АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Физические свойства звукового стимула (акустика)

Читайте также:
  1. B. группа: веществ с общими токсическими и физико-химическими свойствами.
  2. B. метода разделения смеси веществ, основанный на различных дистрибутивных свойствах различных веществ между двумя фазами — твердой и газовой
  3. I. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА
  4. Q.3. Магнитные свойства кристаллов.
  5. XI. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И ДРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, СВОЙСТВА. СПОСОБНОСТИ И ДАРОВАНИЯ АРТИСТА
  6. А. Измерение уровня звукового давления на рабочем месте
  7. А. Общие химические свойства пиррола, фурана и тиофена
  8. А. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КОРРЕКЦИЙ
  9. Аминокислоты винограда и вина. Состав, свойства аминокислот.
  10. Анализ издержек начинается с построения их классификаций, которые помогут получить комплексное представление о свойствах и основных характеристиках.
  11. Арифметическая середина и ее свойства
  12. Б) не обладающие физическими свойствами, но приносящие постоянно или длительное время доход

Звук это колебания молекул1) упругой среды (в частности, воздуха), распространяющиеся в ней в виде продольной волны давления. Такие колебания среды генерируются колеблющимися телами, например камертоном или раструбом громкоговорителя, которые передают ей энергию, сообщая ускорение ближайшим к ним молекулам. От последних энергия переходит к молекулам, расположенным чуть дальше, и т.д. Этот процесс распространяется вокруг источника звука как волна со скоростью (в воздухе) около 335 м/с. В результате колебания молекул в среде возникают зоны с большей или меньшей плотностью их упаковки, где давление соответственно выше или ниже среднего. Амплитуда его изменения называется звуковым давлением. Его можно измерить с помощью специальных микрофонов, зарегистрировав эффективное значение (см. учебник физики) и частотные особенности, которые и служат характеристиками звука. Как и любое другое, звуковое давление выражают в Н/м2 (Па), однако в акустике обычно применяют сравни-

1} Речь идет о колебаниях, накладывающихся на броуновское движение молекул.


тельную величину - так называемый уровень звукового давления (УЗД), измеряемый в децибелах (дБ). Для этого интересующее нас звуковое давление рх делят на произвольно выбранное эталонное ро, равное 2-10−5 Н/м2 (оно близко к пределу слышимости для человека), а десятичный логарифм частного умножают на 20. Таким образом,

Логарифмическая шкала выбрана потому, что облегчает описание широкого диапазона звукового давления в пределах слышимости. Множитель 20 объясняется просто: десятичный логарифм отношения силы звуков (I), исходно названный «бел» (в честь Александра Белла), равен 10 дБ. Однако звуковое давление ρ измерить легче, чем силу звука. Поскольку последняя пропорциональна квадрату амплитуды давления (I ~ р2) и lg ρ2 = 2 lg p, этот коэффициент введен в уравнение. Такого рода измерения проводятся в основном в технике связи. Уровень звукового давления для тона с давлением звука 2 10−1 Н/м2, например, вычисляется следующим образом:

Таким образом, звуковое давление 2-10−1 Н/м2 соответствует УЗД 80 дБ. Легко видеть, что удвоение звукового давления повышает УЗД на 6 дБ, а увеличение в 10 раз - на 20 дБ. Ординаты на рис. 12.8 слева иллюстрируют связь между этими параметрами.

В акустике обычно уточняют: «дБ УЗД», поскольку дБ-шкала широко применяется для описания других явлений (например, напряжения) или с другими условными значениями эталонов. Дополнение «УЗД» подчеркивает, что число получено по приведенному выше уравнению с р0 = 2· 10−5Н/м2.

Сила звука - это количество энергии, проходящей через единицу поверхности за единицу времени; она выражается в Вт/м2. Величине 10−12 Вт/м2 в плоскости звуковой волны соответствует давление 2 10−5 Н/м2.

Частота звука выражается в герцах (Гц); один герц равен одному циклу колебаний в секунду. Частота звука та же, что у его источника, если последний неподвижен.

Звук, образованный колебаниями одной частоты, называется тоном. На рис. 12.5, А показана временная характеристика звукового давления для этого случая. Однако чистые тоны в повседневной жизни практически не встречаются; большинство звуков образовано наложением нескольких частот (рис. 12.5, Б). Обычно это сочетание основной частоты и нескольких кратных ей по величине гармоник. Таковы музыкальные звуки. Основная частота отражается


284 ЧАСТЬ III. ОБЩАЯ И СПЕЦИАЛЬНАЯ СЕНСОРНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ


 

Рис. 12.5. Изменение звукового давления (р) во времени: А-чистый тон; Б-музыкальный звук; В-шум. Τ - период основной музыкальной частоты; у шума периода нет

в периоде сложной волны звукового давления (Т на рис. 12.5, Б). Так как различные источники образуют разные гармоники, звуки при одинаковой основной частоте могут различаться, чем и достигается богатство оттенков звучания при игре оркестра [25]. Звук, состоящий из множества несвязанных между собой частот, называется шумом (рис. 12.5,5), в частности «белым шумом», если в нем в равной


степени представлены практически все частоты в диапазоне слышимости. Регистрируя звуковое давление шума, периодичность обнаружить не удается.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)