Ovoz fiziologik hodisa sifatida tovush darajasi (fonlari) va balandligi (orzulari) bilan tavsiflanadi

Shovqin va tebranishning fizik-fiziologik xususiyatlari. Ovoz. Ohang sodda va murakkab. Akustik spektr. Ovozning fizik va fiziologik parametrlari. Ularning orasidagi munosabatlar vaqt xususiyatlariga ko'ra shovqinlar bo'linadi
Ovoz fizik hodisa sifatida tovush bosimi bilan tavsiflanadi P(Pa), intensivlik Men (Vt / m2) va chastota f (Hz).
Ovoz fiziologik hodisa sifatida tovush darajasi (fonlari) va balandligi (orzulari) bilan tavsiflanadi.

Ovoz to'lqinlarining tarqalishi kosmosdagi tebranish energiyasining uzatilishi bilan birga keladi. Uning hududdan o'tadigan miqdori

Ovoz to'lqinining tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar joylashgan 1 m 2 ovozning intensivligini yoki kuchini aniqlaydi Men,

Vt / m2, (7.1)

qaerda E - tovush energiyasining oqimi, Vt; S - maydoni, m2.

Inson qulog'i tovush zichligiga emas, balki bosimga sezgir Rformulasi bilan aniqlanadigan tovush to'lqini bilan

qaerda F Ovoz to'lqini yuzaga ta'sir qiladigan normal kuchmi, N; S - tovush to'lqini tushadigan sirt maydoni, m 2.
Amalda ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan tovush zichligi va ovoz bosimi darajasi juda xilma-xil. Ovoz chastotalarining tebranishlarini inson qulog'i faqat ma'lum bir intensivlikda yoki tovush bosimida qabul qilishi mumkin. Ovoz sezilmaydigan yoki og'riqli hissiyotga aylanadigan tovush bosimining pol qiymatlari mos ravishda eshitish eshigi va pol deb ataladi. og'riq hissi.

1
000 Hz chastotadagi eshitish chegarasi 10 -12 Vt / m 2 tovush intensivligiga va 2 · 10 -5 Pa ovoz bosimiga to'g'ri keladi. Ovoz intensivligi 1 Vt / m 2 va ovoz bosimi 2 · 10 1 Pa (1000 Gts chastotada) quloqlarda og'riq hissi hosil bo'ladi. Ushbu darajalar og'riq chegarasi deb nomlanadi va eshitish chegarasidan mos ravishda 10 12 va 10 6 marta oshadi.

Shovqinni baholash uchun intensivlik va bosimning mutlaq qiymatini emas, balki ularning hosil bo'lgan intensivligi va bosimining eshitish chegarasiga mos keladigan qiymatlariga nisbati bilan tavsiflangan logaritmik birliklarda ularning nisbiy darajasini o'lchash qulay. Logaritmik miqyosda tovush intensivligi va bosimining 10 baravar ko'payishi sezuvchanlikning oq (B) deb nomlangan 1 birlik oshishiga to'g'ri keladi:
Ovozlarni idrok etish tebranish chastotasiga bog'liq. Xuddi shu intensivlik darajasidagi tovushlar, ammo chastotasi har xil, quloq tomonidan notekis baland ovozda qabul qilinadi. Chastotani o'zgartirish eshitish chegarasini belgilaydigan tovush intensivligi darajasini sezilarli darajada o'zgartiradi. Har xil intensivlik darajasidagi tovushlarni qabul qilishning chastotaga bog'liqligi teng balandlik egri chiziqlari deb ataladi (7.1-rasm). Turli chastotali tovushlarni idrok etish darajasini baholash uchun tovush balandligi tushunchasi kiritilgan, ya'ni. har xil chastotali tovushlarni shartli ravishda qisqartirish, lekin bir xil balandlikda 1000 Gts chastotada bir xil darajaga.

