Az emberi fül által érzékelt hanghullámok. Hangérzékelés

Emberi hallás

Meghallgatás- a biológiai szervezetek azon képessége, hogy hallószerveikkel hangokat érzékeljenek; a hallókészülék speciális funkciója, amelyet a környezet hangrezgései, például levegő vagy víz gerjeszt. Az egyik biológiai távoli érzet, más néven akusztikus érzékelés. A hallásérzékelési rendszer biztosítja.

Az emberi hallás 16 Hz-től 22 kHz-ig terjedő hangot képes hallani, amikor a rezgések levegőn keresztül továbbítják, és akár 220 kHz-ig, amikor a hang a koponya csontjain keresztül halad át. Ezek a hullámok fontos biológiai jelentőséggel bírnak, például a 300-4000 Hz-es hanghullámok az emberi hangnak felelnek meg. A 20 000 Hz feletti hangoknak nincs gyakorlati jelentősége, mivel gyorsan lelassulnak; a 60 Hz alatti rezgéseket a rezgésérzékelésen keresztül érzékeljük. A frekvenciatartományt, amelyet egy személy hall, hallási vagy hangtartománynak nevezzük; a magasabb frekvenciákat ultrahangnak, az alacsonyabb frekvenciákat infrahangnak nevezzük.

A hangfrekvenciák megkülönböztetésének képessége nagymértékben függ az egyéntől: életkorától, nemétől, öröklődésétől, hallásbetegségekre való hajlamától, edzettségétől és hallásfáradtságától. Vannak, akik viszonylag magas frekvenciájú hangokat is képesek érzékelni – akár 22 kHz-ig, és esetleg magasabbak is.
Az embernél, mint a legtöbb emlősnél, a hallás szerve a fül. Számos állatnál a hallásérzékelés különböző szervek kombinációján keresztül valósul meg, amelyek szerkezete jelentősen eltérhet az emlős fülétől. Egyes állatok képesek érzékelni az ember számára nem hallható akusztikus rezgéseket (ultrahang vagy infrahang). A denevérek ultrahangot használnak a visszhang meghatározásához repülés közben. A kutyák képesek hallani az ultrahangot, amelyen a néma síp működik. Bizonyíték van arra, hogy a bálnák és az elefántok képesek infrahangot használni a kommunikációhoz.
Egy személy egyszerre több hangot is meg tud különböztetni, mivel egyszerre több állóhullám is lehet a fülkagylóban.

A hallórendszer működési mechanizmusa:

Bármilyen jellegű hangjel leírható bizonyos fizikai jellemzőkkel:
frekvencia, intenzitás, időtartam, időszerkezet, spektrum stb.

Megfelelnek bizonyos szubjektív érzeteknek, amelyek akkor keletkeznek, amikor a hallórendszer hangokat észlel: hangerő, hangmagasság, hangszín, ütemek, konszonancia-disszonancia, maszkolás, lokalizáció-sztereo effektus stb.
A hallási érzések nem egyértelmű és nemlineáris módon kapcsolódnak a fizikai jellemzőkhöz, például a hangerő függ a hang intenzitásától, frekvenciájától, spektrumától stb. A múlt században megszületett a Fechner-törvény, amely megerősítette, hogy ez a kapcsolat nemlineáris: „Érzékelések
arányosak az inger logaritmusának arányával." Például a térfogatváltozás érzései elsősorban az intenzitás, a magasság logaritmusának változásához kapcsolódnak - a frekvencia logaritmusának változásához stb.

Felismeri az összes hanginformációt, amit az ember a külvilágtól kap (ez az összmennyiség kb. 25%-át teszi ki) a hallórendszer és az agy magasabb rendű részeinek munkájával, lefordítja az érzései világába. , és döntéseket hoz arról, hogyan reagáljon rá.
Mielőtt elkezdenénk tanulmányozni azt a problémát, hogy a hallórendszer hogyan érzékeli a hangmagasságot, térjünk át röviden a hallórendszer működési mechanizmusára.
Sok új és nagyon érdekes eredmény született most ebben az irányban.
A hallórendszer egyfajta információ vevő, és a hallórendszer perifériás részéből és magasabb részeiből áll. A legtöbbet tanulmányozták a hangjelek transzformációs folyamatait a halláselemző perifériás részében.

Perifériás rész

Ez egy akusztikus antenna, amely fogadja, lokalizálja, fókuszálja és felerősíti a hangjelet;
- mikrofon;
- frekvencia- és időelemző;
- egy analóg-digitális átalakító, amely az analóg jelet bináris idegimpulzusokká alakítja át - elektromos kisülések.

A perifériás hallórendszer általános képe látható az első ábrán. A perifériás hallórendszer általában három részre oszlik: a külső, a középső és a belső fülre.

Külső fül a fülkagylóból és a hallójáratból áll, és egy vékony hártyában, az úgynevezett dobhártyában végződik.
A külső fül és a fej egy külső akusztikus antenna alkotóelemei, amely összeköti (illeszti) a dobhártyát a külső hangtérrel.
A külső fül fő funkciói a binaurális (térbeli) érzékelés, a hangforrás lokalizálása és a hangenergia felerősítése, különösen a közép- és magasfrekvenciás régiókban.

Hallójárat Ez egy ívelt, 22,5 mm hosszú hengeres cső, melynek első rezonanciafrekvenciája körülbelül 2,6 kHz, így ebben a frekvenciatartományban jelentősen felerősíti a hangjelet, és itt található a maximális hallásérzékenység tartománya.

Dobhártya - 74 mikron vastagságú vékony film, kúp alakú, hegyével a középfül felé néz.
Alacsony frekvencián dugattyúként mozog, magasabb frekvenciákon összetett csomóponti vonalrendszert alkot, ami a hang felerősítése szempontjából is fontos.

