Природа звука и его физические характеристики. Звуковые колебания и волны – частный случай механических колебаний и волн

Звуковые колебания и волны – частный случай механических колебаний и волн. Однако в связи с важностью акустических понятий для оценки слуховых ощущений, а также и в связи с медицинскими приложениями, целесообразно некоторые вопросы разобрать специально.

Принято различать следующие звуки: 1) тонны, или музыкальные звуки; 2) шумы; 3) звуковые удары.

Тоном называется звук, являющийся периодическим процессом. Если этот процесс гармонический, то тон называется простым или чистым. Ангармоническому колебанию соответствует сложный тон. Простой тон издает, например, камертон, сложный тон создается музыкальными инструментами аппаратом речи (гласные звуки) и т.п.

Шумом называют звук, отличающийся сложной неповторяющийся временной зависимостью.

К шуму относятся звуки от вибрации машин, аплодисменты, шорох, скрип, согласные звуки речи и т.п. Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно изменяющихся сложных тонов.

Звуковой удар – это кратковременное звуковое воздействие (хлопок, взрыв и т.п.).

Энергетической характеристикой звука, как механической волны, является интенсивность.

На практике для оценки звука удобнее использовать не интенсивность, а звуковое давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковых волн в жидкой и газообразной среде. Для плоской волны интенсивность связана со звуковым давлением Р зависимостью

I = P²/(2ρc)

где ρ – плотность среды, с – скорость звука.

Нормальное человеческое ухо воспринимает довольно широкий диапазон интенсивностей звука: так, например, на частоте 1 кГц от I₀ = 10^-12 В/м² или Р₀ = 2·10^-5 Па (порог слышимости) до I_max = 10 Вт/м² или Р_max = 60 Па (порог болевого ощущения).