terpės koncentracijų arba retinimo. Remiantis vandens paviršiumi sklindančių bangų pavyzdžiu, tai yra atstumas tarp dviejų keterų.
Garsai taip pat skiriasi tembru. Pagrindinį garso toną lydi antriniai tonai, kurių dažnis visada didesnis (obertonai). Tembras yra kokybinė garso charakteristika. Kuo daugiau obertonų dedama ant pagrindinio tono, tuo muzikiškai „sultingesnis“ skambesys.
Antroji pagrindinė charakteristika yra svyravimų amplitudė. Tai didžiausias harmoninių virpesių nuokrypis nuo pusiausvyros padėties. Švytuoklės pavyzdyje - didžiausias jos nuokrypis į kraštinę kairę padėtį arba į kraštutinę dešinę padėtį. Virpesių amplitudė lemia garso intensyvumą (stiprumą).
Garso stiprumą arba jo intensyvumą lemia akustinės energijos kiekis, pratekantis per vieną sekundę vieno kvadratinio centimetro plotu. Vadinasi, akustinių bangų intensyvumas priklauso nuo šaltinio terpėje sukuriamo akustinio slėgio dydžio.
Savo ruožtu garsumas yra susijęs su garso intensyvumu. Kuo didesnis garso intensyvumas, tuo jis stipresnis. Tačiau šios sąvokos nėra lygiavertės. Garsumas yra garso sukelto klausos pojūčio stiprumo matas. To paties intensyvumo garsas gali sukurti skirtingą klausos suvokimą skirtingiems žmonėms. Kiekvienas žmogus turi savo klausos slenkstį.
Žmogus nustoja girdėti labai didelio intensyvumo garsus ir suvokia juos kaip spaudimo ir net skausmo jausmą. Toks garso stiprumas vadinamas skausmo slenksčiu.
Garso poveikis žmogaus ausiai
Žmogaus klausos organai geba suvokti vibracijas, kurių dažnis yra nuo 15-20 hercų iki 16-20 tūkstančių hercų. Nurodytų dažnių mechaniniai virpesiai vadinami garsiniais arba akustiniais (akustika – garso tyrimas).Žmogaus ausis jautriausia garsams, kurių dažnis nuo 1000 iki 3000 Hz. Didžiausias klausos aštrumas stebimas 15-20 metų amžiaus. Klausa blogėja su amžiumi. Žmogui iki 40 metų didžiausias jautrumas yra apie 3000 Hz, nuo 40 iki 60 metų - 2000 Hz, vyresniems nei 60 metų - 1000 Hz. Diapazone iki 500 Hz galime atskirti dažnio sumažėjimą ar padidėjimą net 1 Hz. Esant aukštesniems dažniams, mūsų klausos aparatas tampa mažiau jautrus šiam nedideliam dažnio pokyčiui. Taigi po 2000 Hz vieną garsą nuo kito atskirti galime tik tada, kai dažnių skirtumas yra ne mažesnis kaip 5 Hz. Esant mažesniam skirtumui, garsai mums atrodys vienodi. Tačiau taisyklių be išimties beveik nėra. Yra žmonių, kurių klausa neįprastai gera. Gabus muzikantas gali aptikti garso pokytį tik pagal dalį vibracijų.
Išorinė ausis susideda iš ausies kaušelio ir klausos kanalo, jungiančio ją su būgneliu. Pagrindinė išorinės ausies funkcija yra nustatyti garso šaltinio kryptį. Ausies kanalas, kuris yra dviejų centimetrų ilgio vamzdelis, siaurėjantis į vidų, apsaugo vidines ausies dalis ir veikia kaip rezonatorius. Ausies kanalas baigiasi ties būgneliu – membrana, kuri vibruoja veikiant garso bangoms. Būtent čia, ant išorinės vidurinės ausies ribos, vyksta objektyvaus garso transformacija į subjektyvią. Už ausies būgnelio yra trys maži tarpusavyje susiję kaulai: plaktukas, priekalas ir balnakilpė, per kuriuos vibracijos perduodamos į vidinę ausį.
Ten, klausos nerve, jie paverčiami elektros signalais. Nedidelė ertmė, kurioje yra plaktukas, priekalas ir balnakilpė, užpildyta oru ir yra sujungta su burnos ertme Eustachijaus vamzdeliu. Pastarosios dėka išlaikomas vienodas spaudimas ausies būgnelio viduje ir išorėje. Paprastai Eustachijaus vamzdelis yra uždarytas, o atsidaro tik staiga pasikeitus slėgiui (žiovaujant, ryjant), kad jį išlygintų. Jeigu žmogui Eustachijaus vamzdelis užsidaro, pavyzdžiui, dėl peršalimo, tuomet spaudimas nesusilygina, žmogus jaučia skausmą ausyse. Be to, vibracijos perduodamos iš būgninės membranos į ovalų langą, kuris yra vidinės ausies pradžia. Jėga, veikianti būgnelį, yra lygi slėgio ir būgnelio ploto sandaugai. Tačiau tikrosios klausos paslaptys prasideda prie ovalo lango. Garso bangos sklinda skystyje (perilimfoje), kuris užpildo sraigę. Šis vidinės ausies organas, panašus į sraigę, yra trijų centimetrų ilgio ir pertvara padalintas į dvi dalis per visą ilgį. Garso bangos pasiekia pertvarą, apeina ją ir tada sklinda ta kryptimi beveik iki tos pačios vietos, kur pirmiausia palietė pertvarą, bet iš kitos pusės. Sraigės pertvarą sudaro bazinė membrana, kuri yra labai stora ir įtempta. Garso virpesiai sukuria banguotus banguotus jos paviršiuje, o skirtingų dažnių briaunos yra visiškai apibrėžtose membranos dalyse. Mechaniniai virpesiai paverčiami elektriniais virpesiais specialiame organe (Corti organe), esančiame virš viršutinės pagrindinės membranos dalies. Tectorial membrana yra virš Corti organo. Abu šie organai yra panardinti į skystį – endolimfą ir nuo likusios sraigės dalies atskirti Reisnerio membrana. Iš vargonų, Corti, išaugę plaukeliai beveik prasiskverbia pro tektorinę membraną, o pasigirdus garsui, liečiasi – garsas paverčiamas, dabar užkoduotas elektrinių signalų pavidalu. Didelį vaidmenį stiprinant mūsų gebėjimą suvokti garsus vaidina kaukolės oda ir kaulai dėl gero laidumo. Pavyzdžiui, jei pridedate ausį prie bėgio, artėjančio traukinio judėjimas gali būti aptiktas dar gerokai prieš jam pasirodant.
Garso poveikis žmogaus organizmui
Per pastaruosius dešimtmečius smarkiai padaugėjo įvairių automobilių ir kitų triukšmo šaltinių, paplito nešiojamieji radijo imtuvai ir magnetofonai, dažnai įjungiami dideliu garsu, aistra garsiai populiariajai muzikai. Pastebima, kad miestuose kas 5-10 metų triukšmo lygis padidėja 5 dB (decibelais). Reikėtų nepamiršti, kad tolimiems žmogaus protėviams triukšmas buvo pavojaus signalas, rodantis pavojaus galimybę. Tuo pačiu metu greitai keitėsi simpatinė-antinksčių ir širdies bei kraujagyslių sistemos, dujų mainai, kiti medžiagų apykaitos būdai (padidėjo cukraus ir cholesterolio kiekis kraujyje), paruošiant organizmą kovai arba bėgimui. Nors šiuolaikiniame žmoguje ši klausos funkcija prarado tokią praktinę reikšmę, „vegetatyvinės kovos už būvį reakcijos“ buvo išsaugotos. Taigi net ir trumpalaikis 60–90 dB triukšmas padidina hipofizės hormonų, kurie skatina daugelio kitų hormonų, ypač katecholaminų (adrenalino ir norepinefrino) gamybą, sekreciją, sustiprėja širdies darbas, kraujagyslės. susiaurėja, pakyla kraujospūdis (BP). Tuo pačiu metu buvo pastebėta, kad ryškiausias kraujospūdžio padidėjimas stebimas pacientams, sergantiems hipertenzija, ir asmenims, turintiems paveldimą polinkį į ją. Triukšmo įtakoje sutrinka smegenų veikla: pakinta elektroencefalogramos pobūdis, mažėja suvokimo aštrumas ir protinė veikla. Buvo pablogėjęs virškinimas. Yra žinoma, kad ilgalaikis buvimas triukšmingoje aplinkoje sukelia klausos praradimą. Priklausomai nuo individualaus jautrumo, triukšmą žmonės skirtingai vertina kaip nemalonų ir trukdantį. Tuo pačiu metu klausytoją dominanti muzika ir kalba, net esant 40-80 dB, gali būti gana lengvai perduodama. Dažniausiai klausa suvokia svyravimus 16-20000 Hz diapazone (svyravimai per sekundę). Svarbu pabrėžti, kad nemalonias pasekmes sukelia ne tik per didelis triukšmas girdimame virpesių diapazone: ultra- ir infragarsas žmogaus klausos nesuvokiamuose diapazonuose (virš 20 tūkst. Hz ir žemiau 16 Hz) sukelia ir nervinį pervargimą, negalavimą. , galvos svaigimas, vidaus organų, ypač nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemų, veiklos pokyčiai. Nustatyta, kad šalia didžiųjų tarptautinių oro uostų esančių rajonų gyventojai hipertenzija serga ryškiai dažniau nei ramesnėje to paties miesto vietoje. Per didelis triukšmas (virš 80 dB) veikia ne tik klausos organus, bet ir kitus organus bei sistemas (kraujotakos, virškinimo, nervų ir kt.). sutrinka gyvybės procesai, energijos apykaita ima vyrauti prieš plastiką, o tai lemia priešlaikinį organizmo senėjimą.