Középfül- levegővel töltött üreg, amelyet az Eustachianus cső köt össze a nasopharynxel a légköri nyomás kiegyenlítése érdekében.
A légköri nyomás változásakor levegő juthat be vagy távozhat a középfülből, így a dobhártya nem reagál a statikus nyomás lassú változásaira - süllyedés és emelkedés stb. A középfülben három kis hallócsont található:
malleus, incus és stapes.
A malleus egyik végén a dobhártyához kapcsolódik, a másik végén az incussal érintkezik, amely egy kis szalag segítségével kapcsolódik a tapepekhez. A szalagok alapja a belső fülben lévő ovális ablakhoz csatlakozik.

Középfül a következő funkciókat látja el:
a levegő környezet impedanciájának összehangolása a belső fül fülkagylójának folyékony környezetével; védelem a hangos hangoktól (akusztikus reflex); erősítés (karos mechanizmus), melynek köszönhetően a belső fülbe továbbított hangnyomás közel 38 dB-lel erősödik fel ahhoz képest, ami a dobhártyát éri.

Belső fül a halántékcsont csatornáinak labirintusában található, és magában foglalja az egyensúlyi szervet (vestibularis apparátus) és a cochleát.

Csiga(cochlea) nagy szerepet játszik az auditív észlelésben. Változó keresztmetszetű cső, háromszor feltekeredve, mint egy kígyó farka. Kibontva 3,5 cm.Belül rendkívül összetett szerkezetű a csiga. Teljes hosszában két membrán három üregre tagolja: a scala vestibule, a median cavity és a scala tympani.

A membrán mechanikai rezgésének átalakulása az idegrostok diszkrét elektromos impulzusaivá a Corti szervében történik. A basilaris membrán rezgésekor a szőrsejteken lévő csillók meghajlanak, és ez elektromos potenciált generál, ami elektromos idegimpulzusok áramlását idézi elő, amelyek a kapott hangjelről minden szükséges információt továbbítanak az agyba további feldolgozás és válaszadás céljából.

A hallórendszer magasabb részei (beleértve a hallókérget is) logikai processzornak tekinthetők, amely a hasznos hangjeleket zajos háttérben azonosítja (dekódolja), bizonyos jellemzők szerint csoportosítja, összehasonlítja a memóriában lévő képekkel, meghatározza azok jeleit. információértéket, és döntéseket hoz a válaszintézkedésekről.

A hang és a zaj fogalma. A hang ereje.

A hang egy fizikai jelenség, amely mechanikai rezgések terjedése rugalmas hullámok formájában szilárd, folyékony vagy gáznemű közegben. Mint minden hullámot, a hangot is amplitúdó és frekvenciaspektrum jellemzi. A hanghullám amplitúdója a legnagyobb és a legkisebb sűrűségértékek közötti különbség. A hang frekvenciája a levegő rezgésének száma másodpercenként. A frekvenciát Hertzben (Hz) mérjük.

A különböző frekvenciájú hullámokat különböző magasságú hangokként érzékeljük. A 16–20 Hz (az emberi hallástartomány) alatti frekvenciájú hangot infrahangnak nevezzük; 15 – 20 kHz-től 1 GHz-ig, – ultrahang, 1 GHz-től – hiperhang. A hallható hangok közé tartoznak a fonetikus hangok (a beszédhangok és fonémák, amelyek a beszélt nyelvet alkotják) és a zenei hangok (a zenét alkotó hangok). A zenei hangok nem egy, hanem több hangot, és néha zajkomponenseket tartalmaznak széles frekvenciatartományban.

A zaj egyfajta hang, amelyet az emberek kellemetlennek, zavarónak vagy akár fájdalmasnak érzékelnek, ami akusztikus kényelmetlenséget okoz.

A hang számszerűsítésére átlagolt paramétereket használnak, amelyeket a statisztikai törvények alapján határoznak meg. A hangintenzitás egy elavult kifejezés, amely a hangintenzitáshoz hasonló, de azzal nem azonos mennyiséget ír le. A hullámhossztól függ. A hangintenzitás mértékegysége - bel (B). Hangszint gyakrabban Teljes decibelben mérve (ez 0,1B). Egy személy hallása körülbelül 1 dB hangerő-különbséget érzékel.

Az akusztikus zaj mérésére Stephen Orfield alapította Dél-Minneapolisban az Orfield Laboratory-t. A kivételes csend elérése érdekében a helyiségben méter vastag üvegszálas akusztikai platformok, szigetelt acél dupla falak és 30 cm vastag beton található.A helyiség a külső hangok 99,99 százalékát blokkolja, a belső hangokat pedig elnyeli. Ezt a kamerát számos gyártó használja termékei hangerejének tesztelésére, például szívbillentyűk, mobiltelefon-kijelző hangja és az autó műszerfali kapcsolójának hangja. A hangminőség meghatározására is használják.

A különböző erősségű hangok eltérő hatással vannak az emberi szervezetre. Így Az akár 40 dB-es hang nyugtató hatású. A 60-90 dB-es hangzás irritációt, fáradtságot és fejfájást okoz. A 95-110 dB erejű hang fokozatosan hallásgyengülést, neuropszichés stresszt és különféle betegségeket okoz. A 114 dB-es hang az alkoholmérgezéshez hasonló hangmérgezést okoz, megzavarja az alvást, tönkreteszi a pszichét, és süketséghez vezet.

Oroszországban vannak egészségügyi szabványok a megengedett zajszintre vonatkozóan, ahol a különböző területekre és egy személy jelenlétének körülményeire a maximális zajszint értékeket adják meg:

· a mikrokörzet területén 45-55 dB;

· iskolai osztályokban 40-45 dB;

· kórházak 35-40 dB;

· az iparban 65-70 dB.

Éjszaka (23:00-7:00) a zajszintnek 10 dB-lel alacsonyabbnak kell lennie.

Példák a hangerősségre decibelben:

· A levelek susogása: 10

· Lakóterület: 40

· Beszélgetés: 40–45

· Iroda: 50–60

· Bolti zaj: 60

TV, sikítás, nevetés 1 m távolságból: 70–75

· Utca: 70–80

Gyár (Nehézipar): 70–110

· Láncfűrész: 100

· Sugárhajtás: 120–130

· Diszkózaj: 175

A hangok emberi érzékelése

A hallás a biológiai szervezetek azon képessége, hogy hallószerveikkel hangokat érzékeljenek. A hang eredete a rugalmas testek mechanikai rezgésein alapul. Az oszcilláló test felületével közvetlenül szomszédos levegőrétegben kondenzáció (kompresszió) és ritkulás lép fel. Ezek a kompressziók és ritkulások időben váltakoznak, és oldalirányban terjednek, rugalmas longitudinális hullám formájában, amely eléri a fület, és annak közelében periodikus nyomásingadozást okoz, ami hatással van a halláselemzőre.

