Звук є звуковими хвилями, які викликають коливання дрібних частинок повітря, інших газів, а також рідких і твердих середовищ. Звук може виникати тільки там, де є речовина, не важливо, в якому стані вона знаходиться. В умовах вакууму, де немає будь-якого середовища, звук не поширюється, тому що там відсутні частинки, які і виступають розповсюджувачами звукових хвиль. Наприклад, у космосі. Звук може модифікуватися, видозмінюватися, перетворюючись на інші форми енергії. Так, звук, перетворений на радіохвилі або електричну енергію, можна передавати на відстані і записувати на інформаційні носії.
Рухи предметів та тіл практично завжди стають причиною коливань навколишнього середовища. Не важливо, вода це чи повітря. У процесі цього частки середовища, якому передаються коливання тіла, також починають коливатися. Виникають звукові хвилі. Причому рухи здійснюються у напрямах уперед і назад, поступово змінюючи один одного. Тому звукова хвиля є поздовжньою. Ніколи в ній не виникає поперечного руху вгору та вниз.
Як будь-яке фізичне явище, вони мають свої величини, з яких можна описати характеристики. Основні характеристики звукової хвилі - це її частота та амплітуда. Перша величина показує, скільки хвиль утворюється за секунду. Друга визначає силу хвилі. Низькочастотні звуки мають низькі показники частоти і навпаки. Частота звуку вимірюється в Герцах, і якщо вона перевищує 20 000 Гц, виникає ультразвук. Прикладів низькочастотних і високочастотних звуків у природі та навколишньому світі досить. Щебетання солов'я, гуркіт грому, гуркіт гірської річки та інші – це всі різні звукові частоти. Значення амплітуди хвилі залежить від того, наскільки звук гучний. Гучність же, своєю чергою, зменшується в міру віддалення джерела звуку. Відповідно, і амплітуда тим менша, чим далі від епіцентру знаходиться хвиля. Іншими словами, амплітуда звукової хвилі зменшується при віддаленні джерела звуку.
Цей показник звукової хвилі знаходиться у прямій залежності від характеру середовища, в якому вона поширюється. Значну роль відіграють і вологість, і температура повітря. У середніх погодних умовах швидкість звуку становить приблизно 340 метрів за секунду. У фізиці існує таке поняття, як надзвукова швидкість, яка завжди за значенням більша, ніж швидкість звуку. З такою швидкістю поширюються звукові хвилі під час руху літака. Літак рухається з надзвуковою швидкістю і навіть обганяє звукові хвилі, які він створює. Внаслідок тиску, що поступово збільшується за літаком, утворюється ударна звукова хвиля. Цікава та мало кому відома одиниця виміру такої швидкості. Називається вона Мах. 1 Мах дорівнює швидкості звуку. Якщо хвиля рухається зі швидкістю 2 Маха, то вона поширюється вдвічі швидше, ніж швидкість звуку.
У повсякденному житті людини є постійні шуми. Вимірюється рівень шуму децибелах. Рух автомобілів, вітер, шелест листя, переплетення голосів людей та інші звукові шуми є нашими супутниками щодня. Але до таких шумів слуховий аналізатор людини може звикати. Однак існують і такі явища, з якими навіть пристосувальні здібності людського вуха не можуть упоратися. Наприклад, шум, що перевищує 120 дБ, здатний спричинити відчуття болю. Найгучніша тварина – синій кит. Коли він видає звуки, його можна почути на відстані понад 800 км.
Як виникає луна? Тут усе дуже просто. Звукова хвиля має здатність відбиватися від різних поверхонь: від води, від скелі, від стін у порожньому приміщенні. Ця хвиля повертається до нас, тож ми чуємо вторинний звук. Він не такий чіткий, як початковий, оскільки деяка енергія звукової хвилі розсіюється під час руху до перешкоди.
Відображення звуку використовують у різних практичних цілях. Наприклад, ехолокація. Вона полягає в тому, що з допомогою ультразвукових хвиль можна визначити відстань до об'єкта, якого ці хвилі відбиваються. Розрахунки здійснюються при вимірі часу, за який ульразвук дістанеться місця і повернеться назад. Здібністю до ехолокації мають багато тварин. Наприклад, кажани, дельфіни використовують її для пошуку їжі. Інше застосування ехолокація знайшла у медицині. При дослідженнях з допомогою ультразвуку утворюється зображення внутрішніх органів людини. В основі такого методу знаходиться те, що ультразвук, потрапляючи у відмінне від повітря середовище, повертається назад, формуючи таким чином зображення.
Чому музичні інструменти видають ті чи інші звуки? Гітарні перебори, награші піаніно, низькі тони барабанів та труб, що зачаровує тонкий голосок флейти. Всі ці та багато інших звуків виникають через коливання повітря або, іншими словами, через появу звукових хвиль. Але чому звучання музичних інструментів настільки різноманітне? Це залежить від деяких факторів. Перше – це форма інструменту, друге – матеріал, з якого він виготовлений.
Розглянемо це з прикладу струнних інструментів. Вони стають джерелом звуку, коли на струни впливають торканням. Внаслідок цього вони починають виробляти коливання та посилати у навколишнє середовище різні звуки. Низький звук будь-якого струнного інструменту обумовлений більшою товщиною та довжиною струни, а також слабкістю її натягу. І навпаки, чим сильніше натягнута струна, чим вона тонша і коротша, тим вищий звук виходить в результаті гри.
