Частота звуковых волн

Определения и формулы

Звук — это волновой процесс. Если струна скрипки или арфы колеблется, в окружающем ее воздуха образуются зоны сжатия и разрежения, которые и представляют собой звук. Эти зоны сжатия и разрежения перемещаются по воздуху в форме продольных волн, которые имеют ту же частоту, что и источник звука. В продольных волнах молекулы воздуха движутся параллельно движению волны. Воздух сжимается в том же направлении, в котором распространяются звуковые волны. Эти волны передают энергию голоса или колеблющейся струны. Отметим, что воздух не перемещается, когда звуковая волна проходит через него. Перемещаются только колебания, то есть зоны сжатия и разрежения. Более громкие звуки получаются при более сильных сжатиях и разрежениях.

Спектр звуковых колебаний. 1 — землетрясения, молнии и обнаружение ядерных взрывов; 2 — акустический диапазон; 3 — Слух животных; 4, Ультразвуковая очистка; 5. Терапевтическое применение ультразвука; 6 — Неразрушающий контроль и медицинская ультразвуковая диагностика; 7 — Акустическая микроскопия; 8 — Инфразвук; 9 — Слышимый диапазон; 10 — Ультразвук

Количество этих колебаний в секунду называется частотой и измеряется в герцах. Период колебаний — это длительность одного цикла колебаний, измеренная в секундах. Длина волны — это расстояние между двумя соседними повторяющимися зонами волнового процесса. Если предположить, что скорость распространения волны в среде постоянная, то длина волны обратно пропорциональна частоте.

При 20 °C звук распространяется в сухом воздухе со скоростью около 343 метра в секунду или 1 километр приблизительно за 3 секунды. Звук распространяется быстрее в жидкостях и еще быстрее в твердых телах. Например, в воде звук распространяется в 4,3 раза быстрее, чем в воздухе, в стекле — в 13 раз и в алмазе в 35 раз быстрее, чем в воздухе.

Хотя звуковые волны и морские волны движутся намного медленнее электромагнитных волн, уравнение, описывающее их движение будет одинаковым для всех трех типов волн:

или

где

f — частота волны,

v — скорость распространения волны и

λ — длина волны

Физические характеристики

Звуковые волны характеризуются следующими параметрами:

  1. Частота. Эта величина показывает число колебаний в единицу времени. Она измеряется в герцах (ГЦ). Органы слуха человека способны воспринимать акустические звуки в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 КГц.
  2. Амплитуда — модуль максимального отклонения молекул источника звука во время процесса колебания. Этот показатель определяет спектр громкости звука, воспринимаемый человеческим ухом.
  3. Фаза — параметр, описывающий свойства 2 акустических волн. Она измеряется в диапазоне от 0 до 360. Значение 0 показывает, что звуковые волны находятся в фазе, 360 — в противофазе. Если источник звука перемещается, то этот параметр изменяется. При наложении волн происходит явление подавления фазы. В этом случае звук может полностью исчезнуть.
  4. Длина волны — дистанция, преодолеваемая звуковым сигналом за 1 период колебаний. Этот показатель также определяет расстояние между 2 соседними повторяющимися зонами волнового процесса.
  5. Скорость распространения. Эта величина определяет расстояние между областью сжатия и разряжения волны в единицы времени. Она определяется по формуле: V = λ * f. V — скорость распространения, λ — длина волны, f — частота колебаний.

вук и фонема

Слог членится на еще более мелкие единицы — звуки, которые представляют собой наименьшие единицы звучащей речи, произносимые за одну артикуляцию.

Звуки речи создаются колебаниями воздуха и работой речевого аппарата. Поэтому их можно рассматривать как явления физиологические, так как они возникают в результате артикуляторной деятельности человека, и физические (акустические), т.е. воспринимаемые на слух. Однако этими двумя аспектами при характеристике звуков речи ограничиться нельзя; языкознание изучает звуки как особые единицы языка, выполняющие социальную функцию, т.е. функцию общения между людьми

Для языкознания важно выяснить, в какой мере звуки связаны с различением смысла слов и их форм, все ли звуки в одинаковой степени важны для языка как средства общения. Поэтому в конце XIX — начале XX в

лингвисты стали изучать именно функциональную сторону звуков, в результате чего появился новый отдел языкознания — фонология.

