1. Природа звуку та ультразвукової хвилі 2. Швидкість звуку 3. Поширення звуковых хвиль 4. Інтенсивність звуку 5. Об'єктивні характеристики звуку 6. Ефект Доплера 7. Ультразвук 8. Інфразвук

Як відомо з фізики джерелом будь-яких колывань: звуковых, електромагнітних є хвиля. Пружні хвилі, які розповсюджуються в суцільних середовищах, називають звуковыми. До звуковым хвилям належать хвилі, частоты яких лежить в межах сприйняття органами слуху. Людина сприймає звуки тоді, коли на йога органи слуху діють хвилі з частотами від 16 до Гц. Пружні хвилі, частота яких меньше 16 Гц, називають інфразвуковыми, а хвилі, частота яких лежить в інтервалі від 2 Ч 104 до 1 Ч 109 Гц - ультразвуковыми. Розділ фізики, в якому вивчаються звукові хвилі (їх порушення, поширення, сприйняття і взаємодія їх з перешкодами і речовиною середовища) називають акустикою. Розвиток техніки дозволило проводите і візуальне спостереження звуку. Для цього використовують спеціальні датчики і мікрофони і спостерігають звукові коливання на екрані осциллографа.

Швидкість звуку швидкість поширення звуковых хвиль у середовищі. Як правило, в газах швидкість звуку менша, ніж в рідинах, а в рідинах швидкість звуку менша, ніж у твердых тілах, що пов'язано в основному з убуванням стисливості речовин у цик фазовых станах відповідно. Швидкість звуку в повітрі за нормальних умов становить 340 м/с. Вона дело зростає з підвищенням температури і зменьшуюється при її пониженні. Швидкість звуку в повітрі практично не заложить від частоты, тому звук розповсюджується на великі відстані без спотворень. Швидкість звуку заложить від середовища, через яке проходять звукові хвилі і визначається йога параметрами - модулями пружності. Швидкість звуку в газах заложить від температури, від маси молекули газу. Загалом вона дорівнює кореню квадратному похідної від модуля пружності середовища відносно густини. При великих інтенсивностях звуку вона заложить такое від амплітуди. Швидкість звуку в будь-якому середовищі обчислюється по формулі:

Швидкості звуку в різних середовищах Речовина Швидкість звуку, м/с ---- Повітря Повітря (при 20 °C)"343,1 Вода Водень Гума Дерево Залізо Морська вода 1 530

У процесі поширення звуковых хвиль в середовищі відбувається їх згасання. Амплітуда колывань частинок середовища поступово зменьшуюється при зростанні відстані від джерела звуку. Однією з основних причин загасання хвиль є дія сил внутрішнього тертя на частники середовища. На подолання цик сил безперервно використовується механічна енергія коливального руху, що переноситься хвилею. Ця енергія перетворюється в енергію хаотичного теплового руху молекул і атомів середовища. Оскільки енергія хвилі пропорційна квадрату амплітуди колывань, то при поширенні хвиль від джерела звуку разом зі зменьшенням запасу енергії коливального руху зменьшуюється і амплітуда колывань.

На поширення звуків в атмосфері впливає багато чинників: температура на різних высотах, потоки повітря. Луна - це відбитий від поверхні звук. Звукові хвилі можуть відбиватися від твердых поверхонь, від шарів повітря в яких температура відрізняється від температури сусідніх шарів. Для отримання чистої луни необхідно, щоб перешкода бала порівнянна за розміром з довжини хвилі звуку обо більша від неї. Луна особливо підсилюється, якщо перешкоди, від яких відбивається звук, утворюють резонатор. Людське в ухо не розрізняє відбитий звук від початкового, якщо інтервал між ними меньший від 0,1 секунде. Тому мінімальна віддаль, необхідна для луни прыблизно 16 метрів.

Для порівняння інтенсивності L звуку обо звукового тиску використовують рівень інтенсивності. Рівнем інтенсивності називають помножений на 10 логарифм відносин двух інтенсивностей звуку. Величина L вимірюється в децибелах. Для вказівки абсолютного рівня інтенсивності вводять стандартный поріг чутності І0 людського вуза на частоті 1000 Гц, по відношенню до якого вказується інтенсивність. У таблиці представлені інтенсивності різних природних і техногенных звуків та їх інтенсивності.

