- •Лабораторная работа №3 Исследование шума и методов борьбы с ним
- •3. Спектры шума и звуковых волн.
- •4) Область слухового восприятия. Особенности, связанные с ней.
- •5) Особенности поведения звуковых волн и работы средств шумоподавления.
- •6. Особенности расчета отражения и поглощения шума в лабораторной работе.
- •7. Особенности воздействия звуковых волн и шумов на организм человека. Нормирование шума.
- •8. Уровень акустического загрязнения среды, окружающей человека, и меры борьбы с шумом.
5) Особенности поведения звуковых волн и работы средств шумоподавления.
Из курса физики известно, что в зависимости от объектов, с которыми он взаимодействует, звук может вести себя и как волны, и как частицы (фононы).
В первом случае длина волны много больше, чем размер препятствия; при этом характерны интерференция звуковых волн, огибание ими препятствий и распространение на большие расстояния (много больше длины волны).
Во втором случае размер объекта много меньше длины волны; при этом звуковая волна ведет себя как частица.
Для диапазона слышимости человеческого уха имеем длины волн, приведенные в таблице 3.3:
f, Гц |
2 |
5 |
20 |
100 |
... |
1000 |
10000 |
λ , м |
150 |
60 |
15 |
3 |
|
0,3 |
0,03 |
Принято, что где 300 м/сек – скорость звука в воздухе.
Несложный анализ показывает, что в своей жизнедеятельности человек имеет дело с объектами, при взаимодействии с которыми звук может вести себя и как волны, и как частицы. Поэтому точный расчет распространения звука в реальных условиях чрезвычайно сложен; в расчетах приходится использовать эмпирические формулы. Кроме того, несложно отметить следующие общие закономерности:
- низкочастотные звуковые колебания (и тем более инфразвук) обладают ярко выраженными волновыми свойствами; они плохо поглощаются преградами и распространяются на большие расстояния. Эта особенность оказалась особенно неприятной в современном индустриальном обществе: обитатели мегаполисов живут и работают в едином инфразвуковом пространстве, причем уровни излучения уже представляют заметную опасность для здоровья и жизни;
- высокочастотные звуковые колебания чаще ведут себя как частицы; эта особенность важна как при распространении звука, так и при разработке мер по его ослаблению.
При изучении особенностей распространения фононов полезно вспомнить некоторые закономерности, связанные с соударением частиц (рис. 3.3; рассмотрено упругое центральное соударение шаров).
При взаимодействии звуковой волны с мехом, войлоком, пенополиэтиленом и т. п. средние удельные массы воздуха, в котором распространяется звук, и преграды примерно равны. При этом по закону сохранения количества движения фонон потеряет свою энергию, передав ее ворсинкам и т. п. Упругая деформация ворсинок превратится в тепло; войлок, пенополиэтилен и т. п. «хорошо поглощают звук».
При падении звуковой волны или фононов на массивную преграду закон сохранения импульса запрещает заметную передачу энергии преграде; звук отражается, почти полностью сохраняя свою энергию. Это обстоятельство:
- помогает созданию концертных залов и больших учебных аудиторий; в них звуковая волна суммируется 10 – 30 раз;
- создает повышенное шумовое загрязнение в современных мегаполисах: например, проспекты, состоящие из высоких зданий, многократно усиливают шум транспорта;
- служит основой проектирования кожухов и т. п., «герметизирующих» шумы в источнике.