Su šiais pastebėjimais-atradimais pradėjo atsirasti kryptingo poveikio žmogui metodai. Įtakoti žmogaus protą ir elgesį galite įvairiais būdais, vienam iš jų reikalinga speciali įranga (technotroninės technikos, zombifikavimas.).
Garso izoliacija
Pastatų apsaugos nuo triukšmo laipsnį pirmiausia lemia šios paskirties patalpų leistino triukšmo normos. Normalizuoti pastovaus triukšmo parametrai skaičiuojamuose taškuose yra garso slėgio lygiai L, dB, oktavų dažnių juostose, kurių geometriniai vidutiniai dažniai yra 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Apytiksliems skaičiavimams leidžiama naudoti garso lygius LA, dBA. Normalizuoti pertraukiamo triukšmo parametrai projektavimo taškuose yra lygiaverčiai garso lygiai LA eq, dBA ir didžiausi garso lygiai LA max, dBA.
Leistini garso slėgio lygiai (ekvivalentiški garso slėgio lygiai) yra standartizuoti SNiP II-12-77 „Apsauga nuo triukšmo“.
Reikėtų nepamiršti, kad leistini triukšmo lygiai iš išorės šaltinių patalpose nustatomi pasirūpinus normatyviniu patalpų vėdinimu (gyvenamoms patalpoms, palatoms, klasėms - su atvirais langais, skersiniais, siauromis langų varčiomis).
Atskyrimas nuo oro sklindančio garso – tai garso energijos susilpnėjimas, kai ji perduodama per tvorą.
Standartizuoti gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų, taip pat pagalbinių pastatų ir pramonės įmonių patalpų atitvarų konstrukcijų garso izoliacijos parametrai yra atitvarinės konstrukcijos oro garso izoliacijos indeksas Rw, dB ir sumažinto smūginio triukšmo lygio po lubomis indeksas.
Triukšmas. Muzika. Kalba.
Klausos organų garsų suvokimo požiūriu, juos daugiausia galima suskirstyti į tris kategorijas: triukšmą, muziką ir kalbą. Tai skirtingos garso reiškinių sritys, turinčios žmogui būdingos informacijos.
Triukšmas – tai nesistemingas daugybės garsų derinys, tai yra visų šių garsų susiliejimas į vieną nesuderinamą balsą. Manoma, kad triukšmas – tai garsų kategorija, kuri žmogų trikdo arba erzina.
Žmonės gali atlaikyti tik tam tikrą triukšmo kiekį. Bet jei praeina valanda – kita, o triukšmas nesiliauja, tada atsiranda įtampa, nervingumas ir net skausmas.
Garsas gali nužudyti žmogų. Viduramžiais buvo net tokia egzekucija, kai žmogų pakišdavo po varpu ir pradėdavo mušti. Pamažu skambant varpui žuvo žmogus. Bet tai buvo viduramžiais. Mūsų laikais pasirodė viršgarsiniai orlaiviai. Jei toks orlaivis praskris virš miesto 1000-1500 metrų aukštyje, tada namuose išsprogs langai.
Muzika yra ypatingas reiškinys garsų pasaulyje, tačiau, skirtingai nei kalba, ji neperteikia tikslių semantinių ar kalbinių reikšmių. Emocinis prisotinimas ir malonios muzikinės asociacijos prasideda ankstyvoje vaikystėje, kai vaikas dar bendrauja žodžiu. Ritmai ir giesmės sieja jį su mama, o dainavimas ir šokiai yra bendravimo žaidimuose elementas. Muzikos vaidmuo žmogaus gyvenime toks didelis, kad pastaraisiais metais medicina jai priskiria gydomųjų savybių. Muzikos pagalba galite normalizuoti bioritmus, užtikrinti optimalų širdies ir kraujagyslių sistemos veiklos lygį. Tačiau reikia tik prisiminti, kaip kariai eina į mūšį. Nuo neatmenamų laikų daina buvo nepakeičiamas kario žygio atributas.
Infragarsas ir ultragarsas
Ar galima garsu vadinti tai, ko mes visai negirdime? O kas, jei negirdime? Ar šie garsai niekam ir nieko nebepasiekiami?
Pavyzdžiui, garsai, kurių dažnis mažesnis nei 16 hercų, vadinami infragarsu.
Infragarsas – elastingos vibracijos ir bangos, kurių dažniai yra žemiau žmogui girdimo dažnių diapazono. Paprastai 15-4 Hz yra laikoma viršutine infragarso diapazono riba; toks apibrėžimas yra sąlyginis, nes esant pakankamam intensyvumui, klausos suvokimas taip pat pasireiškia kelių Hz dažniais, nors tokiu atveju išnyksta pojūčio toninis pobūdis ir tampa atskirti tik atskiri virpesių ciklai. Apatinė infragarso dažnio riba neaiški. Šiuo metu jo studijų sritis tęsiasi iki maždaug 0,001 Hz. Taigi infragarso dažnių diapazonas apima apie 15 oktavų.
Infragarso bangos sklinda oro ir vandens aplinkoje, taip pat žemės plutoje. Infragarsas taip pat apima didelių konstrukcijų, ypač transporto priemonių, pastatų, žemo dažnio virpesius.
Ir nors mūsų ausys tokių virpesių „nepagauna“, bet kažkaip žmogus jas vis tiek suvokia. Tokiu atveju patiriame nemalonius, o kartais ir nerimą keliančius pojūčius.
Jau seniai pastebėta, kad kai kurie gyvūnai pavojaus jausmą pajunta daug anksčiau nei žmonės. Jie iš anksto reaguoja į tolimą uraganą ar artėjantį žemės drebėjimą. Kita vertus, mokslininkai išsiaiškino, kad katastrofiškų įvykių gamtoje metu atsiranda infragarsas – žemo dažnio virpesiai ore. Tai sukėlė hipotezes, kad gyvūnai savo aštrių pojūčių dėka tokius signalus suvokia anksčiau nei žmonės.
Deja, infragarsą gamina daugelis mašinų ir pramoninių įrenginių. Jeigu, tarkime, tai įvyksta automobilyje ar lėktuve, tai po kurio laiko pilotai ar vairuotojai būna sunerimę, greičiau pavargsta, o tai gali sukelti avariją.
Jie kelia triukšmą infragarsiniuose įrenginiuose, ir tada su jais dirbti sunkiau. Ir visiems aplinkiniams bus sunku. Ne geriau, jei jis „dumbs“ su infragarso ventiliacija gyvenamajame name. Atrodo, negirdima, bet žmonės susierzina ir gali net susirgti. Atsikratyti infragarsinių sunkumų leidžia atlikti specialų „bandymą“, kurį turi išlaikyti bet kuris įrenginys. Jei jis „fonituoja“ infragarso zonoje, tada jis negaus leidimo žmonėms.
Kaip vadinamas labai aukštas tonas? Toks girgždėjimas, kuris mūsų ausiai nepasiekiamas? Tai ultragarsas. Ultragarsas – elastinės bangos, kurių dažnis yra nuo maždaug (1,5–2) (104 Hz (15–20 kHz) iki 109 Hz (1 GHz); dažnio bangų sritis nuo 109 iki 1012–1013 Hz paprastai vadinama hipergarsu. Pagal dažnį, ultragarsas yra patogiai skirstomas į 3 diapazonus: žemo dažnio ultragarsą (1,5 (104 - 105 Hz), vidutinio dažnio ultragarsą (105 - 107 Hz), aukšto dažnio ultragarsą (107 - 109 Hz). Kiekvienas iš šių diapazonų pasižymi savo specifinėmis savybėmis. generavimo, priėmimo, paskirstymo ir taikymo ypatybės.