Воно засноване на перетворенні енергії звукової хвилі на електричну. У прямій залежності при цьому є сила струму і характер звуку. Усередині будь-якого мікрофона розташована тонка пластина, виготовлена з металу. При дії звуком вона починає здійснювати коливальні рухи. Спіраль, з якою з'єднана платівка, також вібрує, у результаті виникає електричний струм. Чому він з'являється? Це з тим, що у мікрофоні також вбудовані магніти. При коливаннях спіралі між його полюсами і утворюється електричний струм, що йде спіралі і далі - на звукову колонку (гучномовець) або техніки для запису на інформаційний носій (на касету, диск, комп'ютер). До речі, аналогічна будова має мікрофон у телефоні. Але як діють мікрофони на стаціонарному та мобільному телефоні? Початкова фаза однакова для них - звук людського голосу передає свої коливання на платівку мікрофона, далі все за описаним вище сценарієм: спіраль, яка при русі замикає два полюси, створюється струм. А що далі? Зі стаціонарним телефоном все більш-менш зрозуміло - як і в мікрофоні, звук, перетворений на електричний струм, біжить по дротах. А як же справа з стільниковим телефоном або, наприклад, з рацією? У цих випадках звук перетворюється на енергію радіохвиль і потрапляє на супутник. От і все.
Іноді створюються умови, коли амплітуда коливань фізичного тіла різко зростає. Це відбувається внаслідок зближення значень частоти вимушених коливань та частоти коливань предмета (тіла). Резонанс може приносити як користь, і шкоду. Наприклад, щоб визволити машину з ямки, її заводять і штовхають туди-сюди для того, щоб викликати резонанс і надати автомобілю інерцію. Але траплялися й випадки негативного наслідку резонансу. Наприклад, у Петербурзі приблизно сто років тому звалився міст під синхронно крокуючими солдатами.
Коли ми думаємо про технології майбутнього, часто не помічаємо поле, в якому відбуваються неймовірні досягнення: акустику. Звук на перевірку виявляється одним із фундаментальних будівельних блоків майбутнього. Наука використовує його, щоб творити неймовірні речі, і можете бути впевнені, що в майбутньому ми почуємо і побачимо набагато більше.
Ця система була розроблена як більш екологічна альтернатива сучасним холодильникам. На відміну від традиційних моделей, які використовують хімічні холодоагенти на шкоду атмосфері, термоакустичний холодильник відмінно працює з інертними газами на зразок гелію. Оскільки гелій просто залишає атмосферу, якщо раптом опиняється в ній, нова технологія буде екологічніша за будь-яку іншу на ринку. У міру розвитку цієї технології її дизайнери сподіваються, що термоакустичні моделі в кінцевому рахунку обійдуть традиційні холодильники по всіх пунктах.
Як і багато технологій, ця була виявлена випадково. Роберт Солофф працював над ультразвуковою технологією герметизації і випадково торкнувся зондом диспенсера скотчу на столі. У результаті дві частини диспенсера спаялися разом, а Солофф зрозумів, що звукові хвилі можуть огинати кути та боки жорсткого пластику, досягаючи внутрішніх частин. Після відкриття Солофф та його колеги розробили та запатентували метод ультразвукового зварювання.
З того часу ультразвукове зварювання знайшло широке застосування у багатьох галузях промисловості. Від підгузків до автомобілів цей метод повсюдно використовується для з'єднання пластмас. Останнім часом експериментують навіть із ультразвуковим зварюванням швів на спеціалізованому одязі. Компанії на кшталт Patagonia та Northface вже використовують зварні шви у своєму одязі, але тільки прямі, і виходить дуже дорого. В даний час найпростішим і універсальним методом, як і раніше, залишається ручне шиття.
Фахівцю з безпеки Драгошу Руйу прийшла ця ідея після того, як він помітив щось дивне зі своїм MacBook Air: після встановлення OS X його комп'ютер спонтанно завантажив ще дещо. Це був дуже потужний вірус, який міг видаляти дані та вносити зміни за власним бажанням. Навіть після видалення, переустановки та переналаштування всієї системи проблема залишалася. Найбільш правдоподібне пояснення безсмертя вірусу було таким, що він проживав у BIOS і залишався там, незважаючи на будь-які операції. Інша, менш ймовірна теорія була такою, що вірус використовував високочастотні передачі між динаміками та мікрофоном для управління даними.
Ця дивна теорія здавалася неймовірною, але була доведена хоча б щодо можливості, коли Німецький інститут знайшов спосіб відтворити цей ефект. На основі розробленого для підводного зв'язку програмного забезпечення вчені розробили прототип шкідливої програми, яка передавала дані між непідключеними до Мережі ноутбуками, використовуючи динаміки. У тестах ноутбуки могли повідомлятись на відстані до 20 метрів. Діапазон можна було розширити, зв'язавши заражені пристрої в мережу, подібно до ретрансляторів Wi-Fi.
Хороші новини в тому, що ця акустична передача відбувається вкрай повільно, досягаючи швидкості 20 біт на секунду. Хоча цього недостатньо для передачі великих пакетів даних, цього достатньо, щоб передавати інформацію на кшталт натискання клавіш, паролів, номерів кредитних карток та ключів шифрування. Оскільки сучасні віруси вміють робити все це швидше та краще, малоймовірно, що нова акустична система стане популярною у найближчому майбутньому.
Лікарі вже використовують звукові хвилі для медичних процедур на кшталт УЗД та руйнування каміння у нирках, але вчені з Університету штату Мічиган створили акустичний скальпель, точність якого дозволяє відокремлювати навіть одну клітину. Сучасні ультразвукові технології дозволяють створити промінь з фокусом в кілька міліметрів, проте новий інструмент має точність вже в 75 на 400 мікрометрів.
Загальна технологія була відома з кінця 1800-х, проте новий скальпель став можливим завдяки використанню лінзи, обгорнутої в вуглецеві нанотрубки та матеріал під назвою полідиметилсилоксан, що конвертує світло в звукові хвилі високого тиску. При належному фокусі, звукові хвилі створюють ударні хвилі та мікробульбашки, які чинять тиск на мікроскопічному рівні. Технологію протестували, відокремивши одну клітину раку яєчників і просвердливши 150-мікрометрову дірку у штучному нирковому камені. Автори технології вважають, що її можна буде нарешті використовувати для доставки ліків чи видалення малих ракових пухлин чи бляшок. Її можна навіть використовувати для проведення безболісних операцій, оскільки такий ультразвуковий промінь зможе уникати нервових клітин.
