Як працюють духові інструменти? Створення музичного інструменту «Шум дощу» у російських традиціях Загальна теорія звуку та музична термінологія

Сьогодні озвучення театральних п'єс та кінофільмів відносно просте. Більшість необхідних шумів існує в електронному вигляді, відсутні записуються, обробляються на комп'ютері. Але ще півстоліття тому для імітації звуків використовувалися дивовижні хитромудрі механізми.

Тім Скоренко

Ці дивовижні шумові машини виставлялися протягом останніх років у різних місцях, вперше — кілька років тому в Політехнічному музеї. Там ми докладно розглянули цю цікаву експозицію. Дерево-металеві пристрої, дивним чином імітуючі звуки прибою та вітру, проїжджаючого автомобіля і поїзда, цокіт копит і дзвін мечів, стрекотіння коника і квакання жаби, брязкіт гусениць і розриви снарядів — всі ці дивовижні машини і творець шумового оформлення в театрі та кіно, якому і присвячена виставка. Найбільш цікава інтерактивність експозиції: прилади не стоять, як нерідко у нас прийнято, за трьома шарами куленепробивного скла, а призначені для користувача. Підходь, глядаче, прикинься звукооформлювачем, посвисти вітром, пошуми водоспадом, пограй у поїзд — і це цікаво, справді цікаво.

Фісгармонія. Для передачі шуму танка використовується музичний інструмент фісгармонія. Виконавець натискає одночасно кілька нижніх клавіш (і чорних, і білих) на клавіатурі і при цьому накачує повітря за допомогою педалів» (В.А. Попов).

Шумових справ майстер

Володимир Попов розпочинав кар'єру як актора МХАТу, причому ще до революції, 1908 року. У своїх спогадах він писав, що з дитинства захоплювався звукоімітацією, намагався копіювати різні шуми, природні та штучні. З 1920-х років він остаточно іде у звукову галузь, проектуючи різноманітні машини для шумового оформлення вистав. А у тридцятих його механізми з'явилися й у кіно. Наприклад, за допомогою своїх дивовижних машин, Попов озвучував легендарну картину Сергія Ейзенштейна «Олександр Невський».

Він ставився до шумів як до музики, писав партитури для звукового фону спектаклів та радіопостановок — і винаходив, винаходив, винаходив. Деякі машини, створені Поповим, збереглися досі і припадають пилом у підсобках різних театрів — розвиток звукозапису зробив його хитромудрі механізми, що вимагали певних навичок звернення, непотрібними. Сьогодні шум поїзда моделюється електронними методами, в попівські ж часи цілий оркестр за заданим алгоритмом працював з різними пристроями, щоб створити достовірну імітацію складу, що наближається. У шумових композиціях Попова часом задіяно до двадцяти музикантів.

Шум танка. «Якщо танк з'являється на сцені, то в цей момент набувають чинності чотириколісні прилади з металевими пластинами. Прилад приводиться в дію обертанням хрестовини навколо осі. Виходить сильний звук, дуже схожий на брязкіт гусениць великого танка» (В.А. Попов).

Підсумками його роботи стали книга «Звукове оформлення вистави», що вийшла 1953 року, та отримана тоді Сталінська премія. Можна привести тут багато різних фактів із життя великого винахідника, але ми звернемося до техніки.

Дерево та залізо

Найважливішим моментом, який далеко не завжди звертають увагу відвідувачі виставки, є той факт, що кожна шумова машина — музичний інструмент, на якому потрібно вміти грати і який вимагає певних акустичних умов. Наприклад, «громова машина» під час вистав завжди ставилася на самий верх, на містки над сценою, щоб гуркіт грому розносився по всьому залу для глядачів, створюючи відчуття присутності. У невеликій кімнаті вона справляє не таке яскраве враження, звук її не такий природний і знаходиться значно ближче до того, що є насправді, — до брязкоту залізних коліс, вбудованих у механізм. Втім, «ненатуральність» деяких звуків пояснюється тим, що багато механізмів не призначені для «сольної» роботи — лише «в ансамблі».

Інші машини, навпаки, ідеально імітують звук незалежно від акустичних властивостей приміщення. Наприклад, "Перекат" (механізм, що видає шум прибою), величезний і неповороткий, настільки точно копіює удари хвиль об пологий берег, що, заплющивши очі, можна легко уявити себе десь біля моря, на маяку, у вітряну погоду.

Кінний транспорт №4. «Прилад, що відтворює шум пожежного обозу. Щоб на початку дії приладу дати слабкий шум, виконавець відводить ручку регулятора вліво, завдяки чому відбувається пом'якшення сили шуму. При переміщенні осі в інший бік шум зростає значної сили» (В.А. Попов).

Попов ділив шуми на низку категорій: батальні, природні, індустріальні, побутові, транспортні тощо. буд. Деякі універсальні прийоми могли використовуватися для імітації різних шумів. Наприклад, підвішені на певній відстані один від одного листи заліза різної товщини і розмірів могли зімітувати і шум паровоза, що наближається, і брязкіт виробничих машин, і навіть грім. Універсальним пристроєм Попов називав також величезний барабан-бурчун, здатний працювати у різних галузях.

Але більшість таких машин досить прості. Спеціалізовані механізми, призначені для імітації одного і лише одного звуку, містять у собі вельми цікаві інженерні думки. Наприклад, падіння крапель води імітується обертанням барабана, бічну сторону якого замінюють натягнуті на різних відстанях мотузки. При обертанні вони піднімають нерухомо укріплені шкіряні хлистики, які ляскають наступними мотузками — і це справді схоже на крапель. Вітри різної сили також імітуються за допомогою барабанів, що труться про всілякі тканини.

Шкіра для барабана

Мабуть, чудова історія, пов'язана з реконструкцією машин Попова, трапилася під час виготовлення великого барабана-бурчуна. Для величезного, діаметром майже два метри, музичного інструменту була потрібна шкіра — але виявилося, що придбати вироблену, але не видублену барабанну шкіру в Росії неможливо. Музиканти вирушили на справжню скотобійню, де купили дві свіжі з биків шкури. «У цьому було щось сюрреалістичне, – сміється Петро. — Під'їжджаємо ми машиною до театру, а в багажнику — закривавлені шкури. Ми затягуємо їх на дах театру, там міздрім, сушимо — тиждень на всю Стрітенку запах стояв…» Але барабан зрештою вдався на славу.

Кожен прилад Володимир Олександрович обов'язково постачав докладну інструкцію для виконавця. Наприклад, пристрій "Потужний тріск": "Сильні сухі розряди грози виконуються за допомогою приладу "Потужний тріск". Вставши на майданчик верстата приладу, виконавець, подавшись грудьми вперед і поклавши обидві руки поверх зубчастого валу, охоплює його і повертає до себе».

Варто зауважити, що багато машин, використаних Поповим, були розроблені до нього: Володимир Олександрович лише вдосконалив їх. Зокрема, вітрові барабани застосовувалися у театрах ще за часів кріпосного права.

Витончене життя

Одним із перших фільмів, цілком озвучених за допомогою механізмів Попова, була комедія режисера Бориса Юрцева «Витончене життя». Окрім голосів акторів, у цьому фільмі, що вийшов на екрани 1932 року, немає жодного записаного з натури звуку — все зімітовано. Варто зауважити, що з шести повнометражних фільмів, знятих Юрцевим, цей єдиний, що зберігся. Режисер, що потрапив в опалу в 1935 році, був засланий на Колиму; його фільми, крім «Витонченого життя», були втрачені.

Нова інкарнація

Після появи звукових бібліотек про машини Попова майже забули. Вони відійшли до розряду архаїзмів, у минуле. Але знайшлися люди, зацікавлені в тому, щоб техніка минулого не лише «повстала з попелу», а й знову стала затребуваною.

Ідея зробити музичний арт-проект (який тоді ще не оформився як інтерактивна виставка) давно теплилася у свідомості московського музиканта, піаніста-віртуоза Петра Айду — і ось нарешті знайшла своє матеріальне втілення.

Прилад "жаба". Інструкція до приладу «Жаба» значно складніша, ніж аналогічні вказівки до інших пристроїв. Виконавець квакающего звуку повинен був добре володіти інструментом, щоб підсумкова звукоімітація вийшла досить натуральною.

Команда, яка працювала над проектом, частково базується у театрі «Школа драматичного мистецтва». Сам Петро Айду — помічник головного режисера з музичної частини, координатор виробництва експонатів Олександр Назаров — керівник театральних майстерень і т.д. культурологічний проект – і все це було недаремно.

Ми розмовляли з Петром Айду в одній із кімнат з експозицією, в страшному гуркоті й гамі, які витягували з експонатів відвідувачі. «У цій експозиції багато пластів, — казав він. — Якийсь історичний пласт, оскільки ми підняли на світ історію дуже талановитої людини, Володимира Попова; інтерактивний пласт, оскільки люди отримують задоволення від того, що відбувається; музичний пласт, оскільки після закінчення виставки ми плануємо використовувати її експонати в наших спектаклях, причому не стільки для озвучення, скільки як самостійні арт-об'єкти». Коли Петро говорив, за його спиною працював телевізор. На екрані сцена, де дванадцять людей злагоджено грають композицію «Шум поїзда» (це фрагмент вистави «Реконструкція утопії»).

"Перекат". «Виконавець приводить в дію мірним ритмічним похитуванням резонатора (корпусу приладу) вгору і вниз. Тихий прибій хвиль виконується повільним зсипанням (не остаточно) вмісту резонатора з його кінця до іншого. Припинивши зсипання вмісту в один бік, швидким рухом приводять резонатор в горизонтальне положення і відводять його в іншу сторону. Потужний прибій хвиль виконується повільним ссипанням остаточно всього вмісту резонатора» (В.А.Попов).

Автомати виготовлялися по залишеним Поповим кресленням та описам — оригінали деяких машин, що збереглися в колекції МХАТу, творці виставки побачили вже після закінчення робіт. Однією з основних проблем було те, що деталі і матеріали, що легко видобуваються в 1930-х роках, сьогодні ніде не використовуються і у вільному продажу не водяться. Наприклад, латунний лист товщиною 3 мм і розмірами 1000x1000 мм знайти практично нереально, тому що нинішній ГОСТ передбачає розрізання латуні лише 600x1500. Проблеми виникали навіть із фанерою: необхідна 2,5-міліметрова за сучасними стандартами відноситься до авіамодельної та досить рідко, хіба що з Фінляндії виписувати.

Автомобіль. Шум автомобіля проводиться двома виконавцями. Один з них обертає ручку колеса, а інший натискає важіль підйомної дошки та відкриває кришки» (В.А. Попов). Варто зауважити, що за допомогою важелів та кришок можна було значно варіювати звук автомобіля.

Була ще одна складність. Сам Попов неодноразово помічав: щоб зімітувати якийсь звук, потрібно абсолютно точно уявляти собі, чого хочеш досягти. Але, наприклад, звук перемикання семафору 1930-х років ніхто з наших сучасників ніколи не чув живим — як же переконатися в тому, що відповідний прилад виготовлений правильно? Ніяк - залишається тільки сподіватися на інтуїцію та старі фільми.

Але взагалі інтуїція творців не підвела — їм все вдалося. Хоча спочатку шумові машини призначалися для людей, які вміють з ними поводитися, а не для потіхи, як інтерактивні експонати музею вони дуже хороші. Обертаючи рукоять чергового механізму, дивлячись на німий фільм, що транслюється на стіну, ти відчуваєш себе великим звукорежисером. І відчуваєш, як під твоїми руками народжується не галас, а музика.

Останнім часом особливо багато ведеться суперечок про шкоду та користь вітрогенераторів з погляду екології. Розглянемо кілька позицій, куди насамперед посилаються противники вітроенергетики.

