(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Распространение звука в пространстве и его воздействие на органы слуха человека
Вступление.
Звук — это распространяющиеся в упругих средах — газах, жидкостях и твёрдых телах — механические колебания, воспринимаемые органами слуха.
сейчас незначительно поразмышляем. Если, к примеру, в горах свалился гранит, а не было никого, кто мог бы слышать звук его падения, существовал звук либо нет? На вопросец можно ответить и положительно и негативно в одинаковой мере, потому что слово «звук» имеет двойственное значение. Потому необходимо договориться, что все-таки считать звуком — физическое явление в виде распространения звуковых колебаний в воздухе либо чувства слушателя. 1-ое по существу является предпосылкой, 2-ое следствием, при всем этом 1-ое понятие о звуке — беспристрастное, 2-ое — личное.
В первом случае звук вправду представляет собой поток энергии, текущей подобно речному сгустку. Таковой звук может поменять среду, через которую он проходит, и сам меняется ею. Во 2-м случае под звуком мы осознаем те чувства, которые появляются у слушателя при действии звуковой волны через слуховой аппарат на обычно расположенный в головном отделе тела и представляющий из себя малогабаритное скопление орган животного, служащий для передачи в обычно расположенный в головном отделе тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков»> обычно расположенный в головном отделе тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков»>тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков). Слыша звук, человек может испытывать разные чувства. Самые различные эмоции(Эмоции отличают от других видов эмоциональных процессов: аффектов, чувств и настроений) вызывает у нас тот непростой комплекс звуков, который мы называем музыкой. Звуки составляют базу речи, которая служит основным средством общения в людском обществе. И, в конце концов, существует таковая форма звука, как шум. анализ звука с позиций личного восприятия наиболее сложен, чем при беспристрастной оценке.
Распространение звука в пространстве и его действие на органы слуха человека.
При достижении звуковой волной какой-нибудь точки места, частички вещества, до того не совершавшие упорядоченных движений, начинают колебаться. Хоть какое движущееся тело, в том числе и колеблющееся, способно совершать работу, другими словами оно владеет энергией. Как следует, распространение звуковой волны сопровождается распространением энергии. Источником данной нам энергии является колеблющееся тело, которое и испускает в окружающее место(вещество) энергию.
Органы слуха человека способны принимать колебания с частотой от 15-20 герц до 16-20 тыщ герц. Механические колебания с обозначенными частотами именуются звуковыми либо акустическими(акустика — учение о звуке)
Итак, звук — это волновой колебательный процесс, происходящий в упругой среде и вызывающий слуховое чувство. Но восприимчивость человека к звукам избирательна, потому мы говорим о слышимых и неслышимых звуках. совокупа тех и остальных в общем припоминает диапазон солнечных лучей, в каком есть видимая область — от красноватого до фиолетового цвета и две невидимые — инфракрасная и ультрафиолетовая. По аналогии с солнечным диапазоном звуки, которые не воспринимаются человечьим ухом, именуются инфразвуками, ультразвуками и гиперзвуками.
Что все-таки происходит в органах слуха с разными системами и действиями преобразования слуха? Разглядим строение слухового аппарата человека.
Внешнее ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода, соединяющих её с барабанной перепонкой. Основная функция внешнего уха — определение направления на источник звука. Слуховой проход представляющий сужающуюся вовнутрь трубку длиной в два сантиметра, защищает внутренние части уха и играет роль резонатора. Слуховой проход завершается барабанной перепонкой — мембраной, которая колеблется под действием звуковых волн. Конкретно тут, на наружной границе среднего уха, и происходит преобразование беспристрастного звука в личный. За барабанной перепонкой размещены три малеханьких соединённых меж собой косточки: молоточек, наковальня и стремя, при помощи которых колебания передаются внутреннему уху.
Там, в слуховом нерве, они преобразуются в электронные сигналы. Малая полость, где находится молоточек, наковальня и стремя, заполнена воздухом и соединена с полостью рта евстахиевой трубой. Благодаря крайней поддерживается однообразное давление на внутреннюю и внешнюю сторону барабанной перепонки. Обычно евстахиева труба закрыта, а раскрывается только при неожиданном изменении давления(при зевании, глотании) для сглаживания его. Если у человека евстахиева труба закрыта, к примеру, в связи с простудным болезнью, то давление не выравнивается, и человек чувствует боль (физическое или эмоциональное страдание, мучительное или неприятное ощущение) в ушах.