Звук L, Дб Звук L, Дб Поріг чутності 0 Вуличний шум 70 Цокання годинника 10 Крик 80 Шепіт 20 Пневматична свердлов 90 Тиха вулице 30 Ковальський цех 100 Приглушений розмова 40 Клепальні молот 110 Розмова 50 Літаковий двигун 120 Друкарська машинка 60 Больовий поріг 130

Будь-яке тіло, яке знаходиться в пружному середовищі і коливається зі звуковою частотою, є джерелом звуку. Джерела звуку можно поділити на дві групи: джерела, які працюють на власній частоті, і джерела, які працюють на вимушених частотах. До першої групи належать джерела, звуки в яких створюються колыванями струн, камертонів, повітряних стовпів у трубах. До другої групи джерел звуку належать телефоны. Здатність тіл випромінювати звук заложить від розміру їх поверхні. Чим більша площа поверхні тіла, тим краще вано випромінює звук. Так, натягнута між двома точками струна обо камертон створюють звук досить малої інтенсивності. Для посилення інтенсивності звуку струн і камертонів їх об'єднують з резонаторными ящиками, яким притаманний ряд резонансных частот.

Інтенсивність звуку, який створюється джерелом, заложить не тільки від йога характеристик, а і від приміщення, в якому знаходиться цей джерело. Після припинення дії джерела звуку розсіяний звук не зникає раптово. Це пояснюється відбиттям звуковых хвиль від стін приміщення. Час, протягом якого після припинення дії джерела звук повністю зникає, називають часом реверберації. Умовно вважають, що час реверберації дорівнює проміжку часу, протягом якого інтенсивність звуку зменшиться в мільйон разів. Час реверберації - це важлива характеристика акустичних властивостей концертных залів, кінозалів, аудиторій та інше. При великому часі реверберації музыка звучать досить голосно, але невиразно. При малому часі реверберації музыка звучать слобо і глухо. Тому в кожному конкретному випадку домагаються найбільш оптимальных акустичних характеристик приміщень.

Ефект Допплера можно легко спостерігати замена акустичних коливаннях. Коли до нас наближається поїзд обо автомобіль з увімкненим сигналом, то з йога наближенням, а потім віддаленням ми помічаємо різку зміну висоти тону звуку сигналу. З віддаленням джерела частота колывань зменьшуюється. Це явище називають эффектом Допплера, причина йога полягає в тому, що з наближенням до спостерігача джерела звуку він за одиницю часу сприймає більшу кількість хвиль, ніж тоді, коли джерело звуку віддаляється.

За інтервал часу джерело посилає одну хвилю, яка поширюється в середовищі, що розглядається зі швидкістю u.' За інтервал часу джерело звуку на близиться до спостерігача на відстань Отже, кінець наступної хвилі, що вийде із джерела через секунд, буде віддалений у просторі від кінце попередньої хвилі не на довжину хвилі що мало б місце за нерухомого джерела звуку, а на меньшую довжину: jpg

Якщо спостерігач наближається до нерухомого джерела звуку, частота колывань, яку він сприймає, такое зростає, оскільки спостерігач при цьому швидше проходить довжини хвиль обо частіше стикається з гребнями хвиль. Якщо спостерігач рухається до джерела звуку, частоту сприйнятих колывань визначають за формулою якщо він рухається від джерела звуку за формулою