Pagal fizinę prigimtį ultragarsas yra elastinės bangos ir tuo nesiskiria nuo garso, todėl dažnio riba tarp garso ir ultragarso bangų yra sąlyginė. Tačiau dėl aukštesnių dažnių ir, atitinkamai, trumpų bangų ilgių ultragarso sklidimas turi nemažai ypatybių.
Dėl trumpo ultragarso bangos ilgio jo prigimtį pirmiausia lemia terpės molekulinė struktūra. Ultragarsas dujose, ypač ore, sklinda labai silpnai. Skysčiai ir kietosios medžiagos, kaip taisyklė, yra geri ultragarso laidininkai - juose susilpnėja daug mažiau.
Žmogaus ausis nesugeba suvokti ultragarso bangų. Tačiau daugelis gyvūnų tai laisvai suvokia. Tai, be kita ko, mums taip gerai pažįstami šunys. Tačiau šunys, deja, negali „loti“ ultragarsu. Tačiau šikšnosparniai ir delfinai turi nuostabų gebėjimą skleisti ir priimti ultragarsą.
Hipergarsas – tai elastinės bangos, kurių dažnis nuo 109 iki 1012 – 1013 Hz. Pagal fizinę prigimtį hipergarsas niekuo nesiskiria nuo garso ir ultragarso bangų. Dėl didesnių dažnių, taigi ir trumpesnių bangų ilgių nei ultragarso srityje, hipergarso sąveika su kvazidalelėmis terpėje tampa daug reikšmingesnė – su laidumo elektronais, šiluminiais fononais ir kt. Hipergarsas taip pat dažnai vaizduojamas kaip kvazidalelių srautas. - fononai.
Hipergarso dažnių diapazonas atitinka decimetro, centimetro ir milimetro diapazonų elektromagnetinių virpesių dažnius (vadinamuosius itin aukštus dažnius). 109 Hz dažnis ore esant normaliam atmosferos slėgiui ir kambario temperatūrai turi būti tokio paties dydžio kaip ir vidutinis laisvas molekulių kelias ore tomis pačiomis sąlygomis. Tačiau tampriosios bangos gali sklisti terpėje tik tada, kai jų bangos ilgis yra pastebimai didesnis už laisvą dalelių kelią dujose arba didesnis už tarpatominius atstumus skysčiuose ir kietosiose medžiagose. Todėl hipergarsinės bangos negali sklisti dujose (ypač ore) esant normaliam atmosferos slėgiui. Skysčiuose hipergarso slopinimas yra labai didelis, o sklidimo diapazonas trumpas. Hipergarsas palyginti gerai sklinda kietose medžiagose – pavieniuose kristaluose, ypač esant žemai temperatūrai. Tačiau net ir tokiomis sąlygomis hipergarsas gali įveikti tik 1, daugiausiai 15 centimetrų atstumą.
Garsas – tai mechaniniai virpesiai, sklindantys elastingose terpėse – dujose, skysčiuose ir kietose medžiagose, suvokiami klausos organais.
Specialių instrumentų pagalba galima pamatyti garso bangų sklidimą.
Garso bangos gali pakenkti žmogaus sveikatai ir atvirkščiai, padėti išgydyti negalavimus, tai priklauso nuo garso rūšies.
Pasirodo, yra garsų, kurių žmogaus ausis nesuvokia.
Bibliografija
Peryshkin A. V., Gutnik E. M. Fizika 9 klasė
Kasjanovas V. A. Fizika 10 klasė
Leonovas A. A "Aš pažįstu pasaulį" Det. enciklopedija. Fizika
2 skyrius. Akustinis triukšmas ir jo poveikis žmogui
Tikslas: Ištirti akustinio triukšmo poveikį žmogaus organizmui.
Įvadas
Mus supantis pasaulis yra gražus garsų pasaulis. Aplink mus – žmonių ir gyvūnų balsai, muzika ir vėjo ošimas, paukščių čiulbėjimas. Žmonės informaciją perduoda per kalbą, o klausos pagalba ji suvokiama. Gyvūnams garsas yra ne mažiau svarbus, o tam tikra prasme ir svarbesnis, nes jų klausa yra labiau išvystyta.
Fizikos požiūriu garsas – tai mechaniniai virpesiai, sklindantys tamprioje terpėje: vandenyje, ore, kietame kūne ir kt. Žmogaus gebėjimas suvokti garso virpesius, jų klausytis atsispindi pavadinime. garso doktrina – akustika (iš graikų akustikos – girdimasis, girdimasis). Garso pojūtis mūsų klausos organuose atsiranda periodiškai keičiantis oro slėgiui. Garso bangas, kurių garso slėgio kitimo amplitudė yra didelė, žmogaus ausis suvokia kaip garsius garsus, su maža garso slėgio kitimo amplitudė – kaip tylius garsus. Garso stiprumas priklauso nuo virpesių amplitudės. Garso stiprumas taip pat priklauso nuo jo trukmės ir nuo individualių klausytojo savybių.
Aukšto dažnio garso vibracijos vadinamos aukšto tono garsais, o žemo dažnio garso vibracijos vadinamos žemomis.
Žmogaus klausos organai gali suvokti garsus, kurių dažnis svyruoja nuo maždaug 20 Hz iki 20 000 Hz. Išilginės bangos terpėje, kurios slėgio kitimo dažnis mažesnis nei 20 Hz, vadinamos infragarsu, o didesnis nei 20 000 Hz – ultragarsu. Žmogaus ausis infragarso ir ultragarso nesuvokia, t.y., negirdi. Pažymėtina, kad nurodytos garso diapazono ribos yra savavališkos, nes jos priklauso nuo žmonių amžiaus ir individualių jų garso aparato savybių. Paprastai su amžiumi viršutinė suvokiamų garsų dažnio riba gerokai sumažėja – dalis vyresnio amžiaus žmonių gali girdėti garsus, kurių dažnis neviršija 6000 Hz. Vaikai, atvirkščiai, gali suvokti garsus, kurių dažnis yra šiek tiek didesnis nei 20 000 Hz.
Kai kurie gyvūnai girdi virpesius, kurių dažnis yra didesnis nei 20 000 Hz arba mažesnis nei 20 Hz.
Fiziologinės akustikos tyrimo objektas yra pats klausos organas, jo sandara ir veikimas. Architektūrinė akustika tiria garso sklidimą patalpose, dydžių ir formų įtaką garsui, sienas ir lubas dengiančių medžiagų savybes. Tai reiškia garsinį garso suvokimą.
Taip pat yra muzikinė akustika, nagrinėjanti muzikos instrumentus ir sąlygas jiems geriausiai skambėti. Fizinė akustika yra susijusi su pačių garso virpesių tyrimu, o pastaruoju metu ji apėmė vibracijas, kurios yra už girdėjimo ribų (ultraakustika). Jis plačiai naudoja įvairius metodus, skirtus mechaniniams virpesiams paversti elektrinėmis vibracijomis ir atvirkščiai (elektroakustika).
Istorinė nuoroda
Garsai pradėti tyrinėti senovėje, nes žmogui būdingas domėjimasis viskuo, kas nauja. Pirmieji akustiniai stebėjimai buvo atlikti VI amžiuje prieš Kristų. Pitagoras nustatė ryšį tarp tono ir ilgos stygos ar trimito, skleidžiančios garsą.
IV amžiuje prieš Kristų Aristotelis pirmasis teisingai suprato, kaip garsas sklinda ore. Jis teigė, kad skambantis kūnas sukelia oro susispaudimą ir retėjimą, aidą aiškino garso atspindžiu nuo kliūčių.
XV amžiuje Leonardo da Vinci suformulavo garso bangų nepriklausomumo nuo įvairių šaltinių principą.
1660 metais Roberto Boyle'o eksperimentuose buvo įrodyta, kad oras yra garso laidininkas (vakuume garsas nesklinda).