Дальше колебания передаются от барабанной перепонки к овальному окну, которое является началом внутреннего уха.
Сила, работающая на барабанную перепонку, равна произведению давления на площадь барабанной перепонки.
Но истинные таинства слуха начинаются с овального окна. Звуковые волны распространяются в воды (перилимфе), которой заполнена улитка. Этот орган внутреннего уха, по форме напоминающий улитку, имеет длину три сантиметра и по всей длине разделён перегородкой на две части. Звуковые волны доходят до перегородки, огибают её и дальше распространяются по направлению практически к тому же месту, где они в первый раз задели перегородки, но уже с иной стороны.
Перегородка улитки состоит из главный мембраны, весьма толстой и тугой. Звуковые колебания делают на её поверхности волнообразную рябь, при всем этом гребни для разной частоты лежат в совсем определённых участках мембраны.
Механические колебания преобразуются в электронные в особом органе(органе Корти), размещённом над верхней частью главный мембраны.
Над органом Корти размещена текториальная мембрана. Оба эти органа погружены в жидкость — эндолимфу и разделены от остальной части улитки мембраной Рейснера. Волоски, растущие из органа Корти практически пронизывают текториальную мембрану, и при появлении звука они соприкасаются — происходит преобразование звука, сейчас он закодирован в виде электронных сигналов.
Приметную роль в усилении нашей возможности к восприятию звуков играет дерматологический покров и кости черепа, что обосновано их неплохой проводимостью. к примеру, если приложить ухо к рельсу, то движение приближающегося поезда можно найти за длительное время до его возникновения.
Характеристики звука и его свойства.
Главные физические свойства звука — частота и интенсивность колебаний. Они и влияют на слуховое восприятие людей.
Периодом колебания именуется время, в течение которого совершается одно полное качание. Можно привести в пример качающийся маятник, когда он из последнего левого положения {перемещается} в последнее правое и ворачивается назад в начальное положение.
Частота колебаний — это число полных колебаний(периодов)за одну секунду. Эту единицу именуют герцем (Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)). Чем больше частота колебаний, тем наиболее высочайший звук мы слышим, другими словами звук имеет наиболее высочайший тон. В согласовании с принятой интернациональной системой единиц, 1000 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) именуется килогерцем (кГц), а 1.000.000 — мегагерцем (МГц).
Распределение по частотам: слышимые звуки — в границах 15Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)-20кГц, инфразвуки — ниже 15Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ); ультразвуки — в границах 1,5104 — 109 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ); гиперзвуки — в границах 109 — 1013Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ).
Ухо человека более чувствительно к звукам с частотой от 2000 до 5000 кГц. Большая острота слуха наблюдается в возраст 15-20 лет. С годами слух усугубляется.
С периодом и частотой колебаний соединено понятие о длине волны. Длиной звуковой волны именуется расстояние меж 2-мя поочередными сгущениями либо разрежениями среды. На примере волн, распространяющихся на поверхности воды, — это расстояние меж 2-мя гребнями.
Звуки различаются также по тембру. Главный тон звука сопровождается второстепенными тонами, которые постоянно выше по частоте(обертона). Тембр — это высококачественная черта звука. Чем больше обертонов накладывается на главный тон, тем «сочнее» звук в музыкальном отношении.
2-ая основная черта — амплитуда колебаний. Это наибольшее отклонение от положения равновесия при гармонических колебаниях. На примере с маятником — наибольшее отклонение его в последнее левое положение, или в последнее правое положение. Амплитуда колебаний описывает интенсивность(силу) звука.
Сила звука, либо его интенсивность, определяется количеством акустической энергии, протекающей за одну секунду через площадь в один квадратный сантиметр. Как следует, интенсивность акустических волн зависит от величины акустического давления, создаваемого источником в среде.