Shakl: 7.1. Tenglik balandligi egri chiziqlari

Ovoz balandligi darajasi - chastotasi 1000 Hz bo'lgan, unga quloqqa teng bo'lgan tovushning intensivligi (tovush bosimi) darajasi. Bu shuni anglatadiki, teng balandlikning har bir egri chizig'i bitta balandlik darajasining qiymatiga to'g'ri keladi (eshitish eshigiga mos keladigan balandlik darajasi 0 ga, og'riq chegarasiga mos keladigan balandligi 120 ga teng). Ovoz balandligi tizimdan tashqari o'lchovsiz birlikda - fonda o'lchanadi.
Orqa fonda o'lchangan balandlik balandligi yordamida tovushni idrok etishini baholash tovushning eshitish vositasiga ta'sirining to'liq fiziologik ko'rinishini bermaydi, chunki ovoz balandligini 10 dB ga oshirish ovoz balandligini ikki baravar oshirish hissi yaratadi.
Fiziologik ovoz balandligi va balandlik darajasi o'rtasidagi miqdoriy bog'liqlikni balandlik shkalasidan olish mumkin. Ovoz balandligi shkalasi bir s balandlik qiymati 40 fon balandlik darajasiga to'g'ri keladigan nisbatni hisobga olgan holda osongina tuziladi (4-rasm). . 7.2).

Ovoz hissiyotlarini hosil qilish uchun to'lqin eshitish chegarasi deb nomlangan ma'lum bir minimal intensivlikka ega bo'lishi kerak. Sensatsiya paydo bo'ladigan tovush to'lqinlarining intensivligi og'riqni bosish, og'riq chegarasi yoki og'riq chegarasi deb nomlanadi.

Inson qulog'iga tushadigan tovush intensivligi keng diapazonda yotadi: 10-12 Vt / m2 dan (eshitish eshigi) 1 Vt / m2 gacha (og'riq chegarasi). Inson yanada kuchli tovushlarni eshitishi mumkin, ammo ayni paytda u og'riqni boshdan kechiradi.

Ovoz intensivligi darajasi L o'lchov birligi bel (B) yoki ko'pincha desibel (dB) (belning o'ndan bir qismi) bo'lgan o'lchov bilan belgilanadi. 1 B - bizning qulog'imiz sezadigan eng zaif tovush. Ushbu qurilmaga telefon ixtirochisi Aleksandr Bell nomi berilgan. Desibellarda intensivlik darajasini o'lchash oddiyroq va shuning uchun fizika va texnikada qabul qilinadi.

Zichlik darajasi L desibeldagi har qanday tovush formulalar bo'yicha tovush intensivligi orqali hisoblanadi

\\ (L \u003d 10 \\ cdot lg \\ chap (\\ frac (I) (I_0) \\ o'ng), \\)

qaerda Men - berilgan tovushning intensivligi, Men 0 - eshitish chegarasiga mos keladigan intensivlik.

1-jadval intensivlik darajasini ko'rsatadi turli xil tovushlar... Ish paytida shovqin darajasi 100 dB dan yuqori bo'lganlar minigarnituradan foydalanishlari kerak.

1-jadval

Zichlik darajasi ( L) tovushlar

Ovozning fiziologik xususiyatlari
Ovozning jismoniy xususiyatlari ma'lum bir odamni idrok etish bilan bog'liq bo'lgan ma'lum fiziologik (sub'ektiv) xususiyatlarga mos keladi. Buning sababi shundaki, tovushni anglash nafaqat jismoniy jarayon, balki fiziologik jarayon hamdir. Inson qulog'i ma'lum chastotalar va intensivlikdagi tovush tebranishlarini (bular odamga bog'liq bo'lmagan tovushning ob'ektiv xususiyatlari) "qabul qiluvchining xususiyatlariga" qarab har xil yo'llar bilan qabul qiladi (bu erda har bir odamning sub'ektiv individual xususiyatlari ta'sir qiladi).
Ovozning asosiy sub'ektiv xususiyatlarini balandlik, balandlik va tembr deb hisoblash mumkin.

