El sonido viaja a través de ondas sonoras. Estas ondas viajan no sólo a través de gases y líquidos, sino también a través de sólidos. La acción de cualquier onda consiste principalmente en la transferencia de energía. En el caso del sonido, la transferencia se produce en forma de pequeños movimientos a nivel molecular.

En gases y líquidos, una onda sonora mueve las moléculas en la dirección de su movimiento, es decir, en la dirección de la longitud de onda. En los sólidos, las vibraciones sonoras de las moléculas también pueden ocurrir en una dirección perpendicular a la onda.

Las ondas sonoras viajan desde sus fuentes en todas direcciones, como se muestra en la imagen de la derecha, que muestra una campana de metal que choca periódicamente con su lengua. Estas colisiones mecánicas hacen que la campana vibre. La energía de las vibraciones se transmite a las moléculas del aire circundante y se alejan de la campana. Como resultado, la presión aumenta en la capa de aire adyacente a la campana, que luego se propaga en ondas en todas direcciones desde la fuente.

La velocidad del sonido es independiente del volumen o del tono. Todos los sonidos de una radio en una habitación, ya sean fuertes o suaves, agudos o graves, llegan al oyente al mismo tiempo.

La velocidad del sonido depende del tipo de medio en el que viaja y de su temperatura. En los gases, las ondas sonoras viajan lentamente porque su estructura molecular enrarecida ofrece poca resistencia a la compresión. En los líquidos la velocidad del sonido aumenta y en los sólidos se vuelve aún más rápida, como se muestra en el siguiente diagrama en metros por segundo (m/s).

Camino de la onda

Las ondas sonoras viajan a través del aire de una manera similar a la que se muestra en los diagramas de la derecha. Los frentes de onda se mueven desde la fuente a una cierta distancia entre sí, determinada por la frecuencia de las vibraciones de la campana. La frecuencia de una onda sonora se determina contando el número de frentes de onda que pasan por un punto determinado por unidad de tiempo.

El frente de ondas sonoras se aleja de la campana vibrante.

En el aire uniformemente calentado, el sonido se propaga a velocidad constante.

El segundo frente sigue al primero a una distancia igual a la longitud de onda.

La intensidad del sonido es mayor cerca de la fuente.

Representación gráfica de una onda invisible.

Sondeo sonoro de profundidades.

Un haz de ondas sonoras de sonar atraviesa fácilmente el agua del océano. El principio del sonar se basa en el hecho de que las ondas sonoras se reflejan desde el fondo del océano; Este dispositivo se utiliza generalmente para determinar las características del terreno submarino.

Sólidos elásticos

El sonido viaja en una placa de madera. Las moléculas de la mayoría de los sólidos están unidas en una red espacial elástica, que está poco comprimida y al mismo tiempo acelera el paso de las ondas sonoras.

Las leyes básicas de la propagación del sonido incluyen las leyes de su reflexión y refracción en los límites de varios medios, así como la difracción del sonido y su dispersión en presencia de obstáculos e inhomogeneidades en el medio y en las interfaces entre los medios.

El rango de propagación del sonido está influenciado por el factor de absorción del sonido, es decir, la transición irreversible de la energía de las ondas sonoras a otros tipos de energía, en particular al calor. Un factor importante es también la dirección de la radiación y la velocidad de propagación del sonido, que depende del medio y de su estado específico.

Desde una fuente de sonido, las ondas acústicas se propagan en todas direcciones. Si una onda sonora pasa a través de un agujero relativamente pequeño, se propaga en todas direcciones y no viaja en un haz dirigido. Por ejemplo, los sonidos de la calle que penetran en una habitación a través de una ventana abierta se escuchan en todos los puntos y no sólo frente a la ventana.

La naturaleza de la propagación de ondas sonoras cerca de un obstáculo depende de la relación entre el tamaño del obstáculo y la longitud de onda. Si el tamaño del obstáculo es pequeño en comparación con la longitud de onda, entonces la onda fluye alrededor de este obstáculo, extendiéndose en todas direcciones.

Las ondas sonoras, al penetrar de un medio a otro, se desvían de su dirección original, es decir, se refractan. El ángulo de refracción puede ser mayor o menor que el ángulo de incidencia. Depende de en qué medio penetra el sonido. Si la velocidad del sonido en el segundo medio es mayor, entonces el ángulo de refracción será mayor que el ángulo de incidencia y viceversa.

Al encontrar un obstáculo en su camino, las ondas sonoras se reflejan en él de acuerdo con una regla estrictamente definida: el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia; esto está relacionado con el concepto de eco. Si el sonido se refleja desde varias superficies a diferentes distancias, se producen múltiples ecos.

El sonido viaja en forma de una onda esférica divergente que llena un volumen cada vez mayor. A medida que aumenta la distancia, las vibraciones de las partículas del medio se debilitan y el sonido se disipa. Se sabe que para aumentar el alcance de transmisión, el sonido debe concentrarse en una dirección determinada. Cuando queremos, por ejemplo, que nos escuchen, nos llevamos las palmas de las manos a la boca o utilizamos un megáfono.

La difracción, es decir, la curvatura de los rayos sonoros, tiene una gran influencia en el rango de propagación del sonido. Cuanto más heterogéneo es el medio, más se curva el haz de sonido y, en consecuencia, más corto es el rango de propagación del sonido.

Propagación del sonido

Las ondas sonoras pueden viajar en el aire, gases, líquidos y sólidos. Las olas no surgen en un espacio sin aire. Esto es fácil de verificar a partir de una simple experiencia. Si se coloca un timbre eléctrico debajo de un tapón hermético del que se ha evacuado el aire, no escucharemos ningún sonido. Pero tan pronto como la tapa se llena de aire, se produce un sonido.

La velocidad de propagación de los movimientos oscilatorios de una partícula a otra depende del medio. En la antigüedad, los guerreros pegaban el oído al suelo y así detectaban la caballería enemiga mucho antes de lo que aparecía a la vista. Y el famoso científico Leonardo da Vinci escribió en el siglo XV: “Si, estando en el mar, bajas el orificio de una tubería en el agua y te acercas el otro extremo a la oreja, oirás muy bien el ruido de los barcos. distante de ti”.

La velocidad del sonido en el aire fue medida por primera vez en el siglo XVII por la Academia de Ciencias de Milán. Se instaló un cañón en una de las colinas y en la otra se ubicó un puesto de observación. El tiempo se registró tanto en el momento del disparo (mediante flash) como en el momento de recepción del sonido. Basándose en la distancia entre el punto de observación y el arma y el tiempo de origen de la señal, la velocidad de propagación del sonido ya no era difícil de calcular. Resultó ser igual a 330 metros por segundo.

La velocidad del sonido en el agua se midió por primera vez en 1827 en el lago Lemán. Los dos barcos estaban situados a 13.847 metros de distancia entre sí. En el primero, se colgó una campana debajo del fondo y en el segundo, se bajó al agua un hidrófono simple (bocina). En el primer barco se prendió fuego a la pólvora al mismo tiempo que se tocaba la campana; en el segundo, el observador puso en marcha el cronómetro en el momento del destello y comenzó a esperar la llegada de la señal sonora de la campana. Resultó que el sonido se propaga más de 4 veces más rápido en el agua que en el aire, es decir. a una velocidad de 1450 metros por segundo.

Velocidad del sonido

Cuanto mayor es la elasticidad del medio, mayor es la velocidad: en caucho 50, en aire 330, en agua 1450 y en acero: 5000 metros por segundo. Si nosotros, que estábamos en Moscú, pudiéramos gritar tan fuerte que el sonido llegara a San Petersburgo, entonces nos escucharían allí solo después de media hora, y si el sonido se propagara a la misma distancia en el acero, entonces sería recibido. en dos minutos.

La velocidad de propagación del sonido está influenciada por el estado del mismo medio. Cuando decimos que el sonido se propaga en el agua a una velocidad de 1450 metros por segundo, no significa que lo haga en cualquier agua y bajo cualquier condición. Al aumentar la temperatura y la salinidad del agua, así como al aumentar la profundidad y, por tanto, la presión hidrostática, aumenta la velocidad del sonido. O tomemos acero. También en este caso la velocidad del sonido depende tanto de la temperatura como de la composición cualitativa del acero: cuanto más carbono contiene, más duro es y más rápido viaja el sonido en él.

Cuando encuentran un obstáculo en su camino, las ondas sonoras se reflejan en él según una regla estrictamente definida: el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia. Las ondas sonoras provenientes del aire se reflejarán casi por completo hacia arriba desde la superficie del agua, y las ondas sonoras provenientes de una fuente ubicada en el agua se reflejarán hacia abajo.

Las ondas sonoras, que penetran de un medio a otro, se desvían de su posición original, es decir. refractado. El ángulo de refracción puede ser mayor o menor que el ángulo de incidencia. Depende del medio en el que penetre el sonido. Si la velocidad del sonido en el segundo medio es mayor que en el primero, entonces el ángulo de refracción será mayor que el ángulo de incidencia y viceversa.

En el aire, las ondas sonoras se propagan en forma de una onda esférica divergente, que ocupa un volumen cada vez mayor, ya que las vibraciones de las partículas provocadas por las fuentes sonoras se transmiten a la masa de aire. Sin embargo, a medida que aumenta la distancia, las vibraciones de las partículas se debilitan. Se sabe que para aumentar el alcance de transmisión, el sonido debe concentrarse en una dirección determinada. Cuando queremos que nos escuchen mejor, nos llevamos las palmas de las manos a la boca o utilizamos un megáfono. En este caso, el sonido se atenuará menos y las ondas sonoras viajarán más lejos.

A medida que aumenta el espesor de la pared, aumenta la localización del sonido en frecuencias medias bajas, pero la resonancia coincidente "insidiosa", que provoca la estrangulación de la localización del sonido, comienza a manifestarse en frecuencias más bajas y cubre un área más amplia.

¿Has pensado alguna vez que el sonido es una de las manifestaciones más sorprendentes de vida, acción y movimiento? ¿Y también sobre el hecho de que cada sonido tiene su propia “cara”? E incluso con los ojos cerrados, sin ver nada, sólo podemos adivinar por el sonido lo que sucede a nuestro alrededor. Podemos distinguir las voces de nuestros amigos, escuchar crujidos, rugidos, ladridos, maullidos, etc. Todos estos sonidos nos son familiares desde la infancia y podemos identificar fácilmente cualquiera de ellos. Además, incluso en absoluto silencio podemos escuchar cada uno de los sonidos enumerados con nuestro oído interno. Imagínelo como si fuera una realidad.

¿Qué es el sonido?

Los sonidos percibidos por el oído humano son una de las fuentes de información más importantes sobre el mundo que nos rodea. El ruido del mar y del viento, el canto de los pájaros, las voces humanas y los gritos de los animales, los truenos, los sonidos de los oídos en movimiento, facilitan la adaptación a las condiciones externas cambiantes.