С интенсивностью звука в свою очередь связана громкость. Чем больше интенсивность звука, тем он громче. Но эти понятия не равнозначны. Громкость — это мера силы слухового чувства, вызываемого звуком. Звук схожей интенсивности может создавать у разных людей неодинаковое по собственной громкости слуховое восприятие. Любой человек владеет своим порогом слышимости.
Звуки весьма большенный интенсивности человек перестаёт слышать и принимает их как чувство давления и даже боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани). Такую силу звука именуют порогом болевого чувства.
Шум. Музыка. Речь.
Исходя из убеждений восприятия органами слуха звуков, их можно поделить в главном на три группы: шум, музыка и речь. Это различные области звуковых явлений, владеющие специфичной для человека информацией.
Шум — это бессистемное сочетание огромного количества звуков, другими словами слияние всех этих звуков в один нестройный глас. Считается, что шум — это категория звуков, которая мешает человеку либо раздражает.
люди выдерживают только определённую дозу шума. Но если проходит час — иной, и шум не прекращается, то возникает напряжение, стрессовость и даже боль (физическое или эмоциональное страдание, мучительное или неприятное ощущение).
Звуком можно уничтожить человека. В средние века была даже таковая казнь, когда человека сажали под колокол и начинали в него лупить. Равномерно колокольный гул убивал человека. Но это было в средние века. В наше время возникли сверхзвуковые самолёты. Если таковой самолёт пропархает над городом на высоте 1000-1500 метров, то в домах лопнут стёкла.
Музыка — это особенное явление в мире звуков, но, в отличие от речи, она не передаёт четких смысловых либо лингвистических значений. Эмоциональное насыщение и приятные музыкальные ассоциации начинаются в ранешном детстве, когда у ребёнка ещё словесного общения. Ритмы и напевы связывают его с мамой, а пение и танцы являются элементом общения в играх. Роль музыки в жизни человека так велика, что в крайние годы медицина приписывает ей лечебные характеристики.
При помощи музыки можно восстановить биоритмы, обеспечить лучший уровень деятель сердечно-сосудистой системы.
А ведь стоит только вспомянуть, как бойцы идут в бой. Сызвека песня была обязательным атрибутом солдатского марша.
Речь — важное средство мышления и общения людей. Речь состоит из наиболее либо наименее долгих шумов и тонов, составляющих группы. Овладение речью происходит еще в детском возрасте, когда ребёнок еще лишь слушает и пробует воспроизвести самые легкие и просто произносимые слова: «мать» и «папа».
Законы распространения звука.
К главным законам распространения звука относятся законы его отражения и преломления на границах разных сред, также дифракция звука и его рассеяние при наличии препятствий и неоднородностей в среде и на границах раздела сред.
На дальность распространения звука оказывает воздействие фактор поглощения звука, другими словами необратимый переход энергии звуковой волны в остальные виды энергии, а именно, в тепло. Принципиальным фактором является также направленность излучения и скорость распространения звука, которая зависит от среды и её специфичного состояния.
От источника звука акустические волны распространяются во все стороны. Если звуковая волна проходит через сравнимо маленькое отверстие, то она распространяется во все стороны, а не идёт направленным пучком. К примеру, уличные звуки, проникающие через открытую форточку в комнату, слышны во всех её точках, а не только лишь против окна.
Нрав распространения звуковых волн у препятствия зависит от соотношения меж размерами препятствия и длиной волны. Если размеры препятствия малы по сопоставлению с длиной волны, то волна обтекает это препятствие, распространяясь во все стороны.
Звуковые волны, проникая из одной среды в другую, отклоняются от собственного начального направления, другими словами преломляются. Угол преломления быть может больше либо меньше угла падения. Это зависит от того, из какой среды в какую просачивается звук. Если скорость звука во 2-ой среде больше, то угол преломления будет больше угла падения, и напротив.
Встречая на своём пути препятствие, звуковые волны отражаются от него по строго определённому правилу — угол отражения равен углу падения — с сиим соединено понятие эха. Если звук отражается от нескольких поверхностей, находящихся на различных расстояниях, возникает неоднократное эхо.