Оскільки звук - це лише стиск і розширення газів повітря, отже рух, може стати життєздатним джерелом енергії. Вчені експериментують із можливістю заряджання телефону прямо під час використання - поки ви телефонуєте, наприклад. У 2011 році вчені з Сеула взяли наностержні з оксиду цинку, затиснуті між двома електродами, щоб видобути електрику зі звукових хвиль. Ця технологія могла виробляти 50 мл просто з шуму руху машин. Цього недостатньо, щоб зарядити більшість електричних пристроїв, але торік лондонські інженери вирішили створити пристрій, що виробляє 5 вольт – і цього вже вистачає, щоб зарядити телефон.
Хоча зарядка телефонів за допомогою звуків може бути гарною новиною для любителів побалакати, вона може вплинути на світ, що розвивається. Та сама технологія, яка забезпечила існування термоакустичного холодильника, може бути використана для перетворення звуку на електрику. Score-Stove - це плита та холодильник, яка витягує енергію в процесі приготування на паливній біомасі для виробництва невеликих обсягів електрики, близько 150 Вт. Це небагато, але достатньо, щоб забезпечити 1,3 мільярда людей на Землі, які не мають доступу до електрики, енергією.
Цей пристрій включає мікрофон, прикріплений до комп'ютера. Коли хтось говорить у мікрофон, комп'ютер зберігає мову у вигляді запису на повторі, яка потім перетворюється на ледь чутний сигнал. Цей сигнал передається по дроту від мікрофона до тіла будь-кого, хто його тримає, та виробляє модульоване електростатичне поле, яке викликає крихітні вібрації, якщо людина чогось стосується. Вібрації можуть бути почуті, якщо людина торкнеться чужого вуха. Їх навіть можна передавати від людини до людини, якщо група людей перебуває у фізичному контакті.
Для досягнення найкращих результатів алгоритм вимагає, щоб кількість кадрів за секунду на відео була вищою за частоту аудіосигналу, для чого необхідна високошвидкісна камера. Але, зрештою, можна взяти і звичайну цифрову камеру, щоб визначити, наприклад, кількість співрозмовників у кімнаті та їх підлогу - можливо, навіть їх особи. Нова технологія має очевидні застосування в судово-медичній експертизі, правоохоронних органах і шпигунських війнах. Маючи таку технологію, можна дізнатися, що відбувається за вікном, просто діставши цифрову камеру.
Хоча, можливо, ця накидка і не запобіжить прослуховування розмови, вона може стати в нагоді в місцях, де об'єкт потрібно сховати від акустичних хвиль, наприклад, концертний зал. З іншого боку, військові вже поклали око на цю маскувальну піраміду, оскільки має потенціал ховати об'єкти від сонара, наприклад. Оскільки під водою звук подорожує майже так само, як повітрям, акустична маскування може зробити підводні човни невидимими до виявлення.
Зосередивши два ультразвукові промені на цілі, об'єкт можна підштовхнути у напрямку до джерела променя, розсіюючи хвилі в протилежному напрямку (об'єкт ніби підстрибуватиме на хвилях). Хоча вченим поки що не вдалося створити найкращий вид хвилі для своєї техніки, вони продовжують роботу. У майбутньому цю технологію можна буде використовувати безпосередньо для керування об'єктами та рідинами в тілі людини. Для медицини вона може виявитися незамінною. На жаль, у космічному вакуумі звук не поширюється, тому навряд чи технологія застосовується для управління космічними кораблями.
Спочатку технологія розроблялася для сили на вашу шкіру, щоб полегшити жестове керування певними пристроями. Механік із брудними руками, наприклад, міг би перегорнути посібник з експлуатації. Технологія мала надати сенсорним екранам відчуття фізичної сторінки.
Оскільки ця технологія використовує звук для вібрацій, які відтворюють відчуття дотику, рівень чутливості можна змінювати. 4-герцеві вібрації схожі на важкі краплі дощу, а 125-герцеві нагадують дотик до піни. Єдиним недоліком на даний момент залишається те, що ці частоти можуть бути почуті собаками, але дизайнери кажуть, що це можна виправити.
Зараз вони допрацьовують свій пристрій для виробництва віртуальних форм на кшталт сфер і пірамід. Щоправда, це зовсім віртуальні форми. В основі їх роботи лежать сенсори, які йдуть за вашою рукою і відповідно утворюють звукові хвилі. В даний час цим об'єктам не вистачає деталізації та деякої точності, але дизайнери кажуть, що одного разу технологія буде сумісна з видимою голограмою, а людський мозок зможе скласти їх в одну картинку.
За матеріалами listverse.com
Ідея співаючої води спала на думку середньовічних японців сотні років тому і досягла свого розквіту до середини XIX століття. Подібна інсталяція називається «сюйкінкуцу», що у вільному перекладі означає «водяна арфа»:
Як випливає з відео, сюйкінкуцу є великою порожньою посудиною, зазвичай встановленою в землі на бетонній основі. У верхній частині судини є отвір, через який капає всередину вода. У бетонну основу вставлена дренажна трубка для відведення надлишків води, а сама основа виконана трохи увігнутою, щоб на ньому завжди була неглибока калюжка. Звук крапель відбивається від стінок судини, створюючи природну реверберацію (див. малюнок нижче).
Сюйкінкуцу в розрізі: порожня посудина на увігнутій зверху бетонній основі, дренажна трубка для відведення зайвої води, в основі та навколо засипка з каменів (гравію).
Сюйкінкуцу традиційно були елементом японського садово-паркового дизайну, садів каміння на кшталт дзен. За старих часів їх влаштовували на берегах струмків біля буддійських храмів та будиночків для чайної церемонії. Вважалося, що омив руки перед чайною церемонією і почувши при цьому чарівні звуки з-під землі, людина налаштовується на піднесений лад. Японці досі впевнені, що найкращі сюйкінкуцу, що найбільш чисто звучать, повинні виготовлятися з цільного каменю, хоча в наші дні цієї вимоги не дотримується.
