Механическая волна Звук Музыкальный тон шум

Волновой фронт Волновая поверхность Амплитуда Период Частота Скорость Длина волны Продольные и поперечные волны Интенсивность и громкость звука Высота, тембр

Длина волны: Скорость волны:

Влияние шума и громких звуков на здоровье человека

Механической волной называется процесс распространения колебаний в упругой среде, который сопровождается передачей энергии колеблющегося тела от одной точки упругой среды к другой. Упругая среда – это среда, частицы которой связаны между собой силами упругости, препятствующими какой-либо деформации. Источником любой волны является колебание, которое распространяется от источника в виде волны. Если источник колеблется синусоидально, то и волна в абсолютно упругой среде будет иметь форму синусоиды в пространстве и во времени. Если колебания источника задать в виде x (t)= A sin (ωt), а скорость волны в данной среде равна υ, то математическое описание волны, движущейся со скоростью υ вдоль x в сторону возрастания имеет вид x (t,x) = A sin ω(t - ) = A sin (ωt - kx), где k – волновое число (k = = 2ν), ω – циклическая частота (ω = 2ν = ), (ωt - kx) – фаза волны, υ – фазовая скорость волны. Волновой фронт – это поверхность, все точки которой имеют одну и ту же фазу. Линия, проведенная перпендикулярно волновому фронту в направлении распространения волны, называется лучом. Луч указывает направление распространения волны. Основными параметрами волны являются: амплитуда (А) – максимальная высота пучности или глубина впадины, измеренная относительно нулевого уровня (или положения равновесия); длина волны (λ) – расстояние между двумя соседними пучностями (впадинами) λ = υ T или минимальное расстояние между точками, колебания которых происходят в азе; частота (ν) – число гребней, проходящих через данную точку за единицу времени (или число полных колебаний); период (T) – наименьший промежуток времени, по истечении которого повторяются значения всех величин, характеризующих движение; скорость (υ), с которой перемещается гребень волны (это не скорость частиц!), υ = λ ν.

Волна называется продольной, если колебания частиц среды происходят в направлении распространения волн. Волна называется поперечной, если частицы среды колеблются в направлениях, перпендикулярных к направлению распространению волн. Раздел физики, занимающийся изучением звуковых явлений, называется акустикой. Колебания среды, воспринимаемые органом слуха, называются звуком. Звуковая волна – упругая волна, представляющая собой зоны сжатия и разрежения упругой среды (в газах, жидкостях, твердых телах), передающаяся на расстояние с течением времени. Звуковые волны классифицируются по частоте следующим образом: инфразвук (ν < 16 Гц); слышимый звук (16 < ν < Гц); ультразвук (ν > Гц); гиперзвук (109 < ν < 1012 – 1013 Гц). Звуки разделяются на шумы и музыкальные тоны. Шум – хаос множества кратковременных разнообразных звуков (хруст, шелест, шорох, стук ит.п.) – представляют собой сложение большого числа колебаний с близкими амплитудами, но различными частотами (имеет сплошной спектр). Музыкальный тон создается правильными периодическими колебаниями звучащего тела (камертон, поющий голос, струна) и представляет собой синусоидальное колебание ноты (до, ре, ми, фа, соль, ля, си). Музыкальный звук (созвучие) – результат наложения нескольких одновременно звучащих музыкальных тонов, из которых можно выделить основной тон, соответствующий наименьшей частоте.

Основными характеристиками музыкального звука можно считать громкость, высоту звука и тембр. Громкость – степень слышимости звука – определяется амплитудой колебаний в звуковой волне. Высота звука определяется частотой звуковых колебаний. Тембр – оттенок звука – зависит от того, сколько обертонов присоединяется к основному тону и какова их интенсивность и частота. По тембру мы легко отличаем звуки скрипки и рояля, флейты и гитары, голоса людей. Уровень интенсивности звука определяется в единицах, называемых децибелами (дБ). Скорость звука зависит от упругих свойств среды и от тепературы. Скорость звука в газах, меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях, как правило, меньше чем в твердых телах. (При t = 20 °С cвоздух = 343 м/с, свода = 1490 м/с, сжелезо = 5850 м/с). Скорость звука в идеальных газах с ростом температуры растет как, где T – абсолютная температура ( в воздухе с = 331 м/с при t = 0 °С, с = 343 м/с при 20 °С). В жидкостях скорость звука, как правило, уменьшается с ростом температуры (исключение – вода). В металлах, как правило, скорость звука уменьшается с ростом температуры.