Одним із основних аргументів проти використання вітрогенераторів є шум . Вітроенергетичні установки виробляють два види шуму: механічний та аеродинамічний. Шум від сучасних вітрогенераторів з відривом 20 м від місця встановлення становить 34 - 45 дБ. Для порівняння: шумовий фон вночі в селі становить 20 - 40 дБ, шум від легкової автомашини при швидкості руху 64 км/год - 55 дБ, шумовий фон в офісі - 60 дБ, шум від вантажівки при швидкості руху 48 км/год на відстані від його в 100м – 65 дБ, шум від відбійного молотка на відстані 7 м – 95 дБ. Таким чином, вітрогенератори не є джерелом шуму якимось чином негативно впливають на здоров'я людини.
Інфразвук та вібрація - Ще одне питання негативного впливу. Під час роботи вітряка на кінцях лопатей утворюються вихори, які, власне, і є джерелами інфразвуку, чим більша потужність вітряка, тим більша потужність вібрації та негативний вплив на живу природу. Частота цих вібрацій – 6-7 Гц – збігається з природним ритмом мозку людини, тому можливі деякі психотропні ефекти. Але це все стосується потужних вітроелектростанцій (на навіть і щодо них це не доведено). Мала вітроенергетика в цьому аспекті набагато безпечніша за залізничний транспорт, автомобілі, трамваї та інші джерела інфразвуку, з якими ми стикаємося щодня.
Щодо вібрацій Якщо для лопатей обраний хороший аеродинамічний профіль, вітротурбіна добре відбалансована, генератор у робочому стані, своєчасно проводиться техогляд, то і проблеми взагалі немає. Хіба що може знадобитися додаткова амортизація, якщо вітряк стоїть на даху.
Ще посилаються противники вітрогенераторів на так зване візуальний вплив . Візуальний вплив – це суб'єктивний фактор. Для покращення естетичного виду вітроустановок у багатьох великих фірмах працюють професійні дизайнери. Ландшафтні дизайнери залучаються до обґрунтування нових проектів. Тим часом, під час проведення опитування громадської думки на запитання «Чи псують вітрогенератори загальний краєвид?» 94% респондентів відповіли негативно, причому багато хто підкреслив, що з естетичної точки зору, вітрогенератори гармонійно вписуються в навколишнє середовище на відміну від традиційних ЛЕП.
Також, одним із аргументів проти використання вітрогенераторів є шкода, що завдається тваринам та птахам . У той же час статистика показує, що з розрахунку на 10 000 особин через вітрогенератори гине менше 1 шт, через телевежі - 250 шт, від пестицидів - 700 шт, через різні механізми - 700 шт, через ЛЕП - 800 шт, через кішок - 1000 шт, через будинки/вікон - 5500шт. Таким чином, вітрогенератори не є найбільшим злом представникам нашої фауни.
Але у свою чергу вітрогенератор потужністю 1 МВт скорочує щорічні викиди в атмосферу 1800 тонн вуглекислого газу, 9 тонн оксиду сірки, 4 тонн оксиду азоту. Можливо, перехід до вітроенергетики дозволить вплинути на швидкість зменшення озонового шару, і відповідно на темпи глобального потепління
Крім того, вітроустановки на відміну від теплових електростанцій виробляють електроенергію без використання води, що дозволяє скоротити експлуатацію водних ресурсів.
Вітрогенератори виробляють електроенергію без спалювання традиційних видів палива, це дозволяє скоротити попит та ціни на паливо.
Аналізуючи вищевикладене, можна з упевненістю сказати, що з екологічної точки зору вітрогенератори не шкодять.Практичним підтвердженням цього є те, щоці технології набирають стрімкого розвитку в Євросоюзі, США, Китаї та інших країнах світу. Сучасна вітроенергетика виробляє сьогодні понад 200 млрд. кВт.год. на рік, що еквівалентно 1,3% глобального виробництва електроенергії. Водночас у деяких країнах цей показник сягає 40%.

Звук є звуковими хвилями, які викликають коливання дрібних частинок повітря, інших газів, а також рідких і твердих середовищ. Звук може виникати тільки там, де є речовина, не важливо, в якому стані вона знаходиться. В умовах вакууму, де немає будь-якого середовища, звук не поширюється, тому що там відсутні частинки, які і виступають розповсюджувачами звукових хвиль. Наприклад, у космосі. Звук може модифікуватися, видозмінюватися, перетворюючись на інші форми енергії. Так, звук, перетворений на радіохвилі або електричну енергію, можна передавати на відстані і записувати на інформаційні носії.

Звукова хвиля

Рухи предметів та тіл практично завжди стають причиною коливань навколишнього середовища. Не важливо, вода це чи повітря. У процесі цього частки середовища, якому передаються коливання тіла, також починають коливатися. Виникають звукові хвилі. Причому рухи здійснюються у напрямах уперед і назад, поступово змінюючи один одного. Тому звукова хвиля є поздовжньою. Ніколи в ній не виникає поперечного руху вгору та вниз.

Характеристики звукових хвиль

Як будь-яке фізичне явище, вони мають свої величини, з яких можна описати характеристики. Основні характеристики звукової хвилі - це її частота та амплітуда. Перша величина показує, скільки хвиль утворюється за секунду. Друга визначає силу хвилі. Низькочастотні звуки мають низькі показники частоти і навпаки. Частота звуку вимірюється в Герцах, і якщо вона перевищує 20 000 Гц, виникає ультразвук. Прикладів низькочастотних і високочастотних звуків у природі та навколишньому світі досить. Щебетання солов'я, гуркіт грому, гуркіт гірської річки та інші – це всі різні звукові частоти. Значення амплітуди хвилі залежить від того, наскільки звук гучний. Гучність же, своєю чергою, зменшується в міру віддалення джерела звуку. Відповідно, і амплітуда тим менша, чим далі від епіцентру знаходиться хвиля. Іншими словами, амплітуда звукової хвилі зменшується при віддаленні джерела звуку.

Швидкість звуку

Цей показник звукової хвилі знаходиться у прямій залежності від характеру середовища, в якому вона поширюється. Значну роль відіграють і вологість, і температура повітря. У середніх погодних умовах швидкість звуку становить приблизно 340 метрів за секунду. У фізиці існує таке поняття, як надзвукова швидкість, яка завжди за значенням більша, ніж швидкість звуку. З такою швидкістю поширюються звукові хвилі під час руху літака. Літак рухається з надзвуковою швидкістю і навіть обганяє звукові хвилі, які він створює. Внаслідок тиску, що поступово збільшується за літаком, утворюється ударна звукова хвиля. Цікава та мало кому відома одиниця виміру такої швидкості. Називається вона Мах. 1 Мах дорівнює швидкості звуку. Якщо хвиля рухається зі швидкістю 2 Маха, то вона поширюється вдвічі швидше, ніж швидкість звуку.

Шуми

У повсякденному житті людини є постійні шуми. Вимірюється рівень шуму децибелах. Рух автомобілів, вітер, шелест листя, переплетення голосів людей та інші звукові шуми є нашими супутниками щодня. Але до таких шумів слуховий аналізатор людини може звикати. Однак існують і такі явища, з якими навіть пристосувальні здібності людського вуха не можуть упоратися. Наприклад, шум, що перевищує 120 дБ, здатний спричинити відчуття болю. Найгучніша тварина – синій кит. Коли він видає звуки, його можна почути на відстані понад 800 км.

Відлуння

Як виникає луна? Тут усе дуже просто. Звукова хвиля має здатність відбиватися від різних поверхонь: від води, від скелі, від стін у порожньому приміщенні. Ця хвиля повертається до нас, тож ми чуємо вторинний звук. Він не такий чіткий, як початковий, оскільки деяка енергія звукової хвилі розсіюється під час руху до перешкоди.

Ехолокація

Відображення звуку використовують у різних практичних цілях. Наприклад, ехолокація. Вона полягає в тому, що з допомогою ультразвукових хвиль можна визначити відстань до об'єкта, якого ці хвилі відбиваються. Розрахунки здійснюються при вимірі часу, за який ульразвук дістанеться місця і повернеться назад. Здібністю до ехолокації мають багато тварин. Наприклад, кажани, дельфіни використовують її для пошуку їжі. Інше застосування ехолокація знайшла у медицині. При дослідженнях з допомогою ультразвуку утворюється зображення внутрішніх органів людини. В основі такого методу знаходиться те, що ультразвук, потрапляючи у відмінне від повітря середовище, повертається назад, формуючи таким чином зображення.

Звукові хвилі у музиці

Чому музичні інструменти видають ті чи інші звуки? Гітарні перебори, награші піаніно, низькі тони барабанів та труб, що зачаровує тонкий голосок флейти. Всі ці та багато інших звуків виникають через коливання повітря або, іншими словами, через появу звукових хвиль. Але чому звучання музичних інструментів настільки різноманітне? Це залежить від деяких факторів. Перше – це форма інструменту, друге – матеріал, з якого він виготовлений.

Розглянемо це з прикладу струнних інструментів. Вони стають джерелом звуку, коли на струни впливають торканням. Внаслідок цього вони починають виробляти коливання та посилати у навколишнє середовище різні звуки. Низький звук будь-якого струнного інструменту обумовлений більшою товщиною та довжиною струни, а також слабкістю її натягу. І навпаки, чим сильніше натягнута струна, чим вона тонша і коротша, тим вищий звук виходить в результаті гри.

Дія мікрофона

Воно засноване на перетворенні енергії звукової хвилі на електричну. У прямій залежності при цьому є сила струму і характер звуку. Усередині будь-якого мікрофона розташована тонка пластина, виготовлена ​​з металу. При дії звуком вона починає здійснювати коливальні рухи. Спіраль, з якою з'єднана платівка, також вібрує, у результаті виникає електричний струм. Чому він з'являється? Це з тим, що у мікрофоні також вбудовані магніти. При коливаннях спіралі між його полюсами і утворюється електричний струм, що йде спіралі і далі - на звукову колонку (гучномовець) або техніки для запису на інформаційний носій (на касету, диск, комп'ютер). До речі, аналогічна будова має мікрофон у телефоні. Але як діють мікрофони на стаціонарному та мобільному телефоні? Початкова фаза однакова для них - звук людського голосу передає свої коливання на платівку мікрофона, далі все за описаним вище сценарієм: спіраль, яка при русі замикає два полюси, створюється струм. А що далі? Зі стаціонарним телефоном все більш-менш зрозуміло - як і в мікрофоні, звук, перетворений на електричний струм, біжить по дротах. А як же справа з стільниковим телефоном або, наприклад, з рацією? У цих випадках звук перетворюється на енергію радіохвиль і потрапляє на супутник. От і все.

Явище резонансу

Іноді створюються умови, коли амплітуда коливань фізичного тіла різко зростає. Це відбувається внаслідок зближення значень частоти вимушених коливань та частоти коливань предмета (тіла). Резонанс може приносити як користь, і шкоду. Наприклад, щоб визволити машину з ямки, її заводять і штовхають туди-сюди для того, щоб викликати резонанс і надати автомобілю інерцію. Але траплялися й випадки негативного наслідку резонансу. Наприклад, у Петербурзі приблизно сто років тому звалився міст під синхронно крокуючими солдатами.

3.3. Побутові шуми та вібрація

Шум - це поєднання звуків різної інтенсивності та частоти, що виникають при механічних коливаннях.

В даний час науковий прогрес призвів до того, що шум досяг настільки високих рівнів, які є не просто неприємними для слуху, а й небезпечними для здоров'я людини.

Розрізняють два види шуму: повітряний (від джерела до місця сприйняття) і структурний (шум від поверхні конструкцій, що коливаються). Шум у повітрі поширюється із швидкістю 344 м/с, у воді – 1500, у металі – 7000 м/с. Крім швидкості поширення, шум характеризується тиском, інтенсивністю та частотою звукових коливань. Тиск звуку – це різниця між миттєвим тиском у середовищі за наявності звуку та середнім тиском за його відсутності. Інтенсивністю називають потік енергії за одиницю часу на одиницю площі. Частота звукових коливань знаходиться у широкому діапазоні від 16 до 20000 герц. Однак, основною одиницею оцінки звуку є рівень звукового тиску, що вимірюється в децибелах (дБ).

Останнім часом середній рівень шуму у містах збільшився на 10–12 децибел. Причина виникнення проблеми шуму у містах полягає у протиріччі між розвитком транспорту та плануванням міст. Високі рівні шуму спостерігаються у житлових будинках, школах, лікарнях, місцях відпочинку тощо; Наслідком цього є підвищення нервової напруги населення, зниження працездатності, збільшення кількості захворювань. Навіть уночі в квартирі тихого міста рівень шуму сягає 30-32 дБ.