До середини ХХ століття мистецтво влаштування сюйкінкуцу було майже втрачено - на всю Японію залишилася пара-трійка сюйкінкуцу, але в останні роки інтерес до них переживає надзвичайний підйом. Сьогодні їх виконують з доступніших матеріалів – найчастіше з керамічних або металевих судин відповідного розміру. Особливість звучання сюйкінкуцу в тому, що крім основного тону краплі всередині ємності за рахунок резонансу стінок виникають додаткові частоти (гармоніки), як вище, так і нижче від основного тону.
У наших місцевих умовах створити сюйкінкуцу можна по-різному: не тільки з керамічної або металевої ємності, але і, наприклад, викласти безпосередньо в землі з червоної цегли по методом виготовлення ескімоських жител-голкуабо відлити з бетону по т технології створення дзвонів– ці варіанти за звучанням будуть найближчими до цільнокам'яних сюйкінцуцу.
У бюджетній версії можна обійтися відрізком сталевої труби великого діаметру (630 мм, 720 мм), накритим з торця зверху кришкою (товстим металевим листом) з отвором стоку води. Використовувати пластикові ємності я б не радив: пластик поглинає деякі звукові частоти, а в сюйкінкуцу потрібно досягти максимального відбиття від стінок.
Неодмінні умови:
1. вся система має бути повністю прихована під землею;
2. основу і засипку бічних пазух необхідно виконувати з каменю (щебеню, гравію, гальки) - забиття пазух ґрунтом зведе нанівець резонансні властивості ємності.
Логічно припустити, що вирішальне значення в інсталяції має висота судини - точніше, її глибина: чим сильніше в польоті розганяється крапля води, тим дзвінкішим буде її удар об дно, тим цікавішим і повнішим буде звук. Але не варто доходити до фанатизму і будувати ракетну шахту - цілком достатньо висоти ємності (відрізка металевої труби) в 1,5-2,5 від розміру її діаметра. Врахуйте, що чим ширший обсяг ємності, тим нижче буде звучання основного тону сюйкінкуцу.
Фізик Йошіо Ватанабе (Yoshio Watanabe) лабораторно вивчив особливості реверберації сюйкінкуцу, його дослідження “Analytic Study of Acoustic Mechanism of Suikinkutsu” є в Інтернеті у вільному доступі. Для найбільш прискіпливих читачів – Ватанабе пропонує оптимальні на його погляд розміри традиційних сюйкінкуцу: керамічний посуд зі стінкою товщиною 2см дзвоноподібної або грушоподібної форми, вільна висота падіння краплі від 30 до 40 см, максимальний внутрішній діаметр близько 35 см. Але вчений цілком допускає будь-які та форми.
Можна поекспериментувати та отримати цікаві ефекти, якщо зробити сюйкінкуцу як трубу в трубі: всередину сталевої труби більшого діаметру (наприклад, 820мм) вставити трубу меншого діаметру (630 мм) та трохи меншої висоти, а у стінках внутрішньої труби додатково на різній висоті вирізати декілька отворів діаметром приблизно 10-15 см. Тоді порожній зазор між трубами створюватиме додаткову реверберацію, а якщо вам пощастить, то й луна.
Полегшений варіант: в бетонну основу під час його заливки вертикально і трохи під кутом вставити пару товстих металевих пластин шириною 10-15 сантиметрів і висотою вище половини внутрішнього об'єму ємності - за рахунок цього збільшиться площа внутрішньої поверхні сюйкінкуцу, виникнуть додаткові відображення відповідно звуку зросте час реверберації.
Можна ще радикальніше модернізувати сюйкінкуцу: якщо в нижній частині ємності по осі падіння води підвісити дзвіночки або ретельно підібрані металеві пластини, то від ударів крапель по них можна отримати милозвучний саунд. Але врахуйте, що в цьому випадку спотворюється ідея сюйкінцуцу, яка полягає в тому, щоб слухати саме природну музику води.
Зараз у Японії сюйкінкуцу влаштовують не тільки в дзенських парках і в приватних володіннях, але навіть у містах, офісах та ресторанах. Для цього біля сюйкінкуцу встановлюють мініатюрний фонтан, іноді всередину судини поміщають один-два мікрофони, потім їх сигнал посилюють і подають на динамічні замасковані недалеко. Результат звучить приблизно так:
Хороший приклад для наслідування.
Ентузіасти сюйкінкуцу випустили компакт-диск із записами різних сюйкінкуцу, створених у різних кінцях Японії.
Ідея сюйкінкуцу знайшла свій розвиток на іншому березі Тихого океану:
В основі цього американського "хвильового органу" звичайні пластикові труби великої довжини. Встановлені одним своїм краєм точно на рівні хвиль, труби резонують від руху води і рахунок свого вигину також працюють як звуковий фільтр. У традиціях сюйкінкуцу вся конструкція прихована від очей. Інсталяція вже включена до туристичних довідників.
Наступний британський пристрій теж створений із пластикових труб, але призначений не для генерації звуку, а для зміни вже наявного сигналу.
Пристрій називається «Орган Корті» і є кілька рядів порожнистих пластикових труб, закріплених вертикально між двома пластинами. Ряди труб працюють як природний звуковий фільтр подібний до тих, що встановлені в синтезаторах і в гітарних «примочках»: якісь частоти поглинаються пластиком, інші багаторазово відображаються і резонують. В результаті звук, що надходить з навколишнього простору, перетворюється випадковим чином:
Цікаво було б поставити такий пристрій навпроти гітарного комбіка чи будь-якої акустичної системи та послухати, як при цьому зміниться звук. Воістину, «…все навколо музика. Або може стати нею за допомогою мікрофонів» (американський композитор Джон Кейдж). …Думаю цього літа у себе за містом створити сюйкінкуцу. З лінгамом.
3.3. Побутові шуми та вібрація
Шум - це поєднання звуків різної інтенсивності та частоти, що виникають при механічних коливаннях.
В даний час науковий прогрес призвів до того, що шум досяг настільки високих рівнів, які є не просто неприємними для слуху, а й небезпечними для здоров'я людини.