1700-1707 metais. Josepho Saveuro atsiminimus apie akustiką išleido Paryžiaus mokslų akademija. Šiuose atsiminimuose Saveris aptaria vargonų dizaineriams gerai žinomą reiškinį: jei du vargonų vamzdžiai vienu metu skleidžia du garsus, tik šiek tiek skiriasi jų aukštis, tai girdimi periodiniai garso sustiprėjimai, panašūs į būgno riedėjimą. Saveris šį reiškinį paaiškino periodišku abiejų garsų virpesių sutapimu. Jei, pavyzdžiui, vienas iš dviejų garsų atitinka 32 virpesius per sekundę, o kitas – 40, tai pirmojo garso ketvirtojo virpesio pabaiga sutampa su antrojo garso penktojo vibracijos pabaiga, taigi. garsas sustiprinamas. Nuo vargonų dūdų Saveris perėjo prie eksperimentinio stygų virpesių tyrimo, stebėdamas vibracijų mazgus ir antimazgus (šiuos moksle tebeegzistuojančius pavadinimus jis įvedė), taip pat pastebėjo, kad stygai sujaudinus, kartu su pagrindinė nata, kitos natos skamba, kurių bangų ilgis yra ½, 1/3, ¼,. nuo pagrindinės. Šias natas jis pavadino aukščiausiais harmoniniais tonais, ir šiam vardui buvo lemta išlikti moksle. Galiausiai Saveris pirmasis pabandė nustatyti vibracijų kaip garsų suvokimo ribą: žemiems garsams nurodė 25 virpesių per sekundę ribą, o aukštiems - 12 800. Po to Niutonas, remdamasis šiais eksperimentiniais. Saver darbai, pirmą kartą apskaičiavo garso bangos ilgį ir priėjo prie išvados, dabar gerai žinomos fizikoje, kad bet kurio atviro vamzdžio skleidžiamo garso bangos ilgis yra lygus dvigubam vamzdžio ilgiui.
Garso šaltiniai ir jų prigimtis
Visiems garsams būdinga tai, kad juos generuojantys kūnai, tai yra garso šaltiniai, svyruoja. Visiems pažįstami garsai, kylantys judant virš būgno ištemptai odai, banguojantis jūra, vėjo siūbuojančios šakos. Visi jie skiriasi vienas nuo kito. Kiekvieno atskiro garso „spalva“ griežtai priklauso nuo judesio, dėl kurio jis kyla. Taigi, jei svyruojantis judėjimas yra itin greitas, garsas turi aukšto dažnio virpesius. Lėtesnis svyruojantis judėjimas sukuria žemesnio dažnio garsą. Įvairūs eksperimentai rodo, kad bet koks garso šaltinis būtinai svyruoja (nors dažniausiai šie svyravimai akiai nepastebimi). Pavyzdžiui, žmonių ir daugelio gyvūnų balsų garsai kyla dėl jų balso stygų virpesių, pučiamųjų muzikos instrumentų garso, sirenos garso, vėjo švilpimo ir griaustinio. dėl oro masių svyravimų.
Tačiau ne kiekvienas svyruojantis kūnas yra garso šaltinis. Pavyzdžiui, ant sriegio ar spyruoklės pakabintas vibruojantis svarelis neskleidžia garso.
Virpesių pasikartojimo dažnis matuojamas hercais (arba ciklais per sekundę); 1 Hz – tokio periodinio svyravimo dažnis, periodas 1 s. Atkreipkite dėmesį, kad dažnis yra ta savybė, kuri leidžia atskirti vieną garsą nuo kito.
Tyrimai parodė, kad žmogaus ausis geba suvokti kaip garsą mechaninius kūnų virpesius, atsirandančius nuo 20 Hz iki 20 000 Hz dažniu. Esant labai greitam, daugiau nei 20 000 Hz arba labai lėtam, mažesniam nei 20 Hz, garso virpesiams, mes negirdime. Štai kodėl mums reikia specialių prietaisų, leidžiančių registruoti garsus, kurie yra už dažnio ribos, kurią suvokia žmogaus ausis.
Jei virpesių judėjimo greitis lemia garso dažnį, tai jo dydis (patalpos dydis) yra garsumas. Jei toks ratas sukasi dideliu greičiu, pasigirs aukšto dažnio tonas, lėtesnis sukimasis generuos žemesnio dažnio toną. Be to, kuo mažesni rato dantys (kaip rodo punktyrinė linija), tuo garsas silpnesnis ir kuo didesni dantys, tai yra, kuo labiau nukrypsta plokštelė, tuo garsesnis. Taigi galime pastebėti dar vieną garso savybę – jo garsumą (intensyvumą).
Neįmanoma nepaminėti tokios garso savybės kaip kokybė. Kokybė yra glaudžiai susijusi su struktūra, kuri gali būti nuo pernelyg sudėtingos iki labai paprastos. Rezonatoriaus palaikomo kamertono tonas yra labai paprastos struktūros, nes jame yra tik vienas dažnis, kurio reikšmė priklauso tik nuo kamertono konstrukcijos. Šiuo atveju kamertono garsas gali būti stiprus ir silpnas.
Galite sukurti sudėtingus garsus, todėl, pavyzdžiui, daugelyje dažnių yra vargonų akordo garsas. Net mandolinos stygos garsas yra gana sudėtingas. Taip yra dėl to, kad ištempta styga svyruoja ne tik pagrindiniu (kaip kamertonu), bet ir kitais dažniais. Jie generuoja papildomus tonus (harmonikus), kurių dažniai yra sveikuoju skaičiumi kartų didesni už pagrindinio tono dažnį.
Dažnio sąvoka yra neteisėta taikyti triukšmui, nors galime kalbėti apie kai kurias jo dažnių sritis, nes būtent jos skiria vieną triukšmą nuo kito. Triukšmo spektro nebegalima pavaizduoti viena ar keliomis linijomis, kaip monochrominio signalo arba periodinės bangos, turinčios daug harmonikų, atveju. Jis vaizduojamas kaip visa linija
Kai kurių garsų, ypač muzikinių, dažninė struktūra yra tokia, kad visi obertonai yra harmoningi pagrindinio tono atžvilgiu; tokiais atvejais sakoma, kad garsai turi aukštį (nustatoma pagal aukščio dažnį). Dauguma garsų nėra tokie melodingi, jie neturi vientiso santykio tarp muzikiniams garsams būdingo dažnių. Šie garsai savo struktūra yra panašūs į triukšmą. Todėl apibendrinant tai, kas pasakyta, galima teigti, kad garsui būdingas garsumas, kokybė ir aukštis.
Kas atsitiks su garsu jį sukūrus? Kaip jis pasiekia, pavyzdžiui, mūsų ausį? Kaip plinta?
Garsą suvokiame ausimis. Tarp skambančio kūno (garso šaltinio) ir ausies (garso imtuvo) yra medžiaga, perduodanti garso virpesius iš garso šaltinio į imtuvą. Dažniausiai ši medžiaga yra oras. Garsas negali sklisti beorėje erdvėje. Kaip bangos negali egzistuoti be vandens. Eksperimentai patvirtina šią išvadą. Panagrinėkime vieną iš jų. Padėkite skambutį po oro siurblio varpeliu ir įjunkite. Tada jie pradeda siurbti orą siurbliu. Kai oras retėja, garsas tampa vis silpnesnis ir, galiausiai, beveik visiškai išnyksta. Kai vėl pradedu leisti orą po varpu, vėl pasigirsta varpelio garsas.
Žinoma, garsas sklinda ne tik ore, bet ir kituose kūnuose. Tai taip pat galima išbandyti eksperimentiškai. Net ir tokį silpną garsą, kaip viename stalo gale gulinčio kišeninio laikrodžio tiksėjimas, galima aiškiai išgirsti, priglaudus ausį prie kito stalo galo.
Gerai žinoma, kad garsas sklinda dideliais atstumais žeme, o ypač geležinkelio bėgiais. Priglaudę ausį prie bėgių arba prie žemės, galite išgirsti toli važiuojančio traukinio garsą arba šuoliuojančio arklio valkatą.
Jeigu mes, būdami po vandeniu, atsitrenksime akmenį į akmenį, aiškiai išgirsime smūgio garsą. Todėl garsas sklinda ir vandenyje. Žuvys girdi žingsnius ir žmonių balsus krante, tai puikiai žino meškeriotojai.
Eksperimentai rodo, kad skirtingi kietieji kūnai skirtingai praleidžia garsą. Elastingi kūnai yra geri garso laidininkai. Dauguma metalų, medienos, dujų ir skysčių yra elastingi kūnai, todėl gerai praleidžia garsą.
Minkšti ir porėti kūnai yra prasti garso laidininkai. Kai, pavyzdžiui, laikrodis yra kišenėje, jį apgaubia minkštas audinys, jo tiksėjimo negirdime.
Beje, tai, kad eksperimentas su po dangteliu padėtu varpeliu ilgą laiką atrodė nelabai įtikinamas, yra susijęs su garso sklidimu kietose medžiagose. Faktas yra tas, kad eksperimentatoriai nepakankamai izoliavo varpą, o garsas buvo girdimas net tada, kai po dangteliu nebuvo oro, nes vibracijos buvo perduodamos įvairiomis instaliacijos jungtimis.