В даний час вважається, що для сну та відпочинку допустимо шум до 30-35 дБ. Працюючи на підприємстві допускається інтенсивність шуму не більше 40–70 дБ. Короткочасний шум може підвищуватися до 80-90 дБ. При інтенсивності більше 90 дБ шум шкідливий для здоров'я і тим шкідливіший, ніж триваліший його вплив. Шум 120-130 дБ викликає біль у вухах. При 180 дБ може бути смерть.

Як фактор екологічного впливу в будинку джерела шуму можна поділити на зовнішні та внутрішні.

Зовнішні – це насамперед шум міського транспорту, а також виробничий шум підприємств, розташованих поблизу будинку. Крім того, це можуть бути звуки магнітофонів, які на всю гучність включають сусіди, які порушують акустичну культуру. Зовнішнім джерелом шуму є також звуки, наприклад, розташованого внизу магазину або поштового відділення, звуки літаків, що злітають або йдуть на посадку, а також електропоїздів.

До зовнішніх шумів, мабуть, треба віднести і шум ліфта і вхідних дверей, що постійно ляскають, а також плач сусідської дитини. На жаль, стіни житлових будівель, як правило, погано звукоізольовані. Внутрішні шуми зазвичай непостійні (крім звуків, які видає телевізор чи гра музичних інструментах). З цих змінних шумів найбільше неприємний шум неправильно встановленої або застарілої сантехніки і шум холодильника, що працює за допомогою автоматики, включається час від часу. Якщо під холодильником немає звукоізолюючого килимка або всередині не закріплені полиці, цей шум може бути досить значним - короткочасним, але досить сильним для того, щоб зіпсувати настрій людині. Людині заважає шум від працюючого пилососа чи пральної машини, якщо конструкція цих приладів застаріла і відповідає прийнятим вимогам, зокрема до допустимого рівня шуму.

Ремонт у вашій чи сусідській квартирі – це какофонія звуків. Особливо неприємні звуки електродрилі (сучасні бетонні стіни дуже важко пробиваються) та різкі звуки від удару молотка. Серед внутрішніх шумів особливе місце посідають звуки радіоприладів. Для того щоб музика приносила задоволення (яка музика – це інша розмова), її рівень не повинен бути вищим за 80 дБ, а тривалість – відносно короткочасною. З точки зору екології неприпустимо, якщо телевізор чи радіо включені на велику гучність та працюють довго. Знайомий автора сказав сусідові, який безперервно щось казав, що він любить радіо за те, що його завжди можна вимкнути. Небезпечним є постійне застосування програвача. Мало того, що звуки плеєра порушують роботу барабанних перетинок, то вони ще створюють кругові магнітні поля навколо голови, порушуючи роботу мозку.

Кожна людина сприймає шум індивідуально; це залежить від віку людини, стану її здоров'я та навколишніх умов. Органи слуху можуть пристосовуватися до постійних або повторюваних шумів, але ця пристосовність не може захистити його від патологічних змін слуху, а лише тимчасово відсуває терміни цих змін.

Збитки, які завдають слуху сильний шум, залежить від висоти та частоти звукових коливань та характеру їхньої зміни. При погіршенні слуху людина починає насамперед гірше чути високі звуки, та був низькі. Вплив шуму протягом тривалого часу може негативно вплинути не тільки на слух, але і викликати інші захворювання в організмі людини. Надмірний шум може стати причиною нервового виснаження, психічної пригніченості, виразкової хвороби, розлади серцево-судинної системи. Особливо сильний вплив шуму відчувають люди похилого віку. Більше вплив шуму відчувають люди розумової праці, ніж фізичної, що пов'язані з великим втомою нервової системи при розумовому праці.

Побутовий шум значно погіршує сон. Особливо несприятливі уривчасті, раптові шуми. Шум зменшує тривалість та глибину сну. Шум у 50 дБ збільшує термін засинання на годину, сон стає більш поверховим, після пробудження відчувається втома, головний біль та серцебиття.

Звукові хвилі, що мають частоту нижче 16 герц, називаються інфразвуком, а вище 20 000 Гц - ультразвуком; їх не чути, але вони також впливають на організм людини; наприклад, побутовий вентилятор може бути джерелом інфразвуку, а писк комарів – ультразвуку. Звук знижує не тільки гостроту слуху (як прийнято думати), але й гостроту зору, тому водієм транспорту не варто слухати музику за кермом. Інтенсивний звук підвищує кров'яний тиск; правильно роблять люди, які ізолюють хворих у будинку від шумів. Крім того, шум просто викликає нормальну втому. Робота, яка виконується в умовах звукового засмічення навколишнього середовища, потребує більше енерговитрат, ніж робота в тиші, тобто стає важчою. Якщо шум постійний за часом і частотою, може викликати неврит, у своїй спочатку знімається чутливість до звуків певної частоти: при 130 дБ виникає біль у вухах, при 150 дБ – поразка слуху за будь-якої частоті. Сусідка автора практично повністю втратила слух, пропрацювавши 25 років на ткацькій фабриці.

Для захисту від шкідливого впливу шуму необхідно нормувати його інтенсивність, спектральний склад, час дії та інші шумові характеристики.

При гігієнічному нормуванні як допустиме встановлюється такий рівень шуму, при якому протягом тривалого часу не виявляються зміни у фізіологічних показниках організму людини.

Для людей творчих професій рекомендується рівень шуму трохи більше 50 дБА (дБА – це еквівалентна величина рівня звуку з урахуванням її частоти); для проведення висококваліфікованої роботи, пов'язаної з вимірами – 60 дБА; для роботи, що потребує зосередженості – 75 дБА; інші види робіт – 80 дБа.

Ці рівні визначено для виробництва, але їх не рекомендується перевищувати і в домашніх умовах.

Санітарні норми допустимого шуму в приміщеннях житлових та громадських будівель та на території житлової забудови встановлюють нормативні рівні звукового тиску та рівня звуку для приміщень житлових та громадських будівель, для територій мікрорайонів, лікарень, санаторіїв, місць відпочинку.

Важлива роль боротьби з шумовим забрудненням належить системі контролю та методам виміру фактичного рівня шуму. В даний час у великих містах Росії проводиться моніторинг шуму у певних точках міста, складаються шумові карти. На допомогу санітарній службі утворено спеціальні постійні комісії з боротьби з міським шумом.

Встановлення санітарних норм допустимих рівнів та характеру шуму дозволяють розробити технічні, планувальні та інші містобудівні заходи, створені задля створення сприятливого шумового режиму.

Наявність нормативів та знання фактичного становища щодо місць виникнення інтенсивності та джерел шуму дозволяють планувати заходи щодо боротьби з шумом та пред'являти необхідні вимоги до підприємств, будівель та різних видів транспорту.

Для вимірювання рівня шуму у побуті найкраще рекомендувати шумомір малогабаритний ШМ-1. Цей прилад можна купити в магазині приладів або в екологічних фірмах (наприклад, «Екосервіс»). Порядок роботи з приладами наведено у супровідній документації.

Існує низка можливостей для зменшення рівня шуму в містах та населених пунктах. До загальних заходів боротьби з інтенсивним шумом на виробництві можна віднести конструювання малопотужних машин і застосування безшумних або малошумних технологічних процесів; розробку та використання більш ефективних ізоляційних матеріалів при будівництві виробничих та житлових будівель; пристрій шумозахисних екранів різного виду і т.д.

Великі можливості захисту населення від шуму несуть у собі різні містобудівні заходи. До них відносяться: збільшення відстані між джерелом і об'єктом, що захищається; використання спеціальних шумозахисних смуг озеленення; різні прийоми планування, раціональне розміщення галасливих об'єктів мікрорайонів, що захищаються.

Зелені смуги насаджень між проїжджою частиною та житловою забудовою сприяють концентрації рівня шуму (і оксидів вуглецю).

Боротьба з побутовим шумом може бути успішною лише тоді, коли людина виявлятиме максимум «акустичної культури».

Які способи боротьби з побутовим шумом можна рекомендувати жителям?

Так само, як і для інших видів випромінювань, методи захисту людини від шкідливого впливу шуму – захист часом і відстанню, зменшенням потужності джерела звуку, ізоляцією та екрануванням. Але тут, як ні за яких інших впливів, грає роль і соціальний захист, вірніше, дотримання норм спільного проживання людей.

За важливістю способу захисту від шуму, мабуть, треба розпочати із зменшення його потужності. Зовнішні шуми, як правило, самотужки знизити не можна, якщо хіба що не переїхати в інший, тихіший район міста. Але усунутись від шуму транспорту (включаючи, наприклад, шум літаків та електричок) можуть не всі мешканці міста. Легше боротися зі звуковими хуліганами (молодими аматорами гучної музики, які зазвичай розміщуються на дитячих майданчиках) аж до звернення до міліції після 11 години вечора. Виняток – випускний вечір, коли наприкінці травня протягом усієї ночі за невідомо ким встановленою традицією розносяться звуки сучасної музики з гучністю лайнера, що злітає (понад 100 дБ). До виключення ставляться вибухи петард у святкові ночі, особливо у Новорічну ніч. Але тут вже звичайний мешканець нічого зробити не зможе, хоч би як він втомився за день. Єдиний вихід – вийти надвір і самому пустити ракету. Шум ліфта можна частково знизити, звернувшись до ЖЕКу з проханням провести ремонт та профілактику силового обладнання ліфта. Якщо житло розташоване на останньому поверсі від шуму та вібрації ліфта можна захиститись лише екрануванням (звукоізоляцією) стіни, що примикає до ліфта. Вплив ляскання зовнішніх дверей можна запобігти установці сучасних малошумних дверей або по-старому приклеюванням до них, наприклад гумових прокладок. Від плачу сусідської дитини або від результатів сімейних розбірок можна захиститися трьома способами: повісити килим на суміжну стіну (хоч це і не модно), перенести спальню в тиху кімнату (тобто створити у себе зону тихого відпочинку) або застосувати індивідуальний засіб захисту від шуму - біруші (або ватяні тампони у вуха). Зараз можна купити недорогі та дуже ефективні зарубіжні біруші у магазинах спецодягу.

З внутрішніми шумами простіше: електроприлади мають бути сучасними (тобто тихими). Але, на жаль, вони дуже дорогі. Холодильник, пральна машина та пилосос – неодмінні атрибути технічного прогресу – повинні по можливості включатися ненадовго, на мінімальну потужність та подалі від хворих дітей. Це захист часом, відстанню та зниження потужності джерела випромінювання хвиль. Холодильник та пральну машину до того ж доцільно встановлювати на гумовий килимок, що захистить мешканців не тільки від шуму та вібрації, але й буде додатковим ступенем електроізоляції. Серйозною шумовою проблемою в будинку є радіоапарати (телевізори, радіомагнітофони, радіо). Але тут господарі можуть не лише послабити атаку, наприклад, дітей на свої барабанні перетинки, а й своєчасно та радикально усунути джерело шуму вимиканням. Це залежить від «акустичної культури» мешканців квартири.

Деякі люди похилого віку не виносять гучних різких звуків. Наприклад, інвалід ВВВ, який один із перших застосував «катюші», дуже болісно сприймає стуки, заявляючи, що він надміру наслухався їх при розривах мін.

Що стосується сантехніки, то, на жаль, крани часто течуть (що завдає державі ще й економічної шкоди, оскільки в Росії споживання води в 2-2,5 рази вище, ніж за кордоном, і ми ще ніяк не можемо перейти до користування лічильниками води). Дуже зручні закордонні шарові крани, які майже не шумлять і не протікають. За сантехнікою господареві необхідно ретельно стежити і не допускати поломок. Шум води в зливному бачку вдало знижується установкою гумового шланга на поплавковому регуляторі, але найчастіше його зриває струменем води, і жителі, не заглядаючи в бачок, дивуються, чому злив став таким галасливим, що будить домочадців ночами. Сильно без потреби відкривати крани недоцільно і тому, що це шумно, і тому, що кран вібрує, тому перевитрачається питна вода. Шум у трубах будівлі усувається важко і лише фахівцями і нервує в основному мешканців верхніх поверхів. Для вирішення цієї проблеми іноді достатньо звернутися до сантехнік ЖЕКу, щоб вони усунули повітряні пробки у водопровідній мережі.