Si, por ejemplo, una piedra cayera en la montaña y no hubiera nadie cerca que pudiera oír el sonido de su caída, ¿existió el sonido o no? La pregunta se puede responder tanto positiva como negativamente en igual medida, ya que la palabra "sonido" tiene un doble significado. Por lo tanto, es necesario ponerse de acuerdo. Por lo tanto, es necesario ponerse de acuerdo sobre lo que se considera sonido: un fenómeno físico en el forma de propagación de las vibraciones sonoras en el aire o la sensación del oyente. El primero es esencialmente una causa, el segundo es un efecto, mientras que el primer concepto de sonido es objetivo, el segundo es subjetivo. En el primer caso, El sonido es realmente una corriente de energía que fluye como la corriente de un río. Tal sonido puede cambiar el medio por el que pasa y él mismo lo cambia ". En el segundo caso, por sonido nos referimos a aquellas sensaciones que surgen en el oyente cuando Una onda sonora actúa en el cerebro a través de un audífono. Al escuchar un sonido, una persona puede experimentar diversos sentimientos. Una amplia variedad de emociones son evocadas en nosotros por ese complejo complejo de sonidos que llamamos música. Los sonidos forman la base del habla, que Sirve como el principal medio de comunicación en la sociedad humana. Y finalmente, existe una forma de sonido llamada ruido. El análisis del sonido desde el punto de vista de la percepción subjetiva es más complejo que con una evaluación objetiva.

¿Cómo crear sonido?

Lo que todos los sonidos tienen en común es que los cuerpos que los generan, es decir, las fuentes del sonido, vibran (aunque la mayoría de las veces estas vibraciones son invisibles al ojo). Por ejemplo, los sonidos de las voces de las personas y de muchos animales surgen como resultado de las vibraciones de sus cuerdas vocales, el sonido de los instrumentos musicales de viento, el sonido de una sirena, el silbido del viento y el sonido del trueno. por vibraciones de masas de aire.

Usando una regla como ejemplo, puedes ver literalmente con tus propios ojos cómo nace el sonido. ¿Qué movimiento hace la regla cuando sujetamos un extremo, tiramos del otro y lo soltamos? Notaremos que parecía temblar y vacilar. En base a esto, concluimos que el sonido se crea mediante vibraciones breves o prolongadas de algunos objetos.

La fuente del sonido no pueden ser solo objetos que vibran. El silbido de las balas o los proyectiles en vuelo, el aullido del viento, el rugido de un motor a reacción nacen de interrupciones en el flujo de aire, durante las cuales también se producen enrarecimiento y compresión.

Además, los movimientos vibratorios del sonido se pueden notar utilizando un dispositivo: un diapasón. Es una varilla de metal curva montada sobre una pata de una caja resonadora. Si golpeas un diapasón con un martillo, sonará. Las vibraciones de las ramas del diapasón son imperceptibles. Pero se pueden detectar si se acerca una pequeña bola suspendida de un hilo a un diapasón que suena. La pelota rebotará periódicamente, lo que indica vibraciones de las ramas de Cameron.

Como resultado de la interacción de la fuente de sonido con el aire circundante, las partículas de aire comienzan a comprimirse y expandirse al mismo tiempo (o “casi al tiempo”) con los movimientos de la fuente de sonido. Luego, debido a las propiedades del aire como medio fluido, las vibraciones se transfieren de una partícula de aire a otra.

Hacia una explicación de la propagación de las ondas sonoras

Como resultado, las vibraciones se transmiten a través del aire a distancia, es decir, un sonido o una onda acústica o, simplemente, el sonido se propaga a través del aire. El sonido, que llega al oído humano, a su vez, excita vibraciones en sus zonas sensibles, que percibimos en forma de habla, música, ruido, etc. (dependiendo de las propiedades del sonido dictadas por la naturaleza de su fuente). .

Propagación de ondas sonoras.

¿Es posible ver cómo “corre” el sonido? En el aire o el agua transparentes, las vibraciones de las partículas mismas son imperceptibles. Pero puedes encontrar fácilmente un ejemplo que te diga qué sucede cuando el sonido se propaga.

Una condición necesaria para la propagación de ondas sonoras es la presencia de un medio material.

En el vacío, las ondas sonoras no se propagan, ya que allí no hay partículas que transmitan la interacción desde la fuente de vibración.

Por tanto, debido a la falta de atmósfera, reina un completo silencio en la Luna. Incluso la caída de un meteorito sobre su superficie no es audible para el observador.

La velocidad de propagación de las ondas sonoras está determinada por la velocidad de transmisión de las interacciones entre partículas.

La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras en un medio. En un gas, la velocidad del sonido resulta ser del orden (más precisamente, algo menor) de la velocidad térmica de las moléculas y, por lo tanto, aumenta al aumentar la temperatura del gas. Cuanto mayor es la energía potencial de interacción entre las moléculas de una sustancia, mayor es la velocidad del sonido y, por tanto, la velocidad del sonido en un líquido, que, a su vez, supera la velocidad del sonido en un gas. Por ejemplo, en el agua de mar la velocidad del sonido es 1513 m/s. En el acero, donde se pueden propagar ondas transversales y longitudinales, su velocidad de propagación es diferente. Las ondas transversales se propagan a una velocidad de 3300 m/s y las ondas longitudinales a una velocidad de 6600 m/s.

La velocidad del sonido en cualquier medio se calcula mediante la fórmula:

donde β es la compresibilidad adiabática del medio; ρ - densidad.

Leyes de propagación de ondas sonoras.

Las leyes básicas de la propagación del sonido incluyen las leyes de su reflexión y refracción en los límites de varios medios, así como la difracción del sonido y su dispersión en presencia de obstáculos e inhomogeneidades en el medio y en las interfaces entre los medios.

El rango de propagación del sonido está influenciado por el factor de absorción del sonido, es decir, la transición irreversible de la energía de las ondas sonoras a otros tipos de energía, en particular al calor. Un factor importante es también la dirección de la radiación y la velocidad de propagación del sonido, que depende del medio y de su estado específico.

Desde una fuente de sonido, las ondas acústicas se propagan en todas direcciones. Si una onda sonora pasa a través de un agujero relativamente pequeño, se propaga en todas direcciones y no viaja en un haz dirigido. Por ejemplo, los sonidos de la calle que penetran en una habitación a través de una ventana abierta se escuchan en todos los puntos y no sólo frente a la ventana.

La naturaleza de la propagación de ondas sonoras cerca de un obstáculo depende de la relación entre el tamaño del obstáculo y la longitud de onda. Si el tamaño del obstáculo es pequeño en comparación con la longitud de onda, entonces la onda fluye alrededor de este obstáculo, extendiéndose en todas direcciones.

Las ondas sonoras, al penetrar de un medio a otro, se desvían de su dirección original, es decir, se refractan. El ángulo de refracción puede ser mayor o menor que el ángulo de incidencia. Depende del medio en el que penetre el sonido. Si la velocidad del sonido en el segundo medio es mayor, entonces el ángulo de refracción será mayor que el ángulo de incidencia y viceversa.

Al encontrar un obstáculo en su camino, las ondas sonoras se reflejan en él de acuerdo con una regla estrictamente definida: el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia; esto está relacionado con el concepto de eco. Si el sonido se refleja desde varias superficies a diferentes distancias, se producen múltiples ecos.

El sonido viaja en forma de una onda esférica divergente que llena un volumen cada vez mayor. A medida que aumenta la distancia, las vibraciones de las partículas del medio se debilitan y el sonido se disipa. Se sabe que para aumentar el alcance de transmisión, el sonido debe concentrarse en una dirección determinada. Cuando queremos, por ejemplo, que nos escuchen, nos llevamos las palmas de las manos a la boca o utilizamos un megáfono.

La difracción, es decir, la curvatura de los rayos sonoros, tiene una gran influencia en el rango de propagación del sonido. Cuanto más heterogéneo es el medio, más se curva el haz de sonido y, en consecuencia, más corto es el rango de propagación del sonido.

Propiedades del sonido y sus características.

Las principales características físicas del sonido son la frecuencia y la intensidad de las vibraciones. Influyen en la percepción auditiva de las personas.

El período de oscilación es el tiempo durante el cual ocurre una oscilación completa. Se puede dar un ejemplo de un péndulo oscilante, cuando se mueve desde la posición extrema izquierda a la extrema derecha y regresa a su posición original.

La frecuencia de oscilación es el número de oscilaciones completas (períodos) por segundo. Esta unidad se llama hercios (Hz). Cuanto mayor es la frecuencia de vibración, más agudo es el sonido que escuchamos, es decir, el sonido tiene un tono más alto. Según el sistema internacional de unidades aceptado, 1000 Hz se denomina kilohercios (kHz) y 1.000.000 se denomina megahercios (MHz).

Distribución de frecuencia: sonidos audibles – entre 15 Hz y 20 kHz, infrasonidos – por debajo de 15 Hz; ultrasonidos - dentro de 1,5 (104 - 109 Hz; hipersonido - dentro de 109 - 1013 Hz.

El oído humano es más sensible a sonidos con frecuencias entre 2000 y 5000 kHz. La mayor agudeza auditiva se observa entre los 15 y 20 años. Con la edad, la audición se deteriora.

El concepto de longitud de onda está asociado al período y frecuencia de las oscilaciones. La longitud de onda del sonido es la distancia entre dos condensaciones o rarefacciones sucesivas del medio. Usando el ejemplo de las ondas que se propagan en la superficie del agua, esta es la distancia entre dos crestas.

Los sonidos también difieren en timbre. El tono principal del sonido va acompañado de tonos secundarios, que siempre tienen una frecuencia más alta (armónicos). El timbre es una característica cualitativa del sonido. Cuantos más matices se superpongan al tono principal, más "jugoso" será musicalmente el sonido.

La segunda característica principal es la amplitud de las oscilaciones. Ésta es la mayor desviación de la posición de equilibrio durante las vibraciones armónicas. Usando el ejemplo de un péndulo, su desviación máxima es hacia la posición extrema izquierda o hacia la posición extrema derecha. La amplitud de las vibraciones determina la intensidad (fuerza) del sonido.

La fuerza del sonido, o su intensidad, está determinada por la cantidad de energía acústica que fluye en un segundo a través de un área de un centímetro cuadrado. En consecuencia, la intensidad de las ondas acústicas depende de la magnitud de la presión acústica creada por la fuente en el medio.

El volumen, a su vez, está relacionado con la intensidad del sonido. Cuanto mayor es la intensidad del sonido, más fuerte es. Sin embargo, estos conceptos no son equivalentes. El volumen es una medida de la fuerza de la sensación auditiva causada por un sonido. Un sonido de la misma intensidad puede crear percepciones auditivas de diferente volumen en diferentes personas. Cada persona tiene su propio umbral auditivo.

Una persona deja de escuchar sonidos de muy alta intensidad y los percibe como una sensación de presión e incluso dolor. Esta intensidad del sonido se llama umbral del dolor.

El efecto del sonido en los órganos auditivos humanos.

