Лекція 12. Звук. Характеристики звуку. Вплив звуку на людину

Лекція 12. Звук. Характеристики звуку. Вплив звуку на людину.
Мета:
сформувати знання про звукові хвилі; розкрити закономірності поширення звуку та його властивості; розкрити природу інфразвуку та ультразвуку, їх властивості та застосування
Бліц –опитування.
1. Що називають хвилею? ____________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2. Що називають механічною хвилею? __________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
3. Які фізичні величини характеризують хвилю?__________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
4. Які існують види механічних хвиль? _________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
5. Яка хвиля називається поперечною? __________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
6.
Яка хвиля називається повздовжньою?________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
1. Звук. Характеристика звуку
Звукова (акустична) хвиля-це механічна повздовжня хвиля з частотами від 20Гц до 20кГц.
Звук поширюється в середовищі зі скінченною швидкістю,яка залежить від
температури,густини,складу та інших характеристик середовища.
Так,у рідинах звук поширюється швидше ніж у газах,і повільніше,ніж у твердих тілах. Швидкість поширення звуку зазвичай збільшується зі збільшенням температури середовища.(так ,0 градусів С у повітрі швидкість поширення звуку дорівнює 330м/с, а за температури 20С- 340м/с). До того ж чим менша маса молекул середовища,тим швидше поширюється звук. Швидкість звуку у воді = 1400м/с, у сталі – 5000м/с
Джерелом звуку є тіло,що коливається. Такі коливання можуть бути вимушеними (дифузор гучномовця), вільними (струна гітари), автоколиваннями (струни смичкових інструментів).

Звукові хвилі не поширюються у вакуумі

Під час поширення звуку не відбувається перенесення речовини,але відбувається
перенесення енергії.

Звукові хвилі можуть накладатись одна на одну(явище інтерференції); можуть огинати
перешкоди(явище дифракції).
2
Характеристика звуку.

Гучність звуку визначається насамперед амплітудою звукової хвилі (а отже,й звуковим тиском),проте залежить і від частоти звукової хвилі. Людське вухо погано сприймає звуки низьких частот(близько
20Гц) і високих (близько20кГц), найкраще – середніх частот(1-3кГц).
Гучність звуку вимірюютьу децибелах(дБ). Наприклад,за частоти звуку 1кГц і звукового тиску 20Па гучність звуку становить 120дБ – це больовий поріг звуку – найгучніший звук, який може сприймати людина не відчуваючи болю(звук такої гучності видає двигун реактивного літака)
Зверніть увагу! Гучний звук може призвести до погіршення слуху й навіть до глухоти,особливо це стосується прослуховування гучної музики в навушниках.
Слухати музику в навушниках слід за мінімальної гучності!

Висота звуку визначається в основному частотою звукової хвилі :чим більша її частота,тим вищий тон звуку. Наприклад ноті «ля» першої октави відповідає частота 440Гц; ноті «ля» другої октави – частота
880Гц.
Властивість людського вуха розрізняти звуки за їх частотою також залежить від інтенсивності звуків.
У разі збільшення інтенсивності звуку його висота здається більш низькою.

Тембр звуку визначається складом звукової хвилі: крім основної частоти(за якою ми оцінюємо висоту звуку) будь-який звук містить кілька більш слабких і більш високих додаткових частот – обертонів.
Саме завдяки тембру ми впізнаємо людину , відрізняємо звуки фортепіано від звуків скрипки тощо.
Кожний музичний інструмент,кожна людина або тварина має тембр звуку.

3.Класифікація звуків.
Звуки,які ми чуємо щодня, дуже різноманітні. Як же ми повинні розрізняти звуки? Залежно від характеру
збудження звукової хвилі та характеру слухового сприйняття, тому звукові хвилі розрізняють так:
1. Удар – одиничне коливання. Виникає при короткочасній неперіодичній дії джерела звуку. Наприклад, удар молота,постріл і т. д.
2. Шум – неперіодична послідовність ударів. Наприклад, шум моря, шум дощу,оплески, робота двигунів, вібрації верстатів.
3. Музикальні звуки, або тони – періодичні гармонічні коливання,що тривають неперервно і переходять одне в одне.
Кожному музикальному тону(до,ре,мі,фа,соль,ля,сі) відповідає певна довжина та частота звукової хвилі.
4. Звук та архітектура.
Чи повинен архітектор щось знати про закономірності поширення звуку? .Так. Ще в давнину було помічено,що звук добре поширюється вздовж увігнутих стін. Наприклад, при дворі фрігійського царя Мідаса дворова прислуга використовувала ввігнуті стіни для підслуховування розмов. Допомагали підслуховуванню розмов і ввігнуті стіни грота «Вухо Діонісія» в каменоломнях Сіцілії \( тут підслуховували вартові, що стерегли у гроті військовополонених).
У соборі Св. Павла в Англії та при дворі Тол Томбал в Індії шепіт можна виразно чути вздовж галерей, розміщених біля основи напівсферичних куполів на відстані до 33м від джерела. Літній театр «Голівудська чаша» в Лос-Анджелесі (США) за формами нагадує поверхню зрізаного конуса. Шепіт чути уздовж ввігнутої поверхні чаші так само,як і в соборі Св. Петра в Римі(Італія) та в парку Сан-Сукі в Потсдамі (Німеччина). А в королівському театрі в Копенгагені (Данія),де задня і бокові стіни мають ввігнутий профіль,звуки оркестру
«стеляться» вздовж стін і сприймаються слухачами як такі,що йдуть не від інструменту, а від стін.
У «слуховій кімнаті» Не’янської вежі (Єкатеринбургської обл.) сказані пошепки слова добре чути в будь-якому з кутків квадратної кімнати (її розміри 6,5*6,5), а в центрі кімнати їх не чути.
Перелік таких фактів можна продовжити. Це явище спостерігається і в одному з літніх театрів Греції – «Театрі
Діонісія» біля підніжжя Акрополя. Коли відвідувачі цього театру кидають металічну монету на мармурові амфітеатру,що має ввігнутий профіль вони можуть тривалий час чути,як монета котиться вниз сходами.
Люди,що знаходяться у верхніх рядах амфітеатру,добре чують шепіт акторів,які виконують свої ролі на сцені,розміщеній внизу театру.
Домашнє завдання.