Що стосується захисту відстанню, то холодильник доцільно винести у передпокій, а пральну машину – у ванну, що, на жаль, не завжди вдається при малих розмірах кухні, ванної та передпокою.

У квартирі має бути хоча б одне приміщення без випромінювань (включаючи кімнату без шуму) – це тиха і безпечна зона дозволить збільшити термін життя людей, що живуть у квартирі.

Ремонт квартири – це, звісно, ​​форс-мажор (НС квартирного масштабу). Люди, у яких вдома йде ремонт, помітно відрізняються від інших людей: вони нервові, втомлені та бліді. У цей стан робить свій внесок шум ремонту (рев і вібрація дриля, стукіт молотків, шум паркетних машинок). На щастя, ця надзвичайна ситуація триває порівняно недовго.

На відміну від інших випромінювань, що забруднюють побутове середовище, шум може бути сприятливим та навіть комфортним. Автор має на увазі шум морських хвиль, вітру в лісі, спів птахів і шум дощу, якщо перебувати в укритті, і, звичайно, музику (неголосну, мелодійну та найкращу класичну).

Згадується один педагогічний експеримент, проведений автором у коледжі. При заміні уроку світової культури автор дозволив займатися студентам своїми справами (переписуванням конспектів, тихими розмовами, розгадуванням кросвордів), але тихо, на 40 дБ включив магнітофон із записом симфонії Моцарта. Після уроку кілька студентів попросили переписати цей запис, незважаючи на їхню любов до поп-музики.

У природі та на виробництві існує ще один різновид хвиль – вібрація. На щастя, вона для житла не характерна, якщо не брати до уваги вібрації холодильника, пральної машини або вентилятора. Значно гірше, якщо поряд розташована ТЕЦ чи метро дрібного залягання. Основний метод боротьби з вібрацією – застосування демпферів (гасителів вібрації), як яких можуть використовуватися килими, паласи та гумові килимки.

Чи замислювалися ви колись про те, що звук – це один із найяскравіших проявів життя, дії, руху? І ще про те, що кожен звук має свій «обличчя»? І ми навіть із заплющеними очима, нічого не бачачи, лише за звуком можемо вгадати, що відбувається довкола. Ми можемо розрізняти голоси знайомих, чути шерех, гуркіт, гавкіт, нявкання і т. д. Всі ці звуки нам добре знайомі з дитячих років, і ми легко можемо визначити будь-який з них. Мало того, навіть у абсолютній тиші ми можемо почути внутрішнім слухом кожен із перерахованих звуків. Уявити його наче наяву.

Що таке звук?

Звуки, що сприймаються людським вухом, є одним із найважливіших джерел інформації про навколишній світ. Шум моря і вітру, спів птахів, голоси людей і крики тварин, гуркіт грому, звуки вухом, що рухаються, дозволяють легше адаптуватися в зовнішніх умовах, що змінюються.

Якщо, наприклад, у горах упав камінь, а поряд не було нікого, хто міг би чути звук його падіння, чи існував звук чи ні? На запитання можна відповісти і позитивно і негативно в рівній мірі, тому що слово "звук" має двояке значення. Тому потрібно умовитися. суті є причиною, друге наслідком, при цьому перше поняття про звук – об'єктивне, друге – суб'єктивне. У другому випадку під звуком ми розуміємо ті відчуття, які виникають у слухача при впливі звукової хвилі через слуховий апарат на мозок.Чувши звук, людина може відчувати різні почуття.Найрізніші емоції викликає у нас той складний комплекс звуків, який ми називаємо музикою. Звуки складають основу мови, яка є головним засобом спілкування в людському суспільстві, і, нарешті, існує така форма звуку, як шум. Аналіз звуку з позицій суб'єктивного сприйняття складніший, ніж при об'єктивній оцінці.

Як створити звук?

Спільним для всіх звуків є те, що ті, що їх породжують, тобто джерела звуку, коливаються (хоча найчастіше ці коливання непомітні для очей). Наприклад, звуки голосів людей та багатьох тварин виникають у результаті коливань їх голосових зв'язок, звучання духових музичних інструментів, звук сирени, свист вітру, гуркіт грому обумовлені коливаннями мас повітря.

Приклад лінійки можна буквально очима побачити, як народжується звук. Який рух здійснює лінійка, коли ми закріпимо один кінець, відтягнемо інший і відпустимо його? Ми помітимо, що він ніби затремтів, завагався. Виходячи з цього, робимо висновок, що звук створюється коротким чи довгим коливанням якихось предметів.

Джерелом звуку можуть бути не тільки вібруючі предмети. Свист куль або снарядів у польоті, завивання вітру, ревіння реактивного двигуна народжуються від розривів у потоці повітря, при яких також виникають його розрідження та стискування.

Також звукові коливальні рухи можна помітити за допомогою приладу – камертону. Він є вигнутим металевим стрижнем, на ніжці укріплений на резонаторному ящику. Якщо по камертону вдарити молоточком, він зазвучить. Коливання гілок камертону непомітні. Але їх можна виявити, якщо до камертону, що звучить, піднести маленьку, підвішену на нитці кульку. Кулька періодично відскакуватиме, що свідчить про коливання гілок камерону.

Внаслідок взаємодії джерела звуку з навколишнім повітрям частинки повітря починають стискатися і розширюватися в такт (або "майже в такт") з рухами джерела звуку. Потім, через властивості повітря як текучого середовища, відбувається передача коливань від одних частинок повітря іншим.

До пояснення поширення звукових хвиль

В результаті коливання передаються повітрям на відстань, тобто в повітрі поширюється звукова або акустична хвиля, або, просто, звук. Звук, досягаючи вуха людини, своєю чергою, збуджує коливання його чутливих ділянок, які сприймаються нами як мови, музики, шуму тощо. буд. (залежно від властивостей звуку, продиктованих характером його джерела).

Розповсюдження звукових хвиль

А чи можна побачити, як "біжить" звук? У прозорому повітрі чи воді коливання частинок самі собою непомітні. Але легко знайдеться приклад, який підкаже, що відбувається під час поширення звуку.

Необхідна умова поширення звукових хвиль – наявність матеріального середовища.

У вакуумі звукові хвилі не поширюються, тому що там немає частинок, що передають взаємодію джерела коливань.

Тому на Місяці через відсутність атмосфери панує цілковита тиша. Навіть падіння метеориту на її поверхню не чутно спостерігачеві.

Швидкість поширення звукових хвиль визначається швидкістю передачі взаємодії між частинками.

Швидкість звуку – швидкість поширення звукових хвиль у середовищі. У газі швидкість звуку виявляється порядку (точніше – трохи менше) теплової швидкості молекул і тому збільшується із зростанням температури газу. Чим більша потенційна енергія взаємодії молекул речовини, тим більша швидкість звуку, тому швидкість звуку в рідині, яка, у свою чергу, перевищує швидкість звуку в газі. Наприклад, у морській воді швидкість звуку 1513 м/с. У сталі, де можуть поширюватися як поперечні, так і поздовжні хвилі, швидкість їх поширення різна. Поперечні хвилі поширюються зі швидкістю 3300 м/с, а поздовжні зі швидкістю 6600 м/с.

Швидкість звуку в будь-якому середовищі обчислюється за такою формулою:

де - адіабатична стисливість середовища; ρ – щільність.

Закони розповсюдження звукових хвиль

До основних законів поширення звуку відносяться закони його відображення та заломлення на межах різних середовищ, а також дифракція звуку та його розсіювання за наявності перешкод та неоднорідностей у середовищі та на межах розділу середовищ.

На дальність поширення звуку впливає чинник поглинання звуку, тобто незворотний перехід енергії звукової хвилі до інших видів енергії, зокрема, тепло. Важливим фактором є також спрямованість випромінювання та швидкість поширення звуку, яка залежить від середовища та її специфічного стану.

Від джерела звуку акустичні хвилі поширюються на всі боки. Якщо звукова хвиля проходить через порівняно невеликий отвір, вона поширюється на всі боки, а чи не йде спрямованим пучком. Наприклад, вуличні звуки, що проникають через відкриту кватирку до кімнати, чути у всіх її точках, а не лише проти вікна.

Характер поширення звукових хвиль у перешкоди залежить від співвідношення між розмірами перешкоди та довжиною хвилі. Якщо розміри перешкоди малі в порівнянні з довжиною хвилі, то хвиля обтікає цю перешкоду, поширюючись на всі боки.

Звукові хвилі, проникаючи з одного середовища в інше, відхиляються від свого початкового напряму, тобто заломлюються. Кут заломлення може бути більшим або меншим за кут падіння. Це залежить від того, з якого середовища, в яке проникає звук. Якщо швидкість звуку в другому середовищі більша, то кут заломлення буде більшим за кут падіння, і навпаки.

Зустрічаючи своєму шляху перешкода, звукові хвилі відбиваються від нього за строго певному правилу – кут відображення дорівнює куту падіння – з цим пов'язане поняття луна. Якщо звук відбивається від кількох поверхонь, що є різних відстанях, виникає багаторазове відлуння.

Звук поширюється у вигляді сферичної хвилі, що розходиться, яка заповнює все більший обсяг. Зі збільшенням відстані, коливання частинок середовища слабшають, і звук розсіюється. Відомо, що для збільшення дальності передачі звук необхідно концентрувати у заданому напрямку. Коли ми хочемо, наприклад, щоби нас почули, ми прикладаємо долоні до рота або користуємося рупором.

Велике впливом геть дальність поширення звуку надає дифракція, тобто викривлення звукових променів. Чим різнорідніше середовище, тим більше викривляється звуковий промінь і, тим менше дальність поширення звуку.

Властивості звуку та його характеристики

Основні фізичні характеристики звуку – частота та інтенсивність коливань. Вони впливають на слухове сприйняття людей.

Періодом коливання називається час, протягом якого відбувається одне повне коливання. Можна привести в приклад маятник, що коливається, коли він з крайнього лівого положення переміщається в крайнє праве і повертається назад у вихідне положення.

Частота коливань – це кількість повних коливань (періодів) за секунду. Цю одиницю називають герцем (Гц). Чим більша частота коливань, тим вищий звук ми чуємо, тобто звук має вищий тон. Відповідно до прийнятої міжнародної системи одиниць, 1000 Гц називається кілогерцем (кГц), а 1. 000. 000 – мегагерцем (МГц).

Розподіл за частотами: чутні звуки – не більше 15Гц-20кГц, інфразвуки – нижче 15Гц; ультразвуки – не більше 1,5(104 – 109 Гц; гиперзвуке - не більше 109 – 1013Гц.

Вухо людини найбільш чутливе до звуків із частотою від 2000 до 5000 кГц. Найбільша гострота слуху спостерігається у віці 15-20 років. З віком слух погіршується.

З періодом та частотою коливань пов'язане поняття про довжину хвилі. Довжиною звукової хвилі називається відстань між двома послідовними згущення або розрідження середовища. На прикладі хвиль, що розповсюджуються на поверхні води, - це відстань між двома гребенями.

Звуки розрізняються також за тембром. Основний тон звуку супроводжується другорядними тонами, які завжди вищі за частотою (обертона). Тембр – якісна характеристика звуку. Чим більше обертонів накладається на основний тон, тим соковитіший звук у музичному відношенні.

Друга основна характеристика – амплітуда коливань. Це найбільше відхилення від рівноваги при гармонійних коливаннях. Приклад з маятником – максимальне відхилення їх у крайнє ліве становище, чи крайнє праве становище. Амплітуда коливань визначає інтенсивність (силу) звуку.

Сила звуку, або його інтенсивність, визначається кількістю акустичної енергії, що протікає за секунду через площу один квадратний сантиметр. Отже, інтенсивність акустичних хвиль залежить від величини акустичного тиску, створюваного джерелом у середовищі.

З інтенсивністю звуку своєю чергою пов'язана гучність. Чим більша інтенсивність звуку, тим голосніше. Однак ці поняття не є рівнозначними. Гучність – це міра сили слухового відчуття, викликаного звуком. Звук однакової інтенсивності може створювати у різних людей неоднакове за своєю гучністю слухове сприйняття. Кожна людина має свій порог чутності.

Звуки дуже великої інтенсивності людина перестає чути і сприймає їх як відчуття тиску і болю. Таку силу звуку називають порогом болючого відчуття.

