Акустические колебания

Акустические колебания - это колебания, распространяющиеся волнообразно в жидкой, твердой и газообразных средах под воздействием какой-то возмущающей силы. Выделяют слышимые (звуковые) колебания с частотой от 16 до 20000 Гци неслышимые с частотой меньше 16 Гц- инфразвук,

Свыше 20.000 Гц - ультразвук.

Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей.

У молодых людей наинизшие абсолютные пороги слуха наблюдаются в диапазоне частот 1 – 5кГц и составляют по давлению сотые доли мПа.

У детей верхняя граница слуха достигает 22000 Гц,

К концу жизни из-за интенсивного акустического загрязнения окружающей среды у человека снижается верхнее значение восприятия у пожилых людей– около 15000 Гц.

У многих животных верхняя граница слуха выше, чем у человека. У собак. Например, оно доходит до 38000 Гц, у кошек- 70000 Гц. У летучих мышей – 100000 ГцБолевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м², звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).

Шум − это совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты.

С физиологической точки зрения шум − это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук. Окружающие нас шумы имеют разный уровень звука:

· разговорная речь − 50...60 дБА;

· шелест листвы – 30 дБА;

· автосирена − 100 дБА;

· шум двигателя легкового автомобиля − 80 дБА;

· громкая музыка − 70 дБА;

· шум в обычной квартире − 30...40 дБА;

· взрыв атомной бомбы – 200 дБА.

При действии шума свыше 130 дБ возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при уровнях звука свыше 160 дБ вероятен смертельный исход.

Шумы принято классифицировать:

По частотным,

Спектральным

3.временным характеристикам.

По частоте в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко−, средне− и высокочастотные шумы.

По временным характеристикам шумы делят на постоянные и непостоянные (колеблющиеся, прерывистые и импульсные).

По спектру − широкополосные и тональные.

Основные энергетические характеристики шума.

Звуковая волна характеризуется следующими параметрами:

1.звуковым давлением,

2.длиной волны,

3.частотой,

4. амплитудой колебания

5.скоростью звука.

Звуковое давление Р в некоторой точке пространства – это разность между мгновенным значением полного давления в этой точке и средним давлением, которое наблюдается в невозмущенной среде. Единица измерения давления – паскаль (Па). Динамический диапазон восприятия по звуковому давлению 2*10^-5 - 2*10² Па.

Длина волны λ - расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе..

Частота f – число колебаний в единицу времени, Гц; а время, в течение которого совершается полное колебание, – период Т, с.

Скорость звука с связана с длиной волны и частотой следующей зависимостью

где с – скорость звука, м/с;

λ – длина волны, м;

f – частота колебаний, Гц.

Под интенсивностью звука (шума) понимают количество звуковой энергии, проходящей через площадь 1 м², расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковой волны, Вт/м². Динамический диапазон восприятия составляет 10^-12 – 10² Вт/м².

Соотношение между интенсивностью звука и давлением звука Р имеет вид

(5.2.2)

где Р – звуковое давление, Па;

ρ – плотность среды, кг/м³;

с – скорость звука, м/с.

Бел Б – это десятичный логарифм отношения интенсивности звука в данной точке к пороговому значению.

где I – интенсивность звука в данной точке, Вт/м²;

I₀ – пороговое значение уровня интенсивности, I₀ = 10^-12 Вт/м² .