Справка 2. О звуке

IV в. до н.э. Аристотель предположил, что звучащее тело сотрясает воздух, а эхо – отражение звука.

Около начала н.э. Витрувий считал, что звук подобен волнам на воде.

1672 г. Отто Герике обнаружил, что звук не проходит сквозь пустоту (вакуум).

1843 г. Георг Ом установил, что слуховой аппарат подвергает сложный звук Фурье-разложению (на основной тон и обертоны, а не реагирует на фазовые сдвиги в сложном сигнале).

1850 г. Г. Гельмгольц впервые измерил время простой реакции( ).

1876 г. Александр Белл изобрел телефон.

1877 г. Томас Эдисон изобрел фонограф. Первая воспроизведенная фраза была: «У Мэри был маленький ягненок; шерсть у него была бела, как снег».

Чтобы обеспечить понятность речи, достаточно воспроизвести интервал частот .

1895 г. У. Сэбин сформулировал критерий для решения проблемы реверберации в акустике.

Мозг обрабатывает звуковой и световой сигналы .

Звуковые ощущения у человека сохраняются ≈ 0,1 с.

Слуховой аппарат регистрирует изменение звучаний, следующих одно за другим в количестве не более 16-20 в секунду.

Промежутки времени между словами и слогами в устной речи различны, что позволяет воспринимать слова в речи и, следовательно, понимать речь.

Характерные интервалы частот: мужской бас , женское сопрано .

Гласные и согласные не филологическая, а физиологическая классификация. Мозг для восприятия гласных и согласных использует разные механизмы (1991 г.).

Для максимально эффективного управления в режиме реального времени задержка сигнала (источник приемник) не должна превышать 0,1 с.

Время простой реакции от момента появления сигнала до начала двигательного ответа:

100-200 мс - для реакции на свет;

120-150 мс - для реакции на звук;

100-150 мс - на электрокожный раздражитель.

Инспекторы дорожного движения исходят из времени реакции 0,2 с.

Октава - логарифмическая единица для измерения интервала (отношения) частот. Число октав равно логарифму при основании 2 от рассматриваемого отношения частот.

Первая октава - (16-32) Гц, вторая - (32-64) Гц, третья - (64-128) Гц, четвертая - (128- 256) Гц.

Например: , т.е. 4 октавы.

Информация 3. Биографические сведения

Сэбин Уоллес (Валэк) Клемент (13.06.1868 - 10.01.1919) - американский физик. Родился в г. Ричвуде. В 1895 г. Сэбина попросили что-нибудь сделать с ужасными акустическими свойствами лекционного зала в Гарвардском музее искусств, который был только что построен. Экспериментальное время звучания зала было равно 5,61 сек. С помощью различных поглощающих материалов он уменьшил его до 0,75 сек (в качестве детектора использовалось человеческое ухо). Сэбин явился основоположником архитектурной акустики (формула Сэбина). Так появились научные пути управлением временем реверберации. Его именем названа единица звукопоглощения, эквивалентная поверхность поглощения, - Сэбин.

Белл Александр (3.03.1847 - 2.08.1922) - американский изобретатель. Родился в Эдинбурге (Шотландия). Впоследствии семья переехала в Канаду, потом в США. По образованию Белл не был ни инженером-электриком, ни физиком. Он начинал помощником учителя музыки. Позднее стал работать с людьми, страдающими дефектами речи и потерявшими слух. Он открыл в Бостоне учебное заведение по подготовке преподавателей для глухих. Белл основательно изучил акустику, физику человеческой речи. В 1875 г. изобрел телефон (и это слово ввел Белл), американский патент был получен 7 марта 1876 г. Беллу принадлежит фраза «Алло, центральная». Ему доставляло наслаждение помогать многим людям деньгами. В их числе А. Майкельсон, Лэнгли, Глен Кэртис. Он всегда помнил, как ему когда-то помог Джозеф Генри. Имя Белла использовано для относительных единиц в акустике: уровня интенсивности звука, уровня звукового давления и т.д. – Бел (децибел).

Умов Николай Алексеевич (4.02.1846-28.01.1915) - русский физик-теоретик. Родился в Симбирске, ныне Ульяновск. Основные работы в области теории колебаний, электричества, оптики, земного магнетизма, молекулярной физики. Он впервые ввел в науку такие основополагающие понятия, как скорость и направление движения энергии, плотность энергии в данной точке среды, пространственная локализация потока энергии. Сам Умов, однако, не обобщил эти понятия на другие виды энергии, кроме энергии в упругих телах. В 1884 понятие потока электромагнитной энергии ввел Дж.Пойнтинг, используя для описания распространения энергии вектор, называемый ныне «вектором Умова – Пойнтинга». Диссертация Умова Н.А. “Уравнение движения в твердых телах”( 1874) вызвала резкую критику и споры Столетова А.Г. , Слудского Ф.А., Цингера В.Я. Диспут продолжался шесть часов и на всю жизнь оставил у него неприятные впечатления. Выводы Дж. Пойнтинга также были встречены с недоверием. В Российском научном сообществе Умов Н.А. выделялся высокой общественной активностью: ревностный сторонник развития науки в России; расширения университетского, среднего образования; поддержкой молодых талантливых людей и т.д. О международном авторитете Умова Н.А. свидетельствует тот факт, что Нобелевским комитетом он был привлечен в качестве номинатора этой премии 1904г.

Отступление 2. Архитектурно-строительная акустика в СССР-России.

В СССР идеи Сэбина впервые были использованы С.Я. Лифшицем; им же были написаны первые на русском языке книги по архитектурной акустике. Значительный импульс исследования по архитектурной акустике в СССР получили в связи с проектом строительства Дворца Советов (проект не состоялся). Акустические исследования в рамках проекта вели Г.А. Гольберг, Б.Д. Тартаковский, С.Н. Ржевкин, В.С. Григорьев, Н.Н. Андреев, Л.Д. Розенберг и др. В стране была создана специальная лаборатория для работ по архитектурной и строительной акустике, построены первые камеры для реверберационных исследований. Дальнейшее развитие теории реверберации получила в работах В.В. Фурдуева. Под его руководством в СССР была разработана система оперативного управления реверберацией – амбиофония (стереореверберация).

С момента создания института Строительной Физики (1956г) в нем ведутся работы по акустике зал, театров, по изучению звукоизоляции методом моделирования, по исследованию производственных шумов. Ряд важных прикладных исследований по теории звукоизоляции и борьбе с шумами был выполнен В.И. Заборовым.

Основные формулы [1]

1. Связь длины волны , скорости волны и частоты колебаний :