Tovush (tovushning eshitilish darajasi) ham tovush intensivligi (tovush to'lqinidagi tebranishlar amplitudasi), ham turli xil chastotalarda inson qulog'ining har xil sezgirligi bilan belgilanadi. Inson qulog'i 1000 dan 5000 Hz gacha bo'lgan chastota diapazonida eng yuqori sezuvchanlikka ega. Qattiqlikni 10 barobar oshirganda, ovoz balandligi 10 dB ga oshadi. Natijada, 50 dB tovush 30 dB tovushdan 100 baravar kuchli.

Ovoz balandligi spektrda eng yuqori intensivlikka ega bo'lgan tovush tebranishlarining chastotasi bilan belgilanadi.
Tembr (tovushning ohanglari) asosiy ohangga qancha tonna biriktirilganligi va ularning intensivligi va chastotasi qanday bo'lishiga bog'liq. Tembrga ko'ra biz skripka va fortepiano, nay va gitara, odamlarning ovozlarini osongina ajrata olamiz (2-jadval).
2-jadval

Har xil tovush manbalarining tebranish chastotasi ν

Ovoz manbai ν, Hz Ovoz manbai ν, Hz
Erkak ovozi: 100 - 7000 Kontrabas 60 - 8 000
bosh 80 - 350 Viyolonsel 70 - 8 000
bariton 100 - 400 Karnay 60 - 6000
tenor 130 - 500 Saksafon 80 - 8000
Ayol ovozi: 200 - 9000 Pianino 90 - 9000
qarama-qarshi 170 - 780 Musiqiy ohanglar:
mezzo-soprano 200 - 900 Eslatma oldin 261,63
soprano 250 - 1000 Eslatma qayta 293,66
coloratura soprano 260 - 1400 Eslatma mil 329,63
Organ 22 - 16000 Eslatma f 349,23
Nay 260 - 15000 Eslatma tuz 392,0
Skripka 260 - 15000 Eslatma la 440,0
Arfa 30 - 15000 Eslatma si 493,88
Baraban 90 - 14000
Ovoz tezligi
Ovoz tezligi muhitning elastik xususiyatlariga, zichligi va haroratiga bog'liq. Elastiklik kuchlari qanchalik katta bo'lsa, zarrachalarning tebranishlari tezroq qo'shni zarralarga uzatiladi va to'lqin tezroq tarqaladi. Shuning uchun gazlardagi tovush tezligi suyuqliklarga qaraganda pastroq, suyuqliklarda esa, qoida tariqasida, qattiq moddalarga qaraganda kamroq (3-jadval). Vakuumda tovush to'lqinlari har qanday mexanik to'lqinlar singari tarqalmaydi, chunki muhit zarralari o'rtasida elastik o'zaro ta'sirlar mavjud emas.

Jadval 3.

Har xil muhitda tovush tezligi

Ideal gazlarda tovush tezligi bu erda \\ (\\ sqrt (T), \\) ga mutanosib ravishda harorat ko'tariladi T - mutlaq harorat. Havoda tovush tezligi υ \u003d 331 m / s haroratda t \u003d 0 ° C va υ \u003d 343 m / s haroratda t \u003d 20 ° S Suyuqlik va metallarda tovush tezligi, qoida tariqasida, harorat oshishi bilan kamayadi (suvdan tashqari).

Birinchi marta havoda tovush tarqalish tezligi 1640 yilda frantsuz fizigi Maren Mersenne tomonidan aniqlandi. U miltillovchi miltiq va miltiq o'qi ovozi paydo bo'lgan lahzalar orasidagi vaqt oralig'ini o'lchadi. Mersenne havoda tovush tezligi 414 m / s ekanligini aniqladi.

Ovozli dastur

Infratovush hali texnologiyada qo'llanilmagan. Ammo ultratovush keng qo'llaniladi.

Atrofdagi ob'ektlarni ultratovush impulslari chiqarilishiga, so'ngra turli xil narsalardan aks ettirilgan impulslarni (echo) idrok etishga asoslangan yo'naltirish yoki tekshirish usuli deyiladi. echolokatsiyava tegishli moslamalar - sonar.

