7. Звук. Физические характеристики звука: частота, интенсивность, звуковое давление. Связь интенсивности и звукового давления.

Акустика – область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких (~ ).

Акустика – учение о звуке (в медицине).

Звук – это упругие колебания и волны, распространяющиеся в газах, жидкостях и твердых телах, воспринимаемые человеческим ухом (диапазон частот от 16 Гц до 20 кГц).

Возраст	Верхняя граница частот
Дети	22 кГц
До 20 лет	20 кГц
35 лет	15 кГц
50 лет	12 кГц

Виды звука.

Тоны - это звуки, являющиеся периодическим процессом. Основная характеристика тона –частота ( ).

Акустический спектр тона – совокупность всех частот тона с указанием их относительных интенсивностей или амплитуд.

А) простой (чистый) тон - это периодический гармонический процесс (колебания, и волны, издаваемые на одной частоте); Пример: звук от камертона или звукого генератора.

Б) сложный тон - это негармонический периодическийпроцесс (ангармоническое колебание). Это звук, издаваемый на нескольких частотах одновременно. Как и любое негармоническое колебание – можно разложить на сумму из гармонических. Пример: звук от музыкальных инструментов, гласные звуки речи человека. Акустический спектр – линейчатый.

Шум - это звук, имеющий сложную неповторяющуюся временную зависимость. Это сочетание беспорядочно меняющихся сложных тонов. Примеры: звуки от вибрации машин, аплодисменты, шорох, согласные звуки речи. Акустический спектр – сплошной.

Звуковой удар - это кратковременное звуковое воздействие. Примеры: хлопок, взрыв, гром и т.п.

Физические характеристики звука:

- частота ; частота — число колебаний в единицу времени,

- скорость распространения волны . Скорость зависит от свойств среды (упругости, плотности, температуры), но не зависит от частоты колебаний.

Среда	звуковой волны (м/с)
Воздух (при 20 )	330
Вода (при 20 )	1500
Кости черепа	3660

Скорость распространения звука, таким образом, характеристика среды.

- интенсивность звука или плотность потока энергии волны. С этим понятием связано две важных для медицины характеристики – возникновения болевого и слухового ощущения.

На частоте 1 кГц:

– порог слышимости – минимальная интенсивность звука, при которой у человека возникает слуховое ощущение.

– порог болевого ощущения – интенсивность звука, при которой у человека возникают болевые ощущения.

- звуковое давление ( ) – это давление, дополнительно возникающее над атмосферным при прохождении звуковой волны в среде.

Формула, связывающая интенсивность и звуковое давление:

Где – интенсивность звука, – скорость распространения звуковой волны, – плотность среды.

При частоте 1 кГц:

– порог слышимости – минимальная интенсивность звука, при которой у человека возникает слуховое ощущение.

– порог болевого ощущения – интенсивность звука, при которой у человека возникают болевые ощущения.

- уровень интенсивности - это десятичный логарифм отношения интенсивности звука к порогу слышимости:

Децибел (дБ): 1 дБ = 0,1 Б

Логарифмический характер зависимости уровня интенсивности ( ) от самой интенсивности ( ) означает, что если увеличить в 10 раз, то возрастет на 10 дБ:

	0	10	20	30