Як вже зазначалося, пружні хвилі, частоты яких лежать в інтервалі від 2Ч104 до 109 Гц, називають ультразвуком. Весь діапазон частот ультра звуковых хвиль умовно поділяють на три піддіапазони : ультразвукові хвилі низьких (2 Ч Гц), середніх ( Гц) і высоких частот ( Гц). За фізичною природою ультразвукові хвилі такі, як і звукові хвилі будь-якої довжини. Тим не меньше, внаслідок більш высоких частот ультразвук має ряд специфічних особливостей при йога розповсюдженні. У зв'язку з тим, що довжини ультразвуковых хвиль досить малі, характер їх поширення визначається в першу чергу молекулярными властивостями речовини. Характерна особливість розповсюдження ультразвуку в багатоатомних газах і в рідинах - це існування інтервалів довжин хвиль, в межах яких проявляється залежність фазової швидкості поширення хвиль від їх частоты, тобто має місце дисперсія звуку. У цик інтервалах довжини хвиль такое відбувається значение поглинання ультразвуку. Тому при поширенні йога в повітрі відбувається більш значение йога згасання, ніж звуковых хвиль. У рідинах і твердых тілах (особливо монокристалів) згасання ультразвуку значной меньше. Тому сфера застосування ультразвуку середніх і высоких частот лежить в основному в рідких і твердых середовищах, а в повітрі і в газах застосовують тільки ультразвук низьких частот. Ще одна особливість ультразвуку - це можливість отримання великої інтенсивності навіть при порівняно невеликих амплітудах колывань, оскільки при певній амплітуді щільність потоку енергії пропорційна квадрату частоты.

Для отримання ультра звуковых хвиль використовують механічні та електромеханічні прилади. До механічних можно віднести повітряні та рідинні сирени і свистки. Багато речовин можуть генерувати ультразвук при приміщенні їх у високочастотне електричне поле. Ультразвук використовують у багатьох галузях знань, науки і техніки. Його використовують для вивчення властивостей та будови речовини. З йога допомогою отримують інформацію про будову морського дна, йога глибині, знаходять косяки рыб в океані. Ультра звукові хвилі можуть проникать через металеві вироби товщиною близько 10 метрів. Цю їх властивість покладено в основу принципу роботи ультразвукового дефектоскопа, який допомагає знаходити дефекти і тріщини твердых тілах. У медицині це властивість ультразвуку покладено в основу роботи приладів ультразвукової діагностики, які дозволяють візуалізувати внутрішні органи, діагностувати хвороби на ранніх стадіях. Дія ультразвуковых колывань безпосередньо на розплави дає можливість отримати більш однорідну структуру металів.

Інфразвуки - це пружні коливання, аналогічні звуковым коливанням, але з частотами нижче 20 Гц. Інфразвуки на перший погляд займають невеликий діапазон частот від 20 до 0 Гц. Насправді це ділянка надзвичайно великий, оскільки «до нуля» означає практично нескінченний діапазон колывань. Цей діапазон менш вивчений порівняно зі звуковым і ультразвуковым діапазонами. Інфразвукові хвилі виникають внаслідок обдування їх вітром будівель, дерев, телеграфних стовпів, металевих ферм; під час руху людини, тварини, транспорту; при роботі різних механізмів; при грозових розрядах, вибухи бомб, пострілах гармат. У земній корі спостерігаються коливання і вібрації інфразвуковых частот внаслідок обвалів, руху різних видів транспорту, вулканічних вивержень і т.п. Іншими словами, ми живемо у світі інфразвуків, не підозрюючи про це. Такі звуки людина скоріше відчуває, ніж чує. Зареєструвати інфразвуки можно тільки особливими приладами.

Характерною особливістю інфразвуку є незначна йога поглинання в різних середовищах. Внаслідок цього інфразвукові хвилі в повітрі, воді і земній корі можуть розповсюджуватися на досить великі відстані (десятки тисяч кілометрів). У зв'язку з цим інфразвук образно називають «акустичним нейтрино». Так, інфразвукові хвилі (частота колывань 0,1 Гц), що утворилися при виверженні вулкана Кракатау (Індонезія) у 1883 р., кілька разів обійшли навколо земної кулі. Вони викликали такі флуктуації тиску, які можно було зареєструвати звичайними барометрами. Деякі інфразвуки людина сприймає, але не органами слуху, а організмом в цілому. Справа в тому, що деякі внутрішні органи людини мають власну резонансну частоту колывань Гц. При дії інфразвуку цієї частоты можливе виникнення резонансу колывань цик органів, який викликає неприємні відчуття. Дослідженнями вчених різні країни встановлені, що інфразвук будь-яких частот і інтенсивності представляє собою реальну загрозу для здоров'я людини. Отримані результати дають можливість зробити висновок, що інфразвук призводить до втрати чутливості органів рівноваги тіла, яке в свою чергу призводить до появи болю у вузах, хребті і пошкоджень мозку. Ще більш згубно впливає інфразвук на психіку людини.