Velocità del suono nell'acqua. Il suono in ambienti diversi – Ipermercato della Conoscenza
Il suono è una delle componenti della nostra vita e le persone lo sentono ovunque. Per considerare questo fenomeno in modo più dettagliato, dobbiamo prima comprendere il concetto stesso. Per fare ciò, è necessario rivolgersi all'enciclopedia, dove è scritto che “il suono è onde elastiche, propagandosi in qualsiasi mezzo elastico e creando in esso vibrazioni meccaniche. Parlando di più in un linguaggio semplice- Si tratta di vibrazioni udibili in qualsiasi ambiente. Le caratteristiche principali del suono dipendono da cosa è. Innanzitutto la velocità di propagazione, ad esempio, nell'acqua è diversa da quella degli altri ambienti.
Qualsiasi analogo del suono ha determinate proprietà (caratteristiche fisiche) e qualità (riflesso di queste caratteristiche nelle sensazioni umane). Ad esempio, durata-durata, frequenza-altezza, composizione-timbro e così via.
La velocità del suono nell'acqua è molto più elevata che, ad esempio, nell'aria. Di conseguenza, si diffonde più velocemente e viene ascoltato molto più lontano. Ciò accade a causa dell'elevata densità molecolare dell'ambiente acquatico. È 800 volte più denso dell'aria e dell'acciaio. Ne consegue che la propagazione del suono dipende in gran parte dal mezzo. Diamo un'occhiata a numeri specifici. Pertanto, la velocità del suono nell'acqua è 1430 m/s, nell'aria - 331,5 m/s.
Il suono a bassa frequenza, ad esempio il rumore prodotto dal motore di una nave in funzione, viene sempre udito un po' prima di quanto la nave appaia nel campo visivo. La sua velocità dipende da diverse cose. Se la temperatura dell'acqua aumenta, allora, naturalmente, aumenta la velocità del suono nell'acqua. La stessa cosa accade con l'aumento della salinità e della pressione dell'acqua, che aumenta all'aumentare della profondità dell'acqua. Un fenomeno come il termoclino può avere un ruolo speciale sulla velocità. Questi sono i luoghi in cui si incontrano temperature diverse strati d'acqua.
Anche in questi luoghi è diverso (a causa della differenza di temperatura). E quando le onde sonore attraversano strati di diversa densità, perdono gran parte della loro forza. Quando un'onda sonora incontra un termoclino, viene riflessa parzialmente, o talvolta completamente (il grado di riflessione dipende dall'angolo con cui cade il suono), dopo di che si forma una zona d'ombra dall'altra parte di questo luogo. Se consideriamo un esempio in cui una sorgente sonora si trova in uno specchio d'acqua sopra il termoclino, sotto di esso non solo sarà difficile, ma quasi impossibile sentire nulla.
Quelli emessi sopra la superficie non si sentono mai nell'acqua stessa. E sotto lo strato d'acqua accade il contrario: sopra non suona. Un esempio lampante di ciò sono i subacquei moderni. Il loro udito è notevolmente ridotto a causa del fatto che l'acqua influisce sul loro ad alta velocità il suono nell'acqua riduce la qualità della determinazione della direzione da cui si muove. Ciò attenua la capacità stereofonica di percepire il suono.
Sotto lo strato d'acqua entra nell'orecchio umano soprattutto attraverso le ossa del cranio e non, come nell'atmosfera, attraverso i timpani. Il risultato di questo processo è la sua percezione da entrambe le orecchie contemporaneamente. In questo momento, il cervello umano non è in grado di distinguere tra i luoghi da cui provengono i segnali e con quale intensità. Il risultato è l'emergere della coscienza che il suono sembra arrivare da tutti i lati contemporaneamente, anche se questo è tutt'altro che vero.
Oltre a quanto sopra descritto, le onde sonore nell'acqua hanno qualità come assorbimento, divergenza e dispersione. Il primo avviene quando la forza del suono nell'acqua salata svanisce gradualmente a causa dell'attrito dell'ambiente acquatico e dei sali in esso contenuti. La divergenza si manifesta nella distanza del suono dalla sua sorgente. Sembra dissolversi nello spazio come la luce e di conseguenza la sua intensità diminuisce notevolmente. E le oscillazioni scompaiono completamente a causa della dispersione di ogni sorta di ostacoli e disomogeneità dell'ambiente.
>>Fisica: Il suono nei vari media
Perché il suono si propaghi è necessario un mezzo elastico. Nel vuoto le onde sonore non possono propagarsi perché non c’è nulla che possa vibrare. Ciò può essere verificato con la semplice esperienza. Se mettiamo un campanello elettrico sotto una campana di vetro, man mano che l'aria viene pompata fuori da sotto la campana, scopriremo che il suono della campana diventerà sempre più debole finché non si fermerà completamente.
Suono nei gas. È noto che durante un temporale vediamo prima un lampo e solo dopo qualche tempo sentiamo il rombo del tuono (Fig. 52). Questo ritardo si verifica perché la velocità del suono nell'aria è molto inferiore alla velocità della luce proveniente dai fulmini.
La velocità del suono nell'aria fu misurata per la prima volta nel 1636 dallo scienziato francese M. Mersenne. Alla temperatura di 20 °C equivale a 343 m/s, cioè 1235 chilometri all'ora. Si noti che è a questo valore che la velocità di un proiettile sparato da una mitragliatrice Kalashnikov (PK) diminuisce a una distanza di 800 m. La velocità iniziale del proiettile è di 825 m/s, che supera notevolmente la velocità del suono nell'aria. Pertanto, una persona che sente il suono di uno sparo o il fischio di un proiettile non deve preoccuparsi: questo proiettile lo ha già superato. Il proiettile supera il rumore dello sparo e raggiunge la vittima prima che arrivi il suono.
La velocità del suono dipende dalla temperatura del mezzo: all'aumentare della temperatura dell'aria aumenta e al diminuire della temperatura dell'aria diminuisce. A 0°C la velocità del suono nell'aria è 331 m/s.
In gas diversi il suono viaggia insieme a velocità diverse. Maggiore è la massa delle molecole di gas, minore è la velocità del suono al suo interno. Pertanto, alla temperatura di 0 °C, la velocità del suono nell'idrogeno è 1284 m/s, nell'elio - 965 m/s e nell'ossigeno - 316 m/s.
Suono nei liquidi. La velocità del suono nei liquidi è solitamente maggiore della velocità del suono nei gas. La velocità del suono nell'acqua fu misurata per la prima volta nel 1826 da J. Colladon e J. Sturm. Hanno effettuato i loro esperimenti sul Lago di Ginevra in Svizzera (fig. 53). Su una barca hanno dato fuoco alla polvere da sparo e allo stesso tempo hanno colpito una campana calata in acqua. Il suono di questa campana, utilizzando un apposito corno, anch'esso calato in acqua, è stato catturato su un'altra barca, che si trovava a una distanza di 14 km dalla prima. Secondo l'intervallo di tempo tra il lampo di luce e l'arrivo segnale sonoro determinato la velocità del suono nell'acqua. Alla temperatura di 8°C la velocità risultava essere di circa 1440 m/s. 
Al confine tra due mezzi diversi, una parte dell'onda sonora viene riflessa e un'altra parte viaggia oltre. Quando il suono passa dall'aria all'acqua, il 99,9% dell'energia sonora viene riflessa, ma la pressione nell'onda sonora che passa nell'acqua è quasi 2 volte maggiore. Il sistema uditivo dei pesci reagisce proprio a questo. Pertanto, ad esempio, urla e rumori sopra la superficie dell'acqua sono un modo sicuro per spaventare la vita marina. Una persona che si ritrova sott'acqua non sarà assordata da queste urla: quando è immersa nell'acqua, nelle sue orecchie rimarranno dei “tappi” d'aria, che lo salveranno dal sovraccarico sonoro.
Quando il suono passa dall'acqua all'aria, il 99,9% dell'energia viene nuovamente riflessa. Ma se durante il passaggio dall'aria all'acqua la pressione sonora aumentava, ora, al contrario, diminuisce drasticamente. È per questo motivo, ad esempio, che il suono che si verifica sott'acqua quando una pietra colpisce un'altra non raggiunge una persona nell'aria.
Questo comportamento del suono al confine tra acqua e aria ha dato motivo di credere ai nostri antenati mondo sottomarino"un mondo di silenzio." Da qui l’espressione: “Muto come un pesce”. Tuttavia, Leonardo da Vinci suggerì anche di ascoltare i suoni subacquei avvicinando l'orecchio a un remo calato nell'acqua. Usando questo metodo, puoi assicurarti che i pesci siano effettivamente piuttosto loquaci.
Suono nei solidi. La velocità del suono nei solidi è maggiore che nei liquidi e nei gas. Se avvicini l'orecchio al binario, sentirai due suoni dopo aver colpito l'altra estremità del binario. Uno di loro ti arriverà all'orecchio per ferrovia, l'altro per via aerea.
La terra ha una buona conduttività sonora. Pertanto, ai vecchi tempi, durante un assedio, nelle mura della fortezza venivano posti degli “ascoltatori” che, dal suono trasmesso dalla terra, potevano determinare se il nemico stava scavando o meno nelle mura. Tenendo le orecchie a terra, monitoravano anche l'avvicinamento della cavalleria nemica.
I solidi conducono bene il suono. Grazie a ciò, le persone che hanno perso l'udito a volte sono in grado di ballare al ritmo della musica che raggiunge i loro nervi uditivi non attraverso l'aria e l'orecchio esterno, ma attraverso il pavimento e le ossa.
1. Perché durante un temporale vediamo prima i fulmini e solo dopo sentiamo i tuoni? 2. Da cosa dipende la velocità del suono nei gas? 3. Perché una persona in piedi sulla riva del fiume non sente i suoni provenienti dall'acqua? 4. Perché gli “ascoltatori” che nei tempi antichi seguivano lavori di sterro nemico, c'erano spesso dei ciechi?
Compito sperimentale . Posiziona una tavola (o un lungo righello di legno) su un'estremità orologio da polso, avvicina l'orecchio all'altra estremità. Cosa senti? Spiegare il fenomeno.
S.V. Gromov, N.A. Rodina, Fisica 8° grado
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Fai attenzione!
Se il mezzo di trasmissione del suono viene rimosso tra la sorgente e il ricevitore, il suono non si propagherà e, quindi, il ricevitore non lo percepirà.
Esempio:
Mettilo sotto la campana pompa d'aria sveglia (Fig. 1).