1650 m. Athanasius Kirch'er ir Otto Gücke, remdamiesi eksperimentu su varpu, padarė išvadą, kad garsui sklisti oro nereikia. Ir tik po dešimties metų Robertas Boyle'as įtikinamai įrodė priešingai. Pavyzdžiui, ore esantis garsas perduodamas išilginėmis bangomis, t. y. iš garso šaltinio sklindančio oro kondensacijos ir retinimo. Bet kadangi mus supanti erdvė, skirtingai nei dvimatis vandens paviršius, yra trimatis, garso bangos sklinda ne dviem, o trimis kryptimis – išsiskiriančių sferų pavidalu.
Garso bangos, kaip ir bet kurios kitos mechaninės bangos, erdvėje sklinda ne akimirksniu, o tam tikru greičiu. Paprasčiausi stebėjimai leidžia tai patikrinti. Pavyzdžiui, perkūnijos metu pirmiausia matome žaibą ir tik po kurio laiko išgirstame griaustinį, nors oro virpesiai, mūsų suvokiami kaip garsas, atsiranda kartu su žaibo blyksniu. Faktas yra tas, kad šviesos greitis yra labai didelis (300 000 km / s), todėl galime manyti, kad mes matome blyksnį jo atsiradimo metu. O griaustinio garsas, susiformavęs kartu su žaibais, užtrunka gana apčiuopiamą laiką, kol nukeliautume atstumą nuo jo atsiradimo vietos iki ant žemės stovinčio stebėtojo. Pavyzdžiui, jei griaustinį išgirstame praėjus daugiau nei 5 sekundėms po žaibo išvydimo, galime daryti išvadą, kad perkūnija nuo mūsų nutolusi mažiausiai 1,5 km. Garso greitis priklauso nuo terpės, kurioje garsas sklinda, savybių. Mokslininkai sukūrė įvairius metodus, kaip nustatyti garso greitį bet kurioje aplinkoje.
Garso greitis ir jo dažnis lemia bangos ilgį. Stebėdami bangas tvenkinyje pastebime, kad besiskiriantys apskritimai kartais būna mažesni, o kartais didesni, kitaip tariant, atstumas tarp bangų keterų ar bangų duburių gali skirtis priklausomai nuo objekto, dėl kurio jie atsirado, dydžio. Laikydami ranką pakankamai žemai virš vandens paviršiaus, galime jausti kiekvieną pro mus praplaukiantį purslą. Kuo didesnis atstumas tarp nuoseklių bangų, tuo rečiau jų keteros palies mūsų pirštus. Toks paprastas eksperimentas leidžia daryti išvadą, kad esant bangoms vandens paviršiuje esant tam tikram bangos sklidimo greičiui, didesnis dažnis atitinka mažesnį atstumą tarp bangų keterų, tai yra trumpesnes bangas, ir, atvirkščiai, žemesnis dažnis, ilgesnės bangos.
Tas pats pasakytina ir apie garso bangas. Tai, kad garso banga praeina per tam tikrą erdvės tašką, galima spręsti pagal slėgio pokytį tam tikrame taške. Šis pakeitimas visiškai pakartoja garso šaltinio membranos virpesius. Žmogus girdi garsą, nes garso banga daro skirtingą spaudimą ausies būgneliui. Kai tik garso bangos ketera (arba aukšto slėgio sritis) pasiekia mūsų ausį. Jaučiame spaudimą. Jei padidinto garso bangos slėgio sritys pakankamai greitai seka viena kitą, tai mūsų ausies būgninė membrana greitai vibruoja. Jei garso bangos keteros yra toli viena nuo kitos, tai ausies būgnelis vibruos daug lėčiau.
Garso greitis ore stebėtinai pastovus. Jau matėme, kad garso dažnis yra tiesiogiai susijęs su atstumu tarp garso bangos keterų, tai yra, yra tam tikras ryšys tarp garso dažnio ir bangos ilgio. Šį ryšį galime išreikšti taip: bangos ilgis lygus greičiui, padalytam iš dažnio. Galima sakyti ir kitaip: bangos ilgis yra atvirkščiai proporcingas dažniui, kurio proporcingumo koeficientas lygus garso greičiui.
Kaip garsas tampa girdimas? Kai garso bangos patenka į ausies kanalą, jos sukelia ausies būgnelio, vidurinės ir vidinės ausies vibraciją. Patekusios į skystį, užpildantį sraigę, oro bangos veikia plaukų ląsteles Corti organo viduje. Klausos nervas perduoda šiuos impulsus į smegenis, kur jie paverčiami garsais.
Triukšmo matavimas
Triukšmas – tai nemalonus ar nepageidaujamas garsas, arba garsų visuma, trukdanti suvokti naudingus signalus, laužanti tylą, žalinga ar dirginanti žmogaus organizmą, mažinanti jo veikimą.
Triukšmingose vietose daugeliui žmonių pasireiškia triukšmo ligos simptomai: padidėjęs nervinis jaudrumas, nuovargis, padidėjęs kraujospūdis.
Triukšmo lygis matuojamas vienetais,
Slėgio laipsnį išreiškiantys garsai, - decibelai. Šis spaudimas nėra suvokiamas neribotą laiką. 20-30 dB triukšmo lygis žmogui praktiškai nekenksmingas – tai natūralus triukšmo fonas. Kalbant apie garsius garsus, čia leistina riba yra maždaug 80 dB. 130 dB garsas jau sukelia žmogui skausmingą pojūtį, o 150 jam tampa nepakeliamas.
Akustinis triukšmas – tai atsitiktiniai skirtingo fizinio pobūdžio garso virpesiai, kuriems būdingas atsitiktinis amplitudės, dažnio pokytis.
Sklindant garso bangai, susidedančiai iš oro kondensacijos ir retėjimo, spaudimas ausies būgneliui keičiasi. Slėgio vienetas yra 1 N/m2, o garso galios – 1 W/m2.
Klausos slenkstis yra minimalus garso stiprumas, kurį žmogus suvokia. Skirtingiems žmonėms jis skiriasi, todėl paprastai laikomas garso slėgiu, lygiu 2x10 "5 N / m2 esant 1000 Hz, atitinkančiam 10"12 W / m2 galią klausos slenksčiui. Būtent su šiais dydžiais lyginamas išmatuotas garsas.
Pavyzdžiui, variklių garso galia reaktyviniam lėktuvui kylant yra 10 W/m2, tai yra 1013 kartų viršija slenkstį. Nepatogu dirbti su tokiais dideliais skaičiais. Apie įvairaus stiprumo garsus sakoma, kad vienas garsesnis už kitą ne tiek kartų, o tiek vienetų. Tūrio vienetas vadinamas Bel – telefono išradėjo A. Belo (1847-1922) vardu. Garsumas matuojamas decibelais: 1 dB = 0,1 B (Bel). Vaizdas, kaip garso intensyvumas, garso slėgis ir garsumo lygis yra susiję.
Garso suvokimas priklauso ne tik nuo jo kiekybinių charakteristikų (slėgio ir galios), bet ir nuo kokybės – dažnio.
Tas pats garsas skirtingais dažniais skiriasi garsumu.
Kai kurie žmonės negirdi aukšto dažnio garsų. Taigi vyresnio amžiaus žmonėms viršutinė garso suvokimo riba nukrenta iki 6000 Hz. Jie negirdi, pavyzdžiui, uodo girgždėjimo ir svirplio trilo, kurie skleidžia garsus, kurių dažnis yra apie 20 000 Hz.
Garsus anglų fizikas D. Tyndallas vieną savo pasivaikščiojimą su draugu apibūdina taip: „Pievose abiejose kelio pusėse knibždėte knibždėte knibždėte knibžda vabzdžių, kurie pripildė orą savo aštriu zvimbimu iki mano ausų, bet draugas negirdėjo. visa tai – vabzdžių muzika praskriejo už jo klausos ribų“!
Triukšmo lygiai
Garsumas – garso energijos lygis – matuojamas decibelais. Šnabždesys prilygsta maždaug 15 dB, balsų ošimas studentų auditorijoje siekia apie 50 dB, o gatvės triukšmas intensyvaus eismo metu – apie 90 dB. Triukšmas, didesnis nei 100 dB, gali būti nepakeliamas žmogaus ausiai. 140 dB garsas (pavyzdžiui, kylančio reaktyvinio lėktuvo garsas) gali skaudėti ausį ir pažeisti ausies būgnelį.
