Акустика. Физика слуха

Акустика, звук

 

а) Акустика – область физики, изучающая упругие колебания и волны, методы получения и регистрации колебаний и волн, их взаимодействие с веществом. Звуковые явления, изучаемые в акустике, чрезвычайно важны для медицины, особенно для оценки слуховых ощущений.

В норме ухо человека слышит звук в диапазоне частот от 16 до 20 103 Гц. С возрастом верхняя граница этого диапазона уменьшается (табл. 4).

 

Таблица 4

Возраст Верхняя граница
Маленькие дети 22000 Гц
До 20 лет 20000 Гц
35 лет ~ 15000 Гц
50 лет ~ 12000 Гц

 

Звук с частотами меньше 16 Гц – это инфразвук. Если частота звука выше 20 кГц – это ультразвук. Частоты волн в диапазоне 109–1012 Гц – это гиперзвук.

б) Характеристики звука.

Интенсивность звука (I) (см. формулу 5.1). Для человека важны два значения интенсивности, которые определяют на частоте 1 кГц.

Порог слышимости I0 = 10‑12 Вт/м2 – это минимальная интенсивность воспринимаемого звука – порог восприятия звука в норме. У некоторых людей может быть 10‑13 Вт/м2 или 10‑9 Вт/м2.

Порог болевого ощущения Imax = 10 Bт/м2. Звук такой интенсивности человек перестает слышать и воспринимает его как ощущение давления или боли. Чувствительность уха колоссальна от I0 до Imax отличается в 1013 раз.

Звуковое давление. Распространение звуковой волны сопровождается изменением давления.

Звуковое давление – (Р) давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковой волны в среде. Оно является избыточным, и воздействует на барабанную перепонку.

Давление на пороге слышимости Р0 =2 10‑5 Па.

Давление при болевом ощущении Рmax = 60 Па.

Между интенсивностью звука I и звуковым давлением есть связь: ,

здесь – плотность среды; – скорость звуковой волны.

Волновое сопротивление среды ( ). Это произведение плотности среды на скорость звука в среде: [кг/м2с] (табл. 5).

 

Таблица 5

Скорость звука и волновое сопротивление для различных сред

Вещество , м/с
Воздух 0,00043
Сталь
Мозг 1,6
Кость черепа 6,22
Жировая ткань 1,32

Коэффициент отражения (r) – величина, равная отношению интенсивностей отраженной и падающей волны:

При нормальном падении на поверхность звуковой волны (рис. 17) коэффициент отражения рассчитывается по формуле:

  Рис. 17.

 

Коэффициент пропускания ( ) – величина, равная отношению интенсивностей прошедшей (преломленной) и падающей волн

При нормальном падении волны на поверхность (рис. 17) рассчитывается по формуле:

Сумма . и – волновые сопротивления первой и второй сред соответственно.

Уровень интенсивности. При сравнении интенсивностей звука удобно пользоваться логарифмической шкалой, т.е. сравнивать не сами величины интенсивности, а их логарифмы. Для этого используется величина L – уровень интенсивности.

Единицей уровня интенсивности является Бел [Б]. Если интенсивность возрастает в 10 раз, то уровень интенсивности возрастает на 1 Б.

На практике используют более мелкую единицу уровня интенсивности [дБ] – децибел. 1дБ = 0,1 Б. Тогда LдБ =10 или LдБ = 20

Интенсивность звука от нескольких источников

,

а уровень интенсивности результирующего сигнала

В последнем случае уровни интенсивности берутся в Белах.

 






Дата добавления: 2016-06-15; просмотров: 2700; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.022 сек.