Розрізняють два види шуму: повітряний (від джерела до місця сприйняття) і структурний (шум від поверхні конструкцій, що коливаються). Шум у повітрі поширюється із швидкістю 344 м/с, у воді – 1500, у металі – 7000 м/с. Крім швидкості поширення, шум характеризується тиском, інтенсивністю та частотою звукових коливань. Тиск звуку – це різниця між миттєвим тиском у середовищі за наявності звуку та середнім тиском за його відсутності. Інтенсивністю називають потік енергії за одиницю часу на одиницю площі. Частота звукових коливань знаходиться у широкому діапазоні від 16 до 20000 герц. Однак, основною одиницею оцінки звуку є рівень звукового тиску, що вимірюється в децибелах (дБ).
Останнім часом середній рівень шуму у містах збільшився на 10–12 децибел. Причина виникнення проблеми шуму у містах полягає у протиріччі між розвитком транспорту та плануванням міст. Високі рівні шуму спостерігаються у житлових будинках, школах, лікарнях, місцях відпочинку тощо; Наслідком цього є підвищення нервової напруги населення, зниження працездатності, збільшення кількості захворювань. Навіть уночі в квартирі тихого міста рівень шуму сягає 30-32 дБ.
В даний час вважається, що для сну та відпочинку допустимо шум до 30-35 дБ. Працюючи на підприємстві допускається інтенсивність шуму не більше 40–70 дБ. Короткочасний шум може підвищуватися до 80-90 дБ. При інтенсивності більше 90 дБ шум шкідливий для здоров'я і тим шкідливіший, ніж триваліший його вплив. Шум 120-130 дБ викликає біль у вухах. При 180 дБ може бути смерть.
Як фактор екологічного впливу в будинку джерела шуму можна поділити на зовнішні та внутрішні.
Зовнішні – це насамперед шум міського транспорту, а також виробничий шум підприємств, розташованих поблизу будинку. Крім того, це можуть бути звуки магнітофонів, які на всю гучність включають сусіди, які порушують акустичну культуру. Зовнішнім джерелом шуму є також звуки, наприклад, розташованого внизу магазину або поштового відділення, звуки літаків, що злітають або йдуть на посадку, а також електропоїздів.
До зовнішніх шумів, мабуть, треба віднести і шум ліфта і вхідних дверей, що постійно ляскають, а також плач сусідської дитини. На жаль, стіни житлових будівель, як правило, погано звукоізольовані. Внутрішні шуми зазвичай непостійні (крім звуків, які видає телевізор чи гра музичних інструментах). З цих змінних шумів найбільше неприємний шум неправильно встановленої або застарілої сантехніки і шум холодильника, що працює за допомогою автоматики, включається час від часу. Якщо під холодильником немає звукоізолюючого килимка або всередині не закріплені полиці, цей шум може бути досить значним - короткочасним, але досить сильним для того, щоб зіпсувати настрій людині. Людині заважає шум від працюючого пилососа чи пральної машини, якщо конструкція цих приладів застаріла і відповідає прийнятим вимогам, зокрема до допустимого рівня шуму.
Ремонт у вашій чи сусідській квартирі – це какофонія звуків. Особливо неприємні звуки електродрилі (сучасні бетонні стіни дуже важко пробиваються) та різкі звуки від удару молотка. Серед внутрішніх шумів особливе місце посідають звуки радіоприладів. Для того щоб музика приносила задоволення (яка музика – це інша розмова), її рівень не повинен бути вищим за 80 дБ, а тривалість – відносно короткочасною. З точки зору екології неприпустимо, якщо телевізор чи радіо включені на велику гучність та працюють довго. Знайомий автора сказав сусідові, який безперервно щось казав, що він любить радіо за те, що його завжди можна вимкнути. Небезпечним є постійне застосування програвача. Мало того, що звуки плеєра порушують роботу барабанних перетинок, то вони ще створюють кругові магнітні поля навколо голови, порушуючи роботу мозку.
Кожна людина сприймає шум індивідуально; це залежить від віку людини, стану її здоров'я та навколишніх умов. Органи слуху можуть пристосовуватися до постійних або повторюваних шумів, але ця пристосовність не може захистити його від патологічних змін слуху, а лише тимчасово відсуває терміни цих змін.
Збитки, які завдають слуху сильний шум, залежить від висоти та частоти звукових коливань та характеру їхньої зміни. При погіршенні слуху людина починає насамперед гірше чути високі звуки, та був низькі. Вплив шуму протягом тривалого часу може негативно вплинути не тільки на слух, але і викликати інші захворювання в організмі людини. Надмірний шум може стати причиною нервового виснаження, психічної пригніченості, виразкової хвороби, розлади серцево-судинної системи. Особливо сильний вплив шуму відчувають люди похилого віку. Більше вплив шуму відчувають люди розумової праці, ніж фізичної, що пов'язані з великим втомою нервової системи при розумовому праці.
Побутовий шум значно погіршує сон. Особливо несприятливі уривчасті, раптові шуми. Шум зменшує тривалість та глибину сну. Шум у 50 дБ збільшує термін засинання на годину, сон стає більш поверховим, після пробудження відчувається втома, головний біль та серцебиття.
Звукові хвилі, що мають частоту нижче 16 герц, називаються інфразвуком, а вище 20 000 Гц - ультразвуком; їх не чути, але вони також впливають на організм людини; наприклад, побутовий вентилятор може бути джерелом інфразвуку, а писк комарів – ультразвуку. Звук знижує не тільки гостроту слуху (як прийнято думати), але й гостроту зору, тому водієм транспорту не варто слухати музику за кермом. Інтенсивний звук підвищує кров'яний тиск; правильно роблять люди, які ізолюють хворих у будинку від шумів. Крім того, шум просто викликає нормальну втому. Робота, яка виконується в умовах звукового засмічення навколишнього середовища, потребує більше енерговитрат, ніж робота в тиші, тобто стає важчою. Якщо шум постійний за часом і частотою, може викликати неврит, у своїй спочатку знімається чутливість до звуків певної частоти: при 130 дБ виникає біль у вухах, при 150 дБ – поразка слуху за будь-якої частоті. Сусідка автора практично повністю втратила слух, пропрацювавши 25 років на ткацькій фабриці.