Los órganos auditivos humanos son capaces de percibir vibraciones con una frecuencia de 15 a 20 hercios a 16 a 20 mil hercios. Las vibraciones mecánicas con las frecuencias indicadas se denominan sonoras o acústicas (la acústica es el estudio del sonido). El oído humano es más sensible a los sonidos con una frecuencia de 1000 a 3000 Hz. La mayor agudeza auditiva se observa entre los 15 y 20 años. Con la edad, la audición se deteriora. En una persona menor de 40 años, la mayor sensibilidad está en la región de 3000 Hz, de 40 a 60 años - 2000 Hz, mayores de 60 años - 1000 Hz. En el rango de hasta 500 Hz podemos distinguir una disminución o un aumento de frecuencia de incluso 1 Hz. En frecuencias más altas, nuestros audífonos se vuelven menos sensibles a cambios de frecuencia tan pequeños. Entonces, después de 2000 Hz podemos distinguir un sonido de otro sólo cuando la diferencia de frecuencia es de al menos 5 Hz. Con una diferencia menor, los sonidos nos parecerán iguales. Sin embargo, casi no existen reglas sin excepciones. Hay personas que tienen un oído excepcionalmente fino. Un músico talentoso puede detectar un cambio en el sonido con sólo una fracción de vibración.

El oído externo está formado por el pabellón auricular y el conducto auditivo, que lo conectan con el tímpano. La función principal del oído externo es determinar la dirección de la fuente del sonido. El canal auditivo, que es un tubo de dos centímetros de largo que se estrecha hacia adentro, protege la parte interna del oído y desempeña el papel de resonador. El canal auditivo termina en el tímpano, una membrana que vibra bajo la influencia de las ondas sonoras. Es aquí, en el borde exterior del oído medio, donde se produce la transformación del sonido objetivo en subjetivo. Detrás del tímpano hay tres pequeños huesos interconectados: el martillo, el yunque y el estribo, a través de los cuales se transmiten las vibraciones al oído interno.

Allí, en el nervio auditivo, se convierten en señales eléctricas. La pequeña cavidad, donde se encuentran el martillo, el yunque y el estribo, está llena de aire y conectada a la cavidad bucal por la trompa de Eustaquio. Gracias a esto último, se mantiene la misma presión en los lados interior y exterior del tímpano. Por lo general, la trompa de Eustaquio está cerrada y se abre sólo cuando hay un cambio brusco de presión (bostezos, deglución) para igualarla. Si la trompa de Eustaquio de una persona está cerrada, por ejemplo debido a un resfriado, la presión no se iguala y la persona siente dolor en los oídos. A continuación, las vibraciones se transmiten desde el tímpano hasta la ventana oval, que es el comienzo del oído interno. La fuerza que actúa sobre el tímpano es igual al producto de la presión por el área del tímpano. Pero los verdaderos misterios de la audición comienzan con la ventana ovalada. Las ondas sonoras viajan a través del líquido (perilinfa) que llena la cóclea. Este órgano del oído interno, con forma de cóclea, mide tres centímetros de largo y está dividido en toda su longitud por un tabique en dos partes. Las ondas sonoras llegan al tabique, lo rodean y luego se propagan casi hacia el mismo lugar donde tocaron el tabique por primera vez, pero del otro lado. El tabique de la cóclea consta de una membrana principal, que es muy gruesa y apretada. Las vibraciones del sonido crean ondas ondulatorias en su superficie, con crestas para diferentes frecuencias en áreas muy específicas de la membrana. Las vibraciones mecánicas se convierten en eléctricas en un órgano especial (órgano de Corti), ubicado sobre la parte superior de la membrana principal. Por encima del órgano de Corti se encuentra la membrana tectorial. Ambos órganos están inmersos en un líquido llamado endolinfa y están separados del resto de la cóclea por la membrana de Reissner. Los pelos que crecen en el órgano de Corti casi atraviesan la membrana tectorial y, cuando se produce un sonido, entran en contacto: el sonido se convierte y ahora se codifica en forma de señales eléctricas. La piel y los huesos del cráneo desempeñan un papel importante a la hora de mejorar nuestra capacidad de percibir sonidos, debido a su buena conductividad. Por ejemplo, si pegamos la oreja a la barandilla, podremos detectar el movimiento de un tren que se aproxima mucho antes de que aparezca.

El efecto del sonido en el cuerpo humano.

En las últimas décadas, han aumentado considerablemente el número de diversos tipos de automóviles y otras fuentes de ruido, la proliferación de radios portátiles y grabadoras, a menudo encendidas a alto volumen, y la pasión por la música popular a todo volumen. Se ha observado que en las ciudades cada 5 a 10 años el nivel de ruido aumenta en 5 dB (decibeles). Hay que tener en cuenta que para los ancestros humanos lejanos, el ruido era una señal de alarma que indicaba la posibilidad de peligro. Al mismo tiempo, los sistemas simpático-suprarrenal y cardiovascular, el intercambio de gases se activaron rápidamente y otros tipos de metabolismo cambiaron (aumentaron los niveles de azúcar y colesterol en sangre), preparando al cuerpo para luchar o huir. Aunque en el hombre moderno esta función de la audición ha perdido tal significado práctico, las "reacciones vegetativas de la lucha por la existencia" se han conservado. Por lo tanto, incluso un ruido breve de 60 a 90 dB provoca un aumento en la secreción de hormonas pituitarias, estimulando la producción de muchas otras hormonas, en particular catecolaminas (adrenalina y noradrenalina), aumenta el trabajo del corazón, se contraen los vasos sanguíneos. y la presión arterial (PA) aumenta. Se observó que el aumento más pronunciado de la presión arterial se observa en pacientes con hipertensión y personas con predisposición hereditaria a ella. Bajo la influencia del ruido, la actividad cerebral se altera: la naturaleza del electroencefalograma cambia, la agudeza de la percepción y el rendimiento mental disminuyen. Se observó deterioro de la digestión. Se sabe que la exposición prolongada a ambientes ruidosos provoca pérdida de audición. Dependiendo de la sensibilidad individual, las personas valoran el ruido de forma diferente: desagradable o perturbador. Al mismo tiempo, la música y el habla que interesan al oyente, incluso a 40-80 dB, pueden tolerarse con relativa facilidad. Normalmente, el oído percibe vibraciones en el rango de 16 a 20 000 Hz (oscilaciones por segundo). Es importante enfatizar que las consecuencias desagradables son causadas no solo por un ruido excesivo en el rango audible de vibraciones: los ultrasonidos e infrasonidos en rangos no percibidos por el oído humano (por encima de 20 mil Hz y por debajo de 16 Hz) también causan tensión nerviosa, malestar, mareos, cambios en la actividad de los órganos internos, especialmente los sistemas nervioso y cardiovascular. Se ha descubierto que los residentes de áreas ubicadas cerca de los principales aeropuertos internacionales tienen una incidencia claramente mayor de hipertensión que aquellos que viven en una zona más tranquila de la misma ciudad. El ruido excesivo (superior a 80 dB) afecta no sólo a los órganos auditivos, sino también a otros órganos y sistemas (circulatorio, digestivo, nervioso, etc.). etc.), se alteran los procesos vitales, el metabolismo energético comienza a prevalecer sobre el plástico, lo que conduce al envejecimiento prematuro del cuerpo.

Con estas observaciones y descubrimientos comenzaron a aparecer métodos de influencia selectiva en humanos. Puedes influir en la mente y el comportamiento de una persona de varias maneras, una de las cuales requiere equipo especial (técnicas tecnotrónicas, zombificación).

Insonorización

El grado de protección acústica de los edificios está determinado principalmente por las normas de ruido permitidas para los locales destinados a un determinado propósito. Los parámetros normalizados de ruido constante en los puntos de diseño son niveles de presión sonora L, dB, bandas de frecuencia de octava con frecuencias medias geométricas 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Para cálculos aproximados, se permite utilizar niveles de sonido LA, dBA. Los parámetros normalizados de ruido no constante en los puntos de diseño son niveles sonoros equivalentes LA eq, dBA y niveles sonoros máximos LA max, dBA.

Los niveles de presión sonora permitidos (niveles de presión sonora equivalentes) están estandarizados por SNiP II-12-77 "Protección contra el ruido".

Debe tenerse en cuenta que los niveles de ruido permitidos de fuentes externas en las instalaciones se establecen sujeto a la provisión de ventilación estándar de las instalaciones (para locales residenciales, salas, aulas, con respiraderos abiertos, travesaños y hojas de ventanas estrechas).

El aislamiento acústico del ruido aéreo es la atenuación de la energía sonora a medida que se transmite a través de un recinto.

Los parámetros regulados de aislamiento acústico de estructuras de cerramiento de edificios residenciales y públicos, así como de edificios auxiliares y locales de empresas industriales son el índice de aislamiento de ruido aéreo de la estructura de cerramiento Rw, dB y el índice del nivel de ruido de impacto reducido debajo del techo. .

Ruido. Música. Discurso.

Desde el punto de vista de la percepción de los sonidos por parte de los órganos auditivos, se pueden dividir principalmente en tres categorías: ruido, música y habla. Se trata de diferentes áreas de fenómenos sonoros que tienen información específica de una persona.

El ruido es una combinación no sistemática de una gran cantidad de sonidos, es decir, la fusión de todos estos sonidos en una voz discordante. Se considera ruido una categoría de sonidos que perturban o molestan a una persona.

La gente sólo puede tolerar una cierta cantidad de ruido. Pero si pasa una hora o dos y el ruido no cesa, entonces aparece tensión, nerviosismo e incluso dolor.

El sonido puede matar a una persona. En la Edad Media, existía incluso una ejecución de este tipo, cuando colocaban a una persona debajo de una campana y comenzaban a golpearla. Poco a poco el repique de las campanas mató al hombre. Pero esto fue en la Edad Media. Hoy en día han aparecido aviones supersónicos. Si un avión de este tipo sobrevuela la ciudad a una altitud de 1000 a 1500 metros, las ventanas de las casas estallarán.

La música es un fenómeno especial en el mundo de los sonidos, pero, a diferencia del habla, no transmite significados semánticos o lingüísticos precisos. La saturación emocional y las asociaciones musicales agradables comienzan en la primera infancia, cuando el niño todavía tiene comunicación verbal. Ritmos y cánticos lo conectan con su madre, y el canto y el baile son un elemento de comunicación en los juegos. El papel de la música en la vida humana es tan grande que en los últimos años la medicina le ha atribuido propiedades curativas. Con la ayuda de la música, es posible normalizar los biorritmos y garantizar un nivel óptimo de actividad del sistema cardiovascular. Pero sólo hay que recordar cómo van los soldados a la batalla. Desde tiempos inmemoriales, la canción fue un atributo indispensable de la marcha de un soldado.

Infrasonido y ultrasonido

¿Podemos llamar sonido a algo que no podemos oír en absoluto? ¿Y qué si no escuchamos? ¿Son estos sonidos inaccesibles para alguien o para cualquier otra cosa?

Por ejemplo, los sonidos con una frecuencia inferior a 16 hercios se denominan infrasonidos.

Los infrasonidos son vibraciones y ondas elásticas con frecuencias que se encuentran por debajo del rango de frecuencias audibles para los humanos. Normalmente, se toma 15-4 Hz como el límite superior del rango de infrasonidos; Esta definición es condicional, ya que con suficiente intensidad la percepción auditiva se produce también a frecuencias de unos pocos Hz, aunque la naturaleza tonal de la sensación desaparece y sólo se distinguen ciclos individuales de oscilaciones. El límite inferior de frecuencia del infrasonido es incierto. Su área de estudio actual se extiende hasta aproximadamente 0,001 Hz. Por tanto, la gama de frecuencias de infrasonidos cubre unas 15 octavas.