Finché c'è aria nella campana, si sente chiaramente il suono della campana. Man mano che l'aria viene pompata fuori da sotto la campana, il suono si attenua gradualmente e alla fine diventa impercettibile. Senza un mezzo di trasmissione le vibrazioni della campana non possono propagarsi e il suono non arriva al nostro orecchio. Facciamo entrare aria sotto il campanello e sentiamo di nuovo il suono.
Fai attenzione!
Le sostanze elastiche conducono bene i suoni, come metalli, legno, liquidi e gas.
Mettiamo un orologio da tasca su un'estremità di una tavola di legno e spostiamoci sull'altra estremità. Avvicinando l'orecchio alla tavola sentiremo il ticchettio dell'orologio (Fig. 2).
Lega una corda a un cucchiaio di metallo. Posiziona l'estremità del filo all'orecchio. Quando colpiamo il cucchiaio, sentiremo un suono forte (Fig. 3). Sentiremo un suono ancora più forte se sostituiamo la corda con il filo.
Fai attenzione!
I corpi molli e porosi sono cattivi conduttori del suono.
Per proteggere qualsiasi stanza dalla penetrazione di suoni estranei, le pareti, il pavimento e il soffitto sono posati con strati di materiali fonoassorbenti. Come interstrati vengono utilizzati feltro, sughero pressato, pietre porose e vari materiali sintetici (ad esempio polistirolo espanso) realizzati con polimeri espansi. Il suono in tali strati svanisce rapidamente.
Il suono si propaga in qualsiasi mezzo elastico: solido, liquido e gassoso, ma non può propagarsi nello spazio dove non c'è sostanza.
Le oscillazioni della sorgente creano un'onda elastica di frequenza sonora nel suo ambiente. L'onda, raggiungendo l'orecchio, colpisce il timpano facendolo vibrare ad una frequenza corrispondente a quella della sorgente sonora. Le vibrazioni del timpano vengono trasmesse attraverso il sistema ossiculare alle terminazioni del nervo uditivo, irritandole e provocando così la sensazione del suono (Fig. 4).
Nei gas e nei liquidi possono esistere solo onde elastiche longitudinali. Pertanto, il suono nell'aria viene trasmesso da onde longitudinali, cioè da condensazioni e rarefazioni alternate dell'aria proveniente dalla sorgente sonora.
Un'onda sonora, come qualsiasi altra onda meccanica, non si propaga nello spazio istantaneamente, ma ad una certa velocità.
Osservando uno sparo, prima vediamo fuoco e fumo, e poi dopo un po' sentiamo il suono di uno sparo.
Hai mai pensato che il suono sia una delle manifestazioni più sorprendenti della vita, dell'azione e del movimento? E anche del fatto che ogni suono ha il suo “volto”? E anche con gli occhi chiusi, senza vedere nulla, possiamo solo intuire dal suono cosa sta succedendo intorno a noi. Possiamo distinguere le voci degli amici, sentire fruscii, ruggiti, abbaiare, miagolii, ecc. Tutti questi suoni ci sono familiari fin dall'infanzia e possiamo facilmente identificarli. Inoltre, anche nel silenzio più assoluto possiamo sentire ciascuno dei suoni elencati con il nostro udito interiore. Immaginalo come se fosse nella realtà.
Cos'è il suono?
I suoni percepiti dall'orecchio umano sono una delle più importanti fonti di informazioni sul mondo che ci circonda. Il rumore del mare e del vento, il canto degli uccelli, le voci umane e le grida degli animali, i tuoni, il suono delle orecchie in movimento, facilitano l'adattamento alle mutevoli condizioni esterne.
Se, ad esempio, una pietra cadesse in montagna e non ci fosse nessuno nelle vicinanze che potesse sentire il rumore della sua caduta, il suono esisterebbe o no? Alla domanda si può rispondere sia positivamente che negativamente in egual misura, poiché la parola "suono" ha un doppio significato, quindi dobbiamo essere d'accordo. Pertanto, dobbiamo essere d'accordo su ciò che è considerato suono -. fenomeno fisico sotto forma di propagazione delle vibrazioni sonore nell'aria o nella sensazione dell'ascoltatore. La prima è essenzialmente la causa, la seconda l'effetto, mentre il primo concetto di suono è oggettivo, il secondo è soggettivo. Nel primo caso il suono è realmente un flusso di energia che scorre come il torrente di un fiume. Tale suono può cambiare il mezzo attraverso il quale passa, e ne viene esso stesso cambiato. Nel secondo caso per suono si intendono quelle sensazioni che nascono nell'ascoltatore quando un'onda sonora agisce sul cervello attraverso un apparecchio acustico. Sentendo un suono, una persona può provare sentimenti diversi. Le emozioni più diverse sono evocate in noi da quel complesso complesso di suoni che chiamiamo musica. I suoni costituiscono la base della parola, che funge da principale mezzo di comunicazione nella società umana. E infine, esiste una forma di suono chiamata rumore. L'analisi del suono dal punto di vista della percezione soggettiva è più complessa che con una valutazione oggettiva.
Come creare il suono?
Ciò che tutti i suoni hanno in comune è che i corpi che li generano, cioè le sorgenti del suono, vibrano (anche se nella maggior parte dei casi queste vibrazioni sono invisibili all'occhio). Ad esempio, i suoni delle voci delle persone e di molti animali nascono come risultato delle vibrazioni delle loro corde vocali, il suono degli strumenti musicali a fiato, il suono di una sirena, il fischio del vento e il suono del tuono sono causati dalle vibrazioni delle masse d'aria.
Usando un righello come esempio, puoi letteralmente vedere con i tuoi occhi come nasce il suono. Che movimento fa il righello quando ne allacciamo un'estremità, tiriamo l'altra e la rilasciamo? Noteremo che sembrava tremare ed esitare. Sulla base di ciò, concludiamo che il suono è creato da vibrazioni brevi o lunghe di alcuni oggetti.
La fonte del suono può non essere solo oggetti vibranti. Il sibilo dei proiettili o delle granate in volo, l'ululato del vento, il ruggito motore a reazione nascono da interruzioni del flusso d'aria, durante le quali si verificano anche rarefazione e compressione.
Inoltre, i movimenti vibrazionali del suono possono essere notati utilizzando un dispositivo: un diapason. È un'asta metallica curva montata su una gamba su una scatola di risonatore. Se colpisci un diapason con un martello, suonerà. Le vibrazioni dei rami del diapason sono impercettibili. Ma possono essere rilevati se si avvicina una pallina sospesa a un filo a un diapason che suona. La palla rimbalzerà periodicamente, il che indica le vibrazioni dei rami Cameron.
Come risultato dell'interazione della sorgente sonora con l'aria circostante, le particelle d'aria iniziano a comprimersi ed espandersi nel tempo (o “quasi nel tempo”) con i movimenti della sorgente sonora. Quindi, a causa delle proprietà dell'aria come mezzo fluido, le vibrazioni vengono trasferite da una particella d'aria all'altra.
Verso una spiegazione della propagazione delle onde sonore
Di conseguenza, le vibrazioni vengono trasmesse attraverso l'aria a distanza, cioè un suono o un'onda acustica o, semplicemente, il suono, si propaga attraverso l'aria. Il suono, raggiungendo l'orecchio umano, a sua volta, eccita vibrazioni nelle sue aree sensibili, che vengono percepite da noi sotto forma di parola, musica, rumore, ecc. (a seconda delle proprietà del suono dettate dalla natura della sua fonte) .
Propagazione delle onde sonore
È possibile vedere come “corre” il suono? Nell'aria o nell'acqua trasparenti, le vibrazioni delle particelle stesse sono impercettibili. Ma puoi facilmente trovare un esempio che ti dirà cosa succede quando il suono si propaga.
Una condizione necessaria per la propagazione delle onde sonore è la presenza di un mezzo materiale.
Nel vuoto le onde sonore non si propagano perché non ci sono particelle che trasmettono l'interazione dalla sorgente di vibrazione.
Pertanto, a causa della mancanza di atmosfera, sulla Luna regna il silenzio completo. Anche la caduta di un meteorite sulla sua superficie non è udibile dall'osservatore.
La velocità di propagazione delle onde sonore è determinata dalla velocità di trasmissione delle interazioni tra le particelle.
La velocità del suono è la velocità di propagazione delle onde sonore in un mezzo. In un gas, la velocità del suono risulta essere dell'ordine (più precisamente, leggermente inferiore) alla velocità termica delle molecole e quindi aumenta con l'aumentare della temperatura del gas. Più energia potenziale interazione delle molecole di una sostanza, maggiore è la velocità del suono, quindi la velocità del suono in un liquido, che, a sua volta, supera la velocità del suono in un gas. Ad esempio, nel acqua di mare velocità del suono 1513 m/s. Nell'acciaio, dove le onde trasversali e longitudinali possono propagarsi, la loro velocità di propagazione è diversa. Onde trasversali si propagano ad una velocità di 3300 m/s, e quelle longitudinali ad una velocità di 6600 m/s.
La velocità del suono in qualsiasi mezzo si calcola con la formula:
dove β è la comprimibilità adiabatica del mezzo; ρ - densità.
Leggi di propagazione delle onde sonore
Le leggi fondamentali della propagazione del suono comprendono le leggi della sua riflessione e rifrazione ai confini dei vari media, nonché la diffrazione del suono e la sua dispersione in presenza di ostacoli e disomogeneità nel mezzo e nelle interfacce tra i media.
L'intervallo di propagazione del suono è influenzato dal fattore di assorbimento acustico, cioè dalla transizione irreversibile dell'energia delle onde sonore in altri tipi di energia, in particolare il calore. Un fattore importante è anche la direzione della radiazione e la velocità di propagazione del suono, che dipende dal mezzo e dal suo stato specifico.
Da una sorgente sonora le onde acustiche si propagano in tutte le direzioni. Se un'onda sonora passa attraverso un foro relativamente piccolo, si diffonde in tutte le direzioni e non viaggia in un raggio diretto. Ad esempio, i suoni della strada che penetrano in una stanza attraverso una finestra aperta vengono uditi in tutti i punti e non solo di fronte alla finestra.
La natura della propagazione delle onde sonore in prossimità di un ostacolo dipende dal rapporto tra la dimensione dell'ostacolo e la lunghezza d'onda. Se la dimensione dell'ostacolo è piccola rispetto alla lunghezza d'onda, l'onda gira attorno a questo ostacolo, diffondendosi in tutte le direzioni.
