Физические и психофизиологические характеристики звука. Шумовое загрязнение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физические и психофизиологические характеристики звука. Шумовое загрязнение

Звук - это распространяющиеся в упругих средах - газах, жидкостях и твёрдых телах - механические колебания, воспринимаемые органами слуха.

Основные физические характеристики звука:

1) Звуковое давление - это разность между мгновенными значениями давления в данной точке среды при прохождении через эту точку звуковой волны и средним давлением, которое наблюдается в этой же точке при отсутствии звука. Звуковое давление обозначается (Р) и измеряется в (Па). В свободном звуковом поле (где нет отражения) интенсивность звука (I) и звуковое давление (Р) связаны соотношением:

I=P*V

где р - плотность среды, кг\м3; V - скорость звуковой волны.

Диапазон звукового давления, различаемого органами слуха человека, довольно широк, его минимальная величина, ощущаемая органами слуха человека, называется порогом слышимости. Среднее значение величины порогового давления находится на уровне Р=2*10-5Па (при частоте 1000Гц), а соответствующая ему интенсивность звука составляет I=10-12Вт\м2. Величина звукового давления, при котором начинает возникать болезненное ощущение о органах слуха человека, называется болевым порогом, и для человека оно составляет Р=2*102 Па и интенсивности I=102 Вт\м2.

2) Интенсивность звука -- скалярная физическая величина, характеризующая мощность, переносимую звуковой волной в направлении распространения. Количественно интенсивность звука равна среднему по времени потоку звуковой энергии через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения звука. Единица измерения -- ватт на квадратный метр (Вт/м2).

3) Скорость звука - скорость распространения в среде упругой волны. Определяется упругостью и плотностью среды. В газах и жидкостях звук распространяется в виде объёмных волн сжатия - разряжения. Скорость звука в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях, как правило, меньше, чем в твёрдых телах. В неограниченной твёрдой среде распространяются продольные и сдвиговые (поперечные) упругие волны. Скорость распространения продольных волн всегда больше, чем скорость сдвиговых волн.

Основные психофизиологические характеристики звука:

1) Громкость звука -- субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его спектральный состав, локализация в пространстве, тембр, длительность воздействия звуковых колебаний и другие факторы. Единицей абсолютной шкалы громкости является сон. Громкость в 1 сон -- это громкость непрерывного чистого синусоидального тона частотой 1 кГц, создающего звуковое давление в 2 мПа.

Уровень громкости звука -- относительная величина. Она выражается в фонах и численно равна уровню звукового давления (в децибелах -- дБ). Громкость звука определяется амплитудой сигнала. Чем выше амплитуда звуковой волны, тем громче сигнал.

2) Высота звука -- свойство звука, определяемое человеком на слух и зависящее в основном от его частоты, т. е. от числа колебаний среды (обычно воздуха) в секунду, которые воздействуют на барабанную перепонку. С увеличением частоты колебаний растёт высота звука. Для чистого тона она зависит главным образом от частоты (с ростом частоты высота звука повышается), но при субъективном восприятии также и от его интенсивности -- при возрастании интенсивности высота звука кажется ниже. Высота звука со сложным спектральным составом зависит от распределения энергии по шкале частот. Высоту звука измеряют в мелах -- шкале высот, разность между которыми слушатель воспринимает как равную.

3) Тембр -- это субъективная характеристика качества звука, благодаря которой звуки одной и той же высоты и интенсивности можно отличить друг от друга. Основными объективными параметрами являются спектр и характер переходного процесса основного тона и обертонов. Тембр звука определяется обертонами, входящими в состав звукового колебания. Эти обертоны зависят от специфических свойств голосового аппарата человека и создают индивидуальную окраску голоса. Для оценки тембра звука имеет значение количество и расположение составляющих частот в акустическом спектре. Если в звуке мало обертонов, то звук оценивается как глухой, пустой, неокрашенный; если сильно выражены первые обертоны - сочный, полный; если сильно выражены высшие составляющие в области 3000-6000 Гц - пронзительный, металлический, резкий.

Важную роль в формировании тембра играют переходные процессы (атака, спад, удержание и восстановление). Для описания характера тембра обычно используют прилагательные: яркий, звонкий, глухой, тусклый, хрустальный, матовый, тёмный, насыщенный и другие.

Шумовое загрязнение.

Шум -- беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. С физиологической точки зрения шум -- это всякий неблагоприятный воспринимаемый звук.

Шумовое загрязнение - форма физического загрязнения, характеризующаяся превышением естественного уровня шума и ненормальным изменением звуковых характеристик (периодичности, силы звука и т.п.) на рабочих местах, в населенных пунктах и т.д.

Шумы делятся на природные и антропогенные. К большинству природных шумов человек приспособился в процессе эволюции, и даже раскаты грома не особо опасны для нашего слуха. Основные источники антропогенного шума - транспорт (автомобильный, рельсовый и воздушный), промышленные устройства и бытовое оборудование. 80% от общего шума приходится на автотранспорт.

Для измерения характеристик шума применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др. Уровень шума чаще всего измеряют в децибелах. Инфразвуковой диапазон: частота менее 20 Гц. Ультразвуковой диапазон: частота более 20000 Гц.

Борьба с шумом на пути его распространения возможна с помощью звукопоглощения, звукоизоляции, установки глушителей шума, а также путём применения средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Тема изучения звука, его свойств и применения в различных отраслях науки и техники очень интересна, поскольку звук является универсальным средством общения. С помощью звуков различных частот ученые имеют возможность изучать глубины океанов, физические свойства веществ, строение живых организмов. Также с помощью инфразвука ученые получили возможность определять места возникновения таких природных катаклизмов, как лесные пожары, цунами, землетрясений. Так же интересно применение ультразвука в медицине, которое дает возможность исследовать наличие патологий внутренних органов.

механический колебание звук физический

Размещено на Allbest.ru