Синият кит, най-голямото живо животно, издава звук, който е много по-силен от шума на изстрелваща се ракета. Такава шумност човек не може да понесе. Има дори и шумово оръжие. Силата на звука е само малко по-висока от гласа на кита.
Какво определя силата на звука? Защо интензивните и ниски звуци могат да наранят и дори да бъдат смъртоносни, докато високите не могат? Защо ниските звуци се чуват на по-голямо разстояние от високите? Статията ще отговори на тези въпроси.
Какво определя силата на звука
Тази стойност зависи от звуковата честота и дължината на вълната, от акустичното налягане и енергията на звуковия поток. Но първо нещата.
Какво определя силата на звука? Физиката отдавна знае, че силата на звука се определя от характеристиките на вълната. Колкото по-бързо вибрира източникът на звук, толкова по-високочестотата на вълната и по-късата й дължина. Високочестотните звуци наричаме тихи, възприемаме ги като фини. Можем да чуем само на кратко разстояние поради малката дължина на вълната. Нискочестотните звуци се считат за груби, възприемат се като силни и могат да бъдат чути от далеч.
Акустично налягане и звуков поток
Какво определя силата на звука? В допълнение към характеристиките на вълната, от акустичното налягане. Това налягане е по-голямо от атмосферното налягане, то генерира вибриращо тяло. Ако източникът на звук се движи с голяма амплитуда, ниска честота, налягането се увеличава значително.
Налягането създава енергията на звуковия поток. Тази стойност се измерва в W / m2 и показва колко кинетична енергия преминава през повърхността за 1 секунда. Колкото по-високо е налягането, толкова по-интензивен е потокът.
Обем на звука и енергия
На въпроса от какво зависи силата на звука, физиката дава отговор: от потока на звуковата енергия. Да предположим, че енергията се е увеличила 10 пъти - обемът ще се увеличи с един бел (1 b). Bel е единица за сила на звука, но за удобство и точност на измерванията беше решено да се използват децибели (1 dB=0,1 b).
Означете първоначалната звукова енергия като E0. Ако се увеличи 10 пъти и е равна на 10 E0, тогава силата на звука ще се увеличи с 10 dB, ако 100 пъти - с 20 dB и т.н. Флуктуациите в звуковата енергия, които човешкото ухо може да възприеме, имат граници. Обхватът им се променя в 10трилион пъти, промяна на силата на звука - 130 dB. Минимално ниво на звукова енергия E0=10-12 W/m2. Не всеки може да чуе толкова слаб звук, а само човек с много развит слух. Именно със стойността на E0 всички звуци се сравняват, за да се характеризират като тихи или силни.
За по-голяма яснота, нека дадем примери за най-често срещаните звуци, да сравним техния обем и енергията на звуковия поток. Разбираемо е, че звуците се възприемат от човек от разстояние от няколко метра.
| Тип звук | Обем на звука (db) |
Звукова енергия (W/m2) |
| шумоляне на листа | 10 | 10-11 |
| часовник тиктака | 20 | 10-10 |
| спокоен разговор | 40 | 10-8 |
| силни разговори | 70 | 10-5 |
| шумна улица | 90 | 10-3 |
| влак на метрото | 100 | 10-2 |
Нечувани звуци и праг на болка
Какво определя силата на звука? В допълнение към всичко, което вече е обмислено, от прага на слуха. Звукът може да бъде произволно силен (за други живи същества или специални устройства), но ако честотата му е по-малка от 16-20 Hz (инфразвук) и повече от 16-20 kHz (ултразвук), тогава няма да го възприемем.
Въпреки че не чуваме инфразвук и ултразвук,те влияят на човек по различни начини. Инфразвукът със сила от 75 dB е вреден за здравето, 120 dB е прагът на болка на човек, а звукът от 180 dB води до смърт. Този ефект се обяснява с факта, че ниските честоти на инфразвука увеличават твърде много налягането. Ултразвукът не е опасен, той се използва широко в медицината, различни индустрии, строителство.
