3. Звуковое поле и его физические характеристики.

Пространство, в котором распространяется звук, называется звуковое поле. Характеристики звукового поля делятся на линейные и энергетические.

Линейные характеристики звукового поля:

1. звуковое давление;

2. смешение частиц среды;

3. скорость колебаний частиц среды;

4. акустическое сопротивление среды;

Энергетические характеристики звукового поля:

1. сила ( интенсивность ) звука.

1.Звуковое давление - это дополнительное давление, которое возникает при прохождении звука в среде. Оно является добавочным давлением к статическому давлению в среде, например, к атмосферному давлению воздушной среды. Обозначается символом Р и измеряется в единицах :

P = [ Н/м ² ] = [ Па ].

2. Смещение частиц среды - это величина, равная отклонению условных частиц среды от положения равновесия. Обозначается символом L, измеряется в метрах (см, мм, км ), L = [ м ].

3. Скорость колебания частиц среды - это скорость смещения частиц среды относительно положения равновесия под действием звуковой волны. Обозначается символом u и вычисляется как отношение смещения L ко времени t, за которое произошло это смещение. Вычисляется по формуле :

u=L/t.

Единица измерения [ м/с ], во внесистемных единицах см/с, мм/с, мкм/с.

4. Акустическое сопротивление – сопротивление, которое оказывает среда проходящей через неё акустической волне. Формула для вычисления :

Z=P/u.

Единица измерения: [ Па·с/м ].

На практике применяют другую формулу для определения акустического сопротивления:

Z=p*v. Z-акустическое сопротивление,

р -плотность среды, v- скорость звуковой волны в среде.

Из энергетических характеристик в медицине и фармации используется только одна - сила или интенсивность звука.

Сила ( интенсивность ) звука - это величина, равная количеству звуковой энергии E, проходящей за единицу времени t через единицу площади S. Обозначается символом I. Формула для вычисления: I=E/(S·t) Единицы измерения: [ Дж/с·м² ]. Так как Джоуль в секунду равен 1 Ватту, то

I = [Дж/с·м² ] = [ Вт/м² ].

3. Психофизические характеристики звука.

Психофизика - это наука о связи объективных физических воздействий с возникающими при этом субъективными ощущениями.

С точки зрения психофизики - звук это ощущение, которое возникает в слуховом анализаторе при действии на него механических колебаний.

Психофизически звук делится на:

• тоны простые;

• тоны сложные;

• шумы.

Простои тон - это звук, соответствующий синусоидальному гармоническому механическому колебанию определенной частоты. График простого тона – синусоида (см. 3. Форма колебаний ).

Сложный тон - это звук, состоящий из разного ( кратного ) количества простых тонов. График сложного тона - периодическая несинусоидальная кривая (см. 3. Форма колебаний ).

Шум - это сложный звук, состоящий из большого числа простых и сложных тонов, количество и интенсивность которых всё время меняется. Шумы малой интенсивности ( шум дождя ) успокаивают нервную систему, шумы большой интенсивности ( работа мощного электродвигателя, работа городского транспорта ) утомляют нервную систему. Борьба с шумами - одна из задач медицинской акустики.

Психофизические характеристики звука:

- высота тона

- громкость звука

- тембр звука

Высота тона - это субъективная характеристика частоты слышимого звука. Чем больше частота, тем больше высота тона.

Громкость звука - это характеристика, которая зависит от частоты и силы звука. Если сила звука не меняется, то с увеличением частоты от 16 до - 1000 Гц громкость возрастает. При частоте от 1000 до 3000 Гц она остается постоянной, при дальнейшем увеличении частоты громкость уменьшается и при частотах более 16 000 Гц звук становится неслышимым.

Для измерения громкости ( уровня громкости ) используется единица, которую называют "фон". Громкость в фонах определяют при помощи специальных таблиц и графиков, которые называются "изоакустические кривые".

Тембр звука - это самая сложная психофизическая характеристика воспринимаемого звука. Тембр зависит от количества и интенсивности простых тонов, входящих в сложный звук. Простой тон тембра не имеет. Единиц для измерения тембра звука не существует.