Вплив звуку на органи слуху людини

Органи слуху людини здатні сприймати коливання із частотою від 15-20 герц до 16-20 тисяч герц. Механічні коливання із зазначеними частотами називаються звуковими або акустичними (акустика – вчення про звук) Людське вухо найбільш чутливе до звуків із частотою від 1000 до 3000 Гц. Найбільша гострота слуху спостерігається у віці 15-20 років. З віком слух погіршується. У людини до 40 років найбільша чутливість знаходиться в області 3000 Гц, від 40 до 60 років - 2000 Гц, старше 60 років - 1000 Гц. У межах до 500 Гц ми здатні розрізнити зниження чи підвищення частоти навіть 1 Гц. На більш високих частотах наш слуховий апарат стає менш сприйнятливим до такої незначної зміни частоти. Так, після 2000 Гц ми можемо відрізнити один звук від іншого, тільки якщо різниця в частоті буде не менше 5 Гц. За меншої різниці звуки нам здаватимуться однаковими. Проте правил без винятку майже буває. Є люди, які мають надзвичайно тонкий слух. Обдарований музикант може вловити зміну звуку на якусь частку коливань.

Зовнішнє вухо складається з вушної раковини та слухового проходу, що з'єднують її з барабанною перетинкою. Основна функція зовнішнього вуха – визначення напряму джерело звуку. Слуховий прохід, що представляє трубку, що звужується всередину, довжиною в два сантиметри, оберігає внутрішні частини вуха і відіграє роль резонатора. Слуховий прохід закінчується барабанною перетинкою – мембраною, яка коливається під впливом звукових хвиль. Саме тут, на зовнішній межі середнього вуха, і відбувається перетворення об'єктивного звуку на суб'єктивний. За барабанною перетинкою розташовані три маленькі з'єднані між собою кісточки: молоточок, ковадло і стрем'я, за допомогою яких коливання передаються внутрішньому вуху.

Там, у слуховому нерві, вони перетворюються на електричні сигнали. Мала порожнина, де знаходиться молоточок, ковадло і стремено, наповнена повітрям і з'єднана з порожниною рота євстахієвою трубою. Завдяки останній підтримується однаковий тиск на внутрішню та зовнішню сторону барабанної перетинки. Зазвичай євстахієва труба закрита, а відкривається лише при раптовій зміні тиску (при позіханні, ковтанні) для вирівнювання його. Якщо у людини євстахієва труба закрита, наприклад, у зв'язку із застудним захворюванням, то тиск не вирівнюється, і людина відчуває біль у вухах. Далі коливання передаються від барабанної перетинки до овального вікна, яке є початком внутрішнього вуха. Сила, що діє на барабанну перетинку, дорівнює добутку тиску на площу барабанної перетинки. Але справжні обряди слуху починаються з овального вікна. Звукові хвилі поширюються в рідині (перилімфі), якій наповнений равлик. Цей орган внутрішнього вуха, що формою нагадує равлик, має довжину три сантиметри і по всій довжині розділений перегородкою на дві частини. Звукові хвилі сягають перегородки, огинають її й далі поширюються у напрямку майже того місця, де вони вперше торкнулися перегородки, але з іншого боку. Перегородка равлика складається з основної мембрани, дуже товстої та тугої. Звукові коливання створюють її поверхні хвилеподібну бриж, у своїй гребені для різної частоти лежать у цілком певних ділянках мембрани. Механічні коливання перетворюються на електричні в спеціальному органі (органі Корті), розташованому над верхньою частиною основної мембрани. Над органом Корті розташована текторіальна мембрана. Обидва ці органи занурені в рідину - ендолімфу і відокремлені від решти равлика мембраною Рейснера. Волоски, що ростуть з органу, Корті майже пронизують текторіальну мембрану, і при виникненні звуку вони стикаються - відбувається перетворення звуку, тепер він закодований у вигляді електричних сигналів. Помітну роль посиленні нашої здатності до сприйняття звуків грає шкірний покрив і кістки черепа, що з їх хорошої провідністю. Наприклад, якщо прикласти вухо до рейки, то рух поїзда, що наближається, можна виявити задовго до його появи.

Вплив звуку на організм людини

Протягом останніх десятиліть різко зросла кількість різного роду машин та інших джерел шуму, поширення портативних радіоприймачів і магнітофонів, які нерідко включаються на велику гучність, захоплення гучною популярною музикою. Зазначено, що у містах кожні 5-10 років рівень шуму зростає 5 дБ (децибел). Слід враховувати, що для віддалених предків людини шум був сигналом тривоги, вказував на можливість небезпеки. При цьому швидко активізувалася симпатико-адреналова та серцево-судинна системи, газообмін та змінювалися та інші види обміну (підвищувався в крові рівень цукру, холестерину), готуючи організм до боротьби чи втечі. Хоча в сучасної людини ця функція слуху втратила таке практичне значення, "вегетативні реакції боротьби за існування" збереглися. Так, навіть короткочасний шум у 60-90 дБ викликає збільшення секреції гормонів гіпофіза, що стимулюють вироблення багатьох інших гормонів, зокрема, катехоламінів (адреналіну та норадреналіну), посилюється робота серця, звужуються судини, підвищується артеріальний тиск (АТ). При цьому зазначено, що найбільш виражене підвищення АТ відзначається у хворих на гіпертонію та осіб зі спадковою схильністю до неї. Під впливом шуму порушується діяльність мозку: змінюється характер електроенцефалограми, знижується гострота сприйняття, розумова працездатність. Відмічено погіршення травлення. Відомо, що тривале перебування у галасливій обстановці веде до зниження слуху. Залежно від індивідуальної чутливості люди по-різному оцінюють шум як неприємний і заважає їм. При цьому музика, що цікавить слухача, і мова навіть у 40-80 дБ можуть переноситися відносно легко. Зазвичай слух сприймає коливання в межах 16-20000 Гц (коливань за секунду). Важливо підкреслити, що неприємні наслідки викликає не тільки надмірний шум у чутному діапазоні коливань: ультра- та інфразвук у діапазонах, що не сприймаються слухом людини (вище 20 тис. Гц і нижче 16Гц), також викликає нервове перенапруга, нездужання, запаморочення, зміна діяльності особливо нервової та серцево-судинної систем. Встановлено, що у мешканців районів, розташованих поряд із великими міжнародними аеропортами, захворюваність на гіпертонію виразно вища, ніж у тихішому районі того ж міста. Від надмірного шуму (понад 80 дБ) страждають не тільки органи слуху, але й інші органи та системи (кровоносна, травна, нервова тощо). д.), порушуються процеси життєдіяльності, енергетичний обмін починає переважати над пластичним, що призводить до передчасного старіння організму.

При цих спостереженнях-відкриттях почали з'являтися методи цілеспрямованого на людини. Впливати на розум і поведінку людини можна різними шляхами, одна з яких вимагає спеціальної апаратури (технотронні прийоми, зомбування.).

Звукоізоляція

Ступінь шумозахищеності будівель насамперед визначається нормами допустимого шуму для приміщень цього призначення. Нормованими параметрами постійного шуму в розрахункових точках є рівні звукового тиску L, дБ, октавних смугах частот із середньогеометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Для орієнтовних розрахунків можна використовувати рівні звуку LА, дБА. Нормованими параметрами непостійного шуму в розрахункових точках є еквівалентні рівні звуку LА екв, дБА і максимальні рівні звуку LА макс, дБА.

Допустимі рівні звукового тиску (еквівалентні рівні звукового тиску) нормуються СНиП II-12-77 "Захист від шуму".

Слід враховувати, що допустимі рівні шуму від зовнішніх джерел у приміщеннях встановлюються за умови забезпечення нормативної вентиляції приміщень (для житлових приміщень, палат, класів – при відкритих кватирках, фрамугах, вузьких стулках вікон).

Ізоляцією від повітряного шуму називається ослаблення звукової енергії під час передачі її через огородження.

Нормованими параметрами звукоізоляції огороджувальних конструкцій житлових та громадських будівель, а також допоміжних будівель та приміщень промислових підприємств є індекс ізоляції повітряного шуму огороджувальної конструкції Rw, дБ та індекс наведеного рівня ударного шуму під перекриттям.

Шум. Музика. Мова.

З погляду сприйняття органами слуху звуків, їх можна розділити здебільшого три категорії: шум, музика і мова. Це різні області звукових явищ, що мають специфічну для людини інформацію.

Шум - це безсистемне поєднання великої кількості звуків, тобто злиття всіх цих звуків в один безладний голос. Вважається, що шум – це категорія звуків, яка заважає людині чи дратує.

Люди витримують лише певну дозу шуму. Але якщо минає година – інший, і шум не припиняється, то виникає напруга, нервозність і навіть біль.

Звуком можна вбити людину. У середні віки існувала навіть така кара, коли людину садили під дзвін і починали бити. Поступово дзвін убивав людину. Але це було в середні віки. Нині з'явилися надзвукові літаки. Якщо такий літак пролетить над містом на висоті 1000-1500 метрів, то в будинках луснуть шибки.

Музика – це особливе явище у світі звуків, але, на відміну мови, вона передає точних смислових чи лінгвістичних значень. Емоційне насичення та приємні музичні асоціації починаються в ранньому дитинстві, коли у дитини ще словесного спілкування. Ритми та наспіви пов'язують його з матір'ю, а спів та танці є елементом спілкування в іграх. Роль музики в житті людини настільки велика, що останніми роками медицина приписує їй цілющі властивості. За допомогою музики можна нормалізувати біоритми, забезпечити оптимальний рівень діяльності серцево-судинної системи. Адже варто лише згадати, як солдати йдуть у бій. Споконвіку пісня була неодмінним атрибутом солдатського маршу.

Інфразвук та ультразвук

Чи можна назвати звуком те, що ми зовсім не чуємо? Ну і що, як ми не чуємо? Хіба ці звуки недоступні нікому чи нічому?

Скажімо, звуки із частотою нижче 16 герц називають інфразвуком.

Інфразвук – пружні коливання та хвилі з частотами, що лежать нижче області чутних людиною частот. Зазвичай верхню межу інфразвукового діапазону приймають 15-4- Гц; таке визначення умовне, оскільки за достатньої інтенсивності слухове сприйняття виникає і частотах в одиниці Гц, хоча у своїй зникає тональний характер відчуття, і робляться помітними лише окремі цикли коливань. Нижня частотна межа інфразвуку невизначена. В даний час область його вивчення тягнеться вниз приблизно до 0,001 Гц. Таким чином, діапазон інфразвукових частот охоплює близько 15 октав.

Інфразвукові хвилі поширюються в повітряному та водному середовищі, а також у земній корі. До інфразвуків відносяться також низькочастотні коливання великогабаритних конструкцій, зокрема транспортних засобів, будівель.

І хоча наші вуха такі коливання не «вловлюють», але якимось чином людина таки їх сприймає. При цьому у нас виникають неприємні, а подекуди тривожні відчуття.

Давно було помічено, що деякі тварини набагато раніше за людину відчувають небезпеку. Вони заздалегідь реагують на далекий ураган або землетрус, що насувається. З іншого боку, вчені виявили, що за катастрофічних подій у природі виникає інфразвук – низькочастотні коливання повітря. Це і породило гіпотез про те, що тварини завдяки гострому чуття сприймають такі сигнали раніше, ніж людина.

На жаль, інфразвук створюється багатьма машинами та промисловими установками. Якщо, скажімо, він виникає в автомобілі чи літаку, то через якийсь час льотчиків чи водіїв охоплює занепокоєння, вони швидше втомлюються, а це може спричинити аварію.

Шумлять в інфразвуковому верстаті, і тоді важче працювати на них. А й усім, хто довкола, доведеться несолодко. Не краще, якщо «гудить» інфразвуком вентиляції в житловому будинку. Начебто не чути, а люди дратуються і навіть можуть захворіти. Позбутися інфразвукових негараздів дозволяє спеціальний «тест», який має пройти будь-який пристрій. Якщо воно «фонить» у зоні інфразвуку, то перепустки до людей не отримає.

