przez Ольга Остапчук 3 lat temu
412
Звук
przez Ольга Остапчук 3 lat temu
412
Więcej takich
Звук — коливальний рух частинок середовища, що поширюється у вигляді хвиль у газі, рідині чи твердому тілі та сприймається слухом.
Середньостатистична людина чує коливання, передані по повітрю, у діапазоні частот від 16—20 Гц до 15—20 кГц. Звук нижче діапазону чутності людини називають інфразвуком; вище: до 1 ГГц, — ультразвуком, від 1 ГГц — гіперзвуком. Представники тваринного світу здатні сприймати звуки в значно ширшому діапазоні частот. Кажани для орієнтації та знаходження здобичі використовують звуки в діапазоні 20-120 кГц. Дельфіни, наприклад, використовують для орієнтації та полювання звуки з частотою понад 100 кГц Значно вищі 20 кГц частоти здатні сприймати і собаки.
Інфразвук — пружні хвилі, що поширюються в рідинах, газах та твердих деформовних тілах, енергія яких зосереджена в спектральних складових з частотами нижче 20 Гц. Така назва пов'язана з тим, що часто поняття звук використовують для характеристики хвильових збурень лише в частотному діапазоні, що сприймається людським вухом (20 Гц — 20 кГц). Інфразвукові хвилі генеруються великою кількістю різних природних процесів та багатьма типами джерел, що пов'язані з людською діяльністю. Однією з характерних особливостей інфразвуку є те, що інтенсивні інфразвукові сигнали важко генерувати без супутніх звуків чутного діапазону. Ця обставина суттєво ускладнює вивчення впливу інфразвуку на живі організми з постановкою відповідних експериментів. Тому значна частина публікацій стосовно різних аспектів проблеми інфразвуку базується на експериментальних даних для так званого низькочастотного звуку (1-250 Гц).
Діапазон від 16 Гц до 20 кГц називають чутним діапазоном.
Ультразвук — акустичні коливання, частота яких більша ніж високочастотна межа чутного звуку (понад 20 000 Гц) Верхня межа частот ультразвуку умовна.
Звукові хвилі поширюються в усіх напрямках від точки поширення, цей простір називається звуковим полем. Фізичний стан середовища в звуковому полі характеризується звуковим тиском і швидкістю коливань.
Звуковий тиск (Па) - різниця між миттєвим значенням повного тиску і середнім тиском, який спостерігається в середовищі при відсутності звукового поля. У фазі стиску тиск є позитивний , а у фазі розрідження - негативний.
Інтенсивністю звуку називають потужність на одиницю площі, передану в напрямку поширення звукових хвиль.
Джерела звуку характеризуються звуковою потужністю і спрямованістю випромінювання.
Звуковою потужністю джерела називають загальну кількість звукової енергії, що випромінювана джерелом звуку в навколишній простір за одиницю часу; одиниця виміру Вт.
У газах та рідинах звук поширюється як поздовжня хвиля, тобто як послідовність стиснень та розширень. У твердих тілах крім поздовжніх звукових хвиль можуть поширюватись також поперечні хвилі, в яких коливання відбуваються у напрямку перпендикулярному до напрямку поширення. Поздовжні та поперечні хвилі поширюються із різними швидкостями. В ізотропних середовищах швидкість поширення збурень не залежить від напрямку. В анізотропних середовищах, таких як кристали, спостерігається анізотропія швидкості, коли швидкість звуку змінюється в залежності від напрямку поширення.
При поширенні ультразвукових хвиль можливі явища дифракції, інтерференції й відбиття.
Дифракція (оминання хвилями перешкод) відбувається тоді, коли довжина ультразвукової хвилі порівнянна (або більше) з розмірами перешкоди, що перебуває на шляху. Якщо перешкода в порівнянні з довжиною акустичної хвилі велика, то явища дифракції немає.
При одночасному русі в середовищі декількох ультразвукових хвиль у кожній певній точці середовища відбувається суперпозиція (накладення) цих хвиль. Накладення хвиль однакової частоти один на одну називається інтерференцією. Якщо в процесі проходження через об'єкт ультразвукові хвилі перетинаються, то в певних точках середовища спостерігається посилення або ослаблення коливань.
