3. Звуковой резонанс

Звуковой резонанс - явление резкого возрастания интенсивности звуковых колебаний при совпадении частот собственных и вынужденных колебаний.

Собственной частотой называется та частота, которая характерна для данного колеблющегося тела. Она соответствует резонансной длине воздушного столба по уравнению:

где L – длина воздушного столба; n =0,1,2,3.. – целое число; λ - длина волны.

4. Характеристики слухового ощущения

Различают:

- физические характеристики - такие характеристики звука, которые непосредственно могут измеряться приборами:

1) Частота – ( ).

2) Интенсивность – ( ).

3) Гармонический спектр.

- физиологические характеристики - такие характеристики, которые воспринимаются органами ощущения человека и животных:

1) Высота тона.

2) Громкость.

3) Тембр.

Физиологические характеристики слухового ощущения связаны собственно с физическими характеристиками; частота определяет высоту тона, интенсивность – громкость, а гармоничный спектр – тембр.

5. Закон Вебера-Фехнера

Зависимость громкости от интенсивности достаточно сложная. Вследствие адаптации чувствительности слуха при повышении интенсивности звука чувствительность снижается, следовательно, ухо воспринимает звук в широком диапазоне. При этом:

где ΔJ – приращение интенсивности; J – уровень интенсивности (порог слышимости).

Поэтому:

где L – громкость; – интенсивность в данный момент времени;

J₀ – начальная интенсивность.

Но громкость также зависит от частоты звука, поэтому уравнение Вебера-Фехнера можно записать для частоты, равной 1000 Гц:

Таким образом, получается прямая математическая связь физических и физиологических характеристик звука.

6. Шкала единиц для интенсивности звука

Нулевой уровень интенсивности звука . Это порог слышимости.

Интенсивность, равная - принимается за порог боли.

Порог слышимости – это такая минимальная интенсивность звука, которая воспринимается слуховым аппаратом.

Вся шкала интенсивности делится на тринадцать частей, каждая часть соответствует единице интенсивности – Бел (Б).

Бел интенсивности - единица интенсивности, соответствующая изменению уровня интенсивности в десять раз.

Бел громкости - единица громкости, соответствующая изменению уровня громкости, при изменении интенсивности в десять раз, но при частоте равной 1 000 Гц.

Децибел (дБ) – единица, в 10 раз меньшая бела. Для двух звуковых волн с одинаковой частотой, громкость измеряется в фонах (соответствующих децибелу). Разговор нормальным голосом – это 60 дБ, болевой порог – 130 дБ, разрыв барабанной перепонки при 160 дБ.

7. Кривые равные громкости

Графики зависимости интенсивности от частоты при равной громкости называются кривыми равной громкости.

Наибольшая чувствительность в области 1000 – 5000 Гц. Верхняя кривая на графике означает верхний предел чувствительности уха. Основное значение имеют кривые нулевого уровня громкости. Исследования остроты слуха называют аудиометрией.

Аудиометр – это генератор звуковой частоты и интенсивности звука во всем диапазоне звуковых волн.

Голосовой аппарат имеется не у всех представителей животного мира, и многие из них пользуются для создания звука органами, несущими другие функциональные нагрузки (крылья, ноги и т.п.). У млекопитающих основную роль в общении играют голосовые звуки, создаваемые гортанью, находящейся в верхней части трахеи и представляющей собой хрящевую трубку, открытую с обоих концов. Роль резонатора выполняют гортанные мешки, ротовая и носовая полости и даже легкие.

Шумом называют звук, отличающийся сложной, хаотической неповторяющейся временной зависимостью (звуки от вибраций машин, аплодисменты, шорохи, скрипы, согласные звуки речи).

В биологической акустике шумом считают любые звуки, затрудняющие правильное восприятие звуковых сигналов, а также раздражающие нервную систему человека или животных с соответствующими нарушениями нормальных физиологических функций их организма. Для нормальной жизнедеятельности шум не должен превышать определенного предела – 30 дБ, для большинства учреждений – не больше 55 дБ.

В связи с комплексной механизацией производственных процессов в животноводческих комплексах значительно возросли шумы по сравнению с естественными условиями. Это приводит у коров к нарушениям рубцового пищеварения, снижению лактации, нарушениям кровообращения, терморегуляции тела, притуплению рефлекса к принятию пищи.

У свиноматок шумы (70-80 дБ) приводят к прекращению и даже полной потере лактации.У кур интенсивные шумы (в 90-100 дБ) вызывают резко выраженные изменения в физиологическом состоянии, снижается их яйценоскость, живой вес.

Слабые шумы природного происхождения не только не вредны (например, шум тихого дождя), но даже благотворно влияют на состояние человека и животных.Полное отсутствие шума даже может привести к психическим расстройствам.