Ультра- и инфразвук

Ультразвуком называются механические волны с частотой от 20 КГц. Его открыли в начале XIX столетия. С помощью ультразвуковых сигналов можно обнаружить внешние дефекты на деталях, определить удельную теплоемкость газов и исследовать внутриклеточные структуры. В медицине ультразвук применяется для визуализации внутренних органов и тканей человека.

По мере распространения ультразвука образуется тепловая энергия. Это приводит к изменению амплитуды и частоты звуковых колебаний. Среда, в которой распространяются ультразвуковые волны, поглощает тепловую энергию. Во время процесса поглощения уменьшается интенсивность звуковых колебаний. От этого параметра зависит глубина проникновения ультразвука. Чем сильнее среда поглощает тепловую энергию, тем быстрее снижается интенсивность колебаний.

Если ультразвук распространяется в среде, где присутствует большое количество неоднородностей, то он рассеивается. Это может изменить процесс поглощения тепла и вызывать затухание звуковых колебаний. Если ультразвуковые волны распространяются на границе раздела 2 сред с разной структурой, то они преломляются.

Инфразвук — акустические волны с частотой до 20 Гц. Он распространяется как в открытом пространстве, так и в закрытых помещениях. Человеческие органы слуха не могут воспринимать инфразвук. Источником инфразвуковых волн являются шторм, цунами, извержения вулканов и гроза. Инфразвук обладает следующими свойствами:

  1. Высокая амплитуда колебаний.
  2. Низкая скорость распространения в воздухе, потому что среда медленно поглощает энергию инфразвуковых волн.
  3. Для инфразвука характерно явление дифракции. Инфразвуковые волны огибают препятствия. Поэтому звук быстро проникает в закрытые помещения. Явление дифракции происходит, если длина волны соответствует размерам огибаемого препятствия.
  4. При взаимодействии инфразвука с крупными предметами возникают сильные вибрации. По этой причине происходит явления резонанса.

Инфразвук негативно воздействует на нервную систему и внутренние органы человека. Он может спровоцировать тканевую гипоксию и микроциркуляторные нарушения. Низкочастотные инфразвуковые волны способны вызывать головные боли, тошноту, головокружение и удушье. При длительном воздействии инфразвука с громкостью свыше 190 дБ повышается риск разрыва легочных альвеол.

Инфразвуковые волны применяются при проведении исследований в области географии. С помощью инфразвука ученые могут изучать и предсказывать землетрясения и иные природные катаклизмы.

https://youtube.com/watch?v=SnVWf9bIqdY

Неслышимые звуки

Звук, который воспринимается или слышится ухом человека, имеет частоты в диапазоне 20-20 000 Гц. Звуковые волны с более низкими частотами называют инфразвуком, а с выше — ультразвуком.

Когда были созданы высокочувствительные приемники звуков для различных частот, оказалось, что инфра- и ультразвуки так же распространены в природе, как и слышимые звуки.

Инфразвук

Инфразвук возникает при работе промышленных установок, автомобилей, тракторов и бытовых приборов. Например, сельскохозяйственные тракторы на резиновом ходу и грузовики имеют максимальные вибрации в диапазоне 1,5-3,5 Гц, гусеничные тракторы — около 5 Гц. Музыкальный орган так же может излучать инфразвук. Могут излучать звуки инфракрасных частот всевозможные взрывы и обвалы.

Чувствительные приемники ультразвука показали, что он входит в состав шума ветра и водопадов, в состав звуков, излучаемых некоторыми животными.

Механизм восприятия инфразвука и его влияние на физиологическое состояние человека пока полностью не изучены. Такие звуки неслышимые, однако в результате их воздействия на организм человека появляются повышенная нервозность, чувство страха, приступы тошноты. Иногда из носа и ушей идет кровь.