Le onde sonore, penetrando da un mezzo all'altro, deviano dalla loro direzione originaria, cioè vengono rifratte. L'angolo di rifrazione può essere maggiore o minore dell'angolo di incidenza. Dipende dal mezzo in cui penetra il suono. Se la velocità del suono nel secondo mezzo è maggiore, l'angolo di rifrazione sarà maggiore dell'angolo di incidenza e viceversa.
Quando incontrano un ostacolo sul loro cammino, le onde sonore vengono riflesse da esso secondo una regola rigorosamente definita - l'angolo di riflessione è uguale all'angolo di incidenza - a questo è collegato il concetto di eco. Se il suono viene riflesso da più superfici a distanze diverse, si verificano più echi.
Il suono si propaga sotto forma di un'onda sferica divergente che riempie un volume sempre più grande. All'aumentare della distanza, le vibrazioni delle particelle del mezzo si indeboliscono e il suono si dissipa. È noto che per aumentare il raggio di trasmissione è necessario concentrare il suono in una determinata direzione. Quando vogliamo, ad esempio, essere ascoltati, mettiamo i palmi delle mani alla bocca o usiamo un megafono.
La diffrazione, cioè la deflessione dei raggi sonori, ha una grande influenza sulla gamma di propagazione del suono. Più il mezzo è eterogeneo, più il raggio sonoro viene curvato e, di conseguenza, più breve è il raggio di propagazione del suono.
Proprietà del suono e sue caratteristiche
Di base caratteristiche fisiche suono: frequenza e intensità delle vibrazioni. Influenzano la percezione uditiva delle persone.
Il periodo di oscillazione è il tempo durante il quale si verifica un'oscillazione completa. Un esempio può essere dato da un pendolo oscillante, quando si sposta dalla posizione di estrema sinistra a quella di estrema destra e ritorna alla sua posizione originale.
La frequenza di oscillazione è il numero di oscillazioni complete (periodi) al secondo. Questa unità è chiamata hertz (Hz). Maggiore è la frequenza di vibrazione, più alto sarà il suono che sentiamo, ovvero il suono avrà un tono più alto. In conformità con accettato sistema internazionale unità, 1000 Hz è chiamato kilohertz (kHz) e 1.000.000 è chiamato megahertz (MHz).
Distribuzione della frequenza: suoni udibili – entro 15Hz-20kHz, infrasuoni – inferiori a 15Hz; ultrasuoni - entro 1,5 (104 - 109 Hz; ipersuono - entro 109 - 1013 Hz.
L'orecchio umano è più sensibile ai suoni con frequenze comprese tra 2000 e 5000 kHz. La massima acuità uditiva si osserva all'età di 15-20 anni. Con l’età, l’udito peggiora.
Il concetto di lunghezza d'onda è associato al periodo e alla frequenza delle oscillazioni. La lunghezza d'onda del suono è la distanza tra due successive condensazioni o rarefazioni del mezzo. Usando l'esempio delle onde che si propagano sulla superficie dell'acqua, questa è la distanza tra due creste.
I suoni differiscono anche nel timbro. Il tono principale del suono è accompagnato da toni secondari, che hanno sempre una frequenza più alta (sovratoni). Il timbro è una caratteristica qualitativa del suono. Più sono gli armonici sovrapposti al tono principale, più il suono sarà musicalmente “succoso”.
La seconda caratteristica principale è l'ampiezza delle oscillazioni. Questa è la più grande deviazione dalla posizione di equilibrio durante le vibrazioni armoniche. Usando l'esempio di un pendolo, la sua deviazione massima è nella posizione di estrema sinistra o nella posizione di estrema destra. L'ampiezza delle vibrazioni determina l'intensità (forza) del suono.
La forza del suono, o la sua intensità, è determinata dalla quantità di energia acustica che fluisce in un secondo attraverso un'area di un centimetro quadrato. Di conseguenza, l'intensità delle onde acustiche dipende dall'entità della pressione acustica creata dalla sorgente nel mezzo.
Il volume è a sua volta correlato all'intensità del suono. Maggiore è l'intensità del suono, più forte è. Tuttavia, questi concetti non sono equivalenti. Il volume è una misura della forza della sensazione uditiva causata da un suono. Il suono della stessa intensità può creare persone diverse percezione uditiva di volume disuguale. Ogni persona ha la propria soglia uditiva.
Una persona smette di sentire suoni di altissima intensità e li percepisce come una sensazione di pressione e persino di dolore. Questa intensità del suono è chiamata soglia del dolore.
L'effetto del suono sugli organi uditivi umani
Gli organi uditivi umani sono in grado di percepire vibrazioni con una frequenza compresa tra 15-20 hertz e 16-20 mila hertz. Le vibrazioni meccaniche con le frequenze indicate sono chiamate suono o acustiche (l'acustica è lo studio del suono L'orecchio umano è più sensibile ai suoni con una frequenza compresa tra 1000 e 3000 Hz). La massima acuità uditiva si osserva all'età di 15-20 anni. Con l’età, l’udito peggiora. In una persona sotto i 40 anni, la sensibilità massima è intorno a 3000 Hz, da 40 a 60 anni - 2000 Hz, oltre 60 anni - 1000 Hz. Nell'intervallo fino a 500 Hz possiamo distinguere una diminuzione o un aumento della frequenza anche di 1 Hz. A frequenze più elevate, i nostri apparecchi acustici diventano meno sensibili a questi piccoli cambiamenti di frequenza. Quindi dopo i 2000 Hz possiamo distinguere un suono da un altro solo quando la differenza di frequenza è di almeno 5 Hz. Con una differenza minore i suoni ci sembreranno gli stessi. Tuttavia, non esistono quasi regole senza eccezioni. Ci sono persone che hanno un udito insolitamente fine. Un musicista dotato può rilevare un cambiamento nel suono solo con una frazione di vibrazione.
L'orecchio esterno è costituito dal padiglione auricolare e dal canale uditivo, che lo collegano al timpano. La funzione principale dell'orecchio esterno è determinare la direzione della sorgente sonora. Il canale uditivo, che è un tubo lungo due centimetri che si assottiglia verso l'interno, protegge le parti interne dell'orecchio e svolge il ruolo di risuonatore. Il canale uditivo termina con il timpano, una membrana che vibra sotto l'influenza delle onde sonore. È qui, sul confine esterno dell'orecchio medio, che avviene la trasformazione del suono oggettivo in soggettivo. Dietro il timpano si trovano tre piccole ossa interconnesse: il martello, l'incudine e la staffa, attraverso le quali le vibrazioni vengono trasmesse all'orecchio interno.
Lì, nel nervo uditivo, vengono convertiti in segnali elettrici. La piccola cavità, dove si trovano il martello, l'incudine e la staffa, è riempita d'aria e collegata alla cavità orale tramite la tromba di Eustachio. Grazie a quest'ultimo viene mantenuta la stessa pressione sui lati interno ed esterno del timpano. Di solito la tromba di Eustachio è chiusa e si apre solo quando si verifica un improvviso cambiamento di pressione (sbadiglio, deglutizione) per equilibrarla. Se la tromba di Eustachio di una persona è chiusa, ad esempio a causa di un raffreddore, la pressione non viene equilibrata e la persona avverte dolore alle orecchie. Successivamente le vibrazioni vengono trasmesse dal timpano alla finestra ovale, che è l'inizio dell'orecchio interno. La forza che agisce sul timpano è pari al prodotto della pressione per l'area del timpano. Ma i veri misteri dell'udito iniziano dalla finestra ovale. Le onde sonore viaggiano attraverso il fluido (perilinfa) che riempie la coclea. Questo organo dell'orecchio interno, a forma di coclea, è lungo tre centimetri ed è diviso per tutta la sua lunghezza da un setto in due parti. Le onde sonore raggiungono il divisorio, lo aggirano e poi si diffondono quasi nello stesso punto in cui hanno toccato per la prima volta il divisorio, ma dall'altro lato. Il setto della coclea è costituito da una membrana principale, molto spessa e tesa. Le vibrazioni sonore creano increspature simili ad onde sulla sua superficie, con creste per frequenze diverse che si trovano in aree molto specifiche della membrana. Le vibrazioni meccaniche vengono convertite in elettriche in un organo speciale (organo del Corti), situato sopra parte in alto membrana principale. Sopra l'organo del Corti si trova la membrana tettoria. Entrambi questi organi sono immersi in un fluido chiamato endolinfa e sono separati dal resto della coclea dalla membrana di Reissner. I peli che crescono dall'organo del Corti penetrano quasi nella membrana tettoria e quando si sente il suono entrano in contatto: il suono viene convertito, ora è codificato sotto forma di segnali elettrici. Svolge un ruolo significativo nel migliorare la nostra capacità di percepire i suoni. rivestimento cutaneo e le ossa del cranio, a causa della loro buona conduttività. Se ad esempio si appoggia l'orecchio alla rotaia, il movimento di un treno in avvicinamento può essere rilevato molto prima che appaia.
L'effetto del suono sul corpo umano
Negli ultimi decenni sono aumentati notevolmente il numero di automobili di vario tipo e di altre fonti di rumore, la diffusione di radio portatili e registratori, spesso accesi ad alto volume, e la passione per la musica popolare ad alto volume. È stato notato che nelle città ogni 5-10 anni il livello di rumore aumenta di 5 dB (decibel). Va tenuto presente che per i lontani antenati umani il rumore era un segnale di allarme, che indicava la possibilità di pericolo. Allo stesso tempo, sono cambiati anche i sistemi simpatico-surrenale e cardiovascolare, lo scambio di gas e altri tipi di metabolismo (i livelli di zucchero nel sangue e di colesterolo sono aumentati), preparando il corpo alla lotta o alla fuga. Sebbene nell'uomo moderno questa funzione dell'udito abbia perso un significato così pratico, le “reazioni vegetative della lotta per l'esistenza” sono state preservate. Pertanto, anche un rumore a breve termine di 60-90 dB provoca un aumento della secrezione degli ormoni ipofisari, stimolando la produzione di molti altri ormoni, in particolare catecolamine (adrenalina e norepinefrina), aumento della funzione cardiaca, restringimento dei vasi sanguigni, aumento pressione arteriosa(INFERNO). È stato notato che l'aumento più pronunciato della pressione sanguigna si osserva nei pazienti con ipertensione e nelle persone con predisposizione ereditaria ad essa. Sotto l'influenza del rumore, l'attività cerebrale viene interrotta: la natura dell'elettroencefalogramma cambia, l'acuità della percezione e le prestazioni mentali diminuiscono. È stato notato un peggioramento della digestione. È noto che l'esposizione prolungata ad ambienti rumorosi porta alla perdita dell'udito. A seconda della sensibilità individuale, le persone valutano il rumore in modo diverso, come sgradevole e disturbante. Allo stesso tempo, la musica e il parlato di interesse per l'ascoltatore, anche a 40-80 dB, possono essere tollerati con relativa facilità. Tipicamente, l'udito percepisce vibrazioni nell'intervallo 16-20.000 Hz (oscillazioni al secondo). È importante sottolineare che le conseguenze spiacevoli sono causate non solo da un rumore eccessivo nella gamma udibile delle vibrazioni: gli ultra e gli infrasuoni nelle gamme non percepite dall'udito umano (sopra i 20 mila Hz e sotto i 16 Hz) causano anche tensione nervosa, malessere, vertigini e cambiamenti nell'attività organi interni, in particolare il sistema nervoso e quello cardiovascolare. È stato riscontrato che i residenti delle zone situate in prossimità dei principali aeroporti internazionali hanno un’incidenza di ipertensione nettamente più elevata rispetto a coloro che vivono in una zona più tranquilla della stessa città. Il rumore eccessivo (superiore a 80 dB) colpisce non solo gli organi uditivi, ma anche altri organi e sistemi (circolatorio, digestivo, nervoso, ecc.), I processi vitali vengono interrotti, metabolismo energetico inizia a prevalere sulla plastica, il che porta all'invecchiamento precoce del corpo.