Daugeliui žmonių klausa tampa nuobodu su amžiumi. Taip yra dėl to, kad ausies kaulai praranda savo pirminį mobilumą, todėl vibracijos neperduodamos į vidinę ausį. Be to, klausos organų infekcijos gali pažeisti ausies būgnelį ir neigiamai paveikti kaulų funkcionavimą. Jei turite klausos problemų, nedelsdami kreipkitės į gydytoją. Kai kurios kurtumo rūšys atsiranda dėl vidinės ausies arba klausos nervo pažeidimo. Klausos praradimą taip pat gali sukelti nuolatinis triukšmo poveikis (pvz., gamyklos aukšte) arba staigūs ir labai stiprūs garso pliūpsniai. Naudodami asmeninius stereo grotuvus turite būti labai atsargūs, nes per didelis garsumas taip pat gali sukelti kurtumą.
Leistinas triukšmas patalpose
Kalbant apie triukšmo lygį, pažymėtina, kad tokia sąvoka nėra trumpalaikė ir teisės aktų požiūriu neaiški. Taigi Ukrainoje iki šių dienų galioja dar SSRS laikais priimtos sanitarinės normos dėl leistino triukšmo gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų patalpose bei gyvenamųjų namų plėtros teritorijoje. Pagal šį dokumentą gyvenamosiose patalpose turi būti užtikrintas triukšmo lygis, ne didesnis kaip 40 dB dieną ir 30 dB naktį (nuo 22:00 iki 08:00).
Gana dažnai triukšmas neša svarbią informaciją. Automobilių ar motociklų lenktynininkas atidžiai klausosi garsų, kuriuos skleidžia variklis, važiuoklė ir kitos važiuojančios transporto priemonės dalys, nes bet koks pašalinis triukšmas gali būti nelaimingo atsitikimo pranašas. Triukšmas vaidina svarbų vaidmenį akustikoje, optikoje, kompiuterinėse technologijose ir medicinoje.
Kas yra triukšmas? Tai suprantama kaip chaotiški kompleksiniai įvairaus fizinio pobūdžio virpesiai.
Triukšmo problema egzistuoja jau labai seniai. Jau senovėje trinkelių grindinio ratų garsas daugeliui sukeldavo nemigą.
O gal bėda iškilo dar anksčiau, kai urvo kaimynai ėmė kivirčytis dėl to, kad vienas jų per garsiai beldėsi gamindamas akmeninį peilį ar kirvį?
Triukšmo tarša nuolat auga. Jei 1948 metais, atliekant didžiųjų miestų gyventojų apklausą, į klausimą, ar nerimauja dėl triukšmo bute, teigiamai atsakė 23% apklaustųjų, tai 1961 metais – jau 50%. Per pastarąjį dešimtmetį triukšmo lygis miestuose išaugo 10-15 kartų.
Triukšmas yra garso rūšis, nors jis dažnai vadinamas „nepageidaujamu garsu“. Tuo pačiu metu, anot ekspertų, tramvajaus keliamas triukšmas vertinamas 85–88 dB, troleibuso – 71 dB, autobuso, kurio variklio galia didesnė nei 220 AG. Su. - 92 dB, mažiau nei 220 AG Su. - 80-85 dB.
Ohajo valstijos universiteto mokslininkai nustatė, kad žmonėms, kurie reguliariai patiria stiprų triukšmą, 1,5 karto didesnė tikimybė susirgti akustine neuroma nei kitiems.
Akustinė neuroma yra gerybinis navikas, sukeliantis klausos praradimą. Mokslininkai ištyrė 146 akustine neuroma sergančius pacientus ir 564 sveikus žmones. Jiems visiems buvo užduodami klausimai, kaip dažnai jiems teko susidurti su ne silpnesniais nei 80 decibelų garsais (eismo triukšmas). Anketoje buvo atsižvelgta į instrumentų, variklių, muzikos triukšmą, vaikų riksmus, triukšmą sporto renginiuose, baruose ir restoranuose. Tyrimo dalyvių taip pat buvo klausiama, ar jie naudoja klausos apsaugos priemones. Tie, kurie reguliariai klausėsi garsios muzikos, turėjo 2,5 karto padidėjusią akustinės neuromos riziką.
Tiems, kurie patyrė techninį triukšmą – 1,8 karto. Žmonėms, kurie nuolat klausosi vaiko verksmo, stadionuose, restoranuose ar baruose triukšmas yra 1,4 karto didesnis. Naudojant klausos apsaugos priemones, akustinės neuromos rizika nėra didesnė nei žmonių, kurie visiškai neveikia triukšmo.
Akustinio triukšmo poveikis žmonėms
Akustinio triukšmo poveikis žmogui yra skirtingas:
A. Kenksminga
Triukšmas sukelia gerybinį naviką
Ilgalaikis triukšmas neigiamai veikia klausos organą, ištempia ausies būgnelį, todėl sumažėja jautrumas garsui. Tai veda prie širdies, kepenų veiklos sutrikimo, išsekimo ir nervinių ląstelių pertempimo. Didelės galios garsai ir triukšmai veikia klausos aparatą, nervų centrus, gali sukelti skausmą ir šoką. Taip veikia triukšmo tarša.
Triukšmai yra dirbtiniai, technogeniniai. Jie neigiamai veikia žmogaus nervų sistemą. Vienas iš baisiausių miesto triukšmų yra kelių transporto triukšmas pagrindinėse magistralėse. Tai dirgina nervų sistemą, todėl žmogų kankina nerimas, jis jaučiasi pavargęs.
B. Palankus
Naudingi garsai apima žalumynų triukšmą. Bangų purslai ramina mūsų psichiką. Tylus lapų ošimas, upelio čiurlenimas, lengvas vandens šniokštimas ir banglenčių garsas žmogui visada malonūs. Jie jį ramina, mažina stresą.
C. Medicinos
Gydomasis poveikis žmogui gamtos garsų pagalba atsirado XX amžiaus devintojo dešimtmečio pradžioje su astronautais dirbusiems gydytojams ir biofizikams. Psichoterapinėje praktikoje gamtos garsai naudojami gydant įvairias ligas kaip pagalbinė priemonė. Psichoterapeutai taip pat naudoja vadinamąjį „baltąjį triukšmą“. Tai savotiškas šnypštimas, miglotai primenantis bangų garsą be vandens purslų. Gydytojai mano, kad „baltasis triukšmas“ ramina ir užliūliuoja.
Triukšmo poveikis žmogaus organizmui
Tačiau ar nuo triukšmo kenčia tik klausos organai?
Mokiniai raginami tai išsiaiškinti perskaitę šiuos teiginius.
1. Triukšmas sukelia priešlaikinį senėjimą. Trisdešimčia atvejų iš šimto triukšmas didžiuosiuose miestuose žmonių gyvenimo trukmę sumažina 8-12 metų.
2. Kas trečia moteris ir kas ketvirtas vyras kenčia nuo neurozių, kurias sukelia padidėjęs triukšmo lygis.
3. Tokiomis ligomis kaip gastritas, skrandžio ir žarnyno opos dažniausiai suserga žmonės, gyvenantys ir dirbantys triukšmingoje aplinkoje. Estrados muzikantai serga skrandžio opa – profesine liga.
4. Pakankamai stiprus triukšmas po 1 minutės gali sukelti smegenų elektrinio aktyvumo pokyčius, kurie tampa panašūs į epilepsija sergančių pacientų smegenų elektrinį aktyvumą.
5. Triukšmas slopina nervų sistemą, ypač kartodamas veiksmą.
6. Triukšmo įtakoje nuolat mažėja kvėpavimo dažnis ir gylis. Kartais būna širdies aritmija, hipertenzija.
7. Triukšmo įtakoje pakinta angliavandenių, riebalų, baltymų, druskų apykaita, kuri pasireiškia biocheminės kraujo sudėties pasikeitimu (mažėja cukraus kiekis kraujyje).
Per didelis triukšmas (virš 80 dB) veikia ne tik klausos organus, bet ir kitus organus bei sistemas (kraujotakos, virškinimo, nervų ir kt.), sutrinka gyvybiniai procesai, energijos apykaita ima vyrauti prieš plastiką, o tai lemia priešlaikinį klausos senėjimą. kūnas.
TRIUKŠMO PROBLEMA
Didelis miestas visada lydimas eismo triukšmo. Per pastaruosius 25-30 metų didžiuosiuose pasaulio miestuose triukšmas padidėjo 12-15 dB (t. y. triukšmo kiekis padidėjo 3-4 kartus). Jei oro uostas yra miesto viduje, kaip yra Maskvoje, Vašingtone, Omske ir daugelyje kitų miestų, tai sukelia daugkartinį didžiausio leistino garso dirgiklių lygio viršijimą.