Для захисту від шкідливого впливу шуму необхідно нормувати його інтенсивність, спектральний склад, час дії та інші шумові характеристики.
При гігієнічному нормуванні як допустиме встановлюється такий рівень шуму, при якому протягом тривалого часу не виявляються зміни у фізіологічних показниках організму людини.
Для людей творчих професій рекомендується рівень шуму трохи більше 50 дБА (дБА – це еквівалентна величина рівня звуку з урахуванням її частоти); для проведення висококваліфікованої роботи, пов'язаної з вимірами – 60 дБА; для роботи, що потребує зосередженості – 75 дБА; інші види робіт – 80 дБа.
Ці рівні визначено для виробництва, але їх не рекомендується перевищувати і в домашніх умовах.
Санітарні норми допустимого шуму в приміщеннях житлових та громадських будівель та на території житлової забудови встановлюють нормативні рівні звукового тиску та рівня звуку для приміщень житлових та громадських будівель, для територій мікрорайонів, лікарень, санаторіїв, місць відпочинку.
Важлива роль боротьби з шумовим забрудненням належить системі контролю та методам виміру фактичного рівня шуму. В даний час у великих містах Росії проводиться моніторинг шуму у певних точках міста, складаються шумові карти. На допомогу санітарній службі утворено спеціальні постійні комісії з боротьби з міським шумом.
Встановлення санітарних норм допустимих рівнів та характеру шуму дозволяють розробити технічні, планувальні та інші містобудівні заходи, створені задля створення сприятливого шумового режиму.
Наявність нормативів та знання фактичного становища щодо місць виникнення інтенсивності та джерел шуму дозволяють планувати заходи щодо боротьби з шумом та пред'являти необхідні вимоги до підприємств, будівель та різних видів транспорту.
Для вимірювання рівня шуму у побуті найкраще рекомендувати шумомір малогабаритний ШМ-1. Цей прилад можна купити в магазині приладів або в екологічних фірмах (наприклад, «Екосервіс»). Порядок роботи з приладами наведено у супровідній документації.
Існує низка можливостей для зменшення рівня шуму в містах та населених пунктах. До загальних заходів боротьби з інтенсивним шумом на виробництві можна віднести конструювання малопотужних машин і застосування безшумних або малошумних технологічних процесів; розробку та використання більш ефективних ізоляційних матеріалів при будівництві виробничих та житлових будівель; пристрій шумозахисних екранів різного виду і т.д.
Великі можливості захисту населення від шуму несуть у собі різні містобудівні заходи. До них відносяться: збільшення відстані між джерелом і об'єктом, що захищається; використання спеціальних шумозахисних смуг озеленення; різні прийоми планування, раціональне розміщення галасливих об'єктів мікрорайонів, що захищаються.
Зелені смуги насаджень між проїжджою частиною та житловою забудовою сприяють концентрації рівня шуму (і оксидів вуглецю).
Боротьба з побутовим шумом може бути успішною лише тоді, коли людина виявлятиме максимум «акустичної культури».
Які способи боротьби з побутовим шумом можна рекомендувати жителям?
Так само, як і для інших видів випромінювань, методи захисту людини від шкідливого впливу шуму – захист часом і відстанню, зменшенням потужності джерела звуку, ізоляцією та екрануванням. Але тут, як ні за яких інших впливів, грає роль і соціальний захист, вірніше, дотримання норм спільного проживання людей.
За важливістю способу захисту від шуму, мабуть, треба розпочати із зменшення його потужності. Зовнішні шуми, як правило, самотужки знизити не можна, якщо хіба що не переїхати в інший, тихіший район міста. Але усунутись від шуму транспорту (включаючи, наприклад, шум літаків та електричок) можуть не всі мешканці міста. Легше боротися зі звуковими хуліганами (молодими аматорами гучної музики, які зазвичай розміщуються на дитячих майданчиках) аж до звернення до міліції після 11 години вечора. Виняток – випускний вечір, коли наприкінці травня протягом усієї ночі за невідомо ким встановленою традицією розносяться звуки сучасної музики з гучністю лайнера, що злітає (понад 100 дБ). До виключення ставляться вибухи петард у святкові ночі, особливо у Новорічну ніч. Але тут вже звичайний мешканець нічого зробити не зможе, хоч би як він втомився за день. Єдиний вихід – вийти надвір і самому пустити ракету. Шум ліфта можна частково знизити, звернувшись до ЖЕКу з проханням провести ремонт та профілактику силового обладнання ліфта. Якщо житло розташоване на останньому поверсі від шуму та вібрації ліфта можна захиститись лише екрануванням (звукоізоляцією) стіни, що примикає до ліфта. Вплив ляскання зовнішніх дверей можна запобігти установці сучасних малошумних дверей або по-старому приклеюванням до них, наприклад гумових прокладок. Від плачу сусідської дитини або від результатів сімейних розбірок можна захиститися трьома способами: повісити килим на суміжну стіну (хоч це і не модно), перенести спальню в тиху кімнату (тобто створити у себе зону тихого відпочинку) або застосувати індивідуальний засіб захисту від шуму - біруші (або ватяні тампони у вуха). Зараз можна купити недорогі та дуже ефективні зарубіжні біруші у магазинах спецодягу.
З внутрішніми шумами простіше: електроприлади мають бути сучасними (тобто тихими). Але, на жаль, вони дуже дорогі. Холодильник, пральна машина та пилосос – неодмінні атрибути технічного прогресу – повинні по можливості включатися ненадовго, на мінімальну потужність та подалі від хворих дітей. Це захист часом, відстанню та зниження потужності джерела випромінювання хвиль. Холодильник та пральну машину до того ж доцільно встановлювати на гумовий килимок, що захистить мешканців не тільки від шуму та вібрації, але й буде додатковим ступенем електроізоляції. Серйозною шумовою проблемою в будинку є радіоапарати (телевізори, радіомагнітофони, радіо). Але тут господарі можуть не лише послабити атаку, наприклад, дітей на свої барабанні перетинки, а й своєчасно та радикально усунути джерело шуму вимиканням. Це залежить від «акустичної культури» мешканців квартири.