Echolokatsiya qobiliyatiga ega taniqli hayvonlar - yarasalar va delfinlar. O'zlarining mukammalligi jihatidan ushbu hayvonlarning sonarlari kam emas va ko'p jihatdan zamonaviy sun'iy sonarlardan (ishonchliligi, aniqligi, energiya samaradorligi jihatidan) ustundir.

Suv ostida ishlatiladigan sonarlarga sonar yoki sonar deyiladi (sonar nomi uchta inglizcha so'zning bosh harflaridan hosil bo'lgan: tovush - tovush; navigatsiya - navigatsiya; diapazon - diapazon). Sonarlar dengiz tubini (uning profilini, chuqurligini) o'rganish, suv ostida chuqur harakatlanayotgan har xil ob'ektlarni aniqlash va tadqiq qilish uchun ajralmas hisoblanadi. Ularning yordami bilan har ikkala alohida katta narsalar yoki hayvonlar va kichik baliqlar yoki mollyuskalar maktablari osongina aniqlanadi.

Ultrasonik chastota to'lqinlari tibbiyotda diagnostika maqsadida keng qo'llaniladi. Ultratovushli skanerlar sizni o'rganishga imkon beradi ichki organlar shaxs. Ultrasonik nurlanish, rentgen nurlaridan farqli o'laroq, odamlar uchun zararsizdir.

Adabiyot
Jilko, V.V. Fizika: darslik. 11-sinf umumiy ta'lim uchun qo'llanma. shk. rusdan. lang. ta'lim / V.V. Jilko, L.G. Markovich. - Minsk: Nar. Asveta, 2009. - S. 57-58.

Kasyanov V.A. Fizika. 10-sinf: Ta'lim. umumiy ta'lim uchun. muassasalar. - M.: Bustard, 2004. - S. 338-344.
Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Fizika: tebranishlar va to'lqinlar. 11-sinf: Darslik. fizikani chuqur o'rganish uchun. - M.: Bustard, 2002. - S. 184-198.
Shovqin - bu odamga zararli va bezovta qiluvchi ta'sir ko'rsatadigan turli xil chastota va kuchdagi tovushlarning birikmasi. Ovoz sifatida biz qattiq, suyuq yoki gazli muhitda ba'zi bir bezovta qiluvchi kuch ta'sirida to'lqinlarda tarqaladigan havo zarralarining elastik tebranishlarini tushunamiz. Jismoniy hodisa sifatida shovqin - bu fiziologik kabi elastik muhitning to'lqin harakati: 16 dan 20000 Hz gacha bo'lgan tovush to'lqinlari, bu normal eshitish qobiliyatiga ega odam tomonidan qabul qilinadi. Ovozli shovqin - 20 - 20,000 Hz, ultratovush diapazoni - 20 kHz dan yuqori, infratovush - 20 Hz dan kam. Eng yuqori sezgirlik 1000-4000 Hz.

Eshitish manbalari tovush kuchi (Vt) bilan tavsiflanadi, bu vaqt birligiga tovush manbai chiqaradigan tovush energiyasining umumiy miqdori.

Shovqinning fizik xususiyatlari

Ovoz intensivligi - tovush to'lqinining tarqalishiga perpendikulyar ravishda 1 m2 maydon bo'ylab tovush to'lqini tomonidan 1 s ichida olib boriladigan tovush energiyasi miqdori. R - sirtgacha bo'lgan masofa.

Ovoz bosimi P [Pa] - tovush to'lqini u orqali o'tganda paydo bo'ladigan qo'shimcha havo bosimi (umumiy bosimning oniy qiymati va bezovtalanmagan muhitdagi qiymat o'rtasidagi farq).

Har bir tebranish chastotasi, ya'ni soniyadagi tebranishlar soni bilan tavsiflanadi. Chastotalar bo'yicha shovqinlar quyidagilarga bo'linadi: past chastotali (400 Hz dan past), o'rta chastotali (400-1000), yuqori chastotali (1000 dan yuqori).

