Вопрос1. Звук, в широком смысле — упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека.

Субъективные характеристики звука

Субъективные характеристики это параметры звукового ощущения, которое возникает у человека при воздействии звуковых волн (высота тона, громкость звука, тембр).

Громкость

Громкостью называют субъективное качество, определяющее силу слухового ощущения, вызываемого звуком у слушателя. Чем больше амплитуда колебаний, тем звук громче (чем меньше амплитуда колебаний, тем звук тише). Однако громкость не определяется только амплитудой силы звука, так как она зависит от частотного состава звукового сигнала, от условий его восприятия и длительности воздействия. Звук будет тем громче, чем больше упругость среды распространения.

Высота тона

субъективное качество слухового ощущения, позволяющее располагать все звуки по шкале от низких к высоким. Для чистого тона она зависит главным образом от частоты (с ростом частоты высота звука повышается), но при субъективном восприятии также и от его интенсивности — при возрастании интенсивности высота звука кажется ниже. Высота звука со сложным спектральным составом зависит от распределения энергии по шкале частот.

Единицами измерения высоты звука в музыке являются тон, полутон, цент.

Тон - называется звук, являющийся периодическим процессом. Если процесс гармонический, то тон называется простым или чистым, негармоническому колебанию соответствует сложный тон.

Тембр

Звуковые колебания, неподчиняющиеся гармоническому закону, воспринимаются человеком как сложный звук, обладающий тембром. Тембр помогает нам отличить звук одного музыкального инструмента от другого. Можно сказать, что тембр определяется величиной амплитуд отдельных гармоник

*Аналогом объективной (физической) характеристики звука — интенсивности является субъективная (психофизическая) характеристика — громкость. Конечно, звуки большей интенсивности воспринимаются в среднем как более громкие, однако прямой зависимости тут нет. На громкость влияют еще частота звука и его продолжительность. Ученые для измерения громкости применяют метод сравнения некоего тона определенной частоты с другим тоном той же частоты, но отличающимся от него по интенсивности. Например, одинаковыми по громкости наше ухо (и носитель нашего уха) считает звук часто- той 3000 Гц (верхний диапазон рояля) и интенсивностью около 0–1 дБ и звук частотой 30 Гц (нижний диапазон рояля) и интенсивностью 60 дБ. Одинаковые по громкости!!! Звуки, отличающиеся по интенсивности в миллион раз! Ученые-акустики придумали психофизический эквивалент частоты тона. Для этого они ввели единицу измерения «мел». Тон частотой 1 кГц при 60 дБ имеет высоту 1000 мелов. Высота тона (эквивалент понятия «частота») связана с его частотной зависимостью так, как отражено на рисунке:

По горизонтали — частота тона. По вертикали на рисунке высота тона в мелах

Вопрос2) изменение громкости воспринимается человеком одинаково, в том случае, когда сила звука изменяется в одно и то же число раз, при этом восприятие независит от абсолютного уровня силы звука.

S — значение интенсивности раздражителя. S₀ – порог слышимости. к - константа, зависящая от частоты и интенсивности р- сила ощущения

Если бы коэфициент к был постоянен , то логарифмическая шкала интенсивности соответствовала бы шкале громкости. Однако сильная зависимость к от частоты и интенсивности звука не позволяет измерение громкости свести к простому использованию формулы.условно считают что на частоте 1кГц шккалы громкости и интенсивности совпадают т.е к=1, Е_ф =10 lg(I/I₀). Для отличия от шкалы интенсивности в шкале громкости децибелы называю фонами , поэтому введено обозначение Е_ф.

Порог слышимости — минимальное звуковое давление, при котором звук данной частоты воспринимается ухом человека. Величину порога слышимости выражают в децибелах. За нулевой уровень принято звуковое давление 2·10⁻⁵ Па на частоте 1 кГц. Порог слышимости у конкретного человека зависит от индивидуальных свойств, возраста, физиологического состояния.

предел болевого ощущения слуховой — величина звукового давления, при котором в слуховом органе возникают боли. Превышение данного порога приводит к акустической травме. Болевое ощущение определяет границу динамического диапазона слышимости человека, который в среднем составляет 140 дБ для тонального сигнала и 120 дБ для шумов со сплошным спектром.

Здание 3) Аудиограмма – это графическое изображение слухового порога, которое получают путем тестирования слуха пациента звуком чистого тона. Параметрами аудиограммы являются частота, измеряемая числом колебаний в секунду (Гц), и интенсивность звука, в дБ. Типичная аудиограмма определяется установлением слухового порога для одночастотных.

Аудиометрия — , измерение остроты слуха, определение слуховой чувствительности к звуковым волнам различной частоты. Аудиометрия позволяет исследовать как костную так и воздушную проводимость. Результатом является аудиограмма,

Уровень кривой на аудиограмме показывает степень потери слуха. Степень потери слуха измеряется в децибелах (дБ) Восходящее или нисходящее направление кривой на аудиограмме определяет характер потери слуха. Он может быть ровным, т.е. примерно одинаковым на всех частотах. Если потеря слуха на высоких частотах ненамного больше, чем на низких, ее называют плавно нисходящей

Вопрос4) Инфразву́к— упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. За верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 16—25 Гц. Нижняя же граница инфразвукового диапазона условно определена как 0,001 Гц.

Физиологическое действие инфразвука

Органы человека, как и любое физическое тело, имеют собственную резонансную частоту. Под воздействием звука с этой частотой они могут испытывать внутреннее изменение структуры, вплоть до потери собственной работоспособности. Предполагается, что на этом принципе может быть создано инфразвуковое оружие. Также при совпадении воздействующего звука с ритмами мозга, такими как альфа-ритм, бета-ритм, гамма-ритм, дельта-ритм, тета-ритм, каппа-ритм, мю-ритм, сигма-ритм и др., может возникнуть нарушение активности церебральных механизмов мозга.

Все случаи контакта человека и инфразвука можно поделить на две большие группы: контакты в пространстве, не ограниченном жесткими стенками, и контакты в помещениях, то есть в пространстве, ограниченном жесткими стенками. Таким образом, с точки зрения акустики, это контакты с бегущей волной (в первом случае) и контакты в полости резонатора (во втором случае).

Следует принимать особые меры защиты против появления звуковых колебаний со следующими частотами, потому - что совпадение частот приводит к возникновению резонанса

5-30 Гц (резонанс головы)

19 Гц (резонанс глаз)

0.5-13 Гц (резонанс вестибулярного аппарата)

4-6 Гц (резонанс сердца)

2-3 Гц (резонанс желудка)

2-4 Гц (резонанс кишечника)

6-8 Гц (резонанс почек)

2-5 Гц (резонанс рук)

Вопрос5) Ультразвук - упругие волны высокой частоты. Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до нескольких миллиардов герц. Сейчас ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах. По скорости распространения звука в среде судят о ее физических характеристиках.

Благодаря хорошему распространению ультразвука в мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза.

при воздействии ультразвука и сопровождающего его высокочастотного звука или шума могут наблюдаться нарушения со стороны нервной системы. При длительном контакте с жидкостью, деталями, ультразвуковым инструментом может появиться снижение чувствительности кистей рук и чувство онемения в пальцах, Эти явления нестойки и, как правило, исчезают при прекращении работы на ультразвуковом оборудовании.