Скорость звука

Средства звукового наблюдения, основанные на бинауральном эффекте

Скорость звука — скорость распространения звуковых волн в среде.

Как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях скорость звука меньше, чем в твёрдых телах, что связано в основном с убыванием сжимаемости веществ в этих фазовых состояниях соответственно.

В среднем в идеальных условиях в воздухе скорость звука составляет 340—344 м/с

Скорость звука в любой среде вычисляется по формуле:

где   — адиабатическая сжимаемость среды;   — плотность.

Распространение звуковых волн.

В процессе распространения звуковых волн в среде происходит их затухание. Амплитуда колебаний частиц среды постепенно уменьшается при возрастании расстояния от источника звука. Одной из основных причин затухания волн есть действие сил внутреннего трения на частицы среды. На преодоление этих сил непрерывно используется механическая энергия колебательного движения, что переносится волной. Эта энергия превращается в энергию хаотического теплового движения молекул и атомов среды. Поскольку энергия волны пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, то при распространении волн от источника звука вместе с уменьшением запаса энергии колебательного движения уменьшается и амплитуда колебаний.

На распространение звуков в атмосфере влияет много факторов: температура на разных высотам, потоки воздуха. Эхо – это отраженный от поверхности звук. Звуковые волны могут отражаться от твердых поверхностей, от слоев воздуха в которых температура отличается от температуры соседних слоев.

интенсивности различных природных и техногенных звуков

вук	L, Дб	Звук	L, Дб
Порог слышимости	0	Уличный шум	70
Тиканье часов	10	Крик	80
Шепот	20	Пневматическое сверло	90
Тихая улица	30	Кузнечный цех	100
Приглушенный разговор	40	Клепальный молот	110
Разговор	50	Самолетный двигатель	120
Пишущая машинка	60	Болевой порог	1

Продольные и поперечные волны

Поперечная механическая волна - волна, в которой частицы среды перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны. Волна, бегущая по шнуру, когда источник колебаний совершает колебания поперек шнура - поперечная волна.

Продольная волна - волна, в которой движение частиц среды происходит вдоль направления распространения волны. Когда источник колебаний совершает колебания вдоль пружины - разряжения и сжатия, бегущие вдоль пружины представляют продольную волну. Продольные волны могут распространяться в любой среде.

Каждая волна распространяется с некоторой скоростью, скорость распространения волны - это скорость распространения возмущения. Скорость распространения волн определяется свойствами среды, в которой она распространяется.

Скорость распространения продольных волн в твердых телах больше скорости распространения поперечных волн. Это обстоятельство используется для определения расстояния от очага землетрясения до сейсмической станции. Сначала на станции регистрируется продольная волна, а через некоторое время - поперечная, которая возникает при землетрясении одновременно с продольной. Зная скорости продольной и поперечной волны в земной коре и время запаздывания поперечной волны, можно определить расстояние до очага землетрясения. Кроме этих волн распространяется еще и поверхностная волна, ее скорость меньше, но она несет наибольшую энергию.

СФЕРИЧЕСКАЯ ВОЛНА - волна, радиально расходящаяся от некоторой точки (источника) или сходящаяся к ней (к стоку) и имеющая сферические волновые фронты (поверхности равных фаз).

Интенсивность звука

Интенсивность звука, сила звука, средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны в единицу времени. Для периодического звука усреднение производится либо за промежуток времени, большой по сравнению с периодом, либо за целое число периодов.

Тембр

Тембр (фр. timbre — «колокольчик», «метка», «отличительный знак») — колористическая (обертоновая) окраска звука; одна из специфических характеристик музыкального звука (наряду с его высотой, громкостью и длительностью).

П о тембрам дифференцируют (отличают друг от друга) звуки одинаковой высоты и громкости, но исполненные на различных инструментах, разными голосами, или же на одном инструменте, но разными способами, штрихами и т. п.

Тембр того или иного музыкального инструмента определяется материалом, формой, конструкцией и условиями колебания его вибратора, различными свойствами его резонатора, а также акустикой того помещения, в котором данный инструмент звучит. В формировании тембра каждого конкретного звука ключевое значение имеют его обертоны и их соотношение по высоте и громкости, шумовые призвуки, параметры атаки (начального импульса звукоизвлечения), форманты, характеристики вибрато и другие факторы.

При восприятии тембров обычно возникают различные ассоциации: тембральную специфику звука сравнивают с органолептическими ощущениями от тех или иных предметов и явлений, например, звуки называют яркими, блестящими, матовыми, тёплыми, холодными,глубокими, полными, резкими, насыщенными, сочными, металлическими, стеклянными; применяются и собственно слуховые определения (например, звонкие, глухие, шумные).

Научно-обоснованная типология тембра ещё не сложилась. Установлено, что тембровый слух имеет зонную природу.

Тембр используется как важное средство музыкальной выразительности: при помощи тембра можно выделить тот или иной компонент музыкального целого, усилить или ослабить контрасты; изменение тембров — один из элементов музыкальной драматургии.

В музыке XX века возникла тенденция средствами гармонии и фактуры усиливать, подчёркивать тембровую сторону звучания (параллелизмы, кластеры). Особыми областями для использования художественных свойств и выразительных возможностей тембральной палитры являются сонорика и спектральная музыка.