Shovqinning zararli ta'siri: yurak-qon tomir tizimi; teng bo'lmagan tizim; gipertenziya keltirib chiqaradigan eshitish organlari (quloq pardasi), teri kasalliklari, oshqozon yarasi... Shuning uchun shovqin normativ talablarga muvofiq normallashtirilishi kerak: GOST. Shovqin. Xavfsizlikning umumiy talablari, sanitariya me'yorlari: turar joy binolarida ish joylarida shovqin jamoat binolari va turar-joy binolari hududida. Shovqinlarni tartibga solish eshitish qobiliyatining pasayishi va ishchilarning ish qobiliyati va unumdorligini pasayishini oldini olishga qaratilgan. Ushbu hujjatlarga ko'ra chastota spektriga qarab tovush bosimi darajasi normallashtiriladi. Shovqin manbasini baholashda kengaytirilgan chastota diapazonini (20-20000 Hz) hisobga olgan holda, ovoz bosimi darajasi (SPL) deb nomlangan logaritmik indeks ishlatiladi:. R - o'lchov nuqtasidagi tovush bosimi [Pa]; P0 - inson qulog'i 10v -3 [Pa] ni qabul qilishi mumkin bo'lgan minimal qiymat. SPL haqiqiy qiymat chegaradan necha marta oshib ketishini ko'rsatadi. 140 dB - og'riq chegarasi.
Doimiy shovqin uchun o'rtacha geometrik chastotalari 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz bo'lgan oktava bandlaridagi SPL tovush bosimi darajasi (dB) normallashtiriladi. Har bir chastota SPLning cheklangan qiymatiga mos keladi, bu 8 soatlik ish kuni davomida odamga salbiy ta'sir ko'rsatmaydi.
Sanitariya me'yorlari SN 2.2.4 / 2.1.8.562 - 96 ² Ish joylarida, turar-joy binolarida, jamoat binolarida va turar-joy binolari hududida shovqin, shuningdek odamga shovqin ta'sirini cheklash uchun GOST 12.1.003 - 83 ovoz balandligining ruxsat etilgan maksimal qiymatlari o'rnatiladi. va har xil mehnat faoliyati turlari uchun shovqin spektri. Bunda binolarning maqsadi, bino maydonining tabiati va kunning vaqti hisobga olinadi (jadval 56, 57, 58).
Shovqin parametrlarini normallashtirishda ularning vaqtinchalik xususiyatlari ham hisobga olinadi. GOST 12.1.003 bo'yicha - ²Noise. Xavfsizlikning umumiy talablari² vaqt xususiyatlari bo'yicha shovqin doimiy ravishda tasniflanadi, uning ovoz darajasi 8 soatlik ish kunida vaqt o'zgaradi
5 dBA va o'zgaruvchan.
Intervalgacha shovqin vaqti-vaqti bilan va impulsiv deb tasniflanadi. Intervalgacha shovqinning tovush darajasi bosqichma-bosqich 5 dBA yoki undan ko'proq o'zgaradi va daraja doimiy bo'lib turadigan intervallarning davomiyligi
1 soniya yoki undan ko'proq.
Impuls shovqini har biri davomiyligi bir soniyadan kam bo'lgan bir yoki bir nechta signal signallaridan iborat. Bunday holda, ovoz balandligi kamida 7 dBA bilan farq qilishi kerak.
Stabil bo'lmagan shovqinning normallashtirilgan parametri bu dBA dagi ekvivalent tovush darajasi, ya'ni T \u003d t 2 - t 1 tartibga solinadigan vaqt oralig'ida tovush darajasi o'zgaruvchan tovush darajasi bilan bir xil bo'lgan uzoq muddatli doimiy shovqinning tovush darajasi. o'z vaqtida:
bu erda L Ai - i-intervaldagi o'rtacha ovoz darajasi, dBA;
t i - daraja belgilangan chegaralar ichida bo'lgan vaqt oralig'i, s;
i - daraja oralig'ining soni (i \u003d 1,2, ... n).