Шум та його види

Шумом прийнято вважати звуки, які негативно впливають на організм людини, заважають його роботі та відпочинку. Тому шум часто називають несприятливим звуком. Зазвичай шум створюється при хаотичному чергуванні звуків різної частоти та інтенсивності. Звук, як фізичне явище, являє собою коливальний рух, що поширюється хвилеподібно у пружному середовищі (газоподібному, рідинному чи твердому). Звук, а значить і шум, характеризується: швидкістю звуку с, м/с; частотою f, Гц; звуковим тиском р, Па; інтенсивністю I, Вт/м².

При нормальних атмосферних умовах (Т = 293 К та Р = 1034 ГПа) швидкість звуку в повітрі дорівнює с = 344 м/с.

Частота звуку визначається кількістю коливань пружного середовища за одиницю часу і вимірюється в герцах (1 Гц – це одне коливання за секунду). За частотою звукові (акустичні) коливання поділяються на три діапазони: інфразвукові, з частотою коливання менше ніж 20 Гц; звукові (сприймаються органом слуху людини) – від 20 до 20 000 Гц; ультразвукові – більше ніж 20 000 Гц. В свою чергу звуковий діапазон прийнято підрозділяти на низькочастотний – до 400 Гц, середньочастотний – 400 – 1000 Гц, високочастотний – більше 1000 Гц.

Різницю між атмосферним тиском і значенням повного тиску в даній точці звукового поля прийнято вважати звуковим тиском р. Поширення звукової хвилі супроводжується перенесенням звукової енергії. Середній потік звукової енергії в будь-якій точці середовища за одиницю часу, віднесений до одиниці поверхні, перпендикулярної до напрямку поширення хвилі, називається інтенсивністю або силою звуку в даній точці I і вимірюється в Вт/м². Співвідношення між інтенсивністю звуку I та звуковим тиском р має наступний вигляд:

І = р²/ρс, (4.7)

де ρ та с – відповідно густина та швидкість звуку в даному середовищі.

Мінімальні значення звукового тиску та інтенсивності звуку, які сприймаються органом слуху людини як звук називаються порогом чутності. При частоті звуку I = 1000 Гц, яка прийнята базовою в акустиці поріг чутності має наступні значення: р₀ = 2∙10^-5 Н/м², I₀ = 10^-12Вт/м². Звуковий тиск (р_б= 20 Н/м²) та інтенсивність звуку (І_б = 1 Вт/м²), при яких починають виникати больові відчуття в органі слуху людини називаються порогом больового відчуття. Великий діапазон значень між порогами чутності та больового відчуття (за звуковим тиском – 10⁶, а за інтенсивністю звуку – 10¹²) викликав чималі труднощі при їх практичному використанні. Тому від абсолютних значень параметрів звуку р та І, перейшли до відносних значень – рівнів (L), застосувавши при цьому логарифмічну шкалу:

L = lg(І/І_о) = 2lg (p/p₀); (Б), (4.8)

де І, р – відповідно інтенсивність звуку та звуковий тиск у даній точці; I₀, р₀ – інтенсивність звуку та звуковий тиск на порозі чутності.

Оскільки орган слуху людини спроможний розрізняти зміни рівня сили звуку на 0,1 Б, то на практиці, як одиниця рівня сили звуку, в основному, використовується децибел (дБ) – десята частина бела (Б):

L=10 lg(I/I₀) = 20 lg(p/p₀); (дБ). (4.9)

Якщо в приміщенні знаходиться п однакових джерел з рівнем шуму кожного L, то сумарний рівень L_Σ рівновіддаленій від джерел точці приміщення становить:

L_Σ = L + 10 lg n. (4.10)