Свойство инфразвука вызывать страх используется полицией в ряде стран мира. При необходимости разогнать толпу полицейские включают мощные генераторы и вызывают у многих людей неосознанное чувство страха, желание поскорее уйти оттуда, где действует инфразвук.

Ультразвук

Ультразвуковые волны можно получить с помощью специальных высокочастотных излучателей. Узкий пучок ультразвуковых волн в процессе распространения очень мало расширяется. Благодаря этому ультразвуковую волну можно излучать в заданном направлении.

О ультразвуке не раз упоминается на уроках биологии — дельфины и летучие мыши используют его для эхолокации, то есть определения положения окружающих предметов.

Оказывается, что многие насекомые воспринимают ультразвук. Восприятие ультразвука в диапазоне частот до 100 кГц — способность многих грызунов. Собаки воспринимают ультразвук с частотой до 40 кГц.

Ультразвук сегодня широко применяют в различных отраслях науки и техники. Например, с его помощью измеряют глубину моря. С корабля посылают ультразвуковой сигнал и фиксируют промежуток времени до возвращения сигнала, отраженного от дна. Зная скорость звука в воде, можно определить расстояние до дна. Прибор для измерения глубины дна называют эхолотом.

С помощью ультразвука «просвечивают» металлические изделия для выявления в них скрытых дефектов — посторонних включений, трещин или пустот.

Ультразвук широко используют и в медицине — как для обследования больного, так и для его лечения. Лечебный эффект ультразвука основан на том, что он вызывает внутренний разогрев тканей организма.

Волновая природа звука

Чтобы лучше понять систему возникновения звуковой волны, представим классический динамик, находящийся в трубе, наполненной воздухом. Если динамик совершит резкое движение вперёд, то воздух, находящийся в непосредственной близости диффузора на мгновение сжимается. После этого воздух расширится, толкая тем самым сжатую воздушную область вдоль по трубе. Вот это волновое движение и будет впоследствии звуком, когда достигнет слухового органа и «возбудит» барабанную перепонку. При возникновении звуковой волны в газе создаётся избыточное давление, избыточная плотность и происходит перемещение частиц с постоянной скоростью

Про звуковые волны важно помнить то обстоятельство, что вещество не перемещается вместе со звуковой волной, а возникает лишь временное возмущение воздушных масс

Если представить поршень, подвешенный в свободном пространстве на пружине и совершающий повторяющиеся движения «вперёд-назад», то такие колебания будут называться гармоническими или синусоидальными (если представить волну в виде графика, то получим в этом случае чистейшую синусойду с повторяющимися спадами и подъёмами). Если представить динамик в трубе (как и в примере, описанном выше), совершающий гармонические колебания, то в момент движения динамика «вперёд» получается известный уже эффект сжатия воздуха, а при движении динамика «назад» обратный эффект разряжения. В этом случае по трубе будет распространяться волна чередующихся сжатий и разрежений. Расстояние вдоль трубы между соседними максимумами или минимумами (фазами) будет называться длиной волны. Если частицы колеблются параллельно направлению распространения волны, то волна называется продольной. Если же они колеблются перпендикулярно направлению распространения, то волна называется поперечной. Обычно звуковые волны в газах и жидкостях – продольные, в твердых же телах возможно возникновение волн обоих типов. Поперечные волны в твердых телах возникают благодаря сопротивлению к изменению формы. Основная разница между этими двумя типами волн заключается в том, что поперечная волна обладает свойством поляризации (колебания происходят в определенной плоскости), а продольная – нет.

Целебный эффект

Звукотерапия имеет доказанные результаты, которые подтверждает официальная медицина. Исцеление можно начать с любой частоты, но для начинающих лучше выбрать звуки с колебаниями 396 Гц. Эта частота обеспечивает восстановление красной чакры. Во время прослушивания можно визуализировать красные тона, в это время горе сменяется радостью, уходит чувство вины, пробуждается разум. После стимуляции красной чакры можно перейти к частоте 417 Гц, которая нормализует работу оранжевой чакры. Сольфеджио подарит вам при прослушивании заряд энергии и передаст его в область солнечного сплетения, где и расположена чакра. После этого курса можно переходить к частоте 528 Гц. Здесь активизируется уже желтая чакра и под действием звука нормализуется структура ДНК.