Las ondas infrasónicas se propagan en el aire y el agua, así como en la corteza terrestre. Los infrasonidos también incluyen vibraciones de baja frecuencia de grandes estructuras, en particular vehículos y edificios.

Y aunque nuestros oídos no “captan” tales vibraciones, de alguna manera una persona todavía las percibe. Al mismo tiempo, experimentamos sensaciones desagradables y a veces perturbadoras.

Desde hace tiempo se ha observado que algunos animales experimentan una sensación de peligro mucho antes que los humanos. Reaccionan con anticipación ante un huracán distante o un terremoto inminente. Por otro lado, los científicos han descubierto que durante eventos catastróficos en la naturaleza, se producen infrasonidos: vibraciones del aire de baja frecuencia. Esto dio lugar a la hipótesis de que los animales, gracias a su agudo sentido del olfato, perciben tales señales antes que los humanos.

Lamentablemente, el infrasonido lo generan muchas máquinas e instalaciones industriales. Si, por ejemplo, ocurre en un automóvil o en un avión, después de un tiempo los pilotos o conductores se vuelven ansiosos, se cansan más rápido y esto puede ser la causa de un accidente.

Las máquinas infrasónicas hacen ruido y entonces es más difícil trabajar con ellas. Y todos los que nos rodean lo pasarán mal. No es mejor que la ventilación de un edificio residencial "zumbie" con infrasonidos. Parece inaudible, pero la gente se irrita e incluso puede enfermarse. Una "prueba" especial que debe pasar cualquier dispositivo le permite deshacerse de las adversidades del infrasonido. Si "fona" en la zona de infrasonidos, no tendrá acceso a las personas.

¿Cómo se llama un sonido muy alto? ¿Un chirrido tan inaccesible a nuestros oídos? Esto es ultrasonido. El ultrasonido son ondas elásticas con frecuencias de aproximadamente (1,5 – 2)(104 Hz (15 – 20 kHz) a 109 Hz (1 GHz); la región de ondas de frecuencia de 109 a 1012 – 1013 Hz generalmente se llama hipersonido. Según la frecuencia , el ultrasonido se divide convenientemente en 3 rangos: ultrasonido de baja frecuencia (1,5 (104 - 105 Hz), ultrasonido de frecuencia media (105 - 107 Hz), ultrasonido de alta frecuencia (107 - 109 Hz). Cada uno de estos rangos se caracteriza por sus propias características específicas de generación, recepción, propagación y aplicación.

Por su naturaleza física, el ultrasonido son ondas elásticas y en esto no se diferencia del sonido, por lo que el límite de frecuencia entre el sonido y las ondas ultrasónicas es arbitrario. Sin embargo, debido a las frecuencias más altas y, por lo tanto, a las longitudes de onda cortas, se producen una serie de características de la propagación del ultrasonido.

Debido a la corta longitud de onda del ultrasonido, su naturaleza está determinada principalmente por la estructura molecular del medio. Los ultrasonidos en gas, y en particular en aire, se propagan con una gran atenuación. Los líquidos y los sólidos suelen ser buenos conductores de ultrasonidos y su atenuación es mucho menor.

El oído humano no es capaz de percibir ondas ultrasónicas. Sin embargo, muchos animales lo aceptan libremente. Estos son, entre otras cosas, perros que nos resultan tan familiares. Pero, lamentablemente, los perros no pueden "ladrar" con la ayuda de una ecografía. Pero los murciélagos y los delfines tienen la asombrosa capacidad de emitir y recibir ultrasonidos.

El hipersonido son ondas elásticas con frecuencias de 109 a 1012 – 1013 Hz. Por su naturaleza física, el hipersonido no se diferencia del sonido y las ondas ultrasónicas. Debido a las frecuencias más altas y, por tanto, a las longitudes de onda más cortas que en el campo del ultrasonido, las interacciones del hipersonido con las cuasipartículas del medio (con electrones de conducción, fonones térmicos, etc.) se vuelven mucho más significativas. El hipersonido también se representa a menudo como un flujo de cuasipartículas: fonones.

El rango de frecuencia del hipersonido corresponde a las frecuencias de las oscilaciones electromagnéticas en los rangos de decímetros, centímetros y milímetros (las llamadas frecuencias ultraaltas). La frecuencia de 109 Hz en el aire a presión atmosférica normal y temperatura ambiente debe ser del mismo orden de magnitud que el camino libre de las moléculas en el aire en las mismas condiciones. Sin embargo, las ondas elásticas pueden propagarse en un medio sólo si su longitud de onda es notablemente mayor que el camino libre de las partículas en los gases o mayor que las distancias interatómicas en líquidos y sólidos. Por tanto, las ondas hipersónicas no pueden propagarse en gases (en particular en el aire) a presión atmosférica normal. En líquidos, la atenuación del hipersonido es muy alta y el rango de propagación es corto. El hipersonido se propaga relativamente bien en sólidos: monocristales, especialmente a bajas temperaturas. Pero incluso en tales condiciones, el hipersonido es capaz de recorrer una distancia de sólo 1, como máximo 15 centímetros.

El sonido son vibraciones mecánicas que se propagan en medios elásticos: gases, líquidos y sólidos, percibidas por los órganos del oído.

Usando instrumentos especiales, puedes ver la propagación de ondas sonoras.

Las ondas sonoras pueden dañar la salud humana y, a la inversa, ayudar a curar dolencias, depende del tipo de sonido.

Resulta que hay sonidos que el oído humano no percibe.

Bibliografía

Peryshkin A. V., Gutnik E. M. Física noveno grado

Kasyanov V. A. Física décimo grado

Leonov A. A “Exploro el mundo” Det. enciclopedia. Física

Capítulo 2. El ruido acústico y su impacto en el ser humano.

Finalidad: Estudiar los efectos del ruido acústico en el cuerpo humano.

Introducción

El mundo que nos rodea es un maravilloso mundo de sonidos. A nuestro alrededor se escuchan las voces de personas y animales, la música y el sonido del viento y el canto de los pájaros. Las personas transmiten información a través del habla y la perciben a través del oído. Para los animales, el sonido no es menos importante y, en cierto modo, incluso más importante, porque su oído está más desarrollado.

Desde el punto de vista de la física, el sonido son vibraciones mecánicas que se propagan en un medio elástico: agua, aire, sólidos, etc. La capacidad de una persona para percibir vibraciones sonoras y escucharlas se refleja en el nombre del estudio del sonido: acústica. (del griego akustikos - audible, auditivo). La sensación de sonido en nuestros órganos auditivos se produce debido a cambios periódicos en la presión del aire. El oído humano percibe las ondas sonoras con una gran amplitud de cambios de presión sonora como sonidos fuertes, y con una pequeña amplitud de cambios de presión sonora, como sonidos tranquilos. El volumen del sonido depende de la amplitud de las vibraciones. El volumen del sonido también depende de su duración y de las características individuales del oyente.

Las vibraciones del sonido de alta frecuencia se denominan sonidos de tono alto, las vibraciones del sonido de baja frecuencia se llaman sonidos de tono bajo.

Los órganos auditivos humanos son capaces de percibir sonidos con frecuencias que oscilan aproximadamente entre 20 Hz y 20.000 Hz. Las ondas longitudinales en un medio con una frecuencia de cambio de presión inferior a 20 Hz se denominan infrasonidos y con una frecuencia superior a 20.000 Hz, ultrasonido. El oído humano no percibe infrasonidos ni ultrasonidos, es decir, no oye. Cabe señalar que los límites indicados del rango de sonido son arbitrarios, ya que dependen de la edad de las personas y de las características individuales de su aparato sonoro. Normalmente, con la edad, el límite superior de frecuencia de los sonidos percibidos disminuye significativamente: algunas personas mayores pueden escuchar sonidos con frecuencias que no superan los 6000 Hz. Los niños, por el contrario, pueden percibir sonidos cuya frecuencia sea ligeramente superior a 20.000 Hz.

Algunos animales escuchan vibraciones con frecuencias superiores a 20.000 Hz o inferiores a 20 Hz.

El tema del estudio de la acústica fisiológica es el propio órgano de la audición, su estructura y acción. La acústica arquitectónica estudia la propagación del sonido en las habitaciones, la influencia de los tamaños y formas en el sonido y las propiedades de los materiales con los que se recubren paredes y techos. Esto se refiere a la percepción auditiva del sonido.

También está la acústica musical, que estudia los instrumentos musicales y las condiciones para que suenen mejor. La acústica física se ocupa del estudio de las vibraciones del sonido en sí y recientemente ha abarcado las vibraciones que se encuentran más allá de los límites de la audibilidad (ultraacústica). Utiliza ampliamente una variedad de métodos para convertir vibraciones mecánicas en eléctricas y viceversa (electroacústica).

Referencia histórica

Los sonidos comenzaron a estudiarse en la antigüedad, porque el ser humano se caracteriza por el interés por todo lo nuevo. Las primeras observaciones acústicas se realizaron en el siglo VI a.C. Pitágoras estableció una conexión entre el tono de un tono y la larga cuerda o tubo que produce el sonido.

En el siglo IV a.C., Aristóteles fue el primero en comprender correctamente cómo viaja el sonido a través del aire. Dijo que un cuerpo sonoro causa compresión y enrarecimiento del aire; explicó el eco por el reflejo del sonido en los obstáculos.

En el siglo XV, Leonardo da Vinci formuló el principio de independencia de las ondas sonoras de diversas fuentes.

En 1660, los experimentos de Robert Boyle demostraron que el aire es conductor del sonido (el sonido no viaja en el vacío).

En 1700-1707 Las memorias de Joseph Saveur sobre acústica fueron publicadas por la Academia de Ciencias de París. En estas memorias, Saveur examina un fenómeno bien conocido por los diseñadores de órganos: si dos tubos de un órgano producen dos sonidos al mismo tiempo, con un tono ligeramente diferente, se escuchan amplificaciones periódicas del sonido, similares al redoble de un tambor. . Saveur explicó este fenómeno por la coincidencia periódica de vibraciones de ambos sonidos. Si, por ejemplo, uno de dos sonidos corresponde a 32 vibraciones por segundo y el otro corresponde a 40 vibraciones, entonces el final de la cuarta vibración del primer sonido coincide con el final de la quinta vibración del segundo sonido y, por tanto, el El sonido se amplifica. De los tubos del órgano, Saveur pasó al estudio experimental de las vibraciones de las cuerdas, observando los nodos y antinodos de las vibraciones (estos nombres, que aún existen en la ciencia, fueron introducidos por él), y también notó que cuando se excita la cuerda, junto con la nota principal, suenan otras notas, cuya longitud de onda es ½, 1/3, ¼,. del principal. Llamó a estas notas los tonos armónicos más altos, y este nombre estaba destinado a permanecer en la ciencia. Finalmente, Saveur fue el primero en intentar determinar el límite de percepción de las vibraciones como sonidos: para sonidos bajos indicó un límite de 25 vibraciones por segundo, y para sonidos altos, 12 800. Luego, Newton, basándose en estos trabajos experimentales de Saveur , hizo el primer cálculo de la longitud de onda del sonido y llegó a la conclusión, ahora bien conocida en física, de que para cualquier tubería abierta la longitud de onda del sonido emitido es igual al doble de la longitud de la tubería.