При описі звукових полів використовують такі фізичні характеристики, як частота, довжина хвилі, амплітуда, швидкість звуку, тиск та швидкість частинок середовища. У зв'язку з особливістю руху частинок середовища при поширенні звукових хвиль цю швидкість називають коливальною швидкістю.
Тембр — «забарвлення» звуку; одна з ознак музичного звуку, поряд з висотою, силою і тривалістю. За тембром можна розрізняти звуки однакової висоти і сили, виконані на різних інструментах, різними голосами або видобуті різними способами чи штрихами. Якщо коливання не є гармонійним, то на слух воно має ще одну якість, крім висоти й гучності, а саме — специфічний відтінок, званий тембром.
Довжина хвилі — характеристика періодичної хвилі, що позначає найменшу відстань між точками простору, в яких хвиля має однакову фазу.
Частота — фізична величина, що дорівнює кількості однакових подій за одиницю часу. Вона є характеристикою будь-яких процесів, які регулярно повторюються (кількість подій за одиницю часу) або величиною, що виражає: кількість рухів, коливань, повторень за одиницю часу тощо.
Швидкість звуку — швидкість поширення акустичних (пружних) хвиль у середовищі. Поширення хвиль пов'язане з коливальним рухом частинок середовища. При цьому напрямок поширення хвильових збурень та напрямок руху частинок середовища можуть не збігатися.
Амплітуда коливань — найбільше відхилення величини, яка періодично змінюється від деякого значення, умовно прийнятого за нульове.
Звукова хвиля, зустрівши на своєму шляху перешкоду, дифрагує, тобто огинає перешкоду, якщо її розмір менший або порівняний із довжиною хвилі. Звукова хвиля також частково відбивається від перешкоди. Відбивання більше, якщо розмір перешкоди більший від довжини хвилі. Завдяки відбиттю звукової хвилі від перешкод виникає таке акустичне явище, як луна. Людське вухо не розрізняє дуже близькі за часом звуки, тому мінімальна відстань, з якої людина чує луну становить приблизно 16 м.
При поширенні звукових хвиль може спостерігатися зміна форми сигналу, що містить певний набір гармонічних складових. Таке явище носить назву дисперсія. Причиною виникнення дисперсії можуть бути спеціальні фізичні властивості середовища, в якому поширюється збурення (фізична дисперсія) або геометричні особливості області, в якій поширюється звук (геометрична дисперсія).
З явищем відбивання звуку пов'язане таке відоме явище, як луна. Вона полягає в тому, що звук від джерела доходить до якоїсь перешкоди, відбивається від неї і повертається до місця, де він виник, і якщо первинний звук і відбитий звук доходять до вуха слухача, то він чує два звуки.
Дисперсія хвиль — явище залежності фазових швидкостей лінійних хвиль від частоти.
За частотними характеристиками акустичної хвилі розрізняють:
Простий тон — синусоїдні коливання. Звукові коливання простого тону в достатньо хорошому наближенні випромінюють звукові генератори і камертон.
Білий шум — хаотичні коливання, спектральні складові розміщуються рівномірно по всьому діапазону.
Шум або акустичний шум — коливання частинок довкілля, що сприймається органами слуху людини як небажані сигнали. З точки зору акустики: шум — нестійкі або випадкові акустичні коливання, що характеризуються випадковою зміною амплітуди і частоти
Тіло, що коливається, в навколишньому середовищі створює механічні хвилі, які можуть поширюватися тільки завдяки пружним властивостям середовища, тобто є пружними.
Коли такі хвилі досягають вуха людини, вони спричиняють виникнення вимушених коливань барабанної перетинки і людина чує звук. Отже, механічні хвилі, що викликають у людини відчуття звуку, називаються звуковими. Оскільки при цьому звукові хвилі поширюються в повітрі, то ці хвилі поздовжні. У твердих тілах звук поширюється у вигляді поздовжніх і поперечних хвиль. У рідинах і газах, оскільки в них деформація зсуву неможлива, звукові хвилі поширюються тільки у вигляді поздовжніх хвиль.
Поперечна хвиля — хвиля, у якій коливання відбуваються в площині, перпендикулярній до напрямку поширення.
Поздовжня хвиля — хвиля, у якій коливання в кожній точці простору паралельні напрямку розповсюдження.