Прослушивая частоту 639 Гц, вы активизируете работу сердечной чакры зеленого цвета, которая отвечает за сферу межличностных отношений. Во время прослушивания можно медитировать и представлять зеленые оттенки. Для балансировки синей горловой чакры нужно слушать частоту 741 Гц. Колебания звука усилят интуицию и помогут разрешить даже самые сложные проблемы. Тем, кто занимается духовными практиками или целительством, звук с частотой 852 Гц поможет открыть канал «третьего глаза». Такое событие позволит человеку подняться на новую ступень в своем личностном развитии и откроет ему многие истины. Сольфеджио на частоте 963 Гц позволяет человеку трансформировать любую систему в его организме и во внешней среде так, как это задумано самой природой.

Продольные и поперечные волны

В различных средах звук распространяется в виде различных видов волн. В жидкостях и газах звук распространяется в виде продольных волн. В твердых телах звук может распространяться как в виде продольных, так и в виде поперечных волн.

Для лучшего понимания обоих типов волн удобно воспользоваться механическим аналогом, которым послужит пружина Слинки. Эта пружина представляет собой модель среды (жидкости или газа). Если ее растянуть, а затем сжимать, а затем отпускать один конец, сжатие в форме волны перемещается вперед, передавая таким образом энергию с одного конца пружины в другой. Если звук распространяется в жидкости или газе, он идет от источника в форме периодических сжатий и разрежений газа или жидкости, которые перемещаются от источника звука.

Мы можем сравнить витки пружины с молекулами воздуха или воды, которые сталкиваются друг с другом. Поскольку направление движения этих сжатий и разрежений параллельно направлению движения самой волны, такие волны называются продольными.

Если начать двигать один конец пружины перпендикулярно ее оси, то создается поперечная волна. Она называется поперечной, потому что движение витков пружины перпендикулярно направлению движения волны по пружине. В такой волне энергия передается вдоль пружины, а ее витки движутся в направлении, перпендикулярном передаче энергии.

Отметим, что в нашем эксперименте пружина представляет собой среду, в которой распространяется волна, и эта среда не движется вместе с волной. Она только колеблется. Это поведение волны легко наблюдать в твердом теле, однако это справедливо также для воздуха, воды и вообще любой жидкости или газа. То есть, колебания переносятся молекулами жидкости или газа, в то время как среднее положение молекул среды не изменяется с течением времени. Это справедливо для любых типов волн.

Особенности согласных звуков

а) Согласные звуки делятся на твердые и мягкие. Большинство твердых и мягких согласных образуют пары по твердости-мягкости:

— ,  — ,  — ,  — ,  — ,  — ,  — ,  — ,   — ,  — ,  — ,  — ,  — ,  — ,  —

(апостроф справа вверху обозначает мягкость согласного звука). Например, лук — и люк — .

б) У некоторых согласных звуков отсутствуют соотносительные пары по твердости-мягкости, то есть в языке существуют непарные твердые согласные , , (всегда только твёрдые) и непарные мягкие согласные , , (всегда только мягкие).

Примечания:

  • у звуков , не принято обозначать мягкость апострофом, хотя в некоторых учебниках она обозначается;
  • звук обозначается на письме буквой щ;
  • черта сверху над звуком обозначает удвоенный (долгий) звук. В некоторых учебниках обозначают долгие согласные так: — ванна.

в) Согласные звуки, образованные при участии голоса и шума, называются звонкими (например, , , , и др.); если в образовании звуков участвует только шум, то такие звуки называются глухими согласными (например, , , , и др.). Большинство звонких и глухих согласных в русском языке образуют пары по звонкости-глухости:

— , — , — , — , — , — , — , — , — , — , — . Сравните: бить — пить, год — кот, жить — шить.