Fuentes de sonido y su naturaleza.

Lo que todos los sonidos tienen en común es que los cuerpos que los generan, es decir, las fuentes del sonido, vibran. Todo el mundo conoce los sonidos que surgen del movimiento del cuero estirado sobre un tambor, de las olas del mar y de las ramas mecidas por el viento. Todos son diferentes entre sí. La “coloración” de cada sonido individual depende estrictamente del movimiento que lo origina. Entonces, si el movimiento vibratorio es extremadamente rápido, el sonido contiene vibraciones de alta frecuencia. Un movimiento oscilatorio menos rápido produce un sonido de menor frecuencia. Varios experimentos indican que cualquier fuente de sonido necesariamente vibra (aunque la mayoría de las veces estas vibraciones no son perceptibles a simple vista). Por ejemplo, los sonidos de las voces de las personas y de muchos animales surgen como resultado de las vibraciones de sus cuerdas vocales, el sonido de los instrumentos musicales de viento, el sonido de una sirena, el silbido del viento y el sonido del trueno. por vibraciones de masas de aire.

Pero no todos los cuerpos oscilantes son una fuente de sonido. Por ejemplo, una masa oscilante suspendida de un hilo o de un resorte no emite ningún sonido.

La frecuencia a la que se repiten las oscilaciones se mide en hercios (o ciclos por segundo); 1 Hz es la frecuencia de dicha oscilación periódica, el período es 1 s. Tenga en cuenta que la frecuencia es la propiedad que nos permite distinguir un sonido de otro.

Las investigaciones han demostrado que el oído humano es capaz de percibir como sonido vibraciones mecánicas de cuerpos que ocurren con una frecuencia de 20 Hz a 20 000 Hz. Con vibraciones sonoras muy rápidas, superiores a 20.000 Hz o muy lentas, inferiores a 20 Hz, no oímos. Por eso necesitamos instrumentos especiales para registrar sonidos que se encuentran fuera del rango de frecuencia percibido por el oído humano.

Si la velocidad del movimiento oscilatorio determina la frecuencia del sonido, entonces su magnitud (el tamaño de la habitación) determina el volumen. Si dicha rueda se gira a alta velocidad, aparecerá un tono de alta frecuencia; una rotación más lenta producirá un tono de frecuencia más baja. Además, cuanto más pequeños son los dientes de la rueda (como se muestra en la línea de puntos), más débil es el sonido, y cuanto más grandes son los dientes, es decir, cuanto más obligan a la placa a desviarse, más fuerte es el sonido. Así, podemos observar otra característica del sonido: su volumen (intensidad).

Es imposible no mencionar una propiedad del sonido como la calidad. La calidad está estrechamente relacionada con la estructura, que puede variar desde demasiado compleja hasta extremadamente simple. El tono de un diapasón sostenido por un resonador tiene una estructura muy simple, ya que contiene una sola frecuencia, cuyo valor depende únicamente del diseño del diapasón. En este caso, el sonido de un diapasón puede ser tanto fuerte como débil.

Es posible crear sonidos complejos, así, por ejemplo, muchas frecuencias contienen el sonido de un acorde de órgano. Incluso el sonido de la cuerda de una mandolina es bastante complejo. Esto se debe al hecho de que una cuerda estirada vibra no solo con la principal (como un diapasón), sino también con otras frecuencias. Generan tonos adicionales (armónicos), cuyas frecuencias son un número entero de veces mayor que la frecuencia del tono fundamental.

El concepto de frecuencia es inadecuado para aplicarlo al ruido, aunque podemos hablar de algunas zonas de sus frecuencias, ya que son las que distinguen un ruido de otro. El espectro de ruido ya no puede representarse mediante una o varias líneas, como en el caso de una señal monocromática o de una onda periódica que contiene muchos armónicos. Se representa como una franja completa.

La estructura frecuencial de algunos sonidos, especialmente los musicales, es tal que todos los armónicos son armónicos en relación con el tono fundamental; en tales casos, se dice que los sonidos tienen un tono (determinado por la frecuencia del tono fundamental). La mayoría de los sonidos no son tan melódicos; no tienen la relación entera entre frecuencias característica de los sonidos musicales. Estos sonidos son similares en estructura al ruido. Por tanto, para resumir lo dicho, podemos decir que el sonido se caracteriza por el volumen, la calidad y la altura.

¿Qué sucede con el sonido después de que ocurre? ¿Cómo llega, por ejemplo, a nuestro oído? ¿Cómo se distribuye?

Percibimos el sonido con el oído. Entre el cuerpo sonoro (fuente de sonido) y el oído (receptor de sonido) hay una sustancia que transmite las vibraciones del sonido desde la fuente de sonido al receptor. Muy a menudo, esta sustancia es aire. El sonido no puede viajar en un espacio sin aire. Así como las olas no pueden existir sin agua. Los experimentos confirman esta conclusión. Consideremos uno de ellos. Coloque una campana debajo de la campana de la bomba de aire y enciéndala. Luego comienzan a bombear el aire. A medida que el aire se vuelve más fino, el sonido se vuelve cada vez más débil y, finalmente, desaparece casi por completo. Cuando empiezo a dejar pasar aire nuevamente debajo de la campana, el sonido de la campana vuelve a ser audible.

Por supuesto, el sonido no sólo se propaga en el aire, sino también en otros cuerpos. Esto también se puede verificar experimentalmente. Incluso un sonido tan débil como el tictac de un reloj de bolsillo colocado en un extremo de la mesa se puede escuchar claramente cuando uno acerca la oreja al otro extremo de la mesa.

Es bien sabido que el sonido se transmite a largas distancias sobre el terreno y especialmente sobre los raíles del ferrocarril. Al acercar la oreja a la barandilla o al suelo, se puede oír el sonido de un tren que se aleja o el paso de un caballo al galope.

Si golpeamos una piedra contra otra estando bajo el agua, escucharemos claramente el sonido del impacto. En consecuencia, el sonido también viaja en el agua. Los peces escuchan pasos y voces de personas en la orilla, esto lo saben bien los pescadores.

Los experimentos muestran que diferentes sólidos conducen el sonido de diferentes maneras. Los cuerpos elásticos son buenos conductores del sonido. La mayoría de los metales, madera, gases y líquidos son cuerpos elásticos y, por tanto, conducen bien el sonido.

Los cuerpos blandos y porosos son malos conductores del sonido. Cuando, por ejemplo, tenemos un reloj en el bolsillo, está rodeado de una tela suave y no oímos su tictac.

Por cierto, la propagación del sonido en los sólidos está relacionada con el hecho de que el experimento con una campana colocada bajo una capota durante mucho tiempo no pareció muy convincente. El caso es que los experimentadores no aislaron suficientemente la campana, y el sonido se escuchó incluso cuando no había aire debajo del capó, ya que las vibraciones se transmitían a través de varias conexiones de la instalación.

En 1650, Athanasius Kirch'er y Otto Hücke, basándose en un experimento con una campana, llegaron a la conclusión de que no se necesitaba aire para la propagación del sonido. Y sólo diez años después, Robert Boyle demostró de manera convincente lo contrario. El sonido en el aire, por ejemplo, se transmite mediante ondas longitudinales, es decir, condensaciones y rarefacciones alternas del aire procedente de la fuente sonora. Pero dado que el espacio que nos rodea, a diferencia de la superficie bidimensional del agua, es tridimensional, las ondas sonoras no se propagan en dos, sino en tres direcciones, en forma de esferas divergentes.

Las ondas sonoras, como cualquier otra onda mecánica, no se propagan por el espacio instantáneamente, sino a una determinada velocidad. Las observaciones más simples nos permiten comprobarlo. Por ejemplo, durante una tormenta, primero vemos un relámpago y sólo un tiempo después escuchamos un trueno, aunque las vibraciones del aire, que percibimos como sonido, ocurren simultáneamente con el relámpago. El caso es que la velocidad de la luz es muy alta (300.000 km/s), por lo que podemos suponer que vemos un destello en el momento en que se produce. Y el sonido del trueno, formado simultáneamente con el relámpago, requiere un tiempo bastante notable para recorrer la distancia desde el lugar de su origen hasta un observador parado en el suelo. Por ejemplo, si escuchamos un trueno más de 5 segundos después de ver un rayo, podemos concluir que la tormenta está al menos a 1,5 km de nosotros. La velocidad del sonido depende de las propiedades del medio en el que viaja. Los científicos han desarrollado varios métodos para determinar la velocidad del sonido en cualquier entorno.

La velocidad del sonido y su frecuencia determinan la longitud de onda. Al observar las olas en un estanque, notamos que los círculos radiantes a veces son más pequeños y otras más grandes, en otras palabras, la distancia entre las crestas o los valles de las olas puede variar dependiendo del tamaño del objeto que las creó. Al mantener la mano lo suficientemente baja por encima de la superficie del agua, podemos sentir cada chapoteo que pasa a nuestro lado. Cuanto mayor sea la distancia entre ondas sucesivas, menos frecuentemente sus crestas tocarán nuestros dedos. Este sencillo experimento nos permite concluir que en el caso de ondas en la superficie del agua, para una determinada velocidad de propagación de las ondas, una frecuencia más alta corresponde a una distancia menor entre las crestas de las ondas, es decir, ondas más cortas y, por el contrario, una la frecuencia más baja corresponde a ondas más largas.

Lo mismo ocurre con las ondas sonoras. El hecho de que una onda sonora pase por un determinado punto del espacio se puede juzgar por el cambio de presión en ese punto. Este cambio repite completamente la vibración de la membrana fuente de sonido. Una persona escucha un sonido porque la onda sonora ejerce una presión variable sobre el tímpano de su oído. Tan pronto como la cresta de la onda sonora (o zona de alta presión) llega a nuestro oído. Sentimos la presión. Si las áreas de mayor presión de una onda sonora se suceden con la suficiente rapidez, entonces el tímpano de nuestro oído vibra rápidamente. Si las crestas de la onda sonora están muy retrasadas entre sí, el tímpano vibrará mucho más lentamente.

La velocidad del sonido en el aire es un valor sorprendentemente constante. Ya hemos visto que la frecuencia del sonido está directamente relacionada con la distancia entre las crestas de la onda sonora, es decir, existe una cierta relación entre la frecuencia del sonido y la longitud de onda. Podemos expresar esta relación de la siguiente manera: la longitud de onda es igual a la velocidad dividida por la frecuencia. Otra forma de decirlo es que la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia, con un coeficiente de proporcionalidad igual a la velocidad del sonido.

¿Cómo se vuelve audible el sonido? Cuando las ondas sonoras ingresan al canal auditivo, hacen vibrar el tímpano, el oído medio y el oído interno. Al ingresar al líquido que llena la cóclea, las ondas de aire afectan las células ciliadas dentro del órgano de Corti. El nervio auditivo transmite estos impulsos al cerebro, donde se convierten en sonidos.