Con queste osservazioni e scoperte iniziarono ad apparire metodi di influenza mirata sugli esseri umani. Puoi influenzare la mente e il comportamento di una persona in vari modi, uno dei quali richiede attrezzature speciali (tecniche tecnotroniche, zombificazione.).
Insonorizzazione
Il grado di protezione acustica degli edifici è determinato principalmente dagli standard acustici consentiti per i locali per un determinato scopo. I parametri normalizzati di rumore costante nei punti di progetto sono livelli di pressione sonora L, dB, bande di frequenza d'ottava con frequenze medie geometriche 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Per calcoli approssimativi è consentito utilizzare i livelli sonori LA, dBA. I parametri normalizzati del rumore non costante nei punti di progetto sono i livelli sonori equivalenti LA eq, dBA e i livelli sonori massimi LA max, dBA.
I livelli di pressione sonora consentiti (livelli di pressione sonora equivalenti) sono standardizzati da SNiP II-12-77 "Protezione dal rumore".
È necessario tenere conto del fatto che i livelli di rumore consentiti provenienti da fonti esterne nei locali sono stabiliti subordinatamente alla fornitura di ventilazione standard dei locali (per locali residenziali, reparti, aule - con prese d'aria aperte, traverse, ante strette delle finestre).
L'isolamento acustico aereo è l'attenuazione dell'energia sonora trasmessa attraverso un involucro.
I parametri regolamentati di isolamento acustico delle strutture di recinzione di edifici residenziali e pubblici, nonché di edifici ausiliari e locali di imprese industriali sono l'indice di isolamento acustico aereo della struttura di recinzione Rw, dB e l'indice del livello di rumore da impatto ridotto sotto il soffitto .
Rumore. Musica. Discorso.
Dal punto di vista della percezione dei suoni da parte degli organi uditivi, questi possono essere suddivisi principalmente in tre categorie: rumore, musica e parola. Queste sono diverse aree di fenomeni sonori che contengono informazioni specifiche per una persona.
Il rumore è una combinazione casuale grande quantità suoni, cioè la fusione di tutti questi suoni in un'unica voce discordante. Il rumore è considerato una categoria di suoni che disturba o infastidisce una persona.
Le persone possono tollerare solo una certa quantità di rumore. Ma se passano un'ora o due e il rumore non cessa, compaiono tensione, nervosismo e persino dolore.
Il suono può uccidere una persona. Nel Medioevo, c'era persino un'esecuzione del genere quando una persona veniva messa sotto una campana e cominciavano a batterla. A poco a poco il suono delle campane uccise l'uomo. Ma questo accadeva nel Medioevo. Al giorno d'oggi sono comparsi aerei supersonici. Se un aereo del genere sorvola la città ad un'altitudine di 1000-1500 metri, le finestre delle case scoppieranno.
La musica è un fenomeno speciale nel mondo dei suoni, ma, a differenza della parola, non trasmette significati semantici o linguistici precisi. La saturazione emotiva e le piacevoli associazioni musicali iniziano nella prima infanzia, quando il bambino ha ancora la comunicazione verbale. Ritmi e canti lo collegano a sua madre, e il canto e la danza sono un elemento di comunicazione nei giochi. Il ruolo della musica nella vita umana è così grande l'anno scorso la medicina gli attribuisce proprietà curative. Con l'aiuto della musica puoi normalizzare i bioritmi e garantire un livello ottimale di attività del sistema cardiovascolare. Ma devi solo ricordare come i soldati vanno in battaglia. Da tempo immemorabile, la canzone è stata un attributo indispensabile della marcia di un soldato.
Infrasuoni e ultrasuoni
Possiamo chiamare suono qualcosa che non riusciamo a sentire? E se non sentissimo? Questi suoni sono inaccessibili a chiunque o a qualcos'altro?
Ad esempio, i suoni con una frequenza inferiore a 16 hertz sono chiamati infrasuoni.
Gli infrasuoni sono vibrazioni elastiche e onde con frequenze inferiori alla gamma di frequenze udibili dall'uomo. Tipicamente, 15-4 Hz viene considerato il limite superiore della gamma degli infrasuoni; Questa definizione è condizionale, poiché con intensità sufficiente, la percezione uditiva avviene anche a frequenze di pochi Hz, sebbene la natura tonale della sensazione scompaia e diventino distinguibili solo i singoli cicli di oscillazioni. Il limite inferiore di frequenza degli infrasuoni è incerto. La sua attuale area di studio si estende fino a circa 0,001 Hz. Pertanto, la gamma delle frequenze degli infrasuoni copre circa 15 ottave.
Le onde infrasoniche si propagano nell'aria e ambiente acquatico, così come in la crosta terrestre. Gli infrasuoni comprendono anche le vibrazioni a bassa frequenza di grandi strutture, in particolare veicoli ed edifici.
E sebbene le nostre orecchie non “catturano” tali vibrazioni, in qualche modo una persona le percepisce comunque. Allo stesso tempo, proviamo sensazioni spiacevoli e talvolta inquietanti.
È stato a lungo notato che alcuni animali sperimentano un senso di pericolo molto prima degli umani. Reagiscono in anticipo a un uragano lontano o a un terremoto imminente. D'altra parte, gli scienziati hanno scoperto che durante eventi catastrofici in natura si verificano infrasuoni: vibrazioni dell'aria a bassa frequenza. Ciò ha dato origine all'ipotesi che gli animali, grazie al loro acuto senso dell'olfatto, percepiscano tali segnali prima degli umani.
Sfortunatamente, gli infrasuoni sono generati da molte macchine e installazioni industriali. Se, ad esempio, si verifica in un'auto o in un aereo, dopo un po 'i piloti o gli autisti diventano ansiosi, si stancano più velocemente e questo può essere la causa di un incidente.
Le macchine a infrarossi fanno rumore e quindi è più difficile lavorarci. E tutti intorno avranno difficoltà. Non è meglio se la ventilazione in un edificio residenziale "ronza" con gli infrasuoni. Sembra impercettibile, ma le persone si irritano e potrebbero persino ammalarsi. Uno speciale "test" che qualsiasi dispositivo deve superare consente di eliminare le avversità degli infrasuoni. Se "fona" nella zona degli infrasuoni, non avrà accesso alle persone.
Come si chiama un suono molto alto? Un tale cigolio inaccessibile alle nostre orecchie? Questa è l'ecografia. Gli ultrasuoni sono onde elastiche con frequenze da circa (1,5 – 2)(104 Hz (15 – 20 kHz) a 109 Hz (1 GHz); la regione delle onde di frequenza da 109 a 1012 – 1013 Hz è solitamente chiamata ipersuono. In base alla frequenza , gli ultrasuoni sono opportunamente suddivisi in 3 gamme: ultrasuoni a bassa frequenza (1,5 (104 - 105 Hz), ultrasuoni a media frequenza (105 - 107 Hz), ultrasuoni ad alta frequenza (107 - 109 Hz). Ciascuna di queste gamme è caratterizzata dalle sue caratteristiche specifiche di generazione, ricezione, propagazione e applicazione.
Per la sua natura fisica, gli ultrasuoni sono onde elastiche, e in questo non sono diversi dal suono, quindi il confine di frequenza tra il suono e le onde ultrasoniche è arbitrario. Tuttavia, a causa delle frequenze più elevate e, quindi, delle lunghezze d'onda corte, si verificano numerose caratteristiche della propagazione degli ultrasuoni.
A causa della breve lunghezza d'onda degli ultrasuoni, la loro natura è determinata principalmente dalla struttura molecolare del mezzo. Gli ultrasuoni nel gas, e in particolare nell'aria, si propagano con elevata attenuazione. I liquidi e i solidi sono, di regola, buoni conduttori degli ultrasuoni; l'attenuazione in essi è molto inferiore;
L'orecchio umano non è in grado di percepire i segnali ultrasonici. Tuttavia, molti animali lo accettano liberamente. Questi sono, tra le altre cose, cani che ci sono così familiari. Ma, ahimè, i cani non possono “abbaiare” con gli ultrasuoni. E qui i pipistrelli e i delfini hanno la straordinaria capacità sia di emettere che di ricevere ultrasuoni.
Gli ipersuoni sono onde elastiche con frequenze da 109 a 1012 – 1013 Hz. Per la sua natura fisica, l'ipersuono non è diverso dalle onde sonore e ultrasoniche. A causa delle frequenze più elevate e quindi delle lunghezze d'onda più corte rispetto al campo degli ultrasuoni, anche le interazioni dell'ipersuono con le quasiparticelle nel mezzo - con elettroni di conduzione, fononi termici, ecc. - diventano molto più significative. L'ipersuono viene spesso rappresentato come un flusso delle quasiparticelle - fononi.