Звук распространяется в виде расходящейся сферической волны, которая заполняет всё больший объём. С повышением расстояния, колебания частиц среды слабеют, и звук рассеивается. Понятно, что для роста дальности передачи звук нужно концентрировать в данном направлении. Когда мы желаем, к примеру, чтоб нас услышали, мы прикладываем ладошки ко рту либо пользуемся рупором.
Огромное воздействие на дальность распространения звука оказывает дифракция, другими словами искривление звуковых лучей. Чем разнороднее среда, тем больше искривляется звуковой луч и, соответственно, тем меньше дальность распространения звука.
Инфразвук, ультразвук, гиперзвук.
Инфразвук — упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области слышимых человеком частот. Обычно за верхнюю границу инфразвукового спектра принимают 15-4- Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ); такое определение условно, так как при достаточной интенсивности слуховое восприятие возникает и на частотах в единицы Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ), хотя при всем этом исчезает тональный нрав чувства, и делаются различимыми только отдельные циклы колебаний. Нижняя частотная граница инфразвука неопределённа. В истинное время область его исследования простирается вниз приблизительно до 0,001 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ). Таковым образом спектр инфразвуковых частот обхватывает около 15-ти октав.
Инфразвуковые волны распространяются в воздушной и аква среде, также в земной коре( в этом случае их именуют сейсмическими и их изучает сейсмология). К инфразвукам относятся также низкочастотные колебания крупногабаритных конструкций, а именно тс, спостроек.
Основная изюминка инфразвука, обусловленная его низкой частотой, — это маленькое поглощение. При распространении в глубочайшем море и в атмосфере на уровне земли инфразвуковые волны частоты 10-20 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) затухают на расстоянии 1000 км не наиболее чем на несколько Дб (децибелл). Из-за большенный длины волны на инфразвуковых частотах не много и рассеяние звука в естественных средах; приметное рассеяние делают только весьма большие объекты — бугры, горы, большие строения и др.. Вследствие малого поглощения и рассеяния инфразвук может распространяться на весьма огромные расстояния. Понятно, что звуки извержения вулканов, атомных взрывов могут неоднократно обходить вокруг земного шара, сейсмические волны могут пересекать всю толщу Земли. По сиим же причинам инфразвук практически нереально изолировать, и все звукопоглощающие материалы теряют свою эффективность на инфразвуковых частотах.
Источниками инфразвука, связанными с людской Деятельностью, являются взрывы, орудийные выстрелы, ударные волны от сверхзвуковых самолётов, акустическое излучение реактивных движков и др.. Всякий весьма звучный звук несёт с собой, как правило, и инфразвуковую энергию. Типично, что излучением инфразвука сопровождается процесс речеобразования. Значимый вклад в инфразвуковое загрязнение среду дают транспортные шумы как аэродинамического, так и вибрационного происхождения.
Установлено, что инфразвук с высочайшим уровнем интенсивности(120Дб и наиболее) оказывает вредное воздействие на человечий организм. Ещё наиболее вредными являются инфразвуковые вибрации, так как при их действии могут возникать небезопасные резонансные явления отдельных органов. Мощнейший инфразвук может вызывать разрушение и повреждение конструкций, оборудования. Совместно с тем инфразвук вследствие большенный дальности распространения находит полезное практическое применение при исследовании океанической среды, верхних слоёв атмосферы, при определении места извержения либо взрыва. Инфразвуковые волны, излучаемые при подводных извержениях, разрешают предсказать появление цунами.
Ультразвук — упругие волны с частотами примерно от (1,5 — 2)104Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) (15 — 20 кГц) до 109 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)(1ГГц); область частотных волн от 109 до 1012 — 1013 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) принято именовать гиперзвуком. По частоте ультразвук комфортно подразделять на 3 спектра: ультразвук низких частот(1,5104 — 105Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)), ультразвук средних частот(105 — 107Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)), область больших частот ультразвука(107 — 109Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)). Любой из этих диапазонов характеризуется своими специфичными чертами генерации, приёма, распространения и внедрения.
По физической природе ультразвук представляет собой упругие волны, и в этом он не различается от звука, потому частотная граница меж звуковыми и ультразвуковыми волнами условна. Но благодаря наиболее высочайшим частотам и, как следует, малым длинам волн, имеет пространство ряд особенностей распространения ультразвука.