Ir vis dėlto kelių transportas yra lyderis tarp pagrindinių triukšmo šaltinių mieste. Būtent jis pagrindinėse miestų gatvėse pagal garso lygio matuoklio skalę sukelia triukšmą iki 95 dB. Triukšmo lygis gyvenamosiose patalpose su uždarais langais į greitkelį yra tik 10-15 dB žemesnis nei gatvėje.
Automobilių keliamas triukšmas priklauso nuo daugelio faktorių: automobilio markės, eksploatacinių savybių, greičio, kelio dangos kokybės, variklio galios ir kt. Variklio skleidžiamas triukšmas smarkiai padidėja jį užvedus ir įšilus. Kai automobilis važiuoja pirmuoju greičiu (iki 40 km/h), variklio triukšmas yra 2 kartus didesnis nei jo keliamas triukšmas važiuojant antruoju greičiu. Automobiliui stipriai stabdant, triukšmas taip pat gerokai padidėja.
Atskleista žmogaus organizmo būklės priklausomybė nuo aplinkos triukšmo lygio. Pastebėti tam tikri centrinės nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemų funkcinės būklės pokyčiai, kuriuos sukelia triukšmas. Išeminė širdies liga, hipertenzija, padidėjęs cholesterolio kiekis kraujyje dažniau pasireiškia žmonėms, gyvenantiems triukšmingose vietose. Triukšmas labai trikdo miegą, sumažina jo trukmę ir gylį. Užmigimo laikotarpis pailgėja valanda ir daugiau, o pabudę žmonės jaučiasi pavargę, skauda galvą. Visa tai ilgainiui virsta lėtiniu pervargimu, silpnina imuninę sistemą, prisideda prie ligų išsivystymo, mažina darbingumą.
Dabar manoma, kad triukšmas gali sutrumpinti žmogaus gyvenimo trukmę beveik 10 metų. Dėl didėjančių garsinių dirgiklių yra ir daugiau psichikos ligonių, ypač nuo triukšmo kenčia moterys. Apskritai miestuose padaugėjo neprigirdinčiųjų, tačiau dažniausiai reiškiniais tapo galvos skausmas ir dirglumas.
TRIUKŠMO TARŠA
Didelės galios garsas ir triukšmas veikia klausos aparatą, nervų centrus ir gali sukelti skausmą bei šoką. Taip veikia triukšmo tarša. Tylus lapų ošimas, upelio čiurlenimas, paukščių balsai, lengvas vandens šlamesys ir banglenčių garsas žmogui visada malonūs. Jie jį ramina, mažina stresą. Tai naudojama medicinos įstaigose, psichologinės pagalbos kambariuose. Natūralūs gamtos triukšmai vis retėja, visiškai išnyksta arba paskęsta pramonės, transporto ir kitų triukšmų.
Ilgalaikis triukšmas neigiamai veikia klausos organą, sumažindamas jautrumą garsui. Tai veda prie širdies, kepenų veiklos sutrikimo, išsekimo ir nervinių ląstelių pertempimo. Susilpnėjusios nervų sistemos ląstelės negali pakankamai koordinuoti įvairių organizmo sistemų darbo. Dėl to sutrinka jų veikla.
Jau žinome, kad 150 dB triukšmas kenkia žmogui. Ne veltui viduramžiais egzekucija buvo vykdoma po varpu. Varpo dūzgimas kankino ir lėtai žudė.
Kiekvienas žmogus triukšmą suvokia skirtingai. Daug kas priklauso nuo amžiaus, temperamento, sveikatos būklės, aplinkos sąlygų. Triukšmas turi akumuliacinį poveikį, tai yra akustiniai dirgikliai, besikaupiantys organizme, vis labiau slopina nervų sistemą. Triukšmas ypač žalingai veikia neuropsichinę organizmo veiklą.
Triukšmas sukelia funkcinius širdies ir kraujagyslių sistemos sutrikimus; turi žalingą poveikį regos ir vestibuliariniams analizatoriams; sumažinti refleksinį aktyvumą, kuris dažnai sukelia nelaimingus atsitikimus ir sužalojimus.
Triukšmas yra klastingas, jo žalingas poveikis organizmui pasireiškia nepastebimai, nepastebimai, o gedimai organizme aptinkami ne iš karto. Be to, žmogaus kūnas yra praktiškai neapsaugotas nuo triukšmo.
Vis dažniau gydytojai kalba apie triukšmo ligą – pirminį klausos ir nervų sistemos pažeidimą. Triukšmo taršos šaltinis gali būti pramonės įmonė arba transportas. Ypač daug triukšmo kelia sunkieji savivarčiai ir tramvajai. Triukšmas veikia žmogaus nervų sistemą, todėl miestuose ir įmonėse imamasi apsaugos nuo triukšmo priemonių. Geležinkelio ir tramvajaus linijas bei kelius, kuriais važiuoja krovininis transportas, iš centrinių miestų dalių reikia perkelti į retai apgyvendintas vietoves ir aplink jas sukurti gerai triukšmą sugeriančias žaliąsias erdves. Lėktuvai neturėtų skristi virš miestų.
GARSO IZSOLIAVIMAS
Garso izoliacija labai padeda išvengti žalingo triukšmo poveikio.
Triukšmo mažinimas pasiekiamas konstrukcinėmis ir akustinėmis priemonėmis. Išorinėse atitvarinėse konstrukcijose langai ir balkono durys turi žymiai mažesnę garso izoliaciją nei pati siena.
Pastatų apsaugos nuo triukšmo laipsnį pirmiausia lemia šios paskirties patalpų leistino triukšmo normos.
KOVA SU AKUSTINIU TRIUKŠMU
MNIIP Akustikos laboratorija rengia skyrius „Akustinė ekologija“ kaip projekto dokumentacijos dalį. Atliekami patalpų garso izoliacijos, triukšmo kontrolės projektai, garso stiprinimo sistemų skaičiavimai, akustiniai matavimai. Nors įprastose patalpose žmonės vis dažniau ieško akustinio komforto – geros apsaugos nuo triukšmo, suprantamos kalbos ir vadinamųjų nebuvimo. akustiniai fantomai – kai kurių suformuoti neigiami garso vaizdai. Konstrukcijose, skirtose papildomai kovai su decibelais, kaitaliojasi bent du sluoksniai – „kietas“ (gipso kartono plokštės, gipso pluoštas).Taip pat akustinis dizainas turėtų užimti savo kuklią nišą viduje. Siekiant kovoti su akustiniu triukšmu, naudojamas dažnio filtravimas.
MIESTAS IR ŽALIOS ERDVĖS
Jei namus nuo triukšmo saugosite medžiais, tuomet pravers žinoti, kad garsų nesugeria lapija. Atsitrenkus į kamieną, garso bangos lūžta, nusileidžia į dirvą, kuri susigeria. Eglė laikoma geriausia tylos sergėtoja. Net judriausiame greitkelyje galite gyventi ramiai, jei saugosite savo namus šalia žaliuojančių medžių. O šalia būtų neblogai pasodinti kaštonų. Vienas suaugęs kaštonas išvalo iki 10 m aukščio, iki 20 m pločio ir iki 100 m ilgio automobilių išmetamąsias dujas. Tuo pačiu metu, skirtingai nei daugelis kitų medžių, kaštonas suskaido toksiškas dujas beveik nepažeisdamas savo “. sveikata".
Miesto gatvių želdinimo svarba yra labai tanki - tankūs krūmų ir miško juostų sodinimai apsaugo nuo triukšmo, sumažindami jį 10-12 dB (decibelais), sumažina kenksmingų dalelių koncentraciją ore nuo 100 iki 25%, mažina. vėjo greitis nuo 10 iki 2 m/s, sumažinti dujų koncentraciją iš mašinų iki 15% oro tūrio vienetui, padaryti orą drėgnesnį, sumažinti jo temperatūrą, t.y. padaryti jį pralaidesnį.
Žaliosios erdvės taip pat sugeria garsus, kuo aukštesni medžiai ir kuo tankesnis jų sodinimas, tuo mažiau girdimas garsas.
Žaliosios erdvės kartu su veja, gėlynais teigiamai veikia žmogaus psichiką, ramina regėjimą, nervų sistemą, yra įkvėpimo šaltinis, didina žmonių darbingumą. Didžiausi meno ir literatūros kūriniai, mokslininkų atradimai gimė veikiant gamtai. Taip buvo sukurti didžiausi Bethoveno, Čaikovskio, Strausso ir kitų kompozitorių muzikiniai kūriniai, žymių Rusijos peizažistų Šiškino, Levitano paveikslai, rusų ir sovietų rašytojų kūriniai. Neatsitiktinai tarp Priobsky pušyno žaliųjų sodinukų buvo įkurtas Sibiro mokslo centras. Čia, miesto triukšmo šešėlyje, žalumos apsuptyje, savo tyrimus sėkmingai atlieka mūsų Sibiro mokslininkai.