Egy hétköznapi ember képes hallani a hang rezgéseit a 16–20 Hz és 15–20 kHz közötti frekvenciatartományban. A hangfrekvenciák megkülönböztetésének képessége nagymértékben függ az egyéntől: életkorától, nemétől, hallásbetegségekre való hajlamától, képzettségétől és hallásfáradtságától.

Az embernél a hallás szerve a fül, amely érzékeli a hangimpulzusokat, és felelős a test térbeli helyzetéért és az egyensúly megtartásának képességéért is. Ez egy páros szerv, amely a koponya halántékcsontjaiban található, kívülről a fülkagylók korlátozzák. Három részből áll: a külső, a középső és a belső fül, amelyek mindegyike saját specifikus funkciót lát el.

A külső fül a fülkagylóból és a külső hallójáratból áll. Az élő szervezetekben a fülkagyló a hanghullámok vevőjeként működik, amelyeket aztán a hallókészülék belsejébe továbbítanak. A fülkagyló értéke az emberben jóval kisebb, mint az állatokban, így az emberben gyakorlatilag mozdulatlan.

Az emberi fülkagyló redői a hang vízszintes és függőleges lokalizációjától függően kis frekvencia torzításokat vezetnek be a hallójáratba belépő hangba. Így az agy további információkat kap a hangforrás helyének tisztázásához. Ezt az effektust néha használják az akusztikában, többek között a térhatású hangzás érzetének megteremtésére fejhallgató vagy hallókészülék használatakor. A külső hallójárat vakon végződik: a középfültől a dobhártya választja el. A fülkagyló által felfogott hanghullámok elérik a dobhártyát, és rezgésbe hoznak. A dobhártya rezgését viszont a középfülbe továbbítják.

A középfül fő része a dobüreg - egy kis, körülbelül 1 cm³ térfogatú hely a halántékcsontban. Itt három hallócsont található: a kalapács, az incus és a stapes - egymással és a belső füllel (előcsarnok ablaka) kapcsolódnak, a külső fülből a belső fülbe továbbítják a hangrezgéseket, miközben egyidejűleg felerősítik. őket. A középfül ürege az orrgarathoz kapcsolódik az Eustachianus csövön keresztül, amelyen keresztül a dobhártyán belüli és kívüli átlagos légnyomás kiegyenlítődik.

A belső fület bonyolult alakja miatt labirintusnak nevezik. A csontos labirintus az előcsarnokból, a fülkagylóból és a félkör alakú csatornákból áll, de csak a fülkagyló kapcsolódik közvetlenül a halláshoz, amelyen belül egy folyadékkal teli hártyás csatorna található, melynek alsó falán a hallóanalizátor receptora található, szőrsejtekkel borított. A szőrsejtek érzékelik a csatornát kitöltő folyadék rezgését. Minden szőrsejt egy adott hangfrekvenciára van hangolva.

Az emberi hallószerv a következőképpen működik. A fülkagylók rögzítik a hanghullám rezgéseit, és a hallójáratba irányítják. Rezgéseket küldenek a középfülbe, és a dobhártyát elérve rezgésbe hoznak. A hallócsontok rendszerén keresztül a rezgések továbbadódnak - a belső fülbe (a hangrezgések az ovális ablak membránjára kerülnek). A membrán rezgései folyadékmozgást okoznak a cochleában, ami viszont az alapmembrán rezgését okozza. Amikor a rostok elmozdulnak, a receptorsejtek szőrszálai hozzáérnek az integumentum membránhoz. A gerjesztés a receptorokban keletkezik, amely végső soron a hallóideg mentén továbbítódik az agyba, ahol a középagyon és a dicephalonon keresztül a gerjesztés az agykéreg hallózónájába kerül, amely a halántéklebenyekben található. Itt a végső különbségtétel a hang természete, hangszíne, ritmusa, erőssége, hangmagassága és jelentése között történik.

A zaj hatása az emberre

A zajnak az emberek egészségére gyakorolt ​​hatását nehéz túlbecsülni. A zaj az egyik olyan tényező, amelyet nem lehet megszokni. Az embernek csak úgy tűnik, hogy hozzászokott a zajhoz, de a folyamatosan ható akusztikus szennyezés tönkreteszi az emberi egészséget. A zaj rezonanciát okoz a belső szervekben, fokozatosan kimerítve azokat anélkül, hogy észrevennénk. Nem véletlenül történt a középkorban „harang általi” kivégzés. A harangzúgás kínozta és lassan megölte az elítélt embert.

A zaj emberi szervezetre gyakorolt ​​hatását sokáig nem vizsgálták konkrétan, bár már az ókorban is tudtak annak ártalmáról. Jelenleg a világ számos országában a tudósok különféle tanulmányokat végeznek a zaj emberi egészségre gyakorolt ​​hatásának meghatározására. Mindenekelőtt az idegrendszert, a szív- és érrendszert és az emésztőrendszert érinti a zaj.Összefüggés van az akusztikus szennyezettség körülményei között való élet előfordulása és időtartama között. A 70 dB feletti intenzitású zajnak kitett 8-10 év után a betegségek növekedése figyelhető meg.

A hosszú távú zaj károsan hat a hallószervre, csökkentve a hangérzékenységet. A rendszeres és hosszan tartó 85-90 dB ipari zajnak való kitettség halláskárosodáshoz (fokozatos hallásvesztéshez) vezet. Ha a hang intenzitása 80 dB felett van, fennáll a veszélye a középfülben található bolyhok érzékenységének elvesztésének - a hallóidegek folyamatainak. Felük halála még nem vezet észrevehető halláskárosodáshoz. És ha több mint a fele meghal, az ember egy olyan világba kerül, amelyben nem hallható a fák susogása és a méhek zümmögése. Mind a harmincezer hallóbolyhának elvesztésével az ember a csend világába lép.