Medición de ruido

El ruido es un sonido desagradable o indeseable, o un conjunto de sonidos que interfieren con la percepción de señales útiles, rompen el silencio, tienen un efecto nocivo o irritante sobre el cuerpo humano, reduciendo su rendimiento.

En zonas ruidosas, muchas personas experimentan síntomas de enfermedad por ruido: aumento de la excitabilidad nerviosa, fatiga, presión arterial alta.

El nivel de ruido se mide en unidades,

Expresar el grado de presión suena, decibelios. Esta presión no se percibe infinitamente. Un nivel de ruido de 20-30 dB es prácticamente inofensivo para los humanos; se trata de un ruido de fondo natural. En cuanto a los sonidos fuertes, el límite permitido aquí es de aproximadamente 80 dB. Un sonido de 130 dB ya causa dolor a una persona, y 150 le resulta insoportable.

El ruido acústico son vibraciones sonoras aleatorias de diferente naturaleza física, caracterizadas por cambios aleatorios de amplitud y frecuencia.

Cuando se propaga una onda sonora, que consiste en condensaciones y rarefacciones de aire, la presión sobre el tímpano cambia. La unidad de presión es 1 N/m2 y la unidad de potencia sonora es 1 W/m2.

El umbral de audición es el volumen mínimo de sonido que percibe una persona. Es diferente para diferentes personas, por lo que convencionalmente se considera que el umbral de audición es una presión sonora igual a 2x10"5 N/m2 a 1000 Hz, correspondiente a una potencia de 10"12 W/m2. Es con estos valores con los que se compara el sonido medido.

Por ejemplo, la potencia sonora de los motores durante el despegue de un avión a reacción es de 10 W/m2, es decir, supera el umbral en 1013 veces. Es inconveniente operar con números tan grandes. De los sonidos de distinto volumen se dice que uno es más fuerte que el otro no tantas veces, sino tantas unidades. La unidad de sonoridad se llama Bel, en honor al inventor del teléfono A. Bel (1847-1922). El volumen se mide en decibelios: 1 dB = 0,1 B (Bel). Una representación visual de cómo se relacionan la intensidad del sonido, la presión del sonido y el nivel de volumen.

La percepción del sonido depende no sólo de sus características cuantitativas (presión y potencia), sino también de su calidad: la frecuencia.

El mismo sonido en diferentes frecuencias difiere en volumen.

Algunas personas no pueden oír los sonidos de alta frecuencia. Así, en las personas mayores, el límite superior de percepción del sonido disminuye a 6000 Hz. No oyen, por ejemplo, el chirrido de un mosquito o el trino de un grillo, que producen sonidos con una frecuencia de unos 20.000 Hz.

El famoso físico inglés D. Tyndall describe uno de sus paseos con un amigo de la siguiente manera: “Los prados a ambos lados del camino estaban llenos de insectos, que en mis oídos llenaban el aire con su agudo zumbido, pero mi amigo no escuchó nada de esto - la música de los insectos voló más allá de los límites de su oído.” !

Niveles de ruido

La sonoridad (el nivel de energía del sonido) se mide en decibelios. Un susurro equivale aproximadamente a 15 dB, el susurro de voces en el aula de un estudiante alcanza aproximadamente 50 dB y el ruido de la calle durante el tráfico intenso es de aproximadamente 90 dB. Los ruidos superiores a 100 dB pueden resultar insoportables para el oído humano. Los ruidos de alrededor de 140 dB (como el sonido de un avión despegando) pueden ser dolorosos para el oído y dañar el tímpano.

Para la mayoría de las personas, la agudeza auditiva disminuye con la edad. Esto se explica por el hecho de que los huesos del oído pierden su movilidad original y, por tanto, las vibraciones no se transmiten al oído interno. Además, las infecciones de oído pueden dañar el tímpano y afectar negativamente al funcionamiento de los huesecillos. Si experimenta algún problema de audición, debe consultar inmediatamente a un médico. Algunos tipos de sordera son causados ​​por daño al oído interno o al nervio auditivo. La pérdida de audición también puede ser causada por una exposición constante al ruido (por ejemplo, en el piso de una fábrica) o por explosiones de sonido repentinas y muy fuertes. Debe tener mucho cuidado al utilizar reproductores estéreo personales, ya que el volumen excesivo también puede provocar sordera.

Ruido permitido en el local.

En cuanto a los niveles de ruido, cabe señalar que este concepto no es efímero ni está desregulado desde el punto de vista legislativo. Así, en Ucrania todavía están vigentes las normas sanitarias sobre ruido permitido en edificios residenciales y públicos y en zonas residenciales, adoptadas en la época de la URSS. Según este documento, en las viviendas el nivel de ruido no debe superar los 40 dB durante el día y los 30 dB durante la noche (de 22:00 a 8:00).

A menudo el ruido transmite información importante. Un corredor de automóviles o motocicletas escucha atentamente los sonidos del motor, el chasis y otras partes de un vehículo en movimiento, porque cualquier ruido extraño puede ser un presagio de un accidente. El ruido juega un papel importante en la acústica, la óptica, la tecnología informática y la medicina.

¿Qué es el ruido? Se entiende por vibraciones complejas aleatorias de diversa naturaleza física.

El problema del ruido existe desde hace mucho tiempo. Ya en la antigüedad, el sonido de las ruedas en las calles adoquinadas provocaba insomnio en muchos.

¿O tal vez el problema surgió incluso antes, cuando los vecinos de la cueva comenzaron a pelearse porque uno de ellos golpeaba demasiado fuerte mientras fabricaba un cuchillo o un hacha de piedra?

La contaminación acústica en el medio ambiente aumenta cada vez. Si en 1948, al encuestar a los residentes de las grandes ciudades, el 23% de los encuestados respondieron afirmativamente a la pregunta de si les molestaba el ruido en su apartamento, en 1961 la cifra ya era del 50%. En la última década, los niveles de ruido en las ciudades han aumentado entre 10 y 15 veces.

El ruido es un tipo de sonido, aunque suele denominarse “sonido no deseado”. Al mismo tiempo, según los expertos, el ruido de un tranvía se estima en 85-88 dB, un trolebús, 71 dB y un autobús con una potencia de motor de más de 220 CV. Con. - 92 dB, menos de 220 l. Con. - 80-85 dB.

Los científicos de la Universidad Estatal de Ohio concluyeron que las personas que están expuestas regularmente a ruidos fuertes tienen 1,5 veces más probabilidades que otras de desarrollar un neuroma acústico.

El neuroma acústico es un tumor benigno que causa pérdida de audición. Los científicos examinaron a 146 pacientes con neuroma acústico y 564 personas sanas. A todos se les preguntó con qué frecuencia encontraban ruidos fuertes de al menos 80 decibeles (ruido del tráfico). El cuestionario tuvo en cuenta el ruido de los electrodomésticos, motores, música, gritos de niños, ruido en eventos deportivos, bares y restaurantes. También se preguntó a los participantes del estudio si utilizaban dispositivos de protección auditiva. Aquellos que escuchaban música a alto volumen con regularidad tenían un riesgo 2,5 veces mayor de desarrollar neuroma acústico.

Para aquellos expuestos al ruido técnico: 1,8 veces. Para las personas que escuchan habitualmente los gritos de los niños, el ruido en estadios, restaurantes o bares es 1,4 veces mayor. Cuando se utiliza protección auditiva, el riesgo de desarrollar un neuroma acústico no es mayor que en personas que no están expuestas a ningún ruido.

Impacto del ruido acústico en los humanos.

El impacto del ruido acústico en los humanos varía:

A. Nocivo

El ruido conduce al desarrollo de un tumor benigno

El ruido prolongado afecta negativamente al órgano de la audición, estirando el tímpano y reduciendo así la sensibilidad al sonido. Conduce a alteraciones del corazón y del hígado, así como al agotamiento y sobretensión de las células nerviosas. Los sonidos y ruidos de alta potencia afectan el audífono, los centros nerviosos y pueden causar dolor y shock. Así funciona la contaminación acústica.

Ruidos artificiales, creados por el hombre. Afectan negativamente al sistema nervioso humano. Uno de los ruidos urbanos más dañinos es el ruido de los vehículos de motor en las principales autopistas. Irrita el sistema nervioso, por lo que la persona se siente atormentada por la ansiedad y se siente cansada.

B. Favorable

Los sonidos útiles incluyen el ruido de las hojas. El chapoteo de las olas tiene un efecto calmante en nuestra psique. El suave susurro de las hojas, el murmullo de un arroyo, el ligero chapoteo del agua y el sonido de las olas siempre son agradables para una persona. Lo calman y alivian el estrés.

C. medicinales

El efecto terapéutico sobre los humanos utilizando los sonidos de la naturaleza surgió entre los médicos y biofísicos que trabajaban con cosmonautas allá por principios de los años 80 del siglo XX. En la práctica psicoterapéutica, los ruidos naturales se utilizan como ayuda en el tratamiento de diversas enfermedades. Los psicoterapeutas también utilizan el llamado "ruido blanco". Se trata de una especie de silbido que recuerda vagamente al sonido de las olas sin el chapoteo del agua. Los médicos creen que el “ruido blanco” calma y adormece al paciente.

El efecto del ruido en el cuerpo humano.

¿Pero son sólo los órganos auditivos los que se ven afectados por el ruido?

Se anima a los estudiantes a descubrirlo leyendo las siguientes declaraciones.

1. El ruido provoca envejecimiento prematuro. En treinta de cada cien casos, el ruido reduce la esperanza de vida de las personas en las grandes ciudades entre 8 y 12 años.

2. Una de cada tres mujeres y uno de cada cuatro hombres padecen neurosis provocadas por el aumento de los niveles de ruido.

3. Enfermedades como la gastritis y las úlceras estomacales e intestinales se presentan con mayor frecuencia en personas que viven y trabajan en ambientes ruidosos. Para los músicos pop, las úlceras de estómago son una enfermedad profesional.

4. Un ruido suficientemente fuerte después de 1 minuto puede provocar cambios en la actividad eléctrica del cerebro, que se vuelve similar a la actividad eléctrica del cerebro en pacientes con epilepsia.

5. El ruido deprime el sistema nervioso, especialmente cuando se repite.

6. Bajo la influencia del ruido, se produce una disminución persistente de la frecuencia y profundidad de la respiración. En ocasiones aparecen arritmia cardíaca e hipertensión.

7. Bajo la influencia del ruido, el metabolismo de los carbohidratos, las grasas, las proteínas y la sal cambia, lo que se manifiesta en cambios en la composición bioquímica de la sangre (disminuyen los niveles de azúcar en sangre).

El ruido excesivo (por encima de 80 dB) afecta no solo a los órganos auditivos, sino también a otros órganos y sistemas (circulatorio, digestivo, nervioso, etc.), se alteran los procesos vitales, el metabolismo energético comienza a prevalecer sobre el plástico, lo que conduce al envejecimiento prematuro. del cuerpo .