La gamma di frequenze dell'ipersuono corrisponde alle frequenze delle oscillazioni elettromagnetiche nelle gamme decimali, centimetriche e millimetriche (le cosiddette frequenze ultraalte). Frequenza 109 Hz in aria a pressione atmosferica normale e temperatura ambiente deve essere dello stesso ordine di grandezza del libero percorso delle molecole nell'aria nelle stesse condizioni. Tuttavia, le onde elastiche possono propagarsi in un mezzo solo se la loro lunghezza d'onda è apprezzabile più a lungo percorso libero delle particelle nei gas o distanze interatomiche maggiori nei liquidi e nei solidi. Pertanto, le onde ipersoniche non possono propagarsi nei gas (in particolare nell'aria) alla normale pressione atmosferica. Nei liquidi l'attenuazione dell'ipersonico è molto elevata e il raggio di propagazione è breve. L'ipersound si propaga relativamente bene nei solidi - cristalli singoli, specialmente a basse temperature. Ma anche in tali condizioni, l'ipersound è in grado di percorrere una distanza di soli 1, massimo 15 centimetri.
Il suono è una vibrazione meccanica che si propaga in mezzi elastici: gas, liquidi e solidi, percepiti dagli organi dell'udito.
Utilizzando strumenti speciali, puoi vedere la propagazione delle onde sonore.
Le onde sonore possono danneggiare la salute umana e, al contrario, aiutare a curare i disturbi, dipende dal tipo di suono.
Si scopre che ci sono suoni che non vengono percepiti dall'orecchio umano.
Bibliografia
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Capitolo 2. Rumore acustico e suo impatto sull'uomo
Scopo: studiare gli effetti del rumore acustico sul corpo umano.
introduzione
Il mondo intorno a noi lo è mondo meraviglioso suoni. Intorno a noi si sentono le voci delle persone e degli animali, la musica, il suono del vento e il canto degli uccelli. Le persone trasmettono informazioni attraverso la parola e le percepiscono attraverso l'udito. Per gli animali il suono non è meno importante, e per certi versi anche più importante, perché il loro udito è più sviluppato.
Dal punto di vista della fisica, il suono è una vibrazione meccanica che si propaga in un mezzo elastico: acqua, aria, solidi, ecc. La capacità di una persona di percepire le vibrazioni sonore e di ascoltarle si riflette nel nome dello studio del suono - acustica (dal greco akustikos - udibile, uditivo). La sensazione del suono nei nostri organi uditivi si verifica a causa di cambiamenti periodici nella pressione dell'aria. Le onde sonore con una grande ampiezza di variazioni della pressione sonora sono percepite dall'orecchio umano come suoni forti e con una piccola ampiezza di variazioni della pressione sonora - come suoni silenziosi. Il volume del suono dipende dall'ampiezza delle vibrazioni. Il volume di un suono dipende anche dalla sua durata e da caratteristiche individuali ascoltatore.
Vibrazioni sonore alta frequenza sono chiamati suoni acuti, le vibrazioni sonore a bassa frequenza sono chiamate suoni bassi.
Gli organi uditivi umani sono in grado di percepire suoni con frequenze che vanno da circa 20 Hz a 20.000 Hz. Le onde longitudinali in un mezzo con una frequenza di variazione della pressione inferiore a 20 Hz sono chiamate infrasuoni e con una frequenza superiore a 20.000 Hz - ultrasuoni. L'orecchio umano non percepisce gli infrasuoni e gli ultrasuoni, cioè non sente. Va notato che i limiti indicati della gamma sonora sono arbitrari, poiché dipendono dall'età delle persone e dalle caratteristiche individuali del loro apparato sonoro. In genere, con l'età, il limite superiore della frequenza dei suoni percepiti diminuisce in modo significativo: alcune persone anziane possono sentire suoni con frequenze non superiori a 6.000 Hz. I bambini, al contrario, possono percepire suoni la cui frequenza è leggermente superiore a 20.000 Hz.
Alcuni animali sentono vibrazioni con frequenze superiori a 20.000 Hz o inferiori a 20 Hz.
Oggetto dello studio dell'acustica fisiologica è l'organo dell'udito stesso, la sua struttura e azione. L'acustica architettonica studia la propagazione del suono negli ambienti, l'influenza delle dimensioni e delle forme sul suono e le proprietà dei materiali con cui sono rivestiti pareti e soffitti. Questo si riferisce alla percezione uditiva del suono.
Esiste anche l'acustica musicale, che studia gli strumenti musicali e le condizioni affinché suonino al meglio. L'acustica fisica si occupa dello studio delle vibrazioni sonore stesse e recentemente ha abbracciato le vibrazioni che si trovano oltre i limiti dell'udibilità (ultraacustica). Utilizza ampiamente una varietà di metodi per convertire le vibrazioni meccaniche in elettriche e viceversa (elettroacustica).
Riferimento storico
I suoni iniziarono a essere studiati nei tempi antichi, perché gli esseri umani sono caratterizzati da un interesse per tutto ciò che è nuovo. Le prime osservazioni acustiche furono effettuate nel VI secolo a.C. Pitagora stabilì una connessione tra l'altezza di un tono e la lunga corda o tubo che produce il suono.
Nel IV secolo a.C. Aristotele fu il primo a comprendere correttamente come il suono si propaga nell'aria. Disse che un corpo che suona provoca la compressione e la rarefazione dell'aria e spiegò l'eco con la riflessione del suono sugli ostacoli;
Nel XV secolo Leonardo da Vinci formulò il principio di indipendenza delle onde sonore da varie fonti.
Nel 1660, gli esperimenti di Robert Boyle dimostrarono che l'aria è un conduttore del suono (il suono non viaggia nel vuoto).
Nel 1700-1707 Le memorie di Joseph Saveur sull'acustica furono pubblicate dall'Accademia delle Scienze di Parigi. In queste memorie, Saveur esamina un fenomeno ben noto ai progettisti di organi: se due canne di un organo producono due suoni contemporaneamente, solo leggermente diversi nell'altezza, allora si sentono amplificazioni periodiche del suono, simili al rullo di un tamburo . Saveur ha spiegato questo fenomeno con la coincidenza periodica delle vibrazioni di entrambi i suoni. Se, ad esempio, uno dei due suoni corrisponde a 32 vibrazioni al secondo, e l'altro corrisponde a 40 vibrazioni, allora la fine della quarta vibrazione del primo suono coincide con la fine della quinta vibrazione del secondo suono e quindi il il suono è amplificato. Dalle canne d'organo, Saveur passò allo studio sperimentale delle vibrazioni delle corde, osservando i nodi e gli antinodi delle vibrazioni (questi nomi, che esistono ancora nella scienza, furono introdotti da lui), e notò anche che quando la corda è eccitata, insieme a la nota principale, suonano altre note, la cui lunghezza delle onde è ½, 1/3, ¼,. da quello principale. Chiamò queste note i toni armonici più alti e questo nome era destinato a rimanere nella scienza. Infine, Saveur fu il primo a cercare di determinare il limite di percezione delle vibrazioni come suoni: per i suoni bassi indicò un limite di 25 vibrazioni al secondo e per i suoni alti - 12.800. Quindi, Newton, sulla base di questi lavori sperimentali di Saveur , fece il primo calcolo della lunghezza d'onda del suono e arrivò alla conclusione, ormai ben nota in fisica, che per qualsiasi tubo aperto la lunghezza d'onda del suono emesso è pari al doppio della lunghezza del tubo.
Sorgenti sonore e loro natura
Ciò che tutti i suoni hanno in comune è che i corpi che li generano, cioè le sorgenti del suono, vibrano. Tutti conoscono i suoni che nascono dal movimento della pelle tesa su un tamburo, dalle onde della risacca e dai rami mossi dal vento. Sono tutti diversi l'uno dall'altro. "Colorazione" di ciascuno suono separato dipende strettamente dal movimento da cui nasce. Quindi se il movimento vibrazionale è estremamente veloce, il suono contiene vibrazioni ad alta frequenza. Un movimento oscillatorio meno rapido produce un suono a frequenza più bassa. Vari esperimenti indicano che qualsiasi sorgente sonora vibra necessariamente (sebbene molto spesso queste vibrazioni non siano visibili alla vista). Ad esempio, i suoni delle voci delle persone e di molti animali nascono come risultato delle vibrazioni delle loro corde vocali, il suono degli strumenti musicali a fiato, il suono di una sirena, il fischio del vento e il suono del tuono sono causati dalle vibrazioni delle masse d'aria.
Ma non tutti i corpi oscillanti sono sorgenti sonore. Ad esempio, una massa oscillante sospesa su un filo o su una molla non emette alcun suono.
La frequenza con cui si ripetono le oscillazioni si misura in hertz (o cicli al secondo); 1Hz è la frequenza di tale oscillazione periodica, il periodo è 1s. Tieni presente che la frequenza è la proprietà che ci permette di distinguere un suono da un altro.
La ricerca ha dimostrato che l'orecchio umano è in grado di percepire come suono le vibrazioni meccaniche dei corpi che si verificano con una frequenza compresa tra 20 Hz e 20.000 Hz. Con vibrazioni sonore molto veloci, superiori a 20.000 Hz o molto lente, inferiori a 20 Hz, non sentiamo. Ecco perché abbiamo bisogno di strumenti speciali per registrare i suoni che si trovano al di fuori della gamma di frequenze percepite dall'orecchio umano.
Se la velocità del movimento oscillatorio determina la frequenza del suono, la sua grandezza (la dimensione della stanza) determina il volume. Se tale ruota viene ruotata con ad alta velocità, verrà prodotto un tono ad alta frequenza, una rotazione più lenta produrrà un tono a frequenza più bassa. Inoltre, più piccoli sono i denti della ruota (come mostrato dalla linea tratteggiata), più debole è il suono, e più grandi sono i denti, cioè più costringono la piastra a deviare, più forte è il suono. Possiamo quindi notare un'altra caratteristica del suono: il suo volume (intensità).
È impossibile non menzionare una proprietà del suono come la qualità. La qualità è strettamente correlata alla struttura, che può variare da eccessivamente complessa a estremamente semplice. Il tono di un diapason sostenuto da un risuonatore ha una struttura molto semplice, poiché contiene una sola frequenza, il cui valore dipende esclusivamente dalla struttura del diapason. In questo caso, il suono di un diapason può essere sia forte che debole.
È possibile creare suoni complessi, quindi, ad esempio, molte frequenze contengono il suono di un accordo d'organo. Anche il suono di una corda di mandolino è piuttosto complesso. Ciò è dovuto al fatto che una corda tesa vibra non solo con quella principale (come un diapason), ma anche con altre frequenze. Generano toni aggiuntivi (armonici), le cui frequenze sono un numero intero volte superiore alla frequenza del tono fondamentale.
È inappropriato applicare il concetto di frequenza al rumore, anche se si può parlare di alcune aree delle sue frequenze, poiché sono ciò che distingue un rumore da un altro. Lo spettro del rumore non può più essere rappresentato da una o più linee, come nel caso di un segnale monocromatico o di un'onda periodica contenente molte armoniche. È raffigurato come un'intera striscia
La struttura di frequenza di alcuni suoni, soprattutto musicali, è tale che tutti gli armonici sono armonici rispetto al tono fondamentale; in questi casi si dice che i suoni abbiano un'altezza (determinata dalla frequenza del tono fondamentale). La maggior parte dei suoni non sono così melodici; non hanno la relazione intera tra le frequenze caratteristica dei suoni musicali. Questi suoni hanno una struttura simile al rumore. Pertanto, riassumendo quanto detto, possiamo dire che il suono è caratterizzato da volume, qualità e altezza.
Cosa succede al suono dopo che si è verificato? Come arriva, ad esempio, al nostro orecchio? Come è distribuito?
Percepiamo il suono con l'orecchio. Tra il corpo che suona (sorgente sonora) e l'orecchio (ricevitore del suono) c'è una sostanza che trasmette le vibrazioni sonore dalla sorgente sonora al ricevitore. Molto spesso, questa sostanza è l'aria. Il suono non può viaggiare nello spazio senz’aria. Proprio come le onde non possono esistere senza acqua. Gli esperimenti confermano questa conclusione. Consideriamone uno. Posiziona una campana sotto la campana della pompa dell'aria e accendila. Quindi iniziano a pompare l'aria. Man mano che l'aria diventa più rarefatta, il suono diventa sempre più debole e, infine, scompare quasi completamente. Quando inizio nuovamente a far passare l'aria sotto la campana, il suono della campana diventa di nuovo udibile.
Naturalmente il suono viaggia non solo nell'aria, ma anche in altri corpi. Ciò può essere verificato anche sperimentalmente. Anche un suono debole come il ticchettio di un orologio da tasca appoggiato a un'estremità del tavolo può essere sentito chiaramente quando si avvicina l'orecchio all'altra estremità del tavolo.
È noto che il suono viene trasmesso su lunghe distanze sul suolo e soprattutto sui binari ferroviari. Appoggiando l'orecchio alla ringhiera o al suolo, puoi sentire il rumore di un treno in lontananza o il passo di un cavallo al galoppo.
Se urtiamo una pietra contro un'altra mentre siamo sott'acqua, sentiremo chiaramente il rumore dell'impatto. Di conseguenza il suono si propaga anche nell’acqua. I pesci sentono i passi e le voci delle persone sulla riva, questo è ben noto ai pescatori.
Gli esperimenti dimostrano che solidi diversi conducono il suono in modi diversi. I corpi elastici sono buoni conduttori del suono. La maggior parte dei metalli, del legno, dei gas e dei liquidi sono corpi elastici e quindi conducono bene il suono.
I corpi molli e porosi sono cattivi conduttori del suono. Quando, ad esempio, l'orologio è in tasca, è circondato da un tessuto morbido e non ne sentiamo il ticchettio.
A proposito, la propagazione del suono nei solidi è legata al fatto che è stato effettuato un esperimento con una campana posta sotto una cappa per molto tempo non sembrava molto convincente. Il fatto è che gli sperimentatori non hanno isolato sufficientemente bene la campana e il suono è stato udito anche quando non c'era aria sotto la cappa, poiché le vibrazioni venivano trasmesse attraverso vari collegamenti dell'impianto.
Nel 1650 Athanasius Kirch'er e Otto Hücke, sulla base di un esperimento con una campana, conclusero che l'aria non era necessaria per la propagazione del suono. E solo dieci anni dopo, Robert Boyle dimostrò in modo convincente il contrario. Il suono nell'aria, ad esempio, viene trasmesso da onde longitudinali, cioè dall'alternanza di condensazioni e rarefazioni dell'aria proveniente dalla sorgente sonora. Ma poiché lo spazio intorno a noi, a differenza della superficie bidimensionale dell'acqua, è tridimensionale, le onde sonore si propagano non in due, ma in tre direzioni, sotto forma di sfere divergenti.
Le onde sonore, come qualsiasi altra onda meccanica, non si propagano nello spazio istantaneamente, ma ad una certa velocità. Le osservazioni più semplici permettono di verificarlo. Ad esempio, durante un temporale, vediamo prima i fulmini e solo qualche tempo dopo sentiamo il tuono, sebbene le vibrazioni dell'aria, che percepiamo come suono, si verifichino contemporaneamente al lampo del fulmine. Il fatto è che la velocità della luce è molto elevata (300.000 km/s), quindi possiamo supporre di vedere un lampo nel momento in cui si verifica. E il suono del tuono, formato contemporaneamente al fulmine, richiede un tempo abbastanza notevole per percorrere la distanza dal luogo della sua origine all'osservatore in piedi a terra. Ad esempio, se sentiamo un tuono più di 5 secondi dopo aver visto un fulmine, possiamo concludere che il temporale è ad almeno 1,5 km di distanza da noi. La velocità del suono dipende dalle proprietà del mezzo in cui viaggia il suono. Gli scienziati hanno sviluppato vari metodi per determinare la velocità del suono in qualsiasi ambiente.
La velocità del suono e la sua frequenza determinano la lunghezza d'onda. Osservando le onde in uno stagno notiamo che i cerchi radianti sono a volte più piccoli e a volte più grandi, in altre parole la distanza tra le creste o le fosse delle onde può variare a seconda delle dimensioni dell'oggetto che le ha create. Tenendo la mano abbastanza in basso sopra la superficie dell'acqua, possiamo sentire ogni spruzzo che ci sfiora. Maggiore è la distanza tra le onde successive, meno spesso le loro creste toccheranno le nostre dita. Questo semplice esperimento ci permette di concludere che nel caso delle onde sulla superficie dell'acqua, a parità di velocità di propagazione delle onde, una frequenza maggiore corrisponde ad una minore distanza tra le creste delle onde, cioè ad onde più corte, e, viceversa, ad una la frequenza più bassa corrisponde a onde più lunghe.
Lo stesso vale per le onde sonore. Il fatto che un'onda sonora attraversi un certo punto nello spazio può essere giudicato dalla variazione di pressione in quel punto. Questo cambiamento ripete completamente la vibrazione della membrana della sorgente sonora. Una persona sente il suono perché l'onda sonora esercita una pressione variabile sul timpano dell'orecchio. Una volta che la cresta dell'onda sonora (o area alta pressione) arriva al nostro orecchio. Sentiamo la pressione. Se le aree di maggiore pressione dell'onda sonora si susseguono abbastanza rapidamente, il timpano del nostro orecchio vibra rapidamente. Se le creste dell'onda sonora sono molto indietro l'una rispetto all'altra, il timpano vibrerà molto più lentamente.
La velocità del suono nell'aria è un valore sorprendentemente costante. Abbiamo già visto che la frequenza del suono è direttamente correlata alla distanza tra le creste dell'onda sonora, cioè esiste una certa relazione tra la frequenza del suono e la lunghezza d'onda. Possiamo esprimere questa relazione nel modo seguente: la lunghezza d'onda è uguale alla velocità divisa per la frequenza. Un altro modo per dirlo è che la lunghezza d'onda è inversamente proporzionale alla frequenza, con un coefficiente di proporzionalità pari alla velocità del suono.
Come fa il suono a diventare udibile? Quando le onde sonore entrano nel condotto uditivo, fanno vibrare il timpano, l'orecchio medio e l'orecchio interno. Entrando nel fluido che riempie la coclea, le onde d'aria colpiscono le cellule ciliate all'interno dell'organo del Corti. Il nervo uditivo trasmette questi impulsi al cervello, dove vengono convertiti in suoni.
Misurazione del rumore
Il rumore è un suono sgradevole o indesiderato, oppure un insieme di suoni che interferiscono con la percezione di segnali utili, rompono il silenzio, hanno un effetto dannoso o irritante sul corpo umano e ne riducono le prestazioni.
Nelle aree rumorose, molte persone avvertono sintomi di malattia da rumore: aumento dell'eccitabilità nervosa, affaticamento, ipertensione.
Il livello di rumore è misurato in unità,
Esprimere il grado di pressione dei suoni, decibel. Questa pressione non è percepita all'infinito. Un livello di rumore di 20-30 dB è praticamente innocuo per l'uomo: si tratta di un rumore di fondo naturale. Per quanto riguarda i suoni forti, il limite consentito qui è di circa 80 dB. Un suono di 130 dB provoca già dolore in una persona e 150 diventa per lui insopportabile.
Il rumore acustico è costituito da vibrazioni sonore casuali di diversa natura fisica, caratterizzate da cambiamenti casuali di ampiezza e frequenza.
Quando un'onda sonora, costituita da condensazioni e rarefazioni d'aria, si propaga, la pressione sul timpano cambia. L'unità di pressione è 1 N/m2 e l'unità di potenza sonora è 1 W/m2.
La soglia uditiva è il volume sonoro minimo che una persona percepisce. Essa è diversa da persona a persona e pertanto, convenzionalmente, si considera soglia uditiva una pressione sonora pari a 2x10"5 N/m2 a 1000 Hz, corrispondente ad una potenza di 10"12 W/m2. È con questi valori che viene confrontato il suono misurato.
Ad esempio, la potenza sonora dei motori durante il decollo aeroplano a reazione pari a 10 W/m2, ovvero supera la soglia di 1013 volte. Operare con tale grandi numeri scomodo. Riguardo ai suoni di volume diverso si dice che uno è più forte dell'altro non di così tante volte, ma di così tante unità. L'unità di sonorità si chiama Bel, dal nome dell'inventore del telefono A. Bel (1847-1922). Il volume è misurato in decibel: 1 dB = 0,1 B (Bel). Una rappresentazione visiva di come sono correlati l'intensità del suono, la pressione sonora e il livello del volume.
La percezione del suono dipende non solo dalle sue caratteristiche quantitative (pressione e potenza), ma anche dalla sua qualità - frequenza.
Lo stesso suono a frequenze diverse differisce in volume.
Alcune persone non riescono a sentire i suoni ad alta frequenza. Pertanto, negli anziani, il limite superiore della percezione del suono scende a 6000 Hz. Non sentono, ad esempio, il cigolio di una zanzara o il trillo di un grillo, che producono suoni con una frequenza di circa 20.000 Hz.
Il famoso fisico inglese D. Tyndall descrive così una delle sue passeggiate con un amico: “I prati su entrambi i lati della strada brulicavano di insetti, che alle mie orecchie riempivano l'aria con il loro ronzio acuto, ma il mio amico non sentiva niente di tutto questo: la musica degli insetti volava oltre i confini del suo udito.
