Природата на звука и неговите физически характеристики - Студиопедия
Акустика
Акустиката е дял от физиката, който изучава еластични вибрации и вълни от най-ниските до най-високите честоти (
10 13 Hz). Съвременната акустика обхваща широк спектър от въпроси, в нея се разграничават редица раздели: физическа акустика, която изучава особеностите на разпространението на еластични вълни в различни среди, физиологична акустика, която изучава устройството и работата на звуковъзприемащите и звукообразуващите органи при хората и животните и др. В тесния смисъл на думата акустиката се разбира като учение за звука, т.е. еластични вибрации и вълна s в газове, течности и твърди вещества, възприемани от човешкото ухо (честоти от 16 до 20 000 Hz).
Звуковите вибрации и вълните са частен случай на механичните вибрации и вълни. Въпреки това, поради значението на акустичните концепции за оценката на слуховите усещания, както и във връзка с медицинските приложения, е препоръчително някои въпроси да се анализират специално.
Обичайно е да се прави разлика между следните звуци: 1) тонове или музикални звуци; 2) шумове; 3) звукови гърмежи.
Тонът е звук, който е периодичен процес. Ако този процес ехармоничен,тогава тонът се наричапростиличист,и съответната равнинна звукова вълна се описва с уравнение (5.48). Основната физическа характеристика на чистия тон е честотата.Анхармонично (нехармонично)трептене съответства насложен тон. Прост тон се излъчва например от камертон, сложен тон се създава от музикални инструменти, говорен апарат (гласни звуци) и др.
Сложният тон може да се разложи на прости. Най-ниската честота n0 на такова разлагане съответства наосновния тон, други хармоници(обертонове) имат честоти, равни на 2n0, 3n0 и т.н. Набор от честоти с указание за техния относителен интензитет (или амплитудаA)се наричаакустичен спектър (вижте § 5.4). Спектърът на сложен тон е облицован; на фиг. 6.1 показва акустичните спектри на една и съща нота (n0 = 100 Hz), записана на пиано (a) и кларинет(b).Следователно акустичният спектър е важна физическа характеристика на сложен тон.
Шумът е звук, който има сложна неповтаряща се зависимост от времето.
Шумът включва звуци от вибрации на машината, аплодисменти, шум от пламъка на горелката, шумолене, скърцане, звуци на съгласна реч и др.
 |
 |
Шумът може да се разглежда като комбинация от произволно променящи се сложни тонове. Ако се опитаме с известна степен на условност да разложим шума на спектър, ще се окаже, че този спектър ще бъде непрекъснат, например спектърът, получен от шума от горенето на газова горелка Bunsen (фиг. 6.2).
Звуковият бум емоментен звуков удар:пукане, експлозия и т.н. Звуковият бум не трябва да се бърка с ударна вълна(вижте § 5.9).
Енергийната характеристика на звука като механична вълна е интензитетът (вижте § 5.8).
На практика за оценка на звука е по-удобно да се използва не интензитетът, азвуковото налягане,допълнително възникващо при преминаването на звукови вълни в течна или газообразна среда. За плоска вълна интензитетът е свързан със звуковото наляганеpчрез зависимостта
където r е плътността на средата,се скоростта на звука.
Нормалното човешко ухо възприема доста широк диапазонинтензитети на звука: например при честота 1 kHz отI0 = 10 -12 W/m 2 илиp0 = 2 • 10 -5 Pa (праг на чуване) доImax = 10 W/m 2 илиpmax = 60 Pa (праг на болка). Съотношението на тези интензитети е 10 13, така че е по-удобно да се използват логаритмични единици (виж § 1.1) и логаритмична скала. Скалата на нивата на интензитета на звука се създава, както следва: стойносттаI0 се приема като начално ниво на скалата, всеки друг интензитетIсе изразява чрез десетичен логаритъм на съотношението му къмI0 (в бели, виж § 1.1):
и за звуково налягане
При използване на децибели съответно имаме
Измерването на звуковото налягане в газовете се извършва от измервателен микрофон, който се състои от сензор, който преобразува акустичната стойност в електрически сигнал, електронен усилвател и електроизмервателно устройство (фиг. 6.3). Тази схема е частен случай на общата структурна схема (виж § 17.1).
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо