Вопрос 6. Акустика. Звук. Физ хар-ки звука.

Акустика - раздел физики, изучающий упругие колебания и волны, методы получения и регистрации колебаний и волн, их взаимодействие с веществом.

Звук - механические колебания и волны, распространяющиеся в упругих средах в виде продольных волн с частотой от 16 Гц до 20000 Гц и воспринимаемые человеческим ухом Принято разл сл звуки:, шум, звуковой удар. Тоном наз звук, явл переод процессом. Если проц гармонически, то тон чистый, простой. Негарм соотв сложному тону. Сложный тон можно разложить по т Фурье на примере гарм тона. Наим частота соотв основному тону. Набор частот с указанием их относ интенсивности наз акуст спектром. Шумом наз звук, отлич сл времен зав-тью. К шуму относ звуки, вызыв шорохами, скрипами, согл звуки и тд. Звуковой удар – кратковременное звук воздействиее – взрыв, хлопок.

Физические характеристики звука.

Звук распространяется в любых средах, кроме ваккума. Звук характеризуется:

1. Скорость ν звука зависит от упругости, плотности и температуры среды, но не зависит от частоты колебания. Скорость звука в воздуха 330 м/с

2. Частота звука υ это число колебаний частиц среды участвующих в волновом процессе в секунду.

3. Интенсивность I это энергитическая характеристика звука. По определению это плотность потока энергии звуковой волны или энергия переносимая волной в ед времени через единицу поыверхности. Для человека важны 2 значения интенсивности на частоте (1 кГц ) порог слышимости - минималная интенсивность восприячтия звука человеческим ухом. Для нормы – I0=10 в минус 12 степени Вт/м² Порог болевого ощущения – интенсивность звука вызывающая ощущение боли или очень сильного давления. Для норм - Imax=10 Вт/м²

4. Звуковое давление P это давление дополнительно возникающее при прохождении звуковой волны в среде, оно является избыточной над средним давлением среды. Физиологически звуковое давление проявляется как давление на барабанную перепонку. Звуковое давление на пороге слышимости – P0=210 в минус 5 Па звуковое давление на пороге болевого ощущения – Pmax=60 Па. Есть связь между P и I I=P²/2ρ ν

5. Волновое сопротивление среды Rа это является произведение плотности среды (ρ) на скрость распространения звука (ν) (Ra=ρ ν) Волновое сопротивление среды - характеристика среды, определяющая условия распространения звуковых волн и их поведения и при отражении и преломления на границе двух сред

6. Уровень интенсивности L при сравнении интенсивности звука удобно пользоваться логарифмической шкалой, т.е. сравнивать не сами величины, а их логарифмы. Для этого используется спец величина – уровень интенсивности: где L=lg(I/I0)=2lg(P/P0) единицей интенсивности являестя бел, (Б)

Вопрос 7. Хар-ки слухового ощущения и их связь с физ хар-ми звука. Закон Вебера-Фехнера. Кривые равной громкости.

Характеристики слухового ощущения.

1. Тембр – «окраска» звука и определяется его гармоническим спектром. Различные акустические спектры соответствуют разному тембру, даже в том случае, когда основной тон у них одинаков. Тембр – качественная характеристика звука.

2. Высота тона - субъективная оценка звукового сигнала, зависящая от частоты звука и его интенсивности. Чем больше частота, главным образом основного тона, тем ниже высота воспринимаемого звука.

3. Громкость – также субъективная оценка, характеризующая уровень интенсивности.

Громкость может быть оценена колич путем, те сравнение слух ощущ от 2 источников. В основе шкалы ур громкости лежит важный психофиз закон Вебера-Фехнера: «Если увел раздраж в геометр прогрессии, то ощущ этого раздр увел в арифм прогрессии». Применительно к звуку это означает, что если интенс звука прин ряд послед значений аI₀,а²I₀, а³I₀ и тд, то соовт им ощущ громкости звука, будет Е₀, 2Е₀, 3Е₀ и тд. Матем запись закона В-Ф: E=klgI/ I₀. В общем случае: Е_р=10klgI/ I₀. Условились считать, сто на частоту 1 кГц шкалы интенс и громк совпадает и k=1. Для отл от шкалы интенс в шлаке громкости дБ назыв фонами. Громкость на др частотах можно изм сравнивая исслед звук с частотой 1кГц. Для этого с пом звук генератора (эл прибор генерирующий частоты колеб в Зв диапозоне), созд ν=1кГц. Затем изм интенс до тех пор, пока не возн слух ощущение ананлог ощущу громкости исслед звука. У звука 1кГц с дБ, измеряемая по прибору, равна громкости этого звука в фонах.

Кривые равной громкости. Зависимость громкости от частоты колебаний в системк звуковых измерений определяется на основании экспериментальных данных при помощи графиков, которые назыв К-р-г. Эти кривые характеризуют зависимость уровня интенсивности L от частоты υ звука при постоянном уровне громкости. Кривые называют изофонами. Нижняя изофона соответствует порогу слышимости (Е=0 фон), верхняя показывает предел чувствительности уха, когда слуховое ощущение переходит в ощущение боли (Е=120 фон)