Livelli di rumore
Il volume, ovvero il livello di energia del suono, viene misurato in decibel. Un sussurro equivale a circa 15 dB, il fruscio delle voci in un'aula studentesca raggiunge circa 50 dB e il rumore della strada durante il traffico intenso è di circa 90 dB. I rumori superiori a 100 dB possono essere insopportabili per l'orecchio umano. I rumori intorno ai 140 dB (come il rumore di un aereo in decollo) possono essere dolorosi per l'orecchio e danneggiare il timpano.
Per la maggior parte delle persone, l’acuità uditiva diminuisce con l’età. Ciò è spiegato dal fatto che le ossa dell'orecchio perdono la loro mobilità originaria e quindi le vibrazioni non vengono trasmesse all'orecchio interno. Inoltre, le infezioni alle orecchie possono danneggiare il timpano e influenzare negativamente il funzionamento degli ossicini. Se riscontri problemi di udito, dovresti consultare immediatamente un medico. Alcuni tipi di sordità sono causati da danni all’orecchio interno o al nervo uditivo. La perdita dell'udito può anche essere causata da un'esposizione costante al rumore (ad esempio, in una fabbrica) o da esplosioni sonore improvvise e molto forti. Dovresti fare molta attenzione quando usi lettori stereo personali, poiché un volume eccessivo può anche causare sordità.
Rumore consentito nei locali
Per quanto riguarda i livelli di rumore, vale la pena notare che tale concetto non è effimero e non regolamentato dal punto di vista legislativo. Pertanto, in Ucraina, le regole adottate in epoca sovietica si applicano ancora oggi. Norme sanitarie rumore consentito nei locali degli edifici residenziali e pubblici e nelle aree residenziali. Secondo documento specificato, nei locali residenziali occorre garantire che il livello di rumore non superi i 40 dB durante il giorno e i 30 dB durante la notte (dalle ore 22:00 alle ore 8:00).
Spesso il rumore trasporta informazioni importanti. Un pilota di auto o moto ascolta attentamente i suoni prodotti dal motore, dal telaio e da altre parti di un veicolo in movimento, perché qualsiasi rumore estraneo può essere foriero di un incidente. Il rumore svolge un ruolo significativo nell’acustica, nell’ottica, nella tecnologia informatica e nella medicina.
Cos'è il rumore? È inteso come vibrazioni complesse casuali di varia natura fisica.
Il problema del rumore esiste da molto tempo. Già nell’antichità il rumore delle ruote sulle strade acciottolate causava insonnia a molti.
O forse il problema è sorto anche prima, quando i vicini della grotta hanno cominciato a litigare perché uno di loro bussava troppo forte mentre fabbricava un coltello di pietra o un'ascia?
Inquinamento acustico ambiente in continua crescita. Se nel 1948, intervistando i residenti delle grandi città, il 23% degli intervistati rispose affermativamente alla domanda se il rumore nel loro appartamento li disturbasse, nel 1961 la cifra era già del 50%. Nell’ultimo decennio, i livelli di rumore nelle città sono aumentati di 10-15 volte.
Il rumore è un tipo di suono, anche se spesso viene chiamato “suono indesiderato”. Allo stesso tempo, secondo gli esperti, il rumore di un tram è stimato in 85-88 dB, un filobus - 71 dB, un autobus con una potenza del motore superiore a 220 CV. Con. - 92 dB, meno di 220 l. Con. -80-85dB.
Scienziati di Università Statale L’Ohio ha scoperto che le persone che sono regolarmente esposte a rumori forti hanno una probabilità 1,5 volte maggiore rispetto ad altre di sviluppare un neuroma acustico.
Il neuroma acustico è un tumore benigno che causa la perdita dell’udito. Gli scienziati hanno esaminato 146 pazienti con neuroma acustico e 564 persone sane. A tutti è stato chiesto quanto spesso incontravano rumori forti di almeno 80 decibel (rumore traffico). Il questionario ha tenuto conto del rumore degli elettrodomestici, dei motori, della musica, delle urla dei bambini, del rumore in occasione di eventi sportivi, nei bar e nei ristoranti. Ai partecipanti allo studio è stato inoltre chiesto se utilizzassero dispositivi di protezione dell'udito. Coloro che ascoltavano regolarmente musica ad alto volume avevano un rischio 2,5 volte maggiore di sviluppare neuroma acustico.
Per quelli esposti a rumore tecnico – 1,8 volte. Per le persone che ascoltano regolarmente le urla dei bambini, il rumore negli stadi, nei ristoranti o nei bar è 1,4 volte superiore. Quando si indossano protezioni per l'udito, il rischio di sviluppare un neuroma acustico non è maggiore rispetto a quello delle persone che non sono affatto esposte al rumore.
Impatto del rumore acustico sull'uomo
L’impatto del rumore acustico sugli esseri umani varia:
R. Nocivo
Il rumore porta allo sviluppo di un tumore benigno
Il rumore a lungo termine influisce negativamente sull'organo dell'udito, allungando il timpano e riducendo così la sensibilità al suono. Porta alla distruzione del cuore e del fegato, all’esaurimento e al sovraccarico delle cellule nervose. Suoni e rumori ad alta potenza influenzano l'apparecchio acustico, i centri nervosi e possono causare dolore e shock. Ecco come funziona l'inquinamento acustico.
Rumori artificiali, prodotti dall'uomo. Sono loro che influiscono negativamente sistema nervoso persona. Uno dei rumori cittadini più dannosi è il rumore dei veicoli a motore sulle principali autostrade. Irrita il sistema nervoso, quindi una persona è tormentata dall'ansia e si sente stanca.
B. Favorevole
I suoni utili includono il rumore delle foglie. Lo sciabordio delle onde ha un effetto calmante sulla nostra psiche. Il silenzioso fruscio delle foglie, il mormorio di un ruscello, il leggero spruzzo d'acqua e il suono della risacca sono sempre piacevoli per una persona. Lo calmano e alleviano lo stress.
C. Medicinale
L'effetto terapeutico sugli esseri umani utilizzando i suoni della natura è emerso tra medici e biofisici che hanno lavorato con gli astronauti all'inizio degli anni '80 del XX secolo. Nella pratica psicoterapeutica, i rumori naturali vengono utilizzati nel trattamento di varie malattie come aiuto. Gli psicoterapeuti utilizzano anche il cosiddetto “rumore bianco”. È una specie di sibilo, che ricorda vagamente il suono delle onde senza gli spruzzi d'acqua. I medici credono che il “rumore bianco” calma e fa addormentare.
L'effetto del rumore sul corpo umano
Ma sono solo gli organi uditivi ad essere colpiti dal rumore?
Gli studenti sono incoraggiati a scoprirlo leggendo le seguenti dichiarazioni.
1. Il rumore provoca l’invecchiamento precoce. In trenta casi su cento, il rumore riduce di 8-12 anni l'aspettativa di vita delle persone nelle grandi città.
2. Una donna su tre e un uomo su quattro soffrono di nevrosi causate dall'aumento del livello di rumore.
3. Malattie come gastrite, ulcera gastrica e intestinale si riscontrano più spesso nelle persone che vivono e lavorano in ambienti rumorosi. Per i musicisti pop, l’ulcera allo stomaco è una malattia professionale.
4. Un rumore sufficientemente forte dopo 1 minuto può causare cambiamenti nell'attività elettrica del cervello, che diventa simile all'attività elettrica del cervello nei pazienti con epilessia.
5. Il rumore deprime il sistema nervoso, soprattutto quando è ripetuto.
6. Sotto l'influenza del rumore, si osserva una diminuzione persistente della frequenza e della profondità della respirazione. A volte compaiono aritmia cardiaca e ipertensione.
7. Sotto l'influenza del rumore, il metabolismo dei carboidrati, dei grassi, delle proteine e del sale cambia, il che si manifesta in cambiamenti nella composizione biochimica del sangue (diminuzione dei livelli di zucchero nel sangue).
Il rumore eccessivo (superiore a 80 dB) colpisce non solo gli organi uditivi, ma anche altri organi e sistemi (circolatorio, digestivo, nervoso, ecc.), I processi vitali vengono interrotti, il metabolismo energetico inizia a prevalere sul metabolismo plastico, il che porta all'invecchiamento precoce del corpo .
PROBLEMA DEL RUMORE
Una grande città è sempre accompagnata dal rumore del traffico. Negli ultimi 25-30 anni, nelle grandi città di tutto il mondo, il rumore è aumentato di 12-15 dB (ovvero, il volume del rumore è aumentato di 3-4 volte). Se c'è un aeroporto all'interno della città, come nel caso di Mosca, Washington, Omsk e molte altre città, ciò porta a molteplici eccessi del livello massimo consentito di stimoli sonori.
E ancora trasporto automobilisticoè tra le principali fonti di rumore in città. È questo che provoca nelle strade principali delle città un rumore fino a 95 dB sulla scala del fonometro. Il livello di rumore nei soggiorni con le finestre chiuse rivolte verso l'autostrada è inferiore di soli 10-15 dB rispetto alla strada.
Il rumore delle automobili dipende da molti motivi: marca dell'auto, sua funzionalità, velocità, qualità del manto stradale, potenza del motore, ecc. Il rumore del motore aumenta notevolmente quando si avvia e si riscalda. Quando l'auto si muove alla prima velocità (fino a 40 km/h), il rumore del motore è 2 volte superiore al rumore che crea alla seconda velocità. Quando l'auto frena bruscamente, anche il rumore aumenta notevolmente.
È stata rivelata la dipendenza dello stato del corpo umano dal livello del rumore ambientale. Sono stati notati alcuni cambiamenti nello stato funzionale del sistema nervoso centrale e cardiovascolare causati dal rumore. La malattia coronarica, l’ipertensione e l’aumento dei livelli di colesterolo nel sangue sono più comuni nelle persone che vivono in aree rumorose. Il rumore disturba in modo significativo il sonno, riducendone la durata e la profondità. Il tempo necessario per addormentarsi aumenta di un'ora o più e dopo il risveglio le persone si sentono stanche e hanno mal di testa. Con il passare del tempo, tutto ciò si trasforma in affaticamento cronico, indebolisce il sistema immunitario, contribuisce allo sviluppo di malattie e riduce le prestazioni.