г) Звуки , , , , |м′], , , , не образуют соот­носительной пары с глухими согласными, следовательно, они являются непарными звонкими (непарные звонкие согласные еще называются сонорными, это звуки, в образовании которых участвует и голос и шум). И наоборот, глухие согласные, не образующие пары со звонкими, являются непарными глухими. Это звуки , , , .

В потоке речи звучание одного звука может уподобляться звучанию другого звука. Такое явление называется ассимиляция. Так, в слове жизнь звук , стоящий рядом с мягким , тоже смягчается, и мы получаем звук .

Таким образом, произношение слова жизнь записывается так: . Сближение звучания возможно также у парных по звонкости-глухости звуков. Так, звонкие согласные в позиции перед глухи­ми и в конце слова по звучанию сближаются с парными глухими.

Следовательно, происходит оглушение согласных. Например, лодка — лока, сказка — скака, воз — во. Возможно и об­ратное явление, когда глухие согласные в позиции перед звон­кими тоже становятся звонкими, то есть озвончаются. Напри­мер, косьба — коба, просьба — проба.

Амплитуда, частота, длина и фаза звуковой волны

Амплитудой звуковой волны называется половина разницы между самым высоким и самым низким значением плотности. На графике амплитуде будет соответствовать разница между самой высокой (или низкой) точкой волны и горизонтальной осью графика. Частотой звука называют количество периодов, помещающихся в одной секунде. 1 Герц — это 1 период за секунду. Расстояние между областями одинакового сжатия воздуха называется длиной звуковой волны.

Поговорим более подробно о высоте звука. Наши уши устроены таким образом, что когда мы слышим два звука, частоты которых относятся как 2:1, то нам кажется, что эти звуки близки друг к другу и при одновременном воспроизведении они для нас как бы сливаются. Именно на этом эффекте основана музыкальная шкала высоты звуков, у которой одна и та же нота повторяется каждую октаву. То есть в натуральном звукоряде частоты одинаковых нот соседних октав соотносятся между собой как 2:1.

Звукорежиссерам часто приходится переводить значения частоты в ноты и обратно. Такие навыки могут понадобится, например, при работе с разными устройствами корректировки звука. Поэтому постарайтесь запомнить это соотношение — с помощью нехитрой математической операции теперь вы сможете вычислять частоту любой ноты, памятуя, что нота Ля первой октавы имеет частоту 440 Гц.

Но помимо высоты звука, мы способны достаточно точно определять положение звукового источника в пространстве. Это означает, что звуковые волны должны обладать свойством, на которое реагирует наш слуховой аппарат. Все объясняется достаточно просто: наши уши отнесены на некоторое расстояние друг от друга. То есть, звук в каждое из них поступает не в одно и то же время, а в разное. По задержке попадания одной и той же звуковой волны на барабанные перепонки мы и определяем пространственное положение источника звука (на самом деле есть еще несколько факторов, помогающих определять направление на звуковой источник, частично они упоминаются ниже). Для описания относительных временных свойств двух звуковых волн (или разных частей одной волны) вводится понятие фазы звуковой волны.

Посмотрите на рисунок выше. На первом графике показаны две волны, которые полностью совпадают друг с другом. В этом случае говорят, что волны находятся в фазе. На третьем графике в том месте, где у одной волны находится область высокой плотности, у другой — область низкой плотности. В этом случае говорят, что волны находятся в противофазе. При этом, если волны одинаковые, происходит их взаимное уничтожение (в природе это бывает крайне редко, чаще противофазные волны при наложении сильно искажают звук). Средний график показывает некое промежуточное положение. В этом случае говорят, что фаза одной волны сдвинута относительно другой.

Из всего вышесказанного становится понятно, что наш слух при определении пространственного положения источника звука реагирует именно на фазу волны. А по изменению фаз мы можем судить и о перемещении источника звука

В звукозаписи понятие фазы достаточно важно

Что такое фонетический разбор?

Звучащую речь мы воспринимаем на слух. Под фонетическим разбором слова имеется ввиду характеристика звукового состава. В школьной программе такой разбор чаще называют «звуко буквенный» анализ. Итак, при фонетическом разборе вы просто описываете свойства звуков, их характеристики в зависимости от окружения и слоговую структуру фразы, объединенной общим словесным ударением.

