Акустика. Физика звука

Акустика. Физика звука

    Как мы слышим? Какова скорость звука? Как он распространяется? На все эти вопросы отвечает отдельная наука о природе звука - акустика. 

    Что такое акустика

    Определение

    Акустика - наука о физической природе звука. 

    Но что такое звук? Звук - механические колебания, распространяющиеся в виде упругой волны в жидкой, твердой или газообразной среде. 

    Характеристики звука

    Звуковые волны, в зависимости от их спектра, делятся на шумы и музыкальные звуки.

    Традиционно, звуком называют колебания определенной частоты, воспринимаемые слухом человека. Диапазон частот колебаний, которое воспринимает ухо: от 20 до 20000 Герц. Данное деление условно и границы диапазона не являются четкими, все зависит также от индивидуальных особенностей слуха каждого человека. Речь и большинство звуков, которые мы слышим, лежат в пределах около 4000-5000 Герц.  

    Ниже границы в 20 Герц лежит область инфразвука, а выше верхней границы слышимого диапазона - область ультразвука.

    Частота ϑ связана с длиной волны λ соотношением λ=Vϑ, где V - скорость распространения звука в среде.

    Помимо частоты и длины волны звук характеризуется громкостью. Громкость (уровень звукового давления) измеряется в децибелах. 

    Определение

    Децибел - логарифмическая единица измерения громкости звука, одна десятая часть белла.

    1 Db=20lgp20 мкПа, где p - измеренное звуковое давление, 20 мкПа - минимальное звуковое давление, при котором человек слышит звук.

    восприятие звуков

    Современные направления акустики

    Акустика изучает вопросы распространения звуковых волн в различных средах и прикладные проблемы, связанные с этим. Исследования в области акустики проводились еще в глубокой древности. Доказательством тому служит факт построения античных амфитеатров таким образом, чтобы зрители даже на высоких трибунах могли слышать речь актеров. 

    В настоящее время акустика разделяется на множество направлений, таких как:

    • физическая акустика;

    • психоакустика;

    • музыкальная акустика;

    • электроакустика;

    • медицинская акустика;

    • биоакустика;

    • физиологическая акустика;

    • гидроакустика.

    Пример

    Летучие мыши и дельфины испускают сигналы с частотой соответственно 100 кГц и 1 МГц. Найдите частоту этих звуков.

    Решение.

    Длина волны вычисляется по формуле λ=Vϑ, где V - скорость распространения звука в среде. В воздухеV=343 мс, в воде V=1531 мс.

    Для летучих мышей:

    λ=Vϑ=343105=3,43 мм

    Для дельфинов:

    λ=Vϑ=1531106=1,5 мм

    Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
    Средняя оценка статьи
    5,0 из 5 (6 голосов)