Želdinių sodinimas tokiuose miestuose kaip Maskva ir Kijevas yra didelis; pastarajame, pavyzdžiui, vienam gyventojui tenka 200 kartų daugiau sodinimų nei Tokijuje. Japonijos sostinėje 50 metų (1920–1970 m.) buvo sunaikinta maždaug pusė „visų žaliųjų plotų, esančių dešimties kilometrų spinduliu nuo centro“. Jungtinėse Valstijose per pastaruosius penkerius metus buvo prarasta beveik 10 000 hektarų centrinių miesto parkų.
← Triukšmas neigiamai veikia žmogaus sveikatos būklę, pirmiausia pablogina klausą, nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemų būklę.
← Triukšmą galima išmatuoti naudojant specialius prietaisus – garso lygio matuoklius.
← Būtina kovoti su žalingu triukšmo poveikiu kontroliuojant triukšmo lygį, taip pat taikant specialias triukšmo lygio mažinimo priemones.
Ilgais atstumais garso energija sklinda tik švelniais spinduliais, kurie iki galo nepaliečia vandenyno dugno. Šiuo atveju terpės nustatytas garso sklidimo diapazono apribojimas yra jo sugertis jūros vandenyje. Pagrindinis absorbcijos mechanizmas yra susijęs su atsipalaidavimo procesais, kurie lydi termodinaminės pusiausvyros tarp jonų ir druskų molekulių, ištirpusių vandenyje, pažeidimą akustine banga. Pažymėtina, kad pagrindinis vaidmuo sugeriant plačiame garso dažnių diapazone tenka magnio sulfido druskai MgSO4, nors jos procentas jūros vandenyje yra gana mažas – beveik 10 kartų mažesnis nei, pavyzdžiui, akmens druskos NaCl, kuri vis dėlto nevaidina jokio reikšmingo vaidmens sugeriant garsą.
Paprastai kalbant, sugertis jūros vandenyje yra didesnė, kuo didesnis garso dažnis. Esant dažniams nuo 3–5 iki 100 kHz, kur dominuoja aukščiau minėtas mechanizmas, sugertis yra proporcinga dažniui iki maždaug 3/2 galios. Esant žemesniems dažniams, įsijungia naujas absorbcijos mechanizmas (galbūt dėl boro druskų buvimo vandenyje), kuris tampa ypač pastebimas šimtų hercų diapazone; čia absorbcijos lygis yra neįprastai aukštas ir mažėja daug lėčiau, mažėjant dažniui.
Norėdami aiškiau įsivaizduoti kiekybines sugerties jūros vandenyje charakteristikas, pažymime, kad dėl šio poveikio garsas, kurio dažnis yra 100 Hz, 10 tūkstančių km trasoje susilpnėja 10 kartų, o dažnis - 10 kHz. - tik 10 km atstumu (2 pav.). Taigi, tik žemo dažnio garso bangos gali būti naudojamos tolimojo povandeninio ryšio ryšiams, povandeninių kliūčių toli aptikimui ir panašiai.
2 pav. – Atstumai, kuriais skirtingo dažnio garsai, sklindant jūros vandenyje, susilpnėja 10 kartų.
20-2000 Hz dažnių diapazono girdimų garsų srityje vidutinio intensyvumo garsų sklidimo po vandeniu diapazonas siekia 15-20 km, o ultragarso srityje - 3-5 km.
Remiantis garso slopinimo reikšmėmis, stebimomis laboratorinėmis sąlygomis esant nedideliam vandens kiekiui, galima tikėtis daug didesnių diapazonų. Tačiau natūraliomis sąlygomis, be slopinimo dėl paties vandens savybių (vadinamasis klampus slopinimas), įtakos turi ir jo sklaida bei absorbcija dėl įvairių terpės nehomogeniškumo.
Garso lūžį, arba garso pluošto kelio kreivumą, lemia vandens savybių nevienalytiškumas, daugiausia išilgai vertikalios, dėl trijų pagrindinių priežasčių: hidrostatinio slėgio pokyčių gylio, druskingumo pokyčių ir temperatūros pokyčiai dėl netolygaus vandens masės kaitimo saulės spinduliais. Dėl šių priežasčių bendro veikimo garso sklidimo greitis, kuris yra apie 1450 m/s gėlo vandens ir apie 1500 m/s jūros vandenyje, kinta kartu su gyliu, o kitimo dėsnis priklauso nuo sezono. , paros laikas, rezervuaro gylis ir daugybė kitų priežasčių. Garso spinduliai, paliekantys šaltinį tam tikru kampu į horizontą, yra sulenkiami, o vingio kryptis priklauso nuo garso greičių pasiskirstymo terpėje. Vasarą, kai viršutiniai sluoksniai šiltesni nei apatiniai, spinduliai nusilenkia ir dažniausiai atsispindi iš apačios, prarasdami nemažą savo energijos dalį. Atvirkščiai, žiemą, kai apatiniai vandens sluoksniai palaiko savo temperatūrą, o viršutiniai sluoksniai vėsta, spinduliai linksta aukštyn ir patiria daugybinius atspindžius nuo vandens paviršiaus, kurių metu prarandama daug mažiau energijos. Todėl žiemą garso sklidimo atstumas yra didesnis nei vasarą. Dėl refrakcijos vadinamos. negyvos zonos, t. y. zonos, esančios arti šaltinio, kuriose nėra girdėjimo.
Tačiau dėl lūžio gali padidėti garso sklidimo diapazonas – tai itin ilgo garsų sklidimo po vandeniu reiškinys. Tam tikrame gylyje žemiau vandens paviršiaus yra sluoksnis, kuriame garsas sklinda mažiausiu greičiu; virš šio gylio garso greitis didėja dėl temperatūros padidėjimo, o žemiau – dėl hidrostatinio slėgio padidėjimo kartu su gyliu. Šis sluoksnis yra savotiškas povandeninis garso kanalas. Spindulys, nukrypęs nuo kanalo ašies aukštyn arba žemyn, dėl lūžio, visada linkęs į jį grįžti. Jei šiame sluoksnyje dedamas garso šaltinis ir imtuvas, tai net vidutinio intensyvumo garsai (pavyzdžiui, nedidelių 1-2 kg krūvių sprogimai) gali būti įrašomi šimtų ir tūkstančių kilometrų atstumu. Esant povandeniniam garso kanalui galima pastebėti reikšmingą garso sklidimo diapazono padidėjimą, kai garso šaltinis ir imtuvas yra nebūtinai šalia kanalo ašies, o, pavyzdžiui, arti paviršiaus. Tokiu atveju spinduliai, lūždami žemyn, patenka į giliuosius sluoksnius, kur nukrypsta į viršų ir vėl išeina į paviršių kelių dešimčių kilometrų atstumu nuo šaltinio. Be to, spindulių sklidimo modelis kartojasi ir dėl to susidaro vadinamoji seka. antrinės apšviestos zonos, kurios dažniausiai atsekamos kelių šimtų km atstumu.
Aukšto dažnio garsų, ypač ultragarso, sklidimui, kai bangos ilgiai yra labai maži, įtakos turi nedideli netolygumai, kurie dažniausiai būna natūraliuose rezervuaruose: mikroorganizmai, dujų burbuliukai ir kt. Šie nehomogeniškumas veikia dviem būdais: jie sugeria ir išsklaido garso bangų energiją. Dėl to, didėjant garso virpesių dažniui, sumažėja jų sklidimo diapazonas. Šis efektas ypač pastebimas paviršiniame vandens sluoksnyje, kur daugiausia nehomogeniškumo. Garso sklaida dėl nehomogeniškumo, taip pat vandens paviršiaus ir dugno nelygumų sukelia povandeninio atgarsio reiškinį, kuris lydi garso impulso siuntimą: garso bangos, atsispindinčios nuo nehomogeniškumo ir susiliejimo derinio, sustiprina garsą. garso impulsas, kuris tęsiasi ir pasibaigus, panašus į aidėjimą, stebimą uždarose erdvėse. Povandeninė aidėjimas yra gana reikšmingas trikdymas daugeliui praktinių hidroakustikos pritaikymų, ypač sonarų.
Povandeninių garsų sklidimo diapazono ribas riboja ir vadinamieji. savų jūros triukšmų, kurie turi dvejopą kilmę. Dalis triukšmo kyla dėl bangų poveikio vandens paviršiui, banglenčių, riedančių akmenukų triukšmo ir kt. Kita dalis susijusi su jūrų fauna; tai apima žuvų ir kitų jūros gyvūnų skleidžiamus garsus.