Деякі люди похилого віку не виносять гучних різких звуків. Наприклад, інвалід ВВВ, який один із перших застосував «катюші», дуже болісно сприймає стуки, заявляючи, що він надміру наслухався їх при розривах мін.
Що стосується сантехніки, то, на жаль, крани часто течуть (що завдає державі ще й економічної шкоди, оскільки в Росії споживання води в 2-2,5 рази вище, ніж за кордоном, і ми ще ніяк не можемо перейти до користування лічильниками води). Дуже зручні закордонні шарові крани, які майже не шумлять і не протікають. За сантехнікою господареві необхідно ретельно стежити і не допускати поломок. Шум води в зливному бачку вдало знижується установкою гумового шланга на поплавковому регуляторі, але найчастіше його зриває струменем води, і жителі, не заглядаючи в бачок, дивуються, чому злив став таким галасливим, що будить домочадців ночами. Сильно без потреби відкривати крани недоцільно і тому, що це шумно, і тому, що кран вібрує, тому перевитрачається питна вода. Шум у трубах будівлі усувається важко і лише фахівцями і нервує в основному мешканців верхніх поверхів. Для вирішення цієї проблеми іноді достатньо звернутися до сантехнік ЖЕКу, щоб вони усунули повітряні пробки у водопровідній мережі.
Що стосується захисту відстанню, то холодильник доцільно винести у передпокій, а пральну машину – у ванну, що, на жаль, не завжди вдається при малих розмірах кухні, ванної та передпокою.
У квартирі має бути хоча б одне приміщення без випромінювань (включаючи кімнату без шуму) – це тиха і безпечна зона дозволить збільшити термін життя людей, що живуть у квартирі.
Ремонт квартири – це, звісно, форс-мажор (НС квартирного масштабу). Люди, у яких вдома йде ремонт, помітно відрізняються від інших людей: вони нервові, втомлені та бліді. У цей стан робить свій внесок шум ремонту (рев і вібрація дриля, стукіт молотків, шум паркетних машинок). На щастя, ця надзвичайна ситуація триває порівняно недовго.
На відміну від інших випромінювань, що забруднюють побутове середовище, шум може бути сприятливим та навіть комфортним. Автор має на увазі шум морських хвиль, вітру в лісі, спів птахів і шум дощу, якщо перебувати в укритті, і, звичайно, музику (неголосну, мелодійну та найкращу класичну).
Згадується один педагогічний експеримент, проведений автором у коледжі. При заміні уроку світової культури автор дозволив займатися студентам своїми справами (переписуванням конспектів, тихими розмовами, розгадуванням кросвордів), але тихо, на 40 дБ включив магнітофон із записом симфонії Моцарта. Після уроку кілька студентів попросили переписати цей запис, незважаючи на їхню любов до поп-музики.
У природі та на виробництві існує ще один різновид хвиль – вібрація. На щастя, вона для житла не характерна, якщо не брати до уваги вібрації холодильника, пральної машини або вентилятора. Значно гірше, якщо поряд розташована ТЕЦ чи метро дрібного залягання. Основний метод боротьби з вібрацією – застосування демпферів (гасителів вібрації), як яких можуть використовуватися килими, паласи та гумові килимки.
| <<< Назад
|
Вперед >>> |
Атмосферна акустика вивчає головним чином поширення у вільній атмосфері звуку. Досвідом встановлено, що за вітром звук поширюється значно далі, ніж проти напряму вітру чи безвітря. Це пояснюється перенесенням звуку вітру (відомо, що швидкість переміщення повітря при вітрі незначна щодо швидкості звуку), і тим самим швидкість переміщення повітря над поверхнею землі помітно менше, ніж на певній висоті. У зв'язку з цим звукові хвилі у напрямку вітру дещо нахиляються верхніми частинами вперед, тому звук притискається до землі, чим створюється посилення звуку. Звукові хвилі, що йдуть проти вітру, відлітають, а тому звуковий промінь відходить від землі.
©
Взагалі спотворення ходу звукового променя, внаслідок різної звукової заломлюваності його в повітрі, викликаної змінами температури та швидкості вітру на різних висотах, може призвести до того, що джерело звуку виявиться оточеним зоною мовчання, далі звук знову.
Поширення звуку у вільному повітрі має низку особливостей. Завдяки чому в тепловій провідності та в'язкості в атмосфері, поглинання звукової хвилі будуть вищими за частоту звуку і нижче щільності в повітрі. Отже, ці різкі звуки чи вибухи стають глухішими на великих відстанях. У вловимих звуках на дуже низьких частотах (відомі як інфразвук), мають періоди від кількох секунд до кількох хвилин, які не сильно ослаблені і можуть бути поширені на тисячі кілометрів і навіть можуть обігнути землю кілька разів. Це потрібно для виявлення ядерних вибухів, які є потужним джерелом для таких хвиль.
Це важливі проблеми в атмосферній акустиці, пов'язані з явищами, які відбуваються під час поширення звуку в атмосфері, яка з акустичної точки зору є переміщенням неоднорідного середовища. Температури та щільності в атмосфері зменшуються зі збільшенням висоти; на високих висотах температура знову піднімається. При цих регулярних неоднорідностях вони є варіаціями за температурою та від вітру, які залежать від метеорологічних умов, а також як випадкових турбулентних пульсацій з різних .
Оскільки швидкість вітру буде контролюватись за допомогою повітряної температури, то звук «здійснюється» за вітром, що гетерогенність згадана має більш сильний вплив на звукове поширення. Гнучкі звукові промені-заломлення яківідбуваються від звуку, в результаті, чогозвук-промінь відхиляється і може бути повернутий до земної поверхні, таким чином, утворюючи акустичні чутності зони та зони мовчання; розсіювання звуку та згасання відбуваються у турбулентних аномаліях, сильному поглинанні на великих висотах тощо.