A zaj akkumulatív hatású, azaz. A testben felhalmozódó akusztikus irritáció egyre jobban lenyomja az idegrendszert. Ezért a zajnak való kitettség okozta hallásvesztés előtt a központi idegrendszer működési zavara lép fel. A zaj különösen káros hatással van a szervezet neuropszichés tevékenységére. A neuropszichiátriai betegségek folyamata nagyobb a zajos körülmények között dolgozók körében, mint a normál hangviszonyok között dolgozók körében. Minden típusú intellektuális tevékenység érintett, a hangulat romlik, néha zavartság, szorongás, félelem, félelem érzése van, és nagy intenzitással - gyengeség érzése, mint egy erős idegi sokk után. Az Egyesült Királyságban például minden negyedik férfi és minden harmadik nő neurózisban szenved a magas zajszint miatt.

A zajok a szív- és érrendszer működési zavarait okozzák. Az emberi szív- és érrendszerben zaj hatására bekövetkező változások a következő tünetekkel járnak: fájdalom a szív területén, szívdobogásérzés, a pulzus és a vérnyomás instabilitása, néha hajlamosak a végtagok hajszálereinek és szemfenékének görcsösségére. a szem. Az intenzív zaj hatására a keringési rendszerben fellépő funkcionális változások idővel az értónus tartós változásához vezethetnek, hozzájárulva a magas vérnyomás kialakulásához.

A zaj hatására megváltozik a szénhidrát-, zsír-, fehérje- és sóanyagcsere, ami a vér biokémiai összetételének változásában nyilvánul meg (a vércukorszint csökken). A zaj káros hatással van a vizuális és vesztibuláris analizátorokra, csökkenti a reflexaktivitást ami gyakran okoz baleseteket és sérüléseket. Minél nagyobb a zaj intenzitása, az ember annál rosszabbul látja és reagál arra, ami történik.

A zaj az intellektuális és oktatási tevékenységek végzésének képességét is befolyásolja. Például a tanulói teljesítményről. 1992-ben a müncheni repülőteret a város másik részébe helyezték át. És kiderült, hogy a régi repülőtér közelében élő diákok, akik a bezárás előtt gyenge olvasási és memorizálási teljesítményt mutattak, csendben sokkal jobb eredményeket kezdtek felmutatni. Ám azokban az iskolákban, ahol a repülőtér átköltözött, a tanulmányi teljesítmény éppen ellenkezőleg, romlott, és a gyerekek új ürügyet kaptak a rossz jegyekre.

A kutatók azt találták, hogy a zaj elpusztíthatja a növényi sejteket. Például kísérletek kimutatták, hogy a hangbombázásnak kitett növények kiszáradnak és elpusztulnak. A halál oka a nedvesség túlzott felszabadulása a leveleken keresztül: amikor a zajszint meghalad egy bizonyos határt, a virágok szó szerint sírva fakadnak. A méh elveszti navigációs képességét, és leáll, ha egy sugárhajtású repülőgép zajának van kitéve.

A nagyon zajos modern zene is tompítja a hallást és idegbetegségeket okoz. A gyakran divatos modern zenét hallgató fiúk és lányok 20 százalékának a hallása ugyanolyan mértékben eltompult, mint a 85 éveseké. A játékosok és a diszkók különös veszélyt jelentenek a tinédzserekre. A diszkó zajszintje jellemzően 80-100 dB, ami összemérhető a nagy utcai forgalom vagy egy 100 méterrel távolabb felszálló turbósugár-repülőgép zajszintjével. A lejátszó hangereje 100–114 dB. A légkalapács majdnem olyan fülsiketítő. Az egészséges dobhártya 110 dB-es lejátszó hangerőt maximum 1,5 percig képes elviselni sérülés nélkül. Francia tudósok megjegyzik, hogy a halláskárosodás századunkban aktívan terjed a fiatalok körében; Az életkor előrehaladtával egyre nagyobb valószínűséggel lesz szükségük hallókészülékre. Még az alacsony hangerő is zavarja a koncentrációt a szellemi munka során. A zene, még a nagyon halk is, csökkenti a figyelmet – ezt figyelembe kell venni a házi feladat elvégzésekor. Amikor a hang megnövekszik, a szervezet sok stresszhormont termel, például adrenalint. Ugyanakkor az erek beszűkülnek és a bélműködés lelassul. A jövőben mindez a szív és a vérkeringés működésének zavaraihoz vezethet. A zaj okozta halláskárosodás gyógyíthatatlan betegség. A sérült ideg műtéti úton történő helyreállítása szinte lehetetlen.

Nemcsak a hallható hangok hatnak ránk negatívan, hanem azok is, amelyek kívül esnek a hallhatósági tartományon: mindenekelőtt az infrahang. Az infrahang a természetben földrengések, villámcsapások és erős szél esetén fordul elő. A városban az infrahang forrásai a nehézgépek, ventilátorok és minden rezgő berendezés . A 145 dB-ig terjedő infrahang fizikai stresszt, fáradtságot, fejfájást, valamint a vesztibuláris apparátus működési zavarait okozza. Ha az infrahang erősebb és tartósabb, akkor a személy rezgést érezhet a mellkasában, szájszárazságot, homályos látást, fejfájást és szédülést.

Az infrahang veszélye, hogy nehéz ellene védekezni: a közönséges zajtól eltérően gyakorlatilag lehetetlen elnyelni és sokkal tovább terjed. Ennek elnyomásához csökkenteni kell a hangot a forrásnál speciális berendezéssel: reaktív típusú hangtompítókkal.

A teljes csend az emberi szervezetre is káros hatással van.Így az egyik tervezőiroda alkalmazottai, amelyek kiváló hangszigeteléssel rendelkeztek, egy héten belül panaszkodni kezdtek, hogy lehetetlen nyomasztó csendben dolgozni. Idegesek voltak, és elvesztették munkaképességüket.