PROBLEMA DE RUIDO

Una gran ciudad siempre va acompañada de ruido de tráfico. Durante los últimos 25 a 30 años, en las principales ciudades del mundo, el ruido ha aumentado entre 12 y 15 dB (es decir, el volumen del ruido ha aumentado entre 3 y 4 veces). Si dentro de la ciudad hay un aeropuerto, como es el caso en Moscú, Washington, Omsk y otras ciudades, esto conduce a múltiples excesos del nivel máximo permitido de estímulos sonoros.

Y, sin embargo, el transporte por carretera es la principal fuente de ruido en la ciudad. Es esto lo que provoca ruidos de hasta 95 dB en la escala del sonómetro en las principales calles de las ciudades. El nivel de ruido en las salas de estar con ventanas cerradas que dan a la carretera es sólo 10-15 dB menor que en la calle.

El ruido de los coches depende de muchas razones: la marca del coche, su capacidad de servicio, la velocidad, la calidad de la superficie de la carretera, la potencia del motor, etc. El ruido del motor aumenta considerablemente cuando arranca y se calienta. Cuando el coche circula a primera velocidad (hasta 40 km/h), el ruido del motor es 2 veces mayor que el ruido que genera a segunda velocidad. Cuando el coche frena bruscamente, el ruido también aumenta considerablemente.

Se ha revelado la dependencia del estado del cuerpo humano del nivel de ruido ambiental. Se han observado ciertos cambios en el estado funcional de los sistemas nervioso central y cardiovascular provocados por el ruido. Las enfermedades coronarias, la hipertensión y el aumento de los niveles de colesterol en la sangre son más comunes en las personas que viven en zonas ruidosas. El ruido altera significativamente el sueño, reduciendo su duración y profundidad. El tiempo que se tarda en conciliar el sueño aumenta en una hora o más, y al despertar la gente se siente cansada y tiene dolor de cabeza. Con el tiempo, todo esto se convierte en fatiga crónica, debilita el sistema inmunológico, contribuye al desarrollo de enfermedades y reduce el rendimiento.

Actualmente se cree que el ruido puede acortar la esperanza de vida de una persona en casi 10 años. Cada vez hay más personas con enfermedades mentales debido al aumento de los estímulos sonoros; el ruido afecta especialmente a las mujeres. En general, el número de personas con problemas de audición en las ciudades ha aumentado y los dolores de cabeza y el aumento de la irritabilidad se han convertido en los fenómenos más comunes.

LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA

El sonido y el ruido de alta potencia afectan el audífono y los centros nerviosos y pueden causar dolor y shock. Así funciona la contaminación acústica. El suave susurro de las hojas, el murmullo de un arroyo, los cantos de los pájaros, el ligero chapoteo del agua y el sonido de las olas siempre son agradables para una persona. Lo calman y alivian el estrés. Se utiliza en instituciones médicas, en salas de asistencia psicológica. Los ruidos naturales de la naturaleza son cada vez más escasos y desaparecen por completo o son ahogados por los ruidos industriales, de transporte y de otro tipo.

El ruido prolongado afecta negativamente al órgano auditivo y reduce la sensibilidad al sonido. Conduce a alteraciones del corazón y del hígado, así como al agotamiento y sobretensión de las células nerviosas. Las células debilitadas del sistema nervioso no pueden coordinar suficientemente el trabajo de varios sistemas del cuerpo. Aquí es donde surgen las perturbaciones en sus actividades.

Ya sabemos que un ruido de 150 dB es perjudicial para los humanos. No en vano en la Edad Media se realizaban ejecuciones bajo la campana. El rugido de las campanas atormentaba y mataba lentamente.

Cada persona percibe el ruido de forma diferente. Mucho depende de la edad, el temperamento, la salud y las condiciones ambientales. El ruido tiene un efecto acumulativo, es decir, las irritaciones acústicas, que se acumulan en el cuerpo, deprimen cada vez más el sistema nervioso. El ruido tiene un efecto especialmente perjudicial sobre la actividad neuropsíquica del cuerpo.

Los ruidos provocan trastornos funcionales del sistema cardiovascular; tiene un efecto nocivo sobre los analizadores visuales y vestibulares; Reducir la actividad refleja, que a menudo causa accidentes y lesiones.

El ruido es insidioso, sus efectos nocivos en el cuerpo ocurren de manera invisible, imperceptible, el daño al cuerpo no se detecta de inmediato. Además, el cuerpo humano está prácticamente indefenso frente al ruido.

Cada vez más, los médicos hablan de enfermedades causadas por el ruido, que afectan principalmente a la audición y al sistema nervioso. La fuente de contaminación acústica puede ser una empresa industrial o un transporte. Los camiones volquete pesados ​​y los tranvías producen un ruido especialmente fuerte. El ruido afecta al sistema nervioso humano y, por ello, en las ciudades y empresas se toman medidas de protección contra el ruido. Las líneas de ferrocarril, tranvía y carreteras por las que pasa el transporte de mercancías deben trasladarse desde las zonas centrales de las ciudades a zonas escasamente pobladas y crear a su alrededor espacios verdes que absorban bien el ruido. Los aviones no deberían sobrevolar las ciudades.

INSONORIZACIÓN

El aislamiento acústico ayuda a evitar los efectos nocivos del ruido

La reducción de los niveles de ruido se consigue mediante medidas constructivas y acústicas. En las fachadas exteriores de los edificios, las ventanas y puertas balconeras tienen un aislamiento acústico mucho menor que la propia pared.

El grado de protección acústica de los edificios está determinado principalmente por las normas de ruido permitidas para los locales destinados a un determinado propósito.

COMBATE EL RUIDO ACÚSTICO

El Laboratorio de Acústica del MNIIP está desarrollando secciones "Ecología acústica" como parte de la documentación del proyecto. Se están realizando proyectos de insonorización de locales, control de ruido, cálculos de sistemas de refuerzo sonoro y mediciones acústicas. Aunque en las habitaciones normales la gente quiere cada vez más confort acústico: una buena protección contra el ruido, un habla inteligible y la ausencia de los llamados. Fantasmas acústicos: imágenes sonoras negativas formadas por algunos. En los diseños diseñados para combatir adicionalmente los decibelios, se alternan al menos dos capas: "dura" (placas de yeso, fibra de yeso) Además, el diseño acústico debe ocupar su modesto nicho en el interior. El filtrado de frecuencia se utiliza para combatir el ruido acústico.

CIUDAD Y LUGARES VERDES

Si protege su hogar del ruido de los árboles, le resultará útil saber que las hojas no absorben los sonidos. Al golpear el tronco, las ondas sonoras se rompen y descienden al suelo, donde son absorbidas. Spruce es considerado el mejor guardián del silencio. Incluso en la autopista más transitada puedes vivir en paz si proteges tu casa con una hilera de abetos verdes. Y sería bueno plantar castañas cerca. Un castaño maduro limpia un espacio de hasta 10 m de alto, hasta 20 m de ancho y hasta 100 m de largo de los gases de escape de los automóviles y, a diferencia de muchos otros árboles, el castaño descompone los gases tóxicos casi sin dañar su “salud”. "

La importancia del paisajismo de las calles de la ciudad es grande: las densas plantaciones de arbustos y cinturones forestales protegen del ruido, reduciéndolo entre 10 y 12 dB (decibelios), reducen la concentración de partículas nocivas en el aire del 100 al 25%, reducen la velocidad del viento en 10 a 2 m/s, reducen la concentración de gases de los automóviles hasta un 15% por unidad de volumen de aire, humedecen el aire, reducen su temperatura, es decir, lo hacen más aceptable para respirar.

Los espacios verdes también absorben el sonido; cuanto más altos son los árboles y más densa es su plantación, menos sonido se escucha.

Los espacios verdes en combinación con césped y macizos de flores tienen un efecto beneficioso sobre la psique humana, calman la vista y el sistema nervioso, son una fuente de inspiración y aumentan el rendimiento de las personas. Las mayores obras de arte y literatura, descubrimientos de los científicos, surgieron bajo la influencia beneficiosa de la naturaleza. Así surgieron las más grandes creaciones musicales de Beethoven, Tchaikovsky, Strauss y otros compositores, pinturas de los maravillosos paisajistas rusos Shishkin, Levitan y obras de escritores rusos y soviéticos. No es casualidad que el centro científico siberiano haya sido fundado entre los espacios verdes del bosque Priobsky. Aquí, a la sombra del ruido de la ciudad y rodeados de vegetación, nuestros científicos siberianos llevan a cabo con éxito sus investigaciones.

El verde de ciudades como Moscú y Kiev es elevado; en este último, por ejemplo, hay 200 veces más plantaciones por habitante que en Tokio. En la capital de Japón, durante 50 años (1920-1970), aproximadamente la mitad de todas las áreas verdes ubicadas en un radio de diez kilómetros del centro fueron destruidas. En Estados Unidos, en los últimos cinco años se han perdido casi 10.000 hectáreas de parques urbanos centrales.

← El ruido tiene un efecto perjudicial sobre la salud humana, principalmente al deteriorar la audición y el estado de los sistemas nervioso y cardiovascular.

← El ruido se puede medir utilizando instrumentos especiales: sonómetros.

← Es necesario combatir los efectos nocivos del ruido controlando los niveles de ruido, así como utilizando medidas especiales para reducir los niveles de ruido.

>>Física: El sonido en diversos medios

Para que el sonido se propague se necesita un medio elástico. En el vacío, las ondas sonoras no pueden propagarse, ya que no hay nada que vibre. Esto puede comprobarse mediante una simple experiencia. Si colocamos una campana eléctrica debajo de una campana de vidrio, a medida que se bombea el aire desde debajo de la campana, encontraremos que el sonido de la campana se volverá cada vez más débil hasta que se detenga por completo.

Sonido en gases. Se sabe que durante una tormenta primero vemos el relámpago y solo después de un tiempo escuchamos el retumbar de un trueno (Fig. 52). Este retraso se produce porque la velocidad del sonido en el aire es mucho menor que la velocidad de la luz proveniente del rayo.

La velocidad del sonido en el aire fue medida por primera vez en 1636 por el científico francés M. Mersenne. A una temperatura de 20 °C es igual a 343 m/s, es decir 1235 kilómetros por hora. Tenga en cuenta que es a este valor que la velocidad de una bala disparada con una ametralladora Kalashnikov (PK) disminuye a una distancia de 800 m. La velocidad inicial de la bala es de 825 m/s, lo que supera considerablemente la velocidad del sonido en el aire. Por lo tanto, una persona que escucha el sonido de un disparo o el silbido de una bala no debe preocuparse: esta bala ya le ha pasado. La bala escapa al sonido del disparo y llega a su víctima antes de que llegue el sonido.

La velocidad del sonido depende de la temperatura del medio: al aumentar la temperatura del aire aumenta y al disminuir la temperatura del aire disminuye. A 0 °C, la velocidad del sonido en el aire es de 331 m/s.

El sonido viaja a diferentes velocidades en diferentes gases. Cuanto mayor es la masa de las moléculas de un gas, menor es la velocidad del sonido en ellas. Así, a una temperatura de 0 °C, la velocidad del sonido en el hidrógeno es de 1284 m/s, en el helio de 965 m/s y en el oxígeno de 316 m/s.

