Окружающие нас предметы имеют разнообразные характеристики — цвет, размер, запах и т. д. Воспринимая их, человек познает окружающий мир. Роль звуков особенна — они вторгаются в жизнь человека ещё до рождения и сопровождают всю жизнь.
Как же рождается и распространяется звук, какими характеристиками он обладает?
Как рождаются звуки
В окружающей нас жизни мы часто встречаемся с механическими волнами. Это волны на поверхности воды от брошенного камня, это сейсмические волны в земной коре. Отчётливо видна волна, бегущая по резиновому шнуру, лежащему на столе при резком поднятии и опускании его свободного конца. Иными словами говоря, волна, это колебание, распространяющееся в любой упругой среде. Именно такую природу имеют и окружающие нас звуки — шелест листвы, раскаты грома, музыка, человеческая речь и т.д.
При всем разнообразии их звучания, способы их получения одинаковы. Это колебания самых разнообразных тел:
- струн в гитаре и скрипке;
- столба воздуха в духовых музыкальных инструментах;
- голосовых связок у человека;
- волн на воде от работающих судовых двигателей и «переклички» подводных обитателей.
Итак, звук это механические волны, распространяющиеся в упругой среде. Звук, также как и цвет, сам по себе не существует. Вокруг нас безмолвно путешествуют сгущения и разряжения воздуха различных частот. Попадая в наш слуховой аппарат, они трансформируются в различные звуки. Однако природа оградила нас от лавины звуков, выделив из всего многообразия частот лишь небольшую их часть, доступную нашему слуху. Не всякое вибрирующее тело издает слышимый звук. Источниками звука могут являться физические тела, вибрирующие частотой от 16 до 20 000 Гц. Именно эти звуковые частоты доступны нашему восприятию.
Звуковые волны с частотой меньшей 16 Гц называются инфразвуками, а большей 20 кГц ультразвуками. И хотя инфразвуки располагаются за порогом слышимости, они оказывают сильное влияние на организм человека. Воздействуя на мозг, они представляют опасность для его физического и психического здоровья.
Так, разработанное учёными звуковое оружие не уничтожает противника, а вынуждает его покинуть поле боя. Мощные генераторы инфразвука, направляя свое излучение на агрессивную толпу людей, служат средством её сдерживания, заставляя бежать из опасной зоны.
Что касается ультразвука, его роль в жизни человека положительна. Особенно велико его значение в медицине. Он используется в диагностике, хирургии и как один из физиотерапевтических методов.
Основные характеристики звука
Как и всякое физическое явление, звук обладает рядом характеристик: громкостью, высотой, тембром и скоростью распространения.
Громкость звука тем больше, чем больше амплитуда колебаний тела. Чем сильнее мы оттянем струну на гитаре, тем громче будет издаваемый ею звук, а звуковая волна, будет интенсивнее воздействовать на барабанную перепонку.
Чувствительность нашего слуха зависит от частоты звукового колебания. Поэтому среди звуков одинаковых амплитуд, наиболее громким нам покажутся частоты от 1000 до 5000 Гц.
За единицу громкости принят бел – в честь изобретателя телефона Александра Белла. Однако практически используют децибелы. 1дБ = 0,1Б. Норма шума в помещении не должна превышать 30 дБ. Более громкие звуки отрицательно действуют на слух, и даже могут вызвать болевые ощущения. А громкость свыше 180 дБ способна вызвать разрыв барабанной перепонки. Эти нормы относятся как к музыкальным звукам, так и к беспорядочным шумам. В любом случае не следует злоупотреблять громкостью звуков, чтобы не нанести вред себе и окружающим.
Приподняв крышку рояля, мы увидим ряд натянутых струн разной длины. Они — то и создают звук при нажатии на клавиши. Самая короткая струна рождает самый высокий звук. Частота её колебаний наибольшая (более 4 000 Гц). Самая длинная струна одарит нас густым, низким звуком, частота её колебаний всего 27 Гц. Т.е. высота звука зависит от частоты колебаний источника звука.
Чем она больше, тем выше издаваемый звук. Высокий, надоедливый комариный писк не спутать с низким гудением майских жуков. И у комаров и у майских жуков звук рождается за счёт взмахов крыльев. Только комар делает в секунду 500–600 взмахов, а солидный майский жук всего 45 .
И вот, наконец, мы подобрались к понятию тембра звука. Тембр голоса – это его звучание, та окраска, которая придает ему индивидуальность.
Тембр проявляется во время разговора и пения. Он определяется основным тоном и обертонами, т. е. дополнительными звуками. То, как звучит голос, определяется не только строением голосового аппарата, но и физическим и эмоциональным состоянием человека.
Именно благодаря тембру мы различаем звучание различных инструментов, даже если они играют одну и ту же мелодию. Эта специфическая окраска музыкального звука зависит от материала, из которого изготовлен инструмент, от его размеров и от способа, которым извлекается звук. Именно поэтому нежный звук флейты мы не спутаем с трепетным звучанием скрипки или яркой мелодией поющей трубы.
Почему мы не узнаем свой голос в записи
Если у вас сотовый телефон с диктофоном, попробуйте записать несколько фраз, которые вы произносите обычным тоном. А теперь прослушайте… Вы, наверняка, будете удивлены услышанным голосом. Он словно принадлежит не вам.
Звуковые колебания могут достигать нашего уха двумя различными способами: внешние звуки — музыку, стороннюю речь и запись собственного голоса — доходят по воздуху. Вибрацию собственных голосовых связок мы воспринимаем через кости, ткани и содержащейся в них жидкости (назовем это «внутренним голосом»). При этом все частоты, присущие вашему тембру испытывают изменения. Следовательно, когда вы слышите запись собственного голоса, он изменен по сравнению с вашим «внутренним голосом».
Скорость звука
Звук может распространяться лишь в упругой среде. Его скорость в воздухе была измерена еще в XVII веке. При температуре 20°с она оказалась равной равна 343 м/с, а при 0°с — 331 м/с, т. е. с понижением температуры она убывает, с повышением возрастает. Влияет на скорость звука и влажность воздуха. С её увеличением скорость звука также увеличивается. В вакууме звук распространяться не будет. Так что на Луне из-за отсутствия атмосферы астронавты могут общаться только по рации. Однако через лунный грунт звуковые колебания проходят хорошо и даже имеют время «послезвучания» около 1 минуты.
Скорость звука в воде равна 1440 м/с (при 8°с). В твёрдых же телах её значение превышает эту скорость.
Ведь недаром в старину во время во время военных действий специальные «слухачи», прикладывая ухо к земле, следили за приближением вражеской конницы и прислушивались — не ведет ли враг подкоп под крепостные стены.
Наши далекие предки использовали звук и для передачи различных сообщений набольшие расстояния. Например, частые удары колокола извещали о нападении врагов, о пожаре или о стихийном бедствии.
А нам, живущим в XXI веке, звуковые волны по-прежнему служат средством познания, позволяют наслаждаться прекрасными поэтическими строчками, слушать чарующую музыку и просто общаться с друзьями.
Автор: Драчёва Светлана Семёновна
Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте. А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:
Категория: 