Az alábbi esemény a zaj élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásának konkrét példájának tekinthető. Több ezer ki nem kelt fióka pusztult el a Mobius német cég által az ukrán közlekedési minisztérium megbízásából végzett kotrási munkálatok következtében. Az üzemelő berendezések zaja 5-7 km-re terjedt el, negatívan hatva a Duna Bioszféra Rezervátum szomszédos területeire. A Duna Bioszféra Rezervátum és 3 másik szervezet képviselői kénytelenek voltak fájdalmasan tudomásul venni a Ptichya-nyárszon található foltos csér és csér teljes kolóniájának halálát. A delfinek és a bálnák a partra mosódnak a katonai szonárok erős hangjai miatt.

Zajforrások a városban

A hangok a leginkább káros hatással vannak az emberekre a nagyvárosokban. De még a külvárosi közösségekben is szenvedhet a szomszédok működő berendezései által okozott zajszennyezéstől: fűnyíró, eszterga vagy sztereó rendszer. Az általuk kibocsátott zaj meghaladhatja a maximálisan megengedett szabványokat. Pedig a fő zajszennyezés a városban jelentkezik. Forrása a legtöbb esetben a járművek. A legnagyobb intenzitású hangok az autópályákról, a metrókról és a villamosokról szólnak.

Gépjármű szállítás. A legmagasabb zajszint a városok főutcáin figyelhető meg. Az átlagos forgalom intenzitása eléri a 2000-3000 szállítási egységet óránként vagy többet, a maximális zajszint pedig 90-95 dB.

Az utcai zaj mértékét a forgalom intenzitása, sebessége és összetétele határozza meg. Ezen túlmenően az utcazaj szintje függ a tervezési döntésektől (az utcák hossz- és keresztirányú profilja, az épületek magassága és sűrűsége), valamint olyan tereprendezési elemektől, mint az útburkolat és a zöldfelületek megléte. Ezen tényezők mindegyike akár 10 dB-lel is megváltoztathatja a szállítási zaj szintjét.

Egy ipari városban gyakori az autópályákon történő áruszállítás nagy százaléka. A járművek, teherautók, különösen a dízelmotoros nehéz tehergépjárművek általános áramlásának növekedése a zajszint növekedéséhez vezet. Az autópálya úttestén fellépő zaj nem csak az autópálya melletti területre, hanem a lakóépületek mélyére is kiterjed.

Vasúti szállítás. A megnövekedett vonatsebesség a vasúti sínek mentén vagy a rendezőpályaudvarok közelében található lakóterületeken is jelentős zajszint-emelkedéshez vezet. A maximális hangnyomásszint 7,5 m távolságban mozgó villamos vonattól eléri a 93 dB-t, személyvonattól - 91, tehervonattól -92 dB-t.

Az elektromos vonatok áthaladása által keltett zaj könnyen terjed a nyílt területeken. A hangenergia a legjelentősebben a forrástól számított első 100 m távolságban csökken (átlagosan 10 dB-lel). 100-200 távolságban a zajcsökkentés 8 dB, 200 és 300 között pedig már csak 2-3 dB. A vasúti zaj fő forrása a kocsik mozgása során keletkező ütközések és a sínek egyenetlenségei.

A városi közlekedés minden fajtájából a legzajosabb villamos. A sínen haladó villamos acélkerekei aszfalttal érintkezve 10 dB-lel magasabb zajszintet hoznak létre, mint az autók kerekei. A villamos zajterhelést kelt, amikor jár a motor, nyílnak az ajtók és megszólal a hangjelzés. A villamosforgalomból eredő magas zajszint az egyik fő oka a városi villamosvonalak csökkenésének. A villamosnak azonban számos előnye is van, így az általa keltett zaj csökkentésével nyerhet a versenyben más közlekedési módokkal.

A nagysebességű villamosnak nagy jelentősége van. Sikeresen használható fő közlekedési módként kis- és közepes méretű városokban, nagyban pedig - városi, elővárosi és akár intercity-ként is, új lakóterületekkel, ipari övezetekkel és repülőterekkel való kommunikációhoz.

Légi közlekedés. Számos városban a légi közlekedés teszi ki a zajszennyezés jelentős részét. A polgári repülõterek gyakran lakóépületek közvetlen közelében helyezkednek el, és a légi útvonalak számos lakott területen haladnak át. A zajszint függ a kifutópályák és a repülőgépek repülési útvonalainak irányától, a napközbeni repülések intenzitásától, az évszakoktól, valamint az adott repülőtéren állomásozó repülőgéptípusoktól. A repülőterek éjjel-nappali intenzív üzemeltetése mellett a lakott területeken az egyenértékű zajszint nappal eléri a 80 dB-t, éjszaka a 78 dB-t, a maximális zajszint pedig 92 és 108 dB között mozog.

Ipari vállalkozások. Az ipari vállalkozások nagy zajforrást jelentenek a városok lakónegyedeiben. Az akusztikai rendszer megsértését olyan esetekben észlelik, amikor területük közvetlenül szomszédos lakóterületekkel. Az ipari zaj vizsgálata kimutatta, hogy a hang jellege állandó és szélessávú, i.e. különböző hangok hangja. A legjelentősebb szintek az 500-1000 Hz-es frekvenciákon figyelhetők meg, vagyis a hallószerv legnagyobb érzékenységének zónájában. A gyártóműhelyekben számos különböző típusú technológiai berendezést telepítenek. Így a szövőműhelyek 90-95 dB A zajszinttel, mechanikai és műszeres - 85-92, kovácsolási - 95-105, kompresszorállomások géptermei - 95-100 dB zajszinttel jellemezhetők.

Háztartási gépek. A posztindusztriális korszak beköszöntével egyre több zajszennyező forrás (és elektromágneses is) jelenik meg az emberi otthonokban. Ennek a zajnak a forrása a háztartási és irodai berendezések.

Az ember valóban a legintelligensebb a bolygón élő állatok közül. Elménk azonban gyakran megfoszt bennünket olyan kiváló képességektől, mint a környezetünk szagláson, halláson és egyéb szenzoros érzeteken keresztüli észlelése.

Így a legtöbb állat jóval előttünk jár, ha hallási tartományát illeti. Az emberi hallástartomány az a frekvenciatartomány, amelyet az emberi fül képes érzékelni. Próbáljuk megérteni, hogyan működik az emberi fül a hangérzékeléssel kapcsolatban.

Emberi hallástartomány normál körülmények között

Az emberi fül átlagosan képes érzékelni és megkülönböztetni a 20 Hz és 20 kHz (20 000 Hz) tartományban lévő hanghullámokat. Az életkor előrehaladtával azonban az ember hallási tartománya csökken, különösen a felső határa. Időseknél ez általában sokkal alacsonyabb, mint a fiataloknál, a csecsemők és a gyermekek hallása a legmagasabb. A magas frekvenciák hallási észlelése nyolc éves kortól kezd romlani.

Emberi hallás ideális körülmények között

A laboratóriumban különböző frekvenciájú hanghullámokat kibocsátó audiométerrel, illetve ennek megfelelően hangolt fejhallgatóval határozzák meg az ember hallástartományát. Ilyen ideális körülmények között az emberi fül a 12 Hz és 20 kHz közötti frekvenciákat képes érzékelni.

Hallástartomány férfiaknál és nőknél

Jelentős különbség van a férfiak és a nők hallástartománya között. Azt találták, hogy a nők érzékenyebbek a magas frekvenciákra, mint a férfiak. Az alacsony frekvenciák észlelése a férfiak és a nők körében nagyjából azonos szinten van.

Különféle skálák a hallástartomány jelzésére

Bár a frekvencia skála a leggyakoribb skála az emberi hallástartomány mérésére, gyakran pascalban (Pa) és decibelben (dB) is mérik. A pascalban történő mérést azonban kényelmetlennek tartják, mivel ez a mértékegység nagyon nagy számokkal történő munkavégzést igényel. Egy microPascal az a távolság, amelyet egy hanghullám a vibráció során megtesz, ami megegyezik a hidrogénatom átmérőjének egytizedével. A hanghullámok sokkal nagyobb távolságot tesznek meg az emberi fülben, ami megnehezíti az emberi hallás tartományának pascalban történő jelzését.

Az emberi fül által érzékelhető legpuhább hang körülbelül 20 µPa. A decibel skála használata egyszerűbb, mert ez egy logaritmikus skála, amely közvetlenül a Pa skálára utal. 0 dB-t (20 µPa) vesz referenciapontnak, majd tovább tömöríti ezt a nyomásskálát. Így 20 millió μPa csak 120 dB-nek felel meg. Kiderült, hogy az emberi fül hatótávolsága 0-120 dB.

A hallástartomány személyenként jelentősen eltér. Ezért a halláskárosodás észleléséhez a legjobb, ha a hallható hangok tartományát egy referenciaskálához viszonyítva mérjük, nem pedig egy hagyományos szabványos skálához viszonyítva. A vizsgálatok kifinomult hallásdiagnosztikai műszerekkel végezhetők, amelyek pontosan meghatározzák a halláskárosodás mértékét és diagnosztizálják annak okait.

Az ember a fülén keresztül érzékeli a hangot (ábra).

Kint található egy mosogató külső fül , átmérőjű hallójáratba jutva D 1 = 5 mmés hossza 3 cm.

Következik a dobhártya, amely hanghullám hatására rezeg (rezonál). A membrán a csontokhoz kapcsolódik középfül , rezgést továbbít egy másik membránra és tovább a belső fülre.

Belső fül úgy néz ki, mint egy csavart cső („csiga”) folyadékkal. Ennek a csőnek az átmérője D 2 = 0,2 mm hossz 3-4 cm hosszú.

Mivel a hanghullámban a levegő rezgései gyengén gerjesztik a fülkagylóban lévő folyadékot, a középső és a belső fül rendszere a membránokkal együtt hidraulikus erősítő szerepét tölti be. A belső fül dobhártyájának területe kisebb, mint a középfül membránjának területe. A hang által a dobhártyára gyakorolt ​​nyomás fordítottan arányos a területtel:

.

Ezért a belső fülre nehezedő nyomás jelentősen megnő:

.

A belső fülben egy másik hártya (hosszirányú) húzódik teljes hosszában, a fül elején kemény, a végén puha. Ennek a hosszanti membránnak minden szakasza a saját frekvenciáján rezeghet. A kemény szakaszon a magas frekvenciájú, a lágy szakaszon az alacsony frekvenciájú oszcillációkat gerjesztik. Ezen a membránon található a vestibulocochlearis ideg, amely érzékeli a rezgéseket és továbbítja azokat az agyba.

A hangforrás legalacsonyabb rezgési frekvenciája 16-20 Hz a fül mély mélyhangként érzékeli. Vidék legnagyobb hallásérzékenység felfogja a középfrekvencia egy részét és a magas frekvencia altartományok egy részét, és megfelel a frekvenciatartománynak 500 Hz előtt 4-5 kHz . Az emberi hang és a legtöbb számunkra fontos természeti folyamat által keltett hangok frekvenciája ugyanabban az intervallumban van. Ebben az esetben a hangok frekvenciája től kezdve 2 kHz előtt 5 kHz a fül csengő vagy fütyülő hangként hallja. Más szóval, a legfontosabb információkat a készülék körülbelül körülbelüli hangfrekvencián továbbítja 4-5 kHz.

Tudat alatt az ember a hangokat „pozitívra”, „negatívra” és „semlegesre” osztja.

A negatív hangok közé tartoznak a korábban ismeretlen, furcsa és megmagyarázhatatlan hangok. Félelmet és szorongást okoznak. Ide tartoznak az alacsony frekvenciájú hangok is, például egy halk dobpergés vagy egy farkasüvöltés, mivel félelmet keltenek. Ezenkívül félelmet és iszonyatot keltenek a hallhatatlan alacsony frekvenciájú hangok (infrahang). Példák:

A 20. század 30-as éveiben egy hatalmas orgonasípot használtak színpadi hatásként az egyik londoni színházban. Ennek a csőnek az infrahangja az egész épületet megremegtette, és rémület telepedett az emberekre.

Az angliai National Physics Laboratory alkalmazottai kísérletet végeztek ultraalacsony (infrahang) frekvenciák hozzáadásával a klasszikus zene hagyományos akusztikus hangszereinek hangjához. A hallgatók hangulatromlást és félelmet tapasztaltak.

A Moszkvai Állami Egyetem akusztikai tanszékén tanulmányokat végeztek a rock és a popzene emberi testre gyakorolt ​​hatásáról. Kiderült, hogy a „Deep People” kompozíció fő ritmusának gyakorisága fékezhetetlen izgalmat, önmaga feletti kontroll elvesztését, agresszivitást másokkal vagy negatív érzelmeket okoz önmagával szemben. Az első pillantásra eufóniás "The Beatles" című dal károsnak, sőt veszélyesnek bizonyult, mert körülbelül 6,4 Hz-es alapritmusa van. Ez a frekvencia rezonál a mellkas, a hasüreg frekvenciáival, és közel áll az agy természetes frekvenciájához (7 Hz). Ezért a kompozíció hallgatásakor a has és a mellkas szövetei fájni kezdenek, és fokozatosan összeomlanak.

Az infrahang rezgéseket okoz az emberi test különböző rendszereiben, különösen a szív- és érrendszerben. Ennek káros hatásai vannak, és például magas vérnyomáshoz vezethet. A 12 Hz frekvenciájú rezgések, ha intenzitásuk meghalad egy kritikus küszöböt, magasabb rendű élőlények, köztük az ember halálát is okozhatják. Ez és más infrahangfrekvenciák jelen vannak az ipari zajban, az autópálya-zajban és más forrásokban.

Megjegyzés: Állatoknál a zenei frekvenciák és a természetes frekvenciák rezonanciája az agyműködés lebomlásához vezethet. Amikor megszólal a „metal rock”, a tehenek abbahagyják a tejadást, de a disznók éppen ellenkezőleg, imádják a metal rockot.

A patak, a tenger árapálya vagy a madárdal hangja pozitív; nyugalmat keltenek.

Ráadásul a rock nem mindig rossz. A bendzsón játszott country zene például segít a gyógyulásban, bár a betegség legelején rossz hatással van az egészségre.

A pozitív hangzások közé tartoznak a klasszikus dallamok. Például amerikai tudósok a koraszülötteket dobozokba helyezték, hogy Bach és Mozart zenéjét hallgathassák, és a gyerekek gyorsan felépültek és meghíztak.

A harangozás jótékony hatással van az emberi egészségre.

Szürkületben és sötétben minden hanghatás felerősödik, mivel csökken a látás útján kapott információ aránya

Hangelnyelés levegőben és körülvevő felületeken

Hangelnyelés a levegőben

A hangerősség a helyiség bármely pontján minden pillanatban megegyezik a forrásból közvetlenül kisugárzó közvetlen hang intenzitásának és a helyiséget körülvevő felületekről visszaverődő hang intenzitásának összegével:

Amikor a hang a légköri levegőben és bármilyen más közegben terjed, intenzitásveszteség lép fel. Ezeket a veszteségeket a levegőben és a körbefogó felületekben lévő hangenergia elnyelése okozza. Tekintsük a hangelnyelést hullámelmélet .

Abszorpció A hang egy hanghullám energiájának visszafordíthatatlan átalakulásának jelensége más típusú energiává, elsősorban a közeg részecskéinek hőmozgásának energiájává.. A hangelnyelés mind a levegőben, mind pedig akkor, amikor a hang visszaverődik a körülvevő felületekről.

Hangelnyelés a levegőben hangnyomáscsökkenés kíséretében. Hagyja, hogy a hang haladjon az irány mentén r a forrásból. Aztán a távolságtól függően r a hangforráshoz képest a hangnyomás amplitúdója aszerint csökken exponenciális törvény :

, (63)

Ahol p 0 – kezdeti hangnyomás at r = 0

,

 – abszorpciós együttható hang. A (63) képlet kifejezi hangelnyelés törvénye .

Fizikai jelentés együttható  az, hogy az abszorpciós együttható számszerűen egyenlő annak a távolságnak a reciprokával, amelynél a hangnyomás csökken e = 2,71 egyszer:

SI egység:

.

Mivel a hangerősség (intenzitás) arányos a hangnyomás négyzetével, akkor ugyanaz hangelnyelés törvénye így írható:

, (63*)

Ahol én 0 – hangerősség (intenzitás) a hangforrás közelében, azaz at r = 0 :

.

Függőségi grafikonok p hang (r) És én(r) ábrán mutatjuk be. 16.

A (63*) képletből az következik, hogy a hangintenzitási szintre az egyenlet érvényes:

.

. (64)

Ezért az abszorpciós együttható SI egysége: neper méterenként

,

Ezen kívül bele lehet számolni belah méterenként (b/m) vagy decibel méterenként (dB/m).

Megjegyzés: A hangelnyelés jellemezhető veszteségi tényező , ami egyenlő

, (65)

Ahol  – hanghullámhossz, szorzat  – l ogaritmikus csillapítási együttható hang. A veszteségi együttható reciprokával egyenlő érték

,

hívott minőségi tényező .

Még nincs teljes elmélet a levegőben (légkörben) történő hangelnyelésről. Számos empirikus becslés különböző értékeket ad az abszorpciós együtthatóra.

A hangelnyelés első (klasszikus) elméletét Stokes alkotta meg, és a viszkozitás (közegrétegek közötti belső súrlódás) és a hővezetőképesség (a közeg rétegei közötti hőmérsékletkiegyenlítés) hatásának figyelembevételén alapul. Egyszerűsített Stokes képlet a következő formában van:

, (66)

Ahol  – levegő viszkozitása,  – Poisson-hányados,  0 – levegő sűrűsége 0 0 C-on,  – hangsebesség a levegőben. Normál körülmények között ez a képlet a következőképpen alakul:

. (66*)

A (63) vagy (63*) Stokes-képlet azonban csak erre érvényes monatomikus olyan gázok, amelyek atomjainak három transzlációs szabadsági foka van, azaz amikor  =1,67 .

Mert 2, 3 vagy többatomos molekulákból álló gázok jelentése  lényegesen többet, mivel a hang a molekulák forgási és rezgési szabadsági fokát gerjeszti. Az ilyen gázok (beleértve a levegőt is) esetében a képlet pontosabb

, (67)

Ahol T n = 273,15 K – a jég olvadásának abszolút hőmérséklete (hármaspont), p n = 1,013 . 10 5 pa - normál légköri nyomás, TÉs p– valós (mért) hőmérséklet és légköri nyomás,  =1,33 kétatomos gázokhoz,  =1,33 három- és többatomos gázokhoz.

Hangelnyelés burkolt felületekkel

Hangelnyelés burkolt felületekkel akkor következik be, amikor hang visszaverődik róluk. Ebben az esetben a hanghullám energiájának egy része visszaverődik, és álló hanghullámok megjelenését idézi elő, a másik energia pedig az akadályrészecskék hőmozgási energiájává alakul. Ezeket a folyamatokat a burkolat reflexiós és abszorpciós együtthatója jellemzi.

Reflexiós együttható akadályból származó hang dimenzió nélküli mennyiség, amely megegyezik a hullámenergia részarányávalW negatív , visszaverődik az akadályról, a hullám teljes energiájáraW párna akadályra esve

.

Az akadály általi hangelnyelést az jellemzi abszorpciós együttható – dimenzió nélküli mennyiség, amely megegyezik a hullámenergia részarányávalW elnyelő elnyelte egy akadály(és átalakul a védőanyag belső energiájává), minden hullámenergiáraW párna akadályra esve

.

Átlagos abszorpciós együttható minden körülvevő felület hangja egyenlő

,

, (68*)

Ahol  én – az anyag hangelnyelési együtthatója én akadály, S i – terület én az akadályokat, S- az akadályok teljes területe, n- különböző akadályok száma.

Ebből a kifejezésből azt a következtetést vonhatjuk le, hogy az átlagos abszorpciós együttható egyetlen anyagnak felel meg, amely lefedheti a helyiség akadályainak minden felületét, miközben fenntartja teljes hangelnyelés (A ), egyenlő

. (69)

A teljes hangelnyelés fizikai jelentése (A): számszerűen megegyezik egy 1 m2 területű nyitott nyílás hangelnyelési együtthatójával.

.

A hangelnyelés mértékegységét ún szabin:

.

A személy romlik, és idővel elveszítjük egy bizonyos frekvencia észlelésének képességét.

A videót a csatorna készítette AsapSCIENCE, egyfajta életkorral összefüggő halláskárosodásteszt, amely segít kideríteni halláshatárait.

Különféle hangok szólalnak meg a videóban, 8000 Hz-től kezdődően, ami azt jelenti, hogy hallása nem károsodott.

A frekvencia ezután növekszik, és ez jelzi a hallás életkorát attól függően, hogy mikor hagyja abba az adott hangot.

Tehát ha frekvenciát hall:

12 000 Hz – Ön 50 év alatti

15 000 Hz – Ön 40 év alatti

16 000 Hz – Ön 30 év alatti

17 000 – 18 000 – 24 év alatti vagy

19 000 – 20 év alatti vagy

Ha azt szeretné, hogy a teszt pontosabb legyen, állítsa a videó minőségét 720p-re vagy még jobb 1080p-re, és hallgassa fejhallgatóval.

Hallásvizsgálat (videó)

Halláskárosodás

Ha az összes hangot hallottad, valószínűleg 20 év alatti vagy. Az eredmények a fülében lévő szenzoros receptoroktól, az úgynevezett szőrsejtek amelyek idővel megsérülnek és elfajulnak.

Ezt a típusú halláskárosodást ún szenzorineurális hallásvesztés. Különféle fertőzések, gyógyszerek és autoimmun betegségek okozhatják ezt a rendellenességet. A magasabb frekvenciák érzékelésére hangolt külső szőrsejtek általában elsőként pusztulnak el, ami az életkorral összefüggő hallásvesztés következményeit okozza, amint azt ez a videó is bemutatja.

Emberi hallás: érdekes tények

1. Egészséges emberek között frekvenciatartomány, amelyet az emberi fül képes észlelni 20 (alacsonyabb, mint a zongora legalacsonyabb hangja) és 20 000 Hertz között (magasabb, mint egy kis fuvola legmagasabb hangja). Ennek a tartománynak a felső határa azonban az életkorral folyamatosan csökken.

2 ember beszéljenek egymással 200 és 8000 Hz közötti frekvencián, és az emberi fül az 1000 – 3500 Hz-es frekvenciára a legérzékenyebb

3. Az emberi hallhatóság határa feletti hangokat hívjuk ultrahang, és az alatta lévők - infrahang.

4. A miénk a fülem még álmomban sem áll le, továbbra is hallja a hangokat. Az agyunk azonban figyelmen kívül hagyja őket.

5. A hang sebessége 344 méter másodpercenként. Hangrobbanás akkor következik be, amikor egy tárgy meghaladja a hangsebességet. A tárgy előtti és mögötti hanghullámok ütköznek, és sokkot okoznak.

6. Fülek - öntisztító szerv. A hallójáratban lévő pórusok fülzsírt választanak ki, a csillóknak nevezett apró szőrszálak pedig kinyomják a viaszt a fülből.

7. Egy baba sírásának hangja körülbelül 115 dB, és hangosabb, mint egy autókürt.

8. Afrikában van egy maaban törzs, akik olyan csendben élnek, hogy még idős korukban is suttogást hallani akár 300 méteres távolságból.

9. Szint buldózer hangja az alapjárat körülbelül 85 dB (decibel), ami már egy 8 órás munkanap után halláskárosodást okozhat.

10. Elöl ülve hangszórók egy rockkoncerten, akkor 120 dB-nek teszi ki magát, ami már 7,5 perc elteltével elkezdi károsítani a hallását.

Tesztelje hallását 5 perc alatt anélkül, hogy elhagyná otthonát!