Sonido en líquidos. La velocidad del sonido en los líquidos suele ser mayor que la velocidad del sonido en los gases. La velocidad del sonido en el agua fue medida por primera vez en 1826 por J. Colladon y J. Sturm. Llevaron a cabo sus experimentos en el lago Lemán en Suiza (Fig. 53). En un barco prendieron fuego a pólvora y al mismo tiempo hicieron sonar una campana que habían bajado al agua. El sonido de esta campana, mediante una bocina especial, también bajada al agua, fue captado en otro barco, que se encontraba a una distancia de 14 km del primero. A partir del intervalo de tiempo entre el destello de luz y la llegada de la señal sonora, se determinó la velocidad del sonido en el agua. A una temperatura de 8 °C resultó ser de aproximadamente 1440 m/s.

En el límite entre dos medios diferentes, parte de la onda sonora se refleja y otra parte viaja más lejos. Cuando el sonido pasa del aire al agua, el 99,9% de la energía sonora se refleja, pero la presión en la onda sonora transmitida al agua es casi 2 veces mayor. El sistema auditivo de los peces reacciona precisamente a esto. Por eso, por ejemplo, los gritos y ruidos sobre la superficie del agua son una forma segura de ahuyentar la vida marina. Una persona que se encuentre bajo el agua no quedará ensordecida por estos gritos: al sumergirse en agua, quedarán “tapones” de aire en sus oídos, lo que le salvará de la sobrecarga sonora.

Cuando el sonido pasa del agua al aire, el 99,9% de la energía se vuelve a reflejar. Pero si durante la transición del aire al agua la presión sonora aumentó, ahora, por el contrario, disminuye drásticamente. Es por ello, por ejemplo, que el sonido que se produce bajo el agua cuando una piedra choca con otra no llega a una persona que está en el aire.

Este comportamiento del sonido en el límite entre el agua y el aire dio a nuestros antepasados ​​la base para considerar el mundo submarino como un "mundo de silencio". De ahí la expresión: “Mudo como un pez”. Sin embargo, Leonardo da Vinci también sugirió escuchar los sonidos submarinos acercando la oreja a un remo sumergido en el agua. Con este método, puedes asegurarte de que los peces sean bastante habladores.

Sonido en sólidos. La velocidad del sonido en los sólidos es mayor que en los líquidos y gases. Si acercas la oreja a la barandilla, escucharás dos sonidos después de golpear el otro extremo de la barandilla. Uno de ellos llegará a su oído por ferrocarril y el otro por aire.

La tierra tiene buena conductividad del sonido. Por lo tanto, en los viejos tiempos, durante un asedio, se colocaban "escuchas" en los muros de la fortaleza, quienes, por el sonido transmitido por la tierra, podían determinar si el enemigo estaba cavando en los muros o no. Con el oído atento al suelo, también vigilaban la aproximación de la caballería enemiga.

Los sólidos se conducen bien. Gracias a esto, las personas que han perdido la audición a veces pueden bailar con una música que llega a sus nervios auditivos no a través del aire y el oído externo, sino a través del suelo y los huesos.

1. ¿Por qué durante una tormenta primero vemos un relámpago y solo luego escuchamos un trueno? 2. ¿De qué depende la velocidad del sonido en los gases? 3. ¿Por qué una persona parada en la orilla del río no escucha los sonidos que surgen bajo el agua? 4. ¿Por qué los “oyentes” que en la antigüedad vigilaban las excavaciones del enemigo eran a menudo personas ciegas?

tarea experimental . Coloque su reloj de pulsera en un extremo de una tabla (o regla larga de madera) y coloque su oreja en el otro extremo. ¿Qué escuchas? Explica el fenómeno.

SV Gromov, N.A. Rodina, Física 8vo grado

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Si una onda sonora no encuentra obstáculos en su camino, se propaga uniformemente en todas direcciones. Pero no todos los obstáculos se convierten en barreras para ella.

Al encontrar un obstáculo en su camino, el sonido puede rodearlo, reflejarse, refractarse o absorberse.

difracción de sonido

Podemos hablar con una persona que se encuentra en la esquina de un edificio, detrás de un árbol o detrás de una valla, aunque no podamos verla. Lo oímos porque el sonido es capaz de rodear estos objetos y penetrar en el área detrás de ellos.

La capacidad de una onda para rodear un obstáculo se llama difracción .

La difracción ocurre cuando la longitud de onda del sonido excede el tamaño del obstáculo. Las ondas sonoras de baja frecuencia son bastante largas. Por ejemplo, a una frecuencia de 100 Hz equivale a 3,37 m. A medida que la frecuencia disminuye, la longitud se vuelve aún mayor. Por lo tanto, una onda sonora se curva fácilmente alrededor de objetos comparables a ella. Los árboles del parque no interfieren en absoluto con nuestra audición del sonido, porque el diámetro de sus troncos es mucho menor que la longitud de la onda sonora.

Gracias a la difracción, las ondas sonoras penetran a través de grietas y agujeros en un obstáculo y se propagan detrás de ellos.

Coloquemos una pantalla plana con un agujero en el camino de la onda sonora.

En el caso de que la longitud de onda del sonido ƛ mucho más grande que el diámetro del agujero D , o estos valores son aproximadamente iguales, entonces detrás del agujero el sonido llegará a todos los puntos del área que está detrás de la pantalla (área de sombra del sonido). El frente de la onda saliente parecerá un hemisferio.

Si ƛ es solo un poco más pequeño que el diámetro de la rendija, entonces la parte principal de la onda se propaga recta y una pequeña parte diverge ligeramente hacia los lados. Y en el caso cuando ƛ mucho menos D , toda la ola irá hacia adelante.

Reflexión del sonido

Si una onda sonora llega a la interfaz entre dos medios, son posibles diferentes opciones para su posterior propagación. El sonido puede reflejarse desde la interfaz, moverse a otro medio sin cambiar de dirección, o refractarse, es decir, moverse cambiando de dirección.

Supongamos que aparece un obstáculo en el camino de una onda sonora, cuyo tamaño es mucho mayor que la longitud de onda, por ejemplo, un acantilado escarpado. ¿Cómo se comportará el sonido? Como no puede sortear este obstáculo, se reflejará en él. Detrás del obstáculo está zona de sombra acústica .

El sonido reflejado por un obstáculo se llama eco .

La naturaleza del reflejo de una onda sonora puede ser diferente. Depende de la forma de la superficie reflectante.

Reflexión Se llama cambio en la dirección de una onda sonora en la interfaz entre dos medios diferentes. Cuando se refleja, la onda regresa al medio de donde vino.

Si la superficie es plana, el sonido se refleja en ella de la misma manera que un rayo de luz se refleja en un espejo.

Los rayos de sonido reflejados desde una superficie cóncava se enfocan en un punto.

La superficie convexa disipa el sonido.

El efecto de dispersión lo dan columnas convexas, grandes molduras, candelabros, etc.

El sonido no pasa de un medio a otro, sino que se refleja en él si las densidades de los medios difieren significativamente. Por tanto, el sonido que aparece en el agua no se transfiere al aire. Reflejada en la interfaz, permanece en el agua. Una persona parada en la orilla del río no oirá este sonido. Esto se explica por la gran diferencia en las impedancias de las ondas del agua y del aire. En acústica, la impedancia de onda es igual al producto de la densidad del medio por la velocidad del sonido en él. Dado que la resistencia a las olas de los gases es significativamente menor que la resistencia a las olas de líquidos y sólidos, cuando una onda de sonido golpea la frontera entre el aire y el agua, se refleja.

Los peces en el agua no oyen el sonido que aparece sobre la superficie del agua, pero pueden distinguir claramente el sonido, cuya fuente es un cuerpo que vibra en el agua.

Refracción del sonido

Cambiar la dirección de propagación del sonido se llama refracción . Este fenómeno se produce cuando el sonido viaja de un medio a otro, y su velocidad de propagación en estos ambientes es diferente.

La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de reflexión es igual a la relación entre las velocidades de propagación del sonido en los medios.

Dónde i - Ángulo de incidencia,

r – ángulo de reflexión,

v 1 – velocidad de propagación del sonido en el primer medio,

v 2 – velocidad de propagación del sonido en el segundo medio,

norte - índice de refracción.

La refracción del sonido se llama refracción .

Si una onda sonora no cae perpendicular a la superficie, sino en un ángulo distinto de 90°, entonces la onda refractada se desviará de la dirección de la onda incidente.

La refracción del sonido se puede observar no sólo en la interfaz entre los medios. Las ondas sonoras pueden cambiar de dirección en un medio heterogéneo: la atmósfera, el océano.

En la atmósfera, la refracción es causada por cambios en la temperatura del aire, la velocidad y la dirección del movimiento de las masas de aire. Y en el océano aparece debido a la heterogeneidad de las propiedades del agua: diferente presión hidrostática a diferentes profundidades, diferentes temperaturas y diferente salinidad.

Absorción de sonido

Cuando una onda sonora encuentra una superficie, parte de su energía es absorbida. Y cuánta energía puede absorber un medio se puede determinar conociendo el coeficiente de absorción acústica. Este coeficiente muestra cuánta energía de las vibraciones sonoras es absorbida por 1 m2 de obstáculo. Tiene un valor de 0 a 1.

La unidad de medida para la absorción del sonido se llama sabín . Debe su nombre al físico estadounidense. Wallace Clement Sabin, fundador de la acústica arquitectónica. 1 sabin es la energía absorbida por 1 m 2 de superficie, cuyo coeficiente de absorción es 1. Es decir, dicha superficie debe absorber absolutamente toda la energía de la onda sonora.

Reverberación

Wallace Sabin

La propiedad de los materiales de absorber el sonido es muy utilizada en arquitectura. Mientras estudiaba la acústica de la sala de conferencias, parte del Museo Fogg, Wallace Clement Sabin concluyó que existía una relación entre el tamaño de la sala, las condiciones acústicas, el tipo y área de los materiales fonoabsorbentes y tiempo de reverberación .

Reverberación Llame al proceso de reflexión de una onda sonora a partir de obstáculos y su atenuación gradual después de que se apaga la fuente de sonido. En un espacio cerrado, el sonido puede reflejarse repetidamente en paredes y objetos. Como resultado, surgen varias señales de eco, cada una de las cuales suena por separado. Este efecto se llama efecto de reverberación .

La característica más importante de la habitación es tiempo de reverberación , que Sabin ingresó y calculó.

Dónde V – volumen de la habitación,

A – absorción acústica general.

Dónde un yo – coeficiente de absorción acústica del material,

si yo - área de cada superficie.

Si el tiempo de reverberación es largo, los sonidos parecen “vagar” por la sala. Se superponen, ahogan la fuente principal de sonido y la sala se vuelve retumbante. Con un tiempo de reverberación corto, las paredes absorben rápidamente los sonidos y se vuelven opacas. Por tanto, cada habitación debe tener su propio cálculo exacto.

Basándose en sus cálculos, Sabin dispuso los materiales fonoabsorbentes de tal manera que se redujera el "efecto eco". Y el Boston Symphony Hall, en cuya creación fue asesor acústico, todavía se considera una de las mejores salas del mundo.