Як називається дуже високий звук? Такий ось писк, який для нашого вуха недоступний? Це – ультразвук. Ультразвук - пружні хвилі з частотами приблизно від (1,5 - 2) (104Гц (15 - 20 кГц) до 109 Гц (1ГГц); область частотних хвиль від 109 до 1012 - 1013 Гц прийнято називати гіперзвуком. За частотою ультразвук 3 діапазони: ультразвук низьких частот (1,5 (104 – 105 Гц), ультразвук середніх частот (105 – 107 Гц), область високих частот ультразвуку (107 – 109 Гц). Кожен з цих діапазонів характеризується своїми специфічними особливостями генерації, прийому, поширення та поширення .

За фізичною природою ультразвук є пружними хвилями, і в цьому він не відрізняється від звуку, тому частотна межа між звуковими і ультразвуковими хвилями умовна. Однак завдяки вищим частотам і, отже, малим довжинам хвиль, має місце низка особливостей поширення ультразвуку.

Зважаючи на малу довжину хвилі ультразвуку, характер його визначається, перш за все, молекулярною структурою середовища. Ультразвук у газі, і зокрема у повітрі, поширюється з великим загасанням. Рідини і тверді тіла є, як правило, хорошими провідниками ультразвуку, - загасання в них значно менше.

Людське вухо не здатне сприймати ультразвукові воли. Однак багато тварин вільно його сприймають. Це, зокрема, так добре знайомі нам собаки. Але «гавкати» ультразвуком собаки, на жаль, не можуть. А ось кажани і дельфіни мають дивовижну здатність і випускати і приймати ультразвук.

Гіперзвук – це пружні хвилі із частотами від 109 до 1012 – 1013 Гц. За фізичною природою гіперзвук нічим не відрізняється від звукових та ультразвукових хвиль. Завдяки вищим частотам і, отже, меншою, ніж у області ультразвуку, довжинам хвиль значно суттєвішими стають взаємодії гіперзвуку з квазичастицами серед – з електронами провідності, тепловими фононами та інших. Гіперзвук також часто представляють як потік квазичастинок – фононів.

Область частот гіперзвуку відповідає частотам електромагнітних коливань дециметрового, сантиметрового та міліметрового діапазонів (так звані надвисокі частоти). Частота 109 Гц у повітрі при нормальному атмосферному тиску та кімнатній температурі має бути одного порядку з довжиною вільного пробігу молекул у повітрі за цих самих умов. Однак пружні хвилі можуть поширюватися в середовищі лише за умови, що їх довжина хвилі помітно більша за довжину вільного пробігу частинок у газах або більше міжатомних відстаней у рідинах і твердих тілах. Тому в газах (зокрема у повітрі) за нормального атмосферного тиску гіперзвукові хвилі поширюватися не можуть. У рідинах згасання гіперзвуку дуже велике і дальність поширення мала. Порівняно добре гіперзвук поширюється у твердих тілах – монокристалах, особливо за низької температури. Але навіть у таких умовах гіперзвук здатний пройти відстань лише 1, максимум 15 сантиметрів.

Звук-це механічні коливання, що сприймаються органами слуху, що поширюються в пружних середовищах - газах, рідинах і твердих тілах.

За допомогою спеціальних приладів можна побачити поширення звукових хвиль.

Звукові хвилі можуть шкодити здоров'ю людини і навпаки, допомагати лікується від недуг, це залежить від виду звуку.

Виявляється, існують звуки, які сприймаються людським вухом.

Список літератури

Перишкін А. В., Гутник Є. М. Фізика 9 клас

Касьянов В. А. Фізика 10 клас

Леонов А. А «Я пізнаю світ» Діт. Енциклопедія. Фізика

Глава 2. Акустичний шум та його вплив на людину

Ціль: Дослідити вплив акустичного шуму на організм людини.

Вступ

Навколишній світ – це чудовий світ звуків. Навколо нас звучать голоси людей та тварин, музика та шум вітру, спів птахів. Люди передають інформацію з допомогою мови, і з допомогою слуху її сприймають. Для тварин звук має не менше значення, а в чомусь і більший слух у них розвинений гостріше.

З погляду фізики, звук – це механічні коливання, які поширюються у пружному середовищі: воді, повітрі, твердому тілі тощо. п. Здатність людини сприймати звукові коливання, слухати їх, відбилися у назві вчення про звук – акустику (від грецького akustikos – чутний, слуховий). Відчуття звуку в наших органах слуху виникає за періодичних змін тиску повітря. Звукові хвилі з великою амплітудою зміни звукового тиску сприймаються людським вухом як гучні звуки, з малою амплітудою зміни звукового тиску як тихі звуки. Гучність звуку залежить від амплітуди коливань. Гучність звуку також залежить від його тривалості та від індивідуальних особливостей слухача.

Звукові коливання високої частоти називають звуками високого тону, звукові коливання низької частоти називаються звуками низького тону.

Органи слуху людини здатні сприймати звуки з частотою не більше від 20 Гц до 20 000 Гц. Поздовжні хвилі серед із частотою зміни тиску менше 20 Гц називають інфразвуком, із частотою понад 20 000 Гц – ультразвуком. Інфразвук та ультразвук людське вухо не сприймає, тобто не чує. Слід зазначити, що зазначені межі звукового діапазону умовні, оскільки залежать від віку людей та індивідуальних особливостей звукового апарату. Зазвичай з віком верхня частотна межа звуків, що сприймаються, значно знижується – деякі люди похилого віку можуть чути звуки з частотами, що не перевищують 6 000 Гц. Діти ж, навпаки, можуть сприймати звуки, частота яких трохи більша за 20 000 Гц.

Коливання, частоти яких більші за 20 000 Гц або менше 20 Гц, чують деякі тварини.

Предметом вивчення фізіологічної акустики і є сам орган слуху, його будову та дію. Архітектурна акустика вивчає поширення звуку в приміщеннях, вплив розмірів та форм на звук, властивості матеріалів, якими покриті стіни та стелі. У цьому мають на увазі слухове сприйняття звуку.

Є також музична акустика, яка досліджує музичні інструменти та умови для їхнього найкращого звучання. Фізична акустика займається вивченням самих звукових коливань, а останнім часом охопила і коливання, що лежать поза чутності (ультраакустика). Вона широко використовує різноманітні методи для перетворення механічних коливань на електричні та навпаки (електроакустика).

Історична довідка

Звуки почали вивчати ще в давнину, тому що людині властивий інтерес до всього нового. Перші спостереження з акустиці було проведено VI столітті до нашої ери. Піфагор встановив зв'язок між висотою тону та довгою струни або труби, що видає звук.

У IV столітті до нашої ери Арістотель перший правильно представив, як поширюється звук у повітрі. Він сказав, що тіло, що звучить, викликає стиск і розрідження повітря, луна пояснила відображенням звуку від перешкод.

У XV столітті Леонардо да Вінчі сформулював принцип незалежності звукових хвиль від джерел.

У 1660 році у дослідах Роберта Бойля було доведено, що повітря є провідником звуку (у вакуумі звук не поширюється).

У 1700-1707 р.р. вийшли мемуари Жозефа Савера з акустики, опубліковані Паризькою академією наук. У цих мемуарах Савер розглядає явище, добре відоме конструкторам органів: якщо дві труби органу видають одночасно два звуки, які лише трохи відрізняються за висотою, то чути періодичні посилення звуку, подібні до барабанного дробу. Савер пояснив це явище періодичним збігом коливань обох звуків. Якщо, наприклад, один із двох звуків відповідає 32 коливанням в секунду, а інший – 40 коливань, то кінець четвертого коливання першого звуку збігається з кінцем п'ятого коливання другого звуку і таким чином відбувається посилення звуку. Від органних труб Савер перейшов до експериментального дослідження коливань струни, спостерігаючи вузли та пучності коливань (ці назви, що існують і досі в науці, введені ним), а також зауважив, що при збудженні струни поряд з основною нотою звучать й інші ноти, довжина хвилі яких становить?, 1/3,?,. від основної. Він назвав ці ноти найвищими гармонійними тонами, і цій назві судилося залишитися в науці. Нарешті, Савер перший намагався визначити межу сприйняття коливань як звуків: для низьких звуків він вказав кордон у 25 коливань за секунду, а високих – 12 800. Потім, Ньютон, грунтуючись цих експериментальних роботах Савера, дав перший розрахунок довжини хвилі звуку і дійшов висновку, добре відомому зараз у фізиці, що для будь-якої відкритої труби довжина хвилі звуку, що випускається, дорівнює подвоєній довжині труби.

Джерела звуку та їх природа

Спільним всім звуків і те, що породжують їх тіла, т. е. джерела звуку, коливаються. Всім знайомі звуки, що виникають при русі натягнутої на барабан шкіри, хвиль морського прибою, гілок, що розгойдуються вітром. Усі вони відрізняються одна від одної. «Забарвлення» кожного окремого звуку залежить від руху, завдяки якому він виникає. Тож коли коливальний рух проходить надзвичайно швидко, звук містить коливання високої частоти. Менш швидкий коливальний рух створює звук нижчої частоти. Різні досліди свідчать про те, що будь-яке джерело звуку обов'язково коливається (хоча найчастіше ці коливання не помітні для ока). Наприклад, звуки голосів людей та багатьох тварин виникають у результаті коливань їх голосових зв'язок, звучання духових музичних інструментів, звук сирени, свист вітру, гуркіт грому обумовлені коливаннями мас повітря.

Але далеко не всяке тіло, що вагається, є джерелом звуку. Наприклад, не видає звуку вантаж, що коливається, підвішений на нитці або пружині.

Частота, з якою повторюються коливання, вимірюється у герцах (або циклах на секунду); 1Гц є частота такого періодичного коливання, що дорівнює 1с. Зауважте, що саме частота є тією властивістю, яка дозволяє нам відрізняти один звук від іншого.

Дослідження показали, що людське вухо здатне сприймати як звук механічні коливання тіл, що відбуваються із частотою від 20 Гц до 20 000 Гц. При дуже швидких, більше 20 000 Гц або дуже повільних, менше 20 Гц, коливання звуку ми не чуємо. Саме тому для реєстрації звуків, що лежать поза межами частот, що сприймаються людським вухом, нам потрібні спеціальні прилади.

Якщо швидкість коливального руху визначає частоту звуку, його величина (розмір приміщення) – гучність. Якщо таке колесо обертати з великою швидкістю, виникне високочастотний тон, повільніше обертання породить тон меншої частоти. Причому чим дрібніші зуби колеса (як це показано пунктиром), тим слабший звук, і чим крупніші зуби, тобто чим сильніше вони змушують відхилятися пластинку, тим звук голосніше. Отже, ми можемо відзначити ще одну характеристику звуку – його гучність (інтенсивність).

Не можна не згадати і про таку властивість звуку як якість. Якість тісно пов'язана зі структурою, яка може змінитися від надмірно складної до надзвичайно простої. Тон камертону, що підтримується резонатором, має дуже просту структуру, оскільки містить лише одну частоту, величина якої залежить виключно від конструкції камертону. При цьому звук камертону може бути як сильним, і слабким.

Можна створити складні звуки, наприклад, безліч частот містить звук органного акорду. Навіть звук мандолінної струни досить складний. Це з тим, що натягнута струна коливається як з основний (як камертон), а й іншими частотами. Вони генерують додаткові тони (гармоніки), частоти яких у ціле число разів перевищують частоту основного тону.

Поняття частоти неправомірно застосовувати стосовно шуму, хоча деякі області його частот ми можемо говорити, оскільки вони й відрізняють один шум від іншого. Спектр шуму вже не можна уявити однією або декількома лініями, як у випадках монохроматичного сигналу або періодичної хвилі, що містить багато гармонік. Він зображується цілою смугою

Частотна структура деяких звуків, особливо музичних, така, що всі обертони гармонійні по відношенню до основного тону; у таких випадках говорять, що звуки мають висоту (визначається частотою основного тону). Більшість звуків не настільки мелодійно, в них немає властивого музичним звукам цілісного співвідношення між частотами. Ці звуки за своєю структурою подібні до шуму. Отже, узагальнюючи сказане, ми можемо стверджувати, що звук характеризується гучністю, якістю та висотою.

Що ж відбувається із звуком після його виникнення? Як доходить, наприклад, до нашого вуха? Як він поширюється?

