- •1. Физические параметры звука
- •1.1 Акустическая энергия, давление, сопротивление
- •1.2 Порог слышимости
- •1.3 Скорость звука
- •2. Ультразвук
- •2.1 Дифракция, интерференция
- •2.2 Поглощение ультразвуковых волн
- •2.3 Глубина проникновения ультразвуковых волн и их воздействие на человека
- •3. Инфразвук
- •3.1 Источники инфразвука
- •3.2 Воздействие на человека
- •3.3 Применение инфразвука
1.2 Порог слышимости
Порог слышимости – минимальная величина звукового давления, при которой звук данной частоты может быть ещё воспринят ухом человека. Величину порога слышимости принято выражать в децибелах, принимая за нулевой уровень звукового давления 2Ч10−5Н/м2 или 2Ч10−4Н/м2 при частоте 1 кГц (для плоской звуковой волны).
Порог слышимости зависит от частоты звука. При действии шумов и других звуковых раздражителей порог слышимости для данного звука повышается, причём повышенное значение порога слышимости сохраняется некоторое время после прекращения действия мешающего фактора, а затем постепенно возвращается к исходному уровню.
У разных людей и у одних и тех же лиц в разное время порог слышимости может различаться. Он зависит от возраста, физиологического состояния, тренированности. Измерения порога слышимости обычно производят методами аудиометрии.
Интересный факт: быть глухим – не значит, ничего не слышать, и тем более не значит, не иметь «музыкальный слух». Великий композитор Бетховен, например, вообще был глухим. Он приставлял к роялю конец своей трости, а другой ее конец прижимал к зубам. И звук доходил до его внутреннего уха, которое было здоровым.
Если взять в зубы тикающие наручные часы и заткнуть себе уши, то тиканье превратится в сильные, тяжелые удары – настолько оно усилится. Удивительные факты – почти глухие люди разговаривают по телефону, прижимая трубку к височной кости.
Глухие часто танцуют под музыку, ведь звук проникает в их внутреннее ухо через пол и кости скелета. Вот какими удивительными путями доходят звуки до слухового нерва человека, но «музыкальный слух» при этом остается.
1.3 Скорость звука
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 β – адиабатическая сжимаемость среды; ρ – плотность.
2. Ультразвук
Распространение ультразвука – это процесс перемещения в пространстве и во времени возмущений, имеющих место в звуковой волне.
Звуковая волна распространяется в веществе, находящемся в газообразном, жидком или твёрдом состоянии, в том же направлении, в котором происходит смещение частиц этого вещества, то есть она вызывает деформацию среды. Деформация заключается в том, что происходит последовательное разряжение и сжатие определённых объёмов среды, причём расстояние между двумя соседними областями соответствует длине ультразвуковой волны. Чем больше удельное акустическое сопротивление среды, тем больше степень сжатия и разряжения среды при данной амплитуде колебаний. Частицы среды, участвующие в передаче энергии волны, колеблются около положения своего равновесия. Скорость, с которой частицы колеблются около среднего положения равновесия, называется колебательной скоростью. Колебательная скорость частиц изменяется согласно уравнению:
V = Usin(2πft + G),
где V – величина колебательной скорости; U – амплитуда колебательной скорости; f – частота ультразвука; t – время; G – разность фаз между колебательной скоростью частиц и переменным акустическим давлением.
Амплитуда колебательной скорости характеризует максимальную скорость, с которой частицы среды движутся в процессе колебаний, и определяется частотой колебаний и амплитудой смещения частиц среды:
U = 2πfA.