Атмосферна акустика є необхідним для вирішення складної зворотної задачі в акустичному звучанні з в атмосфері. Розподіл у температурі та за вітром на великих висотах буде отримано з вимірювань, але за часом і напрямком прибуття зі звукових хвиль, створених за допомогою наземного рівня вибуху або від вибуху.
Для отримання дослідження про турбулентність потрібно знати температуру і швидкість вітри, які визначаються шляхом вимірювання поширення часу звуку невеликими відстанями; щоб досягти в потрібній точності ультразвукові частоти, які будуть .
Проблема поширенняпромислового шуму, зокрема, що походять з ударних хвиль, що виробляються за допомогою руху надзвукового реактивного літака, вже стала надзвичайно важливою. Якщо атмосферні умови є сприятливими для фокусування цих хвиль, тиск на першому рівні може досягати значення, які є небезпечними для здоров'я людини.
Різні звуки природного походження також спостерігаються в атмосфері.Довгі гуркіт грому походять з-за великої довжини у вигляді блискавки розряду і тому, коли звукові хвилі будуть переломлюватися вони поширюються різними шляхами і прибувають з різними затримками. Деякі геофізичні явища, такі як полярні сяйва, магнітні бурі, сильні землетруси, урагани та морські хвилі є джерелами звуку, зокрема, інфразвукових хвиль. Їх дослідження є важливим як геофізики, наприклад, для своєчасних штормових попереджень. Різні звукові шуми, які виробляються або шляхом зіткнення вихорів з різними об'єктами (свист з-за вітру) або від коливань деяких об'єктів у повітряному потоці (дзижчання проводів, шелестіння листя, і так далі).
Особливо чудові явища, які спостерігалися при величезних вибухах, який був, наприклад, у Москві 1920 року. Звук вибуху було чутно на 50 км, потім на 50 і до 160 км була зона мовчання. Далі звук знову чути. Подібні явища пояснюються відображенням звуку від кордону, де повітря починає помітно бути відсутнім, і починається так звана воднева атмосфера. Запитання ці ще остаточно не.
Явище луни, яке буває нерідко багаторазовим, пояснюється відображенням звуку від великих поверхонь, наприклад, ліс, гори, стіни великої будівлі тощо. Для наявності більш-менш правильного відображення хвиль будь-якого виду (звукові, світлові, на поверхні води) необхідно, щоб шорсткості поверхні, що відбиває, мали розміри, малі в порівнянні з довжиною хвилі що потрапляє на них енергії, а розміри самої поверхні, що відбиває, були великі в порівнянні з довжиною хвилі. Ось чому стіна частих і густих дерев добре відбиває звуки, довжина хвиль яких зазвичай близько 0,5-2 м.
Атмосферна акустика надає знання та інструменти для опису поширення звуку в атмосфері. Для вирішення проблем із зовнішнім шумом, зокрема шуму від повітряних суден, дорожніх транспортних засобів, поїздів та вітрових турбін, поширення звуку є важливою сполучною ланкою між джерелом та приймачем. Це частина функціонального ланцюга між шумовими ефектами та шумовими ефектами для людей (наприклад, порушення сну, роздратування, порушення здоров'я). Хоча сучасні інструменти прогнозування шуму регулюються в національних та міжнародних стандартах (наприклад, ISO), наукові моделі поширення звуку набагато складніші і здатні детально описувати метеорологічні та топографічні впливи. Проте ці моделі досить складні з погляду обчислювальних ресурсів як у часі, і по хранению. Тому використання цих моделей обмежено науковими застосуваннями (дослідженнями процесів та відносин, наприклад, для отримання параметризації) та обраними практичними проблемами.
Тим не менш, наука атмосферна акустика має, як і раніше, великий потенціал для нових областей застосування та подальшого розвитку.Доступність потужніших комп'ютерів у майбутньому відкриє застосування для більших діапазонів і вищих частот. Ще одне розширення застосовності очікується від запровадження вдосконалених чисельних.
Частину матеріалу перекладено з: https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Atmospheric+Acoustics
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-30183-4_13
Якщо ви є виробником, імпортером, дистриб'ютором або агентом в галузі відтворення звуку і хотіли б зв'язатися з нами, будь ласка, зв'яжіться зі мною в
Чи можна оформити працівника посаду фінансовий директор - головний бухгалтер. Головний бухгалтер стверджує, що так, а...
Керівник невеликого бізнесу може вести бюджет самостійно. ПЕРЕВІРЕНО! Якщо займатися веденням бюджету...
Створення нових проектів передбачає попереднє економічне обґрунтування їхньої доцільності, наступне...
Звітність формується РМ, проходить узгодження (схвалення) Комітету з ризиків за Правління та передається на...
На краю великого луга, на довгій смарагдовій травинці жила крихітна Божа Корівка. Маленька Божа Корівка...
Нині досить поширене звернення людини до зірок. За допомогою гороскопу людина може дізнатися багато про те, що...
Діловий чи приятельський. Якщо ж переслідували незнайомку - значить рівень вашої довіри до жіночої статі.
по соннику ФрейдаЯкщо вам снилося, як ви ловили рибу, значить, у реальному житті ви насилу можете відключитися...
Новорічна круговерт так швидко і стрімко закрутить нас, що пора вже досконально продумати новорічне...
Стаття пропонує кілька найсмачніших рецептів приготування вінегрету. Вінегрет – смачний салат із...
July 4th, 2015 , 08:33 pm Останнім часом наша Настя зовсім відмовляється від солодкого (і слава Богу), але...
Ароматний, дуже смачний шоколадний торт, відірватися неможливо!
Тлумачення сновидінь - стародавнє мистецтво, яке дозволяє як мінімум оцінити психологічний статус.
Як тільки на світ з'явилися перші дзеркала, люди відразу наділили їх усілякими містичними здібностями.
Керівник невеликого бізнесу може вести бюджет самостійно. ПЕРЕВІРЕНО! Якщо займатися веденням...
Створення нових проектів передбачає попереднє економічне обґрунтування їхньої доцільності, наступне...