Ми сприймаємо звук за допомогою вуха. Між тілом, що звучить (джерелом звуку) і вухом (приймачем звуку) знаходиться речовина, що передає звукові коливання від джерела звуку до приймача. Найчастіше такою речовиною виявляється повітря. У безповітряному просторі звук поширюватися не може. Як хвилі не можуть існувати без води. Досліди підтверджують такий висновок. Розглянемо один із них. Під дзвін повітряного насоса поміщають дзвінок та включають його. Потім починають відкачувати повітря насосом. У міру розрідження повітря звук стає чутний все слабшим і слабкішим і, нарешті, майже зовсім зникає. Коли повітря знову починаю впускати під дзвін, то звук дзвінка знову стає чутним.

Звісно, ​​звук поширюється у повітря, а й у інших тілах. Це також можна перевірити на досвіді. Навіть такий слабкий звук, як цокання кишенькового годинника, що лежить на одному кінці столу, можна виразно почути, приклавши вухо до іншого кінця столу.

Добре відомо, що по землі і, особливо залізничними рейками, звук передається на великі відстані. Прикладаючи вухо до рейки або до землі, можна почути звук далеко поїзда, що йде, або тупіт скаче коня.

Якщо ми, перебуваючи під водою, ударимо камінь у камінь, то ясно почуємо звук удару. Отже, звук поширюється у воді. Риби чують кроки, і голоси людей на березі це добре відомо рибалкам.

Досліди свідчать, що різні тверді тіла проводять звук по-різному. Пружні тіла – добрі провідники звуку. Більшість металів, дерево, гази, а також рідини є пружними тілами і тому добре проводять звук.

М'які та пористі тіла – погані провідники звуку. Коли, наприклад годинник лежать у кишені, вони оточені м'якою тканиною, і ми не чуємо їх цокання.

До речі, з поширенням звуку в твердих тілах пов'язаний той факт, що експеримент із дзвінком, поміщеним під ковпак, тривалий час здавався не дуже переконливим. Справа в тому, що експериментатори недостатньо добре ізолювали дзвінок, і звук був чутний навіть коли під ковпаком не було повітря, оскільки коливання передавалися через всілякі з'єднання установки.

1650 року Атанасіус Кірх'єр та Отто Гюкке на підставі експерименту зі дзвінком зробили висновок, що для поширення звуку повітряне середовище не потрібне. І лише через десять років Роберт Бойль переконливо довів протилежне. Звук у повітрі, наприклад, передається поздовжніми хвилями, т. е. згущеннями, що чергуються, і розрідженнями повітря, що йдуть від джерела звуку. Але оскільки навколишній простір на відміну від двомірної поверхні води тривимірно, то і звукові хвилі поширюються не в двох, а в трьох напрямках - у вигляді сфер, що розходяться.

Звукові хвилі, як і будь-які інші механічні хвилі, поширюються у просторі не миттєво, а з певною швидкістю. Найпростіші спостереження дозволяють переконатися у цьому. Наприклад, під час грози ми спершу бачимо блискавку і лише через деякий час чуємо грім, хоча коливання повітря, сприймані нами як звук, виникають одночасно зі спалахом блискавки. Справа в тому, що швидкість світла дуже велика (300 000 км/с), тому можна вважати, що ми бачимо спалах у момент її виникнення. А звук грому, що утворився одночасно з блискавкою, потрібен цілком відчутний для нас час, щоб пройти відстань від місця його виникнення до спостерігача, що стоїть на землі. Наприклад, якщо ми почуємо гуркіт грому більш ніж через 5 секунд після того, як побачили блискавку, то можемо зробити висновок, що гроза знаходиться від нас на відстані не менше 1,5 км. Швидкість звуку залежить від властивостей середовища, в якому поширюється звук. Вченими розроблено різні способи визначення швидкості звуку у будь-яких середовищах.

Швидкість звуку та його частота визначають довжину хвилі. Спостерігаючи за хвилями в ставку, ми помічаємо, що кола, що розходяться, іноді бувають менше, а іноді більше, іншими словами, відстань між гребенями хвилі або западинами хвиль можуть бути різними в залежності від розмірів об'єкта, завдяки якому вони виникли. Тримаючи руку досить низько над поверхнею води, ми можемо відчувати кожен сплеск, що проходить повз нас. Чим більша відстань між наступними один за одним хвилями, тим рідше їхні гребені торкатимуться наших пальців. Такий нескладний досвід дозволяє зробити висновок, що у разі хвиль на водної поверхні для даної швидкості поширення хвиль більшій частоті відповідає менша відстань між гребенями хвиль, тобто більш короткі хвилі, і, навпаки, меншій частоті – більш довгі хвилі.

Те саме справедливо і для звукових хвиль. Про те, що через деяку точку простору проходить звукова хвиля, можна судити щодо зміни тиску в цій точці. Ця зміна повністю повторює коливання мембрани джерела звуку. Людина чує звук, тому що звукова хвиля чинить змінний тиск на барабанну перетинку її вуха. Як тільки гребінець звукової хвилі (або область високого тиску) досягає нашого вуха. Ми відчуваємо тиск. Якщо області підвищеного тиску звукової хвилі йдуть один за одним досить швидко, то барабанна перетинка нашого вуха коливається швидко. Якщо ж гребені звукової хвилі значно відстають один від одного, то й барабанна перетинка коливатиметься набагато повільніше.

Швидкість звуку в повітрі є на диво постійною величиною. Ми вже бачили, що частота звуку безпосередньо пов'язана з відстанню між гребенями звукової хвилі, тобто між частотою звуку та довжиною хвилі існує певне співвідношення. Ми можемо висловити це співвідношення так: довжина хвилі дорівнює швидкості, поділеної на частоту. Можна сказати і по-іншому: довжина хвилі обернено пропорційна частоті з коефіцієнтом пропорційності, рівним швидкості звуку.

Який же звук стає чутним? Коли звукові хвилі надходять у слуховий прохід, вони викликають вібрацію барабанної перетинки, середнього та внутрішнього вуха. Потрапляючи в рідину, що заповнює равлик, повітряні хвилі впливають на волоскові клітини всередині кортієва органу. Слуховий нерв передає ці імпульси у мозок, де вони перетворюються на звуки.

Вимірювання шуму

Шум – це неприємний або небажаний звук, або сукупність звуків, що заважають сприйняттю корисних сигналів, що порушують тишу, надають шкідливу або дратівливу дію на організм людини, що знижує її працездатність.

У галасливих районах у багатьох людей з'являються симптоми шумової хвороби: підвищена нервова збудливість, швидка стомлюваність, підвищений артеріальний тиск.

Рівень шуму вимірюється в одиницях,

Виражають рівень звуків тиску, - децибелах. Цей тиск сприймається не безмежно. Рівень шуму в 20-30 дБ практично нешкідливий для людини – це природне шумове тло. Що ж до гучних звуків, то тут допустима межа становить приблизно 80 дБ. Звук у 130 дБ вже викликає у людини больове відчуття, а 150 стає для нього нестерпним.

Акустичний шум-безладні звукові коливання різної фізичної природи, що характеризуються випадковою зміною амплітуди, частоти.

При поширенні звукової хвилі, що складається зі згущень і розрідження повітря, тиск на барабанну перетинку змінюється. Одиницею вимірювання тиску є 1 Н/м2, а одиницею потужності звуку – 1 Вт/м2.

Порогом чутності називають мінімальну гучність звуку, яку людина сприймає. У різних людей він різний, і тому умовно за поріг чутності прийнято вважати звуковий тиск, що дорівнює 2x10"5 Н/м2 при 1000 Гц, що відповідає потужності 10"12 Вт/м2. Саме з цими величинами порівнюють звук, що вимірюється.

Наприклад, потужність звуку моторів при зльоті реактивного літака дорівнює 10 Вт/м2, тобто перевищує граничну в 1013 разів. Оперувати такими великими числами незручно. Про звуки різної гучності говорять, що один голосніше іншого не стільки разів, а стільки одиниць. Одиниця гучності називається Білом - на ім'я винахідника телефону А. Бела (1847-1922). Гучність вимірюють у децибелах: 1 дБ = 0,1 Б (Біл). Наочне уявлення про те, як пов'язані між собою інтенсивність звуку, звуковий тиск та рівень гучності.

Сприйняття звуку залежить лише від його кількісних характеристик (тиск і потужність), а й його якості - частоти.

Один і той же за силою звук на різних частотах відрізняється гучністю.

Деякі люди не чують звуки високої частоти. Так, у людей похилого віку верхня межа сприйняття звуку знижується до 6000 Гц. Вони не чують, наприклад, писку комара та трелів цвіркуну, які видають звуки із частотою близько 20 000 Гц.

Відомий англійський фізик Д. Тіндаль так описує одну зі своїх прогулянок з товаришем: «Луга по обидва боки дороги кишіли комахами, які для мого слуху наповнювали повітря своїм різким дзижчанням, але мій друг нічого цього не чув - музика комах літала поза межами його слуху» !

Рівні шуму

Гучність – рівень енергії у звуку – вимірюється в децибелах. Шепіт дорівнює приблизно 15 дБ, шелест голосів у студентській аудиторії досягає приблизно 50 дБ, а вуличний шум при інтенсивному дорожньому русі - близько 90 дБ. Шуми вище 100 дБ можуть бути нестерпними для вуха людини. Шуми близько 140 дБ (наприклад, звук реактивного літака, що злітає) можуть виявитися болючими для вуха і пошкодити барабанну перетинку.

Більшість людей гострота слуху з віком притупляється. Це тим, що вушні кісточки втрачають свою початкову рухливість, у зв'язку з чим коливання не передаються у внутрішнє вухо. Крім того, інфекції органів слуху можуть пошкоджувати барабанну перетинку та негативно відбиватися на роботі кісточок. У разі виникнення будь-яких проблем зі слухом необхідно негайно звернутися до лікаря. Причиною деяких видів глухоти є ушкодження внутрішнього вуха чи слухового нерва. Погіршення слуху може бути викликано постійним шумовим впливом (наприклад, у заводському цеху) або різкими і дуже гучними сплесками. Необхідно дуже обережно користуватися персональними стереоплеєрами, оскільки надмірна гучність звучання також може призвести до глухоти.

Допустимий шум у приміщеннях

Щодо рівня шуму слід зазначити, що таке поняття не є ефемерним та неврегульованим з погляду законодавства. Так, в Україні досі діють прийняті ще за часів СРСР Санітарні норми допустимого шуму у приміщеннях житлових та громадських будівель та на території житлової забудови. Згідно з зазначеним документом, у житлових приміщеннях має бути забезпечене дотримання рівня шуму, що не перевищує 40 дБ вдень та 30 дБ вночі (з 22:00 до 8:00).

Нерідко шум несе важливу інформацію. Авто- або мотогонщик уважно прислухається до звуків, які видають мотор, шасі та інші частини апарату, що рухається, адже будь-який сторонній шум може бути провісником аварії. Шум грає істотну роль акустиці, оптиці, обчислювальної техніки, медицині.

Що таке шум? Під ним розуміють безладні складні коливання різної фізичної природи.

Проблема галасу виникла дуже давно. Вже в давнину стукіт коліс по бруківці викликав у багатьох безсоння.

А може, проблема виникла ще раніше, коли сусіди по печері починали сваритися через те, що один із них надто голосно стукав, виготовляючи кам'яний ніж чи сокиру?

Шумове забруднення довкілля постійно зростає. Якщо 1948 р. під час обстеження жителів великих міст питанням, турбує їх шум у квартирі, ствердно відповіли 23% опитаних, то 1961 р. - вже 50%. Останнім десятиліттям рівень шуму в містах зріс у 10-15 разів.

Шум - один із видів звуку, щоправда, його часто називають «небажаним звуком». При цьому, за даними фахівців, шум трамваю розцінюється на рівні 85-88 дБ, тролейбуса – 71 дБ, автобуса з двигуном потужністю понад 220 л. с. - 92 дБ, менше 220 л. с. - 80-85 дБ.

Вчені з Державного Університету Огайо дійшли висновку, що люди, які регулярно піддаються впливу гучних звуків, в 1,5 рази більше, ніж інші, ризикують захворіти на акустичну неврому.