Фонетическая транскрипция

Для звуко-буквенного разбора применяют специальную транскрипцию в квадратных скобках. К примеру, правильно пишется:

  • чёрный ->  
  • яблоко  ->  
  • якорь    ->  
  • ёлка      ->  
  • солнце ->  

В схеме фонетического разбора используются особые символы. Благодаря этому можно корректно обозначить и отличить буквенную запись (орфографию) и звуковое определение букв (фонемы).

  • фонетически разбираемое слово заключается квадратные скобки – ;
  • мягкий согласный обозначается знаком транскрипции — апострофом;
  • ударный — ударением;
  • в сложных словоформах из нескольких корней применяется знак второстепенного ударения — гравис (в школьной программе не практикуется);
  • буквы алфавита Ю, Я, Е, Ё, Ь и Ъ в транскрипции НИКОГДА не используются (в учебной программе);
  • для удвоенных согласных применяется — знак долготы произнесения звука.

Ниже приводятся подробные правила для орфоэпического, буквенного и фонетического и разбора слов с примерами онлайн, в соответствии с общешкольными нормами современного русского языка. У профессиональных лингвистов транскрипция фонетических характеристик отличается акцентами и другими символами с дополнительными акустическими признаками гласных и согласных фонем.

Описание

Электромагнитные колебания, совершающие определенные по частоте вибрации, образуют звуки. Частотность звуковых волн измеряется в герцах. Ученые доказали, что звучать может буквально все, но человек просто многое не может воспринимать своим органом слуха. Когда через нас проходит звуковая волна, человек резонирует со звуком, и в его организме происходит сонастройка. Звуки музыки находят отклик в нашей душе и резонируют с физическим телом.

Музыкальные инструменты настраивают по определенному Эталону, принятому в 1711 г., когда английский музыкант изобрел камертон. Если ударить по камертону, можно услышать звук определенной частоты звучания. До сих пор камертон служит средством для настройки не только инструментов, но и в пении. Современные модели камертона дают звук «ля» первой октавы, его частота звучания составляет 440 Гц. Суть настройки базируется на музыкальных нотах, которых 7, причем каждая из нот имеет свою длину волны и частоту ее колебаний.

Нотная грамота, называемая сольфеджио, была создана итальянским монахом Гвидо в I веке н. э. Со временем сольфеджио было немного изменено, и сегодня оно существует в том виде, каким мы его и знаем, то есть состоящим из 7 нот. Каждая нота имеет латинское название и перевод выглядит весьма интересно:

  • Do – нота «до» – Dominus, то есть Господь Бог;
  • Re – нота «ре» – Rerum, что значит материя;
  • Mi – нота «ми» – Miraculum, означает чудеса;
  • Fa – нота «фа» – Familias planetarum, по-латыни семь планет (семь Я);
  • Sol – нота «соль» – Solis, переводится, как Солнце;
  • La – нота «ля» – Lactea Via, то есть Млечный Путь;
  • Si – нота «си» – Siderae, означает небеса.

Песнопения сольфеджио осуществлялись давно, просто раньше их никто так не называл. Свидетельством тому являются изученные манускрипты древних монахов Григорианской эпохи. Уже в те времена такие песнопения являлись не только благозвучием, но и исцелением. Сейчас эти звуки называют Музыкой Частот Вознесения. Люди, занимающиеся духовными практиками, соотносят 7 нот с чакрами тонкого поля человека, которых тоже 7.

Звуковые волны

Когда тела колеблются и вызывают колебания окружающего воздуха или иной среды, они издают звуки. При этом частицы среды тоже начинают колебаться, образуя волну, проходящую в среде. Частицы среды могут совершать колебания как вдоль направления распространения волны, так и поперек. Соответственно различают продольные и поперечные механические волны.