Oggi si ritiene che il rumore possa ridurre l'aspettativa di vita di una persona di quasi 10 anni. Ci sono sempre più persone malate di mente perché i crescenti stimoli sonori hanno un effetto particolarmente forte sulle donne; In generale, il numero delle persone con problemi di udito nelle città è aumentato e mal di testa e maggiore irritabilità sono diventati i fenomeni più comuni.
INQUINAMENTO ACUSTICO
Il suono e il rumore ad alta potenza influiscono sull'apparecchio acustico e sui centri nervosi e possono causare dolore e shock. Ecco come funziona l'inquinamento acustico. Il silenzioso fruscio delle foglie, il mormorio di un ruscello, le voci degli uccelli, i leggeri schizzi d'acqua e il suono della risacca sono sempre piacevoli per una persona. Lo calmano e alleviano lo stress. Questo è usato nelle istituzioni mediche, negli uffici sollievo psicologico. I rumori naturali della natura stanno diventando sempre più rari, scompaiono completamente o vengono soffocati dai rumori industriali, dei trasporti e di altro tipo.
Il rumore a lungo termine influisce negativamente sull'organo uditivo, riducendo la sensibilità al suono. Porta alla distruzione del cuore e del fegato, all’esaurimento e al sovraccarico delle cellule nervose. Le cellule indebolite del sistema nervoso non riescono a coordinare abbastanza bene il loro lavoro vari sistemi corpo. È qui che sorgono interruzioni nelle loro attività.
Sappiamo già che un rumore di 150 dB è dannoso per l'uomo. Non per niente nel Medioevo avvenivano le esecuzioni sotto la campana. Il ruggito delle campane tormentava e lentamente uccideva.
Ogni persona percepisce il rumore in modo diverso. Molto dipende dall’età, dal temperamento, dalla salute e dalle condizioni ambientali. Il rumore ha un effetto cumulativo, cioè le irritazioni acustiche, accumulandosi nel corpo, deprimono sempre più il sistema nervoso. Il rumore ha un effetto particolarmente dannoso sull'attività neuropsichica del corpo.
I rumori causano disturbi funzionali del sistema cardiovascolare; ha un effetto dannoso sugli analizzatori visivi e vestibolari; ridurre attività riflessa che spesso provoca incidenti e infortuni.
Il rumore è insidioso, i suoi effetti dannosi sul corpo si verificano in modo invisibile, impercettibile, i danni al corpo non vengono rilevati immediatamente. Inoltre, il corpo umano è praticamente indifeso contro il rumore.
Sempre più spesso i medici parlano di malattie dovute al rumore, che colpiscono principalmente l'udito e il sistema nervoso. La fonte dell'inquinamento acustico può essere un'impresa industriale o un trasporto. Gli autocarri con cassone ribaltabile pesanti e i tram producono un rumore particolarmente forte. Il rumore influisce sul sistema nervoso umano e pertanto nelle città e nelle imprese vengono adottate misure di protezione dal rumore. Le linee ferroviarie, tramviarie e le strade lungo le quali transita il trasporto merci devono essere spostate dalle zone centrali delle città verso aree scarsamente popolate e attorno ad esse creare spazi verdi che assorbano bene il rumore. Gli aeroplani non dovrebbero sorvolare le città.
INSONORIZZAZIONE
L'isolamento acustico aiuta notevolmente a evitare gli effetti dannosi del rumore.
La riduzione dei livelli di rumore è ottenuta attraverso misure costruttive e acustiche. Negli involucri esterni degli edifici, le finestre e le porte-finestre hanno un isolamento acustico notevolmente inferiore rispetto alla parete stessa.
Il grado di protezione acustica degli edifici è determinato principalmente dagli standard acustici consentiti per i locali per un determinato scopo.
COMBATTERE IL RUMORE ACUSTICO
Il Laboratorio di Acustica del MNIIP sta sviluppando le sezioni “Ecologia Acustica” come parte della documentazione del progetto. Sono in corso di realizzazione progetti relativi all'insonorizzazione dei locali, al controllo del rumore, ai calcoli dei sistemi di rinforzo acustico e alle misurazioni acustiche. Sebbene nelle stanze ordinarie le persone desiderino sempre più il comfort acustico: una buona protezione dal rumore, un linguaggio comprensibile e l'assenza del cosiddetto. fantasmi acustici: immagini sonore negative formate da alcuni. Nei progetti progettati per combattere ulteriormente i decibel, si alternano almeno due strati: "duri" (cartongesso, fibra di gesso). Inoltre, la progettazione acustica dovrebbe occupare la sua modesta nicchia all'interno. Il filtraggio della frequenza viene utilizzato per combattere il rumore acustico.
CITTÀ E LUOGHI VERDI
Se proteggi la tua casa dal rumore degli alberi, sarà utile sapere che i suoni non vengono assorbiti dalle foglie. Colpendo il tronco, le onde sonore si spezzano, scendendo verso il suolo, dove vengono assorbite. L'abete rosso è considerato il miglior guardiano del silenzio. Anche lungo l'autostrada più trafficata puoi vivere in tranquillità se proteggi la tua casa con un filare di abeti verdi. E sarebbe bello piantare castagne nelle vicinanze. Un castagno maturo libera dai gas di scarico delle automobili uno spazio alto fino a 10 m, largo fino a 20 me lungo fino a 100 m. Inoltre, a differenza di molti altri alberi, il castagno si decompone sostanze tossiche gas quasi senza danni alla tua “salute”.
L'importanza di rendere più verdi le strade cittadine è grande: fitte piantagioni di arbusti e cinture forestali proteggono dal rumore, riducendolo di 10-12 dB (decibel), riducono la concentrazione di particelle nocive nell'aria dal 100 al 25%, riducono la velocità del vento da Da 10 a 2 m/s, riducono la concentrazione dei gas delle automobili fino al 15% per unità di volume d'aria, rendono l'aria più umida, ne abbassano la temperatura, cioè la rendono più accettabile per la respirazione.
Gli spazi verdi assorbono anche il suono; quanto più alti sono gli alberi e quanto più fitta è la loro piantagione, tanto meno si sente il suono.
Gli spazi verdi in combinazione con prati e aiuole hanno un effetto benefico sulla psiche umana, calmano la vista e il sistema nervoso, sono fonte di ispirazione e aumentano le prestazioni delle persone. Le più grandi opere d'arte e letteratura, scoperte di scienziati, sorsero sotto influenza benefica natura. È così che le più grandi creazioni musicali di Beethoven, Čajkovskij, Strauss e altri compositori, dipinti dei meravigliosi paesaggisti russi Shishkin, Levitan, opere di artisti russi e Scrittori sovietici. Non è un caso che siberiano centro scientificoè stato posato tra gli spazi verdi di Priobsky Bor. Qui, all'ombra dei rumori della città e circondati dal verde, i nostri scienziati siberiani conducono con successo le loro ricerche.
Il verde di città come Mosca e Kiev è elevato; in quest’ultima, ad esempio, si contano 200 volte più piantagioni per abitante che a Tokyo. Nella capitale del Giappone, nell'arco di 50 anni (1920-1970), circa la metà di tutte le aree verdi situate nel raggio di dieci chilometri dal centro furono distrutte. Negli Stati Uniti negli ultimi cinque anni sono andati perduti quasi 10mila ettari di parchi centrali delle città.
← Il rumore ha effetti dannosi sulla salute umana, principalmente deteriorando l’udito e le condizioni del sistema nervoso e cardiovascolare.
← Il rumore può essere misurato utilizzando strumenti speciali: fonometri.
← È necessario combattere gli effetti dannosi del rumore controllando il livello di rumore, nonché utilizzando misure speciali per ridurre i livelli di rumore.
Il suono viaggia attraverso le onde sonore. Queste onde viaggiano non solo attraverso gas e liquidi, ma anche attraverso i solidi. L'azione di qualsiasi onda consiste principalmente nel trasferimento di energia. Nel caso del suono, il trasferimento avviene sotto forma di piccolissimi movimenti a livello molecolare.
Nei gas e nei liquidi, un'onda sonora muove le molecole nella direzione del suo movimento, cioè nella direzione della lunghezza d'onda. Nei solidi, le vibrazioni sonore delle molecole possono verificarsi anche in una direzione perpendicolare all'onda.
Le onde sonore viaggiano dalle loro sorgenti in tutte le direzioni, come mostrato nell'immagine a destra, che mostra una campana di metallo che scontra periodicamente con la sua lingua. Queste collisioni meccaniche fanno vibrare la campana. L'energia delle vibrazioni viene trasmessa alle molecole dell'aria circostante e queste vengono allontanate dalla campana. Di conseguenza, la pressione aumenta nello strato d'aria adiacente alla campana, che poi si diffonde a ondate in tutte le direzioni dalla sorgente.
La velocità del suono è indipendente dal volume o dal tono. Tutti i suoni provenienti da una radio in una stanza, siano essi forti o deboli, acuti o bassi, raggiungono l'ascoltatore contemporaneamente.
La velocità del suono dipende dal tipo di mezzo in cui viaggia e dalla sua temperatura. Nei gas, le onde sonore viaggiano lentamente perché la loro struttura molecolare rarefatta offre poca resistenza alla compressione. Nei liquidi la velocità del suono aumenta e nei solidi diventa ancora più veloce, come mostrato nel diagramma sottostante in metri al secondo (m/s).
Percorso dell'onda
Le onde sonore viaggiano attraverso l'aria in un modo simile a quello mostrato nei diagrammi a destra. I fronti d'onda si muovono dalla sorgente ad una certa distanza l'uno dall'altro, determinata dalla frequenza delle vibrazioni della campana. La frequenza di un'onda sonora si determina contando il numero di fronti d'onda che la attraversano questo punto per unità di tempo.
Il fronte dell'onda sonora si allontana dalla campana vibrante.
Nell’aria riscaldata uniformemente il suono viaggia a velocità costante.
Il secondo fronte segue il primo ad una distanza pari alla lunghezza d'onda.
L'intensità del suono è massima in prossimità della sorgente.
Rappresentazione grafica di un'onda invisibile
Scandaglio sonoro delle profondità
Un raggio sonar costituito da onde sonore passa facilmente acqua dell'oceano. Il principio del sonar si basa sul fatto che le onde sonore vengono riflesse dal fondo dell'oceano; Questo dispositivo viene solitamente utilizzato per determinare le caratteristiche del terreno sottomarino.
Solidi elastici
Il suono viaggia in una piastra di legno. Le molecole della maggior parte dei solidi sono legate in un reticolo spaziale elastico, che è scarsamente compresso e allo stesso tempo accelera il passaggio delle onde sonore.
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