Акустична неврома – це доброякісна пухлина, що веде до втрати слуху. Вчені обстежили 146 пацієнтів з акустичною невромою та 564 здорових людей. Усім їм поставили питання щодо того, наскільки часто їм доводиться стикатися з гучними звуками не слабше 80 децибелів (шум дорожнього руху). В анкеті враховувався шум приладів, моторів, музика, дитячий крик, шум на спортивних заходах, барах та ресторанах. Учасників дослідження також запитали, чи вони використовують пристосування для захисту слуху. У тих, хто регулярно слухав гучну музику, ризик виникнення акустичної невроми був підвищений у 2,5 рази.

У тих, хто зазнавав впливу технічного шуму - в 1,8 рази. У людей, які регулярно слухають дитячий крик, шум на стадіонах, у ресторанах чи барах – у 1,4 рази. При використанні захисту для слуху ризик виникнення акустичної невроми не вищий, ніж у людей, які взагалі не піддаються дії шуму.

Вплив акустичного шуму на людину

Вплив акустичного шуму на людину буває різним:

A. Шкідливе

Шум призводить до виникнення доброякісної пухлини.

Тривалий шум несприятливо впливає орган слуху, розтягуючи барабанну перетинку цим, знижуючи чутливість до звуку. Він призводить до розладу діяльності серця, печінки, до виснаження та перенапруги нервових клітин. Звуки і шуми великої потужності вражають слуховий апарат, нервові центри, можуть викликати болючі відчуття і шок. Так діє шумове забруднення.

Шуми штучні, техногенні. Саме вони негативно впливають на нервову систему людини. Один із найзлісніших міських шумів – шум автомобільного транспорту на великих магістралях. Він дратує нервову систему, тому людину мучать тривоги, вона почувається стомленою.

В. Сприятливе

До корисних звуків відноситься шум листя. Сплеск хвиль надає заспокійливий вплив на нашу психіку. Тихий шелест листя, дзюрчання струмка, легкий плескіт води та шум прибою завжди приємні людині. Вони заспокоюють його, знімають стреси.

С. Лікувальне

Лікувального впливу на людину за допомогою звуків природи виникла у лікарів та біофізиків, які працювали з космонавтами ще на початку 80-х років ХХ століття. У психотерапевтичної практиці природні шуми використовуються при лікуванні різних захворювань як допоміжний засіб. Психотерапевти застосовують і так званий "білий шум". Це своєрідне шипіння, що віддалено нагадує шум хвиль без плескоту води. Лікарі вважають, що "білий шум" заспокоює та заколисує.

Вплив шуму на організм людини

Але чи тільки органи слуху страждають від шумів?

Учням пропонується це з'ясувати, ознайомившись із такими твердженнями.

1. Шум стає причиною передчасного старіння. У тридцяти випадках із ста шум скорочує тривалість життя людей у ​​великих містах на 8-12 років.

2. Кожна третя жінка і кожен четвертий чоловік страждають на неврози, викликані підвищеним рівнем шуму.

3. Такі хвороби, як гастрит, виразки шлунка та кишечника, найчастіше зустрічаються у людей, які живуть і працюють у галасливій обстановці. У естрадних музикантів виразка шлунка – професійне захворювання.

4. Досить сильний шум вже через 1 хв може викликати зміни в електричній активності мозку, яка стає схожою на електричну активність мозку у хворих на епілепсію.

5. Шум пригнічує нервову систему, особливо при дії, що повторюється.

6. Під впливом шуму відбувається стійке зменшення частоти та глибини дихання. Іноді з'являється аритмія серця, гіпертонія.

7. Під впливом шуму змінюються вуглеводний, жировий, білковий, сольовий обмін речовин, що проявляється у зміні біохімічного складу крові (знижується рівень цукру в крові).

Від надмірного шуму (понад 80 дБ) страждають не тільки органи слуху, але й інші органи та системи (кровоносна, травна, нервова тощо), порушуються процеси життєдіяльності, енергетичний обмін починає переважати над пластичним, що призводить до передчасного старіння організму. .

ПРОБЛЕМА ШУМУ

Величезне місто завжди супроводжує шум транспорту. За останні 25-30 років у великих містах світу шум збільшився на 12-15 дБ (тобто гучність шуму зросла в 3-4 рази). Якщо межі міста розташовується аеропорт, як і має місце у Москві, Вашингтоні, Омську та інших міст, це призводить до багаторазового перевищення гранично допустимого рівня звукових подразників.

І все-таки автомобільний транспорт лідирує серед основних джерел шуму у місті. Саме він викликає на магістральних вулицях міст шум до 95 дБ за шкалою шумоміра. Рівень шуму в житлових кімнатах при зачинених вікнах, що виходять на магістралі, лише на 10-15 дБ нижче, ніж на вулиці.

Шумність автомобілів залежить від багатьох причин: марки автомобіля, його справності, швидкості руху, якості дорожнього покриття, потужності двигуна тощо. Шум від двигуна різко зростає в момент його запуску та прогрівання. Під час руху автомобіля на першій швидкості (до 40 км/год) шум двигуна вдвічі перевищує шум, створюваний ним на другій швидкості. При різкому гальмуванні автомобіля шум також значно зростає.

Виявлено залежність стану організму людини від рівня шуму навколишнього середовища. Відзначено певні зміни функціонального стану центральної нервової та серцево-судинної систем, спричинені шумом. Ішемічна хвороба серця, гіпертонічна хвороба, підвищення вмісту холестерину в крові зустрічаються частіше у осіб, які проживають у галасливих районах. Шум значною мірою порушує сон, зменшує його тривалість та глибину. Термін засинання збільшується на годину і більше, а після пробудження люди відчувають утому, головний біль. Все це згодом переходить у хронічну перевтому, послаблює імунітет, сприяє розвитку хвороб, знижує працездатність.

Наразі вважається, що шум здатний скорочувати тривалість життя людини майже на 10 років. Стало більше і психічно хворих людей через звукові подразники, що посилюються, особливо сильно шум впливає на жінок. Загалом зросла кількість людей, що слабо чують у містах, ну а найпростішими явищами стали головний біль і підвищена дратівливість.

Шумовий забруднення

Звук і шум великої потужності вражають слуховий апарат, нервові центри і можуть викликати болючі відчуття і шок. Так діє шумове забруднення. Тихий шелест листя, дзюрчання струмка, пташині голоси, легкий плескіт води та шум прибою завжди приємні людині. Вони заспокоюють його, знімають стреси. Це використовується у лікувальних закладах, у кабінетах психологічного розвантаження. Природні шуми природи стають дедалі рідкісними, зникають зовсім чи заглушаються промисловими, транспортними та інші шумами.

Тривалий шум несприятливо впливає орган слуху, знижуючи чутливість до звуку. Він призводить до розладу діяльності серця, печінки, до виснаження та перенапруги нервових клітин. Ослаблені клітини нервової системи що неспроможні досить координувати роботу різних систем організму. Звідси виникають порушення діяльності.

Ми вже знаємо, що шум у 150 дБ згубний для людини. Не дарма в середні віки існувала страта під дзвоном. Гул дзвін мучив і повільно вбивав.

Кожна людина сприймає по-різному шум. Багато залежить від віку, темпераменту, стану здоров'я, навколишніх умов. Шум має акумулятивний ефект, тобто акустичні подразнення, накопичуючись в організмі, все сильніше пригнічують нервову систему. Особливе шкідливе вплив шум надає нервово-психічну діяльність організму.

Шуми викликають функціональні розлади серцево-судинної системи; надає шкідливий вплив на зоровий та вестибулярний аналізатори; знижують рефлекторну діяльність, що часто стає причиною нещасних випадків та травм.

Шум підступний, його шкідливий вплив на організм відбувається незримо, непомітно, катастрофи в організмі виявляються не відразу. До того ж організм людини проти шуму практично беззахисний.

Все частіше лікарі говорять про шумову хворобу, переважне ураження слуху та нервової системи. Джерелом шумового забруднення може бути промислове підприємство чи транспорт. Особливо сильний шум роблять важкі самоскиди та трамваї. Шум впливає на нервову систему людини, і тому в містах та на підприємствах проводяться заходи щодо шумозахисту. Залізничні та трамвайні лінії та дороги, якими проходить вантажний транспорт, потрібно виносити з центральних частин міст у малонаселені райони та створювати навколо них зелені насадження, що добре поглинають шум. Літаки не повинні літати над містами.

Звукоізоляція

Уникнути шкідливого впливу шуму значно допомагає звукоізоляція

Зменшення рівня шуму досягається за рахунок будівельно-акустичних заходів. У зовнішніх конструкціях, що захищають вікна і балконні двері мають значно меншу звукоізоляцію, ніж сама стіна.

Ступінь шумозахищеності будівель насамперед визначається нормами допустимого шуму для приміщень цього призначення.

БОРОТЬБА З АКУСТИЧНИМ ШУМОМ

Лабораторія акустики МНДІП проводить розробку розділів "Акустична екологія" у складі проектної документації. Виконуються проекти із звукоізоляції приміщень, боротьби з шумом, розрахунки систем звукопідсилення, акустичні вимірювання. Хоча і в звичайних приміщеннях людям все більше хочеться акустичного комфорту, - гарного захисту від шуму, розбірливої ​​мови та відсутності т.з. акустичних фантомів – негативних звукових образів, які формуються деякими. У конструкціях, призначених для додаткової боротьби з децибелами, чергуються як мінімум два шари - "жорсткий" (гіпсокартон, гіпсоволокно). Також і акустичний дизайн повинен зайняти всередині свою скромну нішу. Для боротьби з акустичними шумами використовується частотна фільтрація.

МІСТО І ЗЕЛЕНІ НАСАДЖЕННЯ

Якщо захистити своє житло від шуму деревами, то недаремно буде дізнатися, що звуки поглинаються не листям. Вдаряючись об стовбур, звукові хвилі розбиваються, прямуючи вниз, до ґрунту, яким і поглинаються. Найкращим вартовим тиші вважається ялина. Навіть біля насиченої автомагістралі можна жити спокійно, якщо захистити свій будинок поруч зелених ялинок. І непогано б посадити поряд каштани. Одне доросле каштанове дерево очищає від вихлопних газів автомобілів простір заввишки до 10 м, завширшки до 20 м і завдовжки до 100 м. При цьому на відміну від багатьох інших дерев каштан розкладає отруйні речовини газів майже без шкоди для свого здоров'я.

Значення озеленення міських вулиць велике - щільні посадки чагарників та лісосмуги захищають від шуму, знижуючи його на 10-12 дБ (децибел), зменшують концентрацію шкідливих частинок у повітрі зі 100 до 25%, знижують швидкість вітру з 10 до 2 м/с, зменшують концентрацію газів від машин до 15% в одиниці обсягу повітря, роблять повітря більш вологим, знижують його температуру, тобто роблять його більш прийнятним для дихання.

Зелені насадження так само поглинають звуки, чим вище дерева і щільніше їх посадка, тим менше чути звук.

Зелені насадження в комплексі з газонами, квітниками сприятливо діють на психіку людини, заспокоюють зір, нервову систему, є джерелом натхнення, підвищують працездатність людей. Найбільші витвори мистецтва та літератури, відкриття вчених, зароджувалися під сприятливим впливом природи. Так було створено найбільші музичні твори Бетховена, Чайковського, Штрауса та інших композиторів, картини чудових російських художників-пейзажистів Шишкіна, Левітана, твори російських та радянських письменників. Невипадково сибірський науковий центр було закладено серед зелених насаджень Пріобського бору. Тут, у тіні від міського шуму серед зелені наші Сибірські вчені успішно проводять свої дослідження.

Висока озеленення таких міст, як Москва, Київ; в останньому, наприклад, на кожного жителя припадає у 200 разів більше насаджень, ніж у Токіо. У столиці Японії за 50 років (1920-1970 рр.) було знищено близько половини всіх зелених ділянок, що знаходилися в радіусі десяти кілометрів від центру. У США за п'ятиріччя втрачено майже 10 тисяч гектарів центральних міських парків.

← Шум шкідливо відбивається на стані здоров'я людини, насамперед погіршується слух, стан нервової та серцево-судинної системи.

← Шум можна виміряти за допомогою спеціальних приладів – шумомірів.

← Потрібно боротися із шкідливим впливом шуму шляхом контролю рівня шуму, а також за допомогою спеціальних заходів щодо зниження рівня шуму.