Звуковые волны кажутся схожими с волнами на воде. Если на поверхность озера бросить маленький камень, то от места падения в разные стороны побегут волны. Возникают они потому, что частички воды на поверхности совершают колебания и эти колебания передаются следующим частичкам, то есть волной называется процесс распространения колебаний со временем. Волны на поверхности воды мы можем видеть непосредственно, они поперечные, ведь частицы воды движутся вертикально, вверх-вниз, а волна распространяется горизонтально. Но многие механические волны невидимые, например, звуковые волны, распространяющиеся в воздухе, мы можем только слышать. Ученые установили, что звуковые волны отличаются от волн на поверхности воды тем, что они продольные. Частицы среды колеблются взад-вперед вдоль направления движения волны, а не перпендикулярно ему, как в поперечных волнах. Еще одно отличие в том, что звук распространяется во всех направлениях, а не только горизонтально, как волны по воде.

Волны изображают с помощью диаграмм, на которых указывают частоту волн (количество колебаний за секунду) и их амплитуду (силу волн). Высокие звуки – это высокочастотные волны, низкие звуки – это низкочастотные волны. Звук с частотой более 20 000 Гц называют ультразвуком. Чем больше амплитуда волны, тем громче звук. По мере удаление от источника звука амплитуда падает и звук стихает. Высокие звуки, такие, как пение птиц, — это высокочастотные волны. Низкие звуки, например рев двигателя, — это низкочастотные волны.

Прибор, который позволяет увидеть форму звуковой волны, называется осциллографом.

В разных средах звуковые волны распространяются с разными скоростями. При 20°С в сухом воздухе скорость звука составляет 343 м/с. Сверхзвуковая скорость — это скорость выше скорости звука. Когда самолет выходит на сверхзвуковую скорость, возникает звуковой удар. Сверхзвуковые скорости измеряются в Махах: 1 Мах равен скорости звука. «Конкорд» летает со скоростью более 2 Махов – вдвое быстрее звука.

Шум – это неприятный звук. Измеряется уровень шума в децибелах (дБ). Шум свыше 120 дБ может вызвать боль. При падении листа звук в 10 дБ, а при взлете самолета – 110 дБ. Из всех животных самые громкие звуки может издавать синий кит – 188 дБ. Его можно услышать за 850 километров.

Устройство слуха

Слух, голос и речь тесно взаимосвязаны. Если, например, потеря слуха произошла в доречевом периоде, человек так и не научится говорить. При остаточном слухе человек может получить речевые навыки с помощью слухового аппарата, усиливающего звук настолько, чтобы его можно было услышать.

 Как устроен слух:

  1. Наружное ухо.
  2. Среднее ухо.
  3. Барабанная перепонка между наружным и средним ухом.
  4. Внутреннее ухо.
  5. Слуховые проводящие пути.

Вот простая иллюстрация:

 А теперь более сложная:

Улавливаемые наружным ухом звуковые волны, ударяют в барабанную перепонку и заставляют ее вибрировать. Колебания передаются в среднее ухо. В свою очередь, внутреннее ухо состоит из двух компонентов. Первый компонент – это преддверия и полукружные каналы, которые отвечают за чувство равновесия и положения тела в пространстве, из-за чего данный элемент часто обозначают как «орган равновесия».

Второй компонент внутреннего уха – это так называемая улитка, заполненная жидкостью, которая вибрирует под воздействием волновых колебаний. Внутри улитки находится специальный орган (кортиев орган), который непосредственно отвечает за слух. Он содержит около 30 тысяч клеток, улавливающих звуковые колебания и передающих сигнал к слуховой зоне коры головного мозга. Каждая клетка настроена на определенную частоту, и, если часть из них погибнет, человек перестанет слышать звуки на той частоте, за которую отвечали погибшие клетки.

Также стоит подробнее рассказать про слуховые проводящие пути. Это группа нервных волокон, отвечающих за передачу нервных импульсов от улитки к слуховым центрам, расположенным в височных долях головного мозга. В головном мозге происходит обработка и анализ комплексных звуков (речь, мелодия, песня). Скорость передачи аудиосигнала от наружного уха к центрам мозга происходит за 10 миллисекунд.

