Звукові хвилі

Звукові хвилі – це пружні хвилі в середовищі, які викликають у людини слухові відчуття. Звуки, які сприймаються людським вухом, є одним з найважливіших джерел інформації про навколишній світ.

Шум моря і вітру, спів птахів, голоси людей вивчає область фізики – акустика.

Розглянемо процес виникнення і сприйняття звукових хвиль. Коливання джерела звуку (наприклад, струни або голосових зв’язок) викликають в повітрі хвилі стиснення і розрідження.

Досягнувши людського вуха, звукові хвилі змушують барабанну перетинку здійснювати вимушені коливання з частотою, рівній частоті коливань джерела. Понад 20000 ниткоподібних рецепторних закінчень, які знаходяться у внутрішньому вусі, перетворять механічні коливання в електричні імпульси.

При передачі імпульсів по нервових волокнах у головний мозок у людини виникають певні слухові відчуття.

Звук може поширюватися у вигляді поздовжніх і поперечних хвиль. В газоподібних і рідких середовищах виникають тільки поздовжні хвилі, в твердих тілах, крім поздовжніх, виникають також і поперечні хвилі.

Швидкість поширення звукової хвилі залежить від властивостей середовища. Наприклад, в повітрі звукова хвиля поширюється зі швидкістю 330-340 м/с.

В залежності від структури спектра коливань середовища розрізняють:

    Шуми; Музичні звуки.

Шуми – це неперіодичні коливання. Їм відповідає суцільний спектр, тобто набір частот, які безперервно заповнюють деякий інтервал. Музичні звуки володіють лінійчатим спектром з кратними частотами.

Згідно з легендою, Піфагор всі музичні звуки розташував в ряд, розбивши цей ряд на октави, а октаву – на 12 частин (7 основних тонів і 5 півтонів). Всього налічується 10 октав. Зазвичай, при виконанні музичних творів, використовуються 7-8 октав. Звуки частотою більше 3000 Гц в якості музичних тонів не використовуються, вони занадто різані і пронизливі.

Для слухача людини відразу стають очевидними дві характеристики звуку, а саме його:

    Гучність; Висота тону.

Кожній з цих суб’єктивних характеристик відповідає величина, яка вимірюється фізичними методами.

Гучність пов’язана з енергією звукової хвилі.

Енергія хвилі пропорційна квадрату амплітуди.

Чим більше інтенсивність, тим звук голосніше. Висота тону звуку визначається частотою пружних коливань, які сприймаються вухом. Наприклад, комар, який летить, видає звук високого тону, джміль – звук низького тону.

Звук характеризується тембром. Тембр звуку (іноді його називають забарвленням звуку) визначається амплітудами і частотою додаткових обертонів – звуків більш високої частоти. На основний тон можуть накладатися обертони з різними амплітудами, що і визначає тембр звуку.

Слухові відчуття у людини викликають звукові хвилі з частотою коливань, які лежать в межах від 20 Гц до 20 кГц. Писк комара близький до верхньої межі, рокіт морських хвиль – до нижньої. А що за межами? А за межами нечутні звуки.

Пружні хвилі з частотою менше 20 Гц називаються інфразвуком, з частотою більше 20 кГц – ультразвуком. Ультразвук вже добре вивчений і широко використовується в науці і техніці, а інфразвук досі багато в чому залишається Загадкою.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 2.50 out of 5)

Звукові хвилі