Ввиду малой длины волны ультразвука, нрав его определяется до этого всего молекулярной структурой среды. Ультразвук в газе, и а именно в воздухе, распространяется с огромным затуханием. воды и твёрдые тела представляют собой, обычно, отличные проводники ультразвука, — затухание в их существенно меньше. Потому области использования ультразвука средних и больших частот относятся практически только к жидкостям и твёрдым телам, а в воздухе и в газах используют ультразвук лишь низких частот.
Ультразвуковым волнам было найдено больше всего внедрения в почти всех областях людской деятель: в индустрии, в медицине, в быту, ультразвук употребляли для бурения нефтяных скважин и т.д. От искусственных источников можно получить ультразвук интенсивностью в несколько сотен Вт/см2.
Ультразвуки могут издавать и принимать такие звериные, как собаки, кошки, дельфины, муравьи, летучие мыши и др. Летучие мыши во время полёта издают недлинные звуки высочайшего тона. В своём полёте они руководствуются отражениями этих звуков от предметов, встречающихся на пути; они могут даже ловить насекомых, руководствуясь лишь эхом от собственной маленькой добычи. Кошки и собаки могут слышать весьма высочайшие свистящие звуки (ультразвуки).
Гиперзвук — это упругие волны с частотами от 109 до 1012 — 1013 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ). По физической природе гиперзвук ничем не различается от звуковых и ультразвуковых волн. Благодаря наиболее высочайшим частотам и, как следует, наименьшей, чем в области ультразвука, длинам волн существенно наиболее существенными стают взаимодействия гиперзвука с квазичастицами в среде — с электронами проводимости, термическими фононами и др.. Гиперзвук также нередко представляют как поток квазичастиц — фононов.
Область частот гиперзвука соответствует частотам электромагнитных колебаний дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов(так именуемые сверхвысокие частоты).Частота 109 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) в воздухе при обычном атмосферном давлении и комнатной температуре обязана быть 1-го порядка с длиной вольного пробега молекул в воздухе при этих же критериях. Но упругие волны могут распространяться в среде лишь при условии, что их длина волны приметно больше длины вольного пробега частиц в газах либо больше межатомных расстояний в жидкостях и твёрдых телах. Потому в газах ( а именно в воздухе) при обычном атмосферном давлении гиперзвуковые волны распространяться не могут. В жидкостях затухание гиперзвука весьма велико и дальность распространения мала. Сравнимо отлично гиперзвук распространяется в твёрдых телах — монокристаллах, в особенности при низкой температуре. Но даже в таковых критериях гиперзвук способен пройти расстояние только в 1, максимум 15 см.
План.
1. Распространение звука в пространстве и его действие на органы слуха человека.
2. Характеристики звука и его свойства.
3. Шум. Музыка. Речь.
4. законы распространения звука.
5. Инфразвук, ультразвук, гиперзвук.
Перечень использованной литературы.
1.Хорбенко Иван Григорьевич: «За пределами слышимого»;2-е издание,1986г..
2.Клюкин Игорь Иванович: «Умопомрачительный мир звука»;2-е издание, 1986г..
3. Кошкин Н. И., Ширкевич М.Г.: «Справочник по простой физике»; 10-е изд., 1988г.
4. веб: онлайн-библиотека Мошкова(www.lib.ru). Научно-популярная литература, Физика — онлайн-энциклопедия в 5 томах, «З», ультразвук, инфразвук, гиперзвук. HTTP://www.physicum.narod.ru
5. Набросок — веб:
http://www.melfon.ru/TOMSK/kvz.htm
Министерство Культуры Русской Федерации
Санкт-Петербургский Муниципальный Институт кино и Телевидения
Вечернее отделение.
Контрольная работапо дисциплине Введение в специальность
на тему:
«Исследование звука. Главные характеристики слуха
человека».
Выполнила студентка группы № 7252:
…
Принял декан вечернего отделения, доцент:
Тарасов Б.Н.
Санкт-Петербург 2002г.
]]>