Представление о том, как устроен слух, как мы слышим звуки позволяет лучше понять, что такое музыкальный слух и как его развить. Большинство из нас слышали выражение, что «неработающие органы атрофируются». Это в полной мере относится и к элементам устройства человеческого слуха.

Чем большее количество клеток из тех 30 тысяч, улавливающих звуковые колебания и передающих сигнал к слуховой зоне коры головного мозга, вы заставите работать, тем более тренированным будет ваш слух. Если вы будете слушать звуки на разной частоте, со временем вы потренируете каждую клеточку кортиева органа. Они начнут быстрее реагировать на «свою» частоту.

Соответственно, нервные волокна, которые отвечают  за передачу нервных импульсов от улитки к слуховым центрам, будут быстрее передавать максимально точную информацию к слуховым центрам, расположенным в височных долях головного мозга. А обработка и анализ комплексных звуков с каждым разом будут все детальнее и эффективнее.

А сейчас подведем итоги урока. Сегодня вы изучили физику звука, физику и анатомию голоса, а также узнали, как работает голос и что общего в развитии голоса и речи. Вы узнали, что основными физическими характеристиками звука являются высота, сила и звуковой спектр, а также познакомились с устройством голосового аппарата, органов слуха и поняли, как происходит звукоизвлечение и голосообразование.

Закрепите полученные знания при помощи теста, после чего мы ждем вас на следующем уроке!

Уровень звукового давления

Звуковые измерения
Характеристика Символы
Звуковое давление p , SPL, L PA
Скорость частиц v , SVL
Смещение частиц δ
Интенсивность звука I , SIL
Звуковая мощность P , SWL, L WA
Звуковая энергия W
Плотность звуковой энергии ш
Звуковое воздействие E , SEL
Акустический импеданс Z
Частота звука AF
Потеря передачи TL

Звуковое давление — это разница в данной среде между средним локальным давлением и давлением звуковой волны. Квадрат этой разницы (т.е. квадрат отклонения от равновесного давления) обычно усредняется по времени и / или пространству, а квадратный корень из этого среднего дает среднеквадратическое значение (RMS). Например, среднеквадратичное звуковое давление 1 Па (94 дБУЗД) в атмосферном воздухе означает, что фактическое давление в звуковой волне колеблется между (1 атм Па) и (1 атм Па), то есть между 101323,6 и 101326,4 Па. может обнаруживать звуки с широким диапазоном амплитуд, звуковое давление часто измеряется как уровень по логарифмической шкале децибел . Уровень звукового давления (SPL) или L p определяется как
-2{\ displaystyle — {\ sqrt {2}}}+2{\ displaystyle + {\ sqrt {2}}}

Lпзнак равно10журнал10⁡(п2преж2)знак равно20журнал10⁡(ппреж) дБ{\ Displaystyle L _ {\ mathrm {p}} = 10 \, \ log _ {10} \ left ({\ frac {{p} ^ {2}} {{p _ {\ mathrm {ref}}} ^ {2 }}} \ right) = 20 \, \ log _ {10} \ left ({\ frac {p} {p _ {\ mathrm {ref}}}} \ right) {\ mbox {dB}} \,}
где p — среднеквадратичное звуковое давление, а — эталонное звуковое давление. Обычно используемые эталонные звуковые давления, определенные в стандарте ANSI S1.1-1994 , составляют 20 мкПа в воздухе и 1 мкПа в воде. Без указанного эталонного звукового давления значение, выраженное в децибелах, не может представлять уровень звукового давления.преж{\ displaystyle p _ {\ mathrm {ref}}}

Поскольку человеческое ухо не имеет плоской спектральной характеристики , звуковое давление часто взвешивается по частоте, чтобы измеренный уровень более точно соответствовал воспринимаемым уровням. Международная электротехническая комиссия (МЭК) определила несколько схем взвешивания. А- взвешенные попытки сопоставить реакцию человеческого уха на шум и уровни звукового давления, взвешенные по шкале А, обозначены как дБА. С-взвешивание используется для измерения пиковых уровней.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий