Unde sonore percepute de urechea umană. Percepția sunetului

Auzul uman

Auz- capacitatea organismelor biologice de a percepe sunetele cu organele lor auditive; o funcţie specială a aparatului auditiv excitat de vibraţiile sonore mediu inconjurator, de exemplu aer sau apă. Una dintre senzațiile biologice îndepărtate, numită și percepție acustică. Furnizat de sistemul senzorial auditiv.

Auzul uman este capabil să audă sunetul de la 16 Hz la 22 kHz atunci când vibrațiile sunt transmise prin aer și până la 220 kHz când sunetul este transmis prin oasele craniului. Aceste unde au o semnificație biologică importantă, de exemplu, undele sonore în intervalul 300-4000 Hz corespund vocii umane. Sunetele de peste 20.000 Hz au o importanță practică mică, deoarece încetinesc rapid; vibrațiile sub 60 Hz sunt percepute prin simțul vibrațiilor. Gama de frecvențe pe care o persoană este capabilă să le audă se numește interval auditiv sau sonor; frecvențele superioare se numesc ultrasunete, iar frecvențele inferioare sunt numite infrasunete.

Capacitatea de a distinge între frecvențele de sunet depinde foarte mult de persoană anume: vârsta, sexul, ereditatea, susceptibilitatea la boli ale organului auzului, antrenament și oboseală auditivă. Unii oameni sunt capabili să perceapă sunete cu frecvențe relativ înalte - până la 22 kHz și, eventual, mai mari.
La oameni, ca la majoritatea mamiferelor, organul auzului este urechea. La un număr de animale, percepția auditivă se realizează printr-o combinație de diferite organe, care pot diferi semnificativ ca structură de urechea mamiferelor. Unele animale sunt capabile să perceapă vibrații acustice care nu sunt audibile de oameni (ultrasunete sau infrasunete). LilieciiÎn timpul zborului, ei folosesc ultrasunetele pentru ecolocație. Câinii sunt capabili să audă ultrasunetele, care este ceea ce funcționează fluierele silențioase. Există dovezi că balenele și elefanții pot folosi infrasunetele pentru a comunica.
O persoană poate distinge mai multe sunete în același timp datorită faptului că pot exista mai multe unde staționare în cohlee în același timp.

Mecanismul de funcționare al sistemului auditiv:

Un semnal sonor de orice natură poate fi descris printr-un anumit set de caracteristici fizice:
frecvență, intensitate, durată, structură temporală, spectru etc.

Ele corespund anumitor senzații subiective care apar atunci când sistemul auditiv percepe sunete: volum, înălțime, timbru, bătăi, consonanță-disonanță, mascare, localizare-efect stereo etc.
Senzațiile auditive sunt asociate cu caracteristici fizice ambiguu și neliniar, de exemplu, volumul depinde de intensitatea sunetului, frecvența acestuia, spectrul etc. În secolul trecut, a fost stabilită legea lui Fechner, confirmând că această relație este neliniară: „Senzații
sunt proporționale cu raportul dintre logaritmii stimulului." De exemplu, senzațiile de modificare a volumului sunt asociate în primul rând cu o modificare a logaritmului intensității, înălțimii - cu o schimbare a logaritmului frecvenței etc.

El recunoaște toate informațiile sonore pe care o persoană le primește din lumea exterioară (este aproximativ 25% din total) cu ajutorul sistemului auditiv și a lucrării părților superioare ale creierului, le transpune în lumea senzațiilor sale. , și ia decizii cu privire la modul în care să reacționeze la aceasta.
Înainte de a începe să studiem problema modului în care sistemul auditiv percepe tonul, să ne oprim pe scurt asupra mecanismului de funcționare al sistemului auditiv.
Multe rezultate noi și foarte interesante au fost acum obținute în această direcție.
Sistemul auditiv este un fel de receptor de informații și este format din partea periferică și părțile superioare ale sistemului auditiv. Cele mai studiate procese de transformare a semnalelor sonore în partea periferică analizor auditiv.

Partea periferică

Aceasta este o antenă acustică care primește, localizează, focalizează și amplifică semnalul sonor;
- microfon;
- analizor de frecventa si timp;
- un convertor analog-digital care convertește un semnal analogic în impulsuri nervoase binare - descărcări electrice.

O vedere generală a sistemului auditiv periferic este prezentată în prima figură. De obicei, sistemul auditiv periferic este împărțit în trei părți: urechea externă, medie și internă.

Urechea externa este formată din pavilion și canalul auditiv, care se termină într-o membrană subțire numită timpan.
Urechile externe și capul sunt componente ale unei antene acustice externe care conectează (potriviază) timpanul cu câmpul sonor extern.
Principalele funcții ale urechilor externe sunt percepția binaurală (spațială), localizarea sursei de sunet și amplificarea energiei sonore, în special în regiunile de frecvență medie și înaltă.

Canalul auditiv Este un tub cilindric curbat de 22,5 mm lungime, care are o primă frecvență de rezonanță de aproximativ 2,6 kHz, așa că în acest interval de frecvență amplifică semnificativ semnalul sonor, iar aici se află regiunea de maximă sensibilitate a auzului.

Timpan - o peliculă subțire cu grosimea de 74 de microni, are formă de con, cu vârful îndreptat spre urechea medie.
La frecvențe joase se mișcă ca un piston, la frecvențe mai mari formează un sistem complex de linii nodale, care este important și pentru amplificarea sunetului.

urechea medie- o cavitate plină cu aer conectată la nazofaringe prin trompa lui Eustachiu pentru a egaliza presiunea atmosferică.
Când presiunea atmosferică se modifică, aerul poate intra sau ieși din urechea medie, astfel încât timpanul nu răspunde la modificări lente ale presiunii statice - coborâre și urcare etc. Există trei mici oscule auditive în urechea medie:
maleus, incus și stape.
Mareleul este atașat de timpan la un capăt, iar la celălalt capăt se află în contact cu incusul, care este legat de stape cu ajutorul unui mic ligament. Baza benzilor este conectată la fereastra ovală din urechea internă.

urechea medieîndeplinește următoarele funcții:
potrivirea impedanței mediului aerian cu mediul lichid al cohleei urechii interne; apărare de la sunete puternice(reflex acustic); amplificare (mecanismul pârghiei), datorită căruia presiunea sonoră transmisă către urechea internă este amplificată cu aproape 38 dB față de cea care lovește timpanul.

Urechea internă situat în labirintul canalelor din osul temporal și include organul echilibrului (aparatul vestibular) și cohleea.

Melc(cohleea) joacă un rol major în percepția auditivă. Este un tub cu secțiune transversală variabilă, încolăcit de trei ori ca o coadă de șarpe. Când este desfășurat, are 3,5 cm lungime. În interior, melcul are o structură extrem de complexă. Pe toată lungimea sa este împărțit de două membrane în trei cavități: scala vestibul, cavitatea mediană și scala timpanului.

Transformarea vibrațiilor mecanice ale membranei în impulsuri electrice discrete ale fibrelor nervoase are loc în organul lui Corti. Când membrana bazilară vibrează, cilii de pe celulele părului se îndoaie și acest lucru generează un potențial electric, care determină un flux de impulsuri nervoase electrice care transportă întregul informatie necesara despre semnalul sonor primit de creier pentru procesare ulterioară și răspuns.

Părțile superioare ale sistemului auditiv (inclusiv cortexul auditiv) pot fi considerate ca un procesor logic care identifică (decodifică) semnalele sonore utile pe un fundal de zgomot, le grupează în funcție de anumite caracteristici, le compară cu imaginile din memorie, le determină. valoarea informației și ia decizii cu privire la acțiunile de răspuns.

Conceptul de sunet și zgomot. Puterea sunetului.

Sunetul este un fenomen fizic care este propagarea vibrațiilor mecanice sub formă de unde elastice într-un mediu solid, lichid sau gazos. Ca orice undă, sunetul este caracterizat prin amplitudine și spectru de frecvență. Amplitudinea unei unde sonore este diferența dintre cea mai mare și cea mai mică valoare a densității. Frecvența sunetului este numărul de vibrații ale aerului pe secundă. Frecvența este măsurată în Herți (Hz).

Undele cu frecvențe diferite sunt percepute de noi ca sunet înălțimi diferite. Sunetul cu o frecvență sub 16 – 20 Hz (intervalul de auz uman) se numește infrasunete; de la 15 – 20 kHz la 1 GHz, – ultrasunete, de la 1 GHz – hipersunete. Printre sunetele auzite se numără sunetele fonetice (sunetele vorbirii și fonemele care alcătuiesc limbajul vorbit) și sunetele muzicale (sunetele care alcătuiesc muzica). Sunetele muzicale conțin nu unul, ci mai multe tonuri și uneori componente de zgomot într-o gamă largă de frecvențe.

Zgomotul este un tip de sunet care este perceput de oameni ca fiind neplăcut, deranjant sau chiar provocator senzații dureroase factor care creează disconfort acustic.

Pentru cuantificarea sunetului se folosesc parametri medii, determinați pe baza legilor statistice. Intensitatea sunetului este un termen învechit care descrie o cantitate similară, dar nu identică cu, intensitatea sunetului. Depinde de lungimea de undă. Unitate de măsură a intensității sunetului - bel (B). Nivel de sunet mai des Total măsurată în decibeli (acesta este 0,1B). Auzul unei persoane poate detecta o diferență de nivel de volum de aproximativ 1 dB.

Pentru a măsura zgomotul acustic, Laboratorul Orfield a fost fondat în South Minneapolis de Stephen Orfield. Pentru a obține o liniște excepțională, camera folosește platforme acustice din fibră de sticlă de un metru grosime, pereți dubli din oțel izolant și beton gros de 30 cm. Camera blochează 99,99 la sută din sunetele externe și le absoarbe pe cele interne. Această cameră este folosită de mulți producători pentru a testa volumul produselor lor, cum ar fi valvele cardiace, sunetul afișajului telefon mobil, sunetul unui comutator pe tabloul de bord al unei mașini. De asemenea, este folosit pentru a determina calitatea sunetului.

Sunetele cu putere diferită au efecte diferite asupra corpului uman. Asa de Sunetul de până la 40 dB are un efect calmant. Expunerea la sunet de 60-90 dB provoacă o senzație de iritație, oboseală și dureri de cap. Sunetul cu o forță de 95-110 dB provoacă treptat slăbirea auzului, stres neuropsihic și diverse boli. Sunetul de la 114 dB provoacă intoxicație acustică, cum ar fi intoxicație cu alcool, perturbă somnul, distruge psihicul și duce la surditate.

În Rusia se aplică standardele sanitare nivel admisibil zgomot, unde valorile maxime ale nivelului de zgomot sunt date pentru diferite teritorii și condiții de prezență umană:

· pe teritoriul microsectorului 45-55 dB;

· în sălile de clasă 40-45 dB;

· spitale 35-40 dB;

· în industrie 65-70 dB.

Noaptea (23:00-7:00) nivelurile de zgomot ar trebui să fie cu 10 dB mai mici.

Exemple de intensitate a sunetului în decibeli:

· Foșnet de frunze: 10

· Spațiu de locuit: 40

· Conversație: 40–45

· Birou: 50–60

· Zgomot magazin: 60

Televizor, țipete, râs la o distanță de 1 m: 70–75

· Strada: 70–80

Fabrică (industrie grea): 70–110

· Ferăstrău cu lanț: 100

· Lansare cu jet: 120–130

· Zgomot disco: 175

Percepția umană a sunetelor

Auzul este capacitatea organismelor biologice de a percepe sunetele cu organele lor auditive. Originea sunetului se bazează pe vibrații mecanice corpuri elastice. În stratul de aer imediat adiacent suprafeței corpului oscilant are loc condensarea (compresia) și rarefierea. Aceste compresii si rarefactii se alterneaza in timp si se propaga lateral sub forma unei unde longitudinale elastice, care ajunge la ureche si provoaca fluctuatii periodice de presiune in apropierea acesteia, afectand analizatorul auditiv.

O persoană comună este capabil să audă vibrațiile sonore în intervalul de frecvență de la 16–20 Hz la 15–20 kHz. Capacitatea de a distinge frecvențele sonore depinde foarte mult de individ: vârsta, sexul, expunerea acestuia boli de auz, antrenament și oboseală auditivă.

La om, organul auzului este urechea, care percepe impulsurile sonore și este, de asemenea, responsabilă de poziția corpului în spațiu și de capacitatea de a menține echilibrul. Acesta este un organ pereche care este situat în oasele temporale ale craniului, limitat în exterior de auriculare. Este reprezentată de trei secțiuni: urechea externă, medie și interioară, fiecare dintre acestea îndeplinește propriile funcții specifice.

Urechea externă este formată din pinna și canalul auditiv extern. Auriculul din organismele vii funcționează ca un receptor al undelor sonore, care sunt apoi transmise către partea interioară aparat auditiv. Valoarea auriculei la om este mult mai mică decât la animale, deci la om este practic nemișcată.

Pliurile auriculare umane contribuie la intrare canalul urechii sunet - ușoare distorsiuni de frecvență, în funcție de localizarea orizontală și verticală a sunetului. Astfel, creierul primește Informații suplimentare pentru a clarifica locația sursei de sunet. Acest efect este uneori folosit în acustică, inclusiv pentru a crea senzația de sunet surround atunci când utilizați căști sau aparate auditive. Conductul auditiv extern se termină orbește: este separat de urechea medie prin timpan. Undele sonore captate de auricul lovesc timpanul și îl fac să vibreze. La rândul lor, vibrațiile din timpan sunt transmise urechii medii.

Partea principală a urechii medii este cavitatea timpanică - un spațiu mic cu un volum de aproximativ 1 cm³ situat în osul temporal. Aici sunt trei osicule auditive: maleusul, incusul și stapele - sunt conectate între ele și cu urechea internă (fereastra vestibulului), transmit vibrații sonore de la urechea exterioară la urechea internă, amplificând simultan. lor. Cavitatea urechii medii este conectată la nazofaringe prin trompa lui Eustachio, prin care presiunea medie a aerului din interiorul și din exteriorul timpanului este egalizată.

Urechea internă se numește labirint datorită formei sale complicate. Labirintul osos este format din vestibul, cohlee și canale semicirculare, dar numai cohleea este direct legată de auz, în interiorul căruia se află un canal membranos umplut cu lichid, pe peretele inferior al căruia se află un aparat receptor al analizorului auditiv, acoperite cu celule piloase. Celulele capilare detectează vibrațiile fluidului care umple canalul. Fiecare celulă de păr este reglată la o anumită frecvență sonoră.

Organul auditiv uman funcționează după cum urmează. Urechi Ele captează vibrațiile undelor sonore și le direcționează în canalul urechii. Vibrațiile sunt trimise de-a lungul acesteia către urechea medie și, la atingerea timpanului, o fac să vibreze. Prin intermediul sistemului Oscioarele urechii vibrațiile sunt transmise mai departe - către urechea internă (vibrațiile sonore sunt transmise membranei fereastra ovala). Vibrațiile membranei provoacă mișcarea fluidului în cohlee, ceea ce la rândul său face ca membrana bazală să vibreze. Când fibrele se mișcă, firele de păr ale celulelor receptore ating membrana tegumentară. Excitația are loc în receptori, care în cele din urmă este transmis de-a lungul nervului auditiv la creier, unde prin mijloc și diencefal excitația pătrunde în zona auditivă a cortexului cerebral, situată în lobii temporali. Aici se face distincția finală între natura sunetului, tonul, ritmul, puterea, înălțimea și sensul acestuia.

Efectul zgomotului asupra oamenilor

Este dificil de supraestimat impactul zgomotului asupra sănătății oamenilor. Zgomotul este unul dintre acei factori cu care nu te poți obișnui. O persoană i se pare doar că este obișnuită cu zgomotul, dar poluarea acustică, acționând constant, distruge sănătatea umană. Zgomotul rezonează organe interne, uzându-le treptat neobservate de noi. Nu degeaba în Evul Mediu a existat execuția „la clopot”. Bubuitul clopotelor l-a chinuit și l-a ucis încet pe condamnat.

Pentru o lungă perioadă de timp Influența zgomotului asupra corpului uman nu a fost studiată în mod specific, deși deja în antichitate știau despre răul acestuia. În prezent, oamenii de știință din multe țări din lume efectuează diverse studii pentru a determina efectul zgomotului asupra sănătății umane. În primul rând, sistemul nervos, cardiovascular și organele digestive sunt afectate de zgomot. Există o relație între incidența și durata vieții în condiții de poluare acustică. O creștere a bolilor se observă după ce a trăit 8-10 ani când este expus la zgomot cu o intensitate peste 70 dB.

Zgomotul pe termen lung afectează negativ organul auditiv, reducând sensibilitatea la sunet. Expunerea regulată și prelungită la zgomotul industrial de 85-90 dB duce la pierderea auzului (pierderea gradată a auzului). Dacă intensitatea sunetului este peste 80 dB, există pericolul pierderii sensibilității vilozităților situate în urechea medie - procese nervii auditivi. Moartea a jumătate dintre ei nu duce încă la o pierdere vizibilă a auzului. Și dacă mai mult de jumătate mor, persoana va fi cufundată într-o lume în care nu se aude foșnetul copacilor și bâzâitul albinelor. Odată cu pierderea tuturor celor treizeci de mii de vilozități auditive, o persoană intră într-o lume a tăcerii.

Zgomotul are un efect acumulativ, de ex. Iritația acustică, acumulată în organism, deprimă tot mai mult sistemul nervos. Prin urmare, înainte de pierderea auzului de la expunerea la zgomot, o tulburare funcțională a centralului sistem nervos. Zgomotul are un efect deosebit de nociv asupra activității neuropsihice a organismului. Procesul bolilor neuropsihiatrice este mai mare în rândul persoanelor care lucrează în condiții de zgomot decât în ​​rândul persoanelor care lucrează în condiții normale de sunet. Toate tipurile de activitate intelectuală sunt afectate, starea de spirit se deteriorează, uneori există un sentiment de confuzie, anxietate, frică, frică, iar la intensitate mare - o senzație de slăbiciune, ca după un șoc nervos puternic. În Marea Britanie, de exemplu, unul din patru bărbați și una din trei femei suferă de nevroze din cauza nivelului ridicat de zgomot.

Zgomotele provoacă tulburări funcționale ale sistemului cardiovascular. Schimbări care au loc în Sistemul cardiovascular persoanele aflate sub influenţa zgomotului au următoarele simptome: senzații dureroaseîn zona inimii, palpitații, instabilitate a pulsului și tensiune arteriala, uneori există o tendință la spasme ale capilarelor extremităților și fundului ochiului. Modificările funcționale care apar în sistemul circulator sub influența zgomotului intens pot duce, în timp, la modificări persistente ale tonusului vascular, contribuind la dezvoltarea hipertensiune.

Sub influența zgomotului, carbohidraților, grăsimilor, proteinelor, metabolismul sării substanțe, care se manifestă prin modificări ale compoziției biochimice a sângelui (nivelul zahărului din sânge scade). Zgomotul are un efect dăunător asupra vizualului și analizoare vestibulare, reduce activitatea reflexă care provoacă adesea accidente și răni. Cu cât este mai mare intensitatea zgomotului, cu atât persoana mai proasta vede și reacționează la ceea ce se întâmplă.

Zgomotul afectează și capacitatea de a efectua activități intelectuale și educaționale. De exemplu, asupra performanței elevilor. În 1992, aeroportul din München a fost mutat într-o altă parte a orașului. Și s-a dovedit că studenții care locuiau în apropierea vechiului aeroport, care înainte de închiderea lui prezentau performanțe slabe la citire și memorare, au început să dea rezultate mult mai bune în tăcere. scoruri de top. Dar în școlile din zona în care a fost mutat aeroportul, performanța școlară, dimpotrivă, s-a înrăutățit, iar copiii au primit o nouă scuză pentru notele slabe.

Cercetătorii au descoperit că zgomotul poate distruge celulele plantelor. De exemplu, experimentele au arătat că plantele expuse bombardamentelor sonore se usucă și mor. Cauza morții este secretie excesiva umiditatea prin frunze: când nivelul de zgomot depășește o anumită limită, florile izbucnesc literalmente în lacrimi. Albina își pierde capacitatea de a naviga și nu mai funcționează atunci când este expusă la zgomotul unui avion cu reacție.

Muzica modernă foarte zgomotoasă, de asemenea, plictisește auzul și cauzează boli nervoase. La 20% dintre băieții și fetele care ascultă adesea muzică modernă la modă, auzul lor a fost stins în aceeași măsură ca la cei de 85 de ani. Jucătorii și discotecile reprezintă un pericol deosebit pentru adolescenți. De obicei, nivelul de zgomot la o discotecă este de 80–100 dB, ceea ce este comparabil cu nivelul de zgomot al traficului stradal intens sau al unui avion cu turboreacție care decolează la 100 de metri distanță. Volumul sunetului playerului este de 100–114 dB. Un ciocan-pilot este aproape la fel de asurzitor. Sănătos timpanele fără deteriorare, pot tolera un volum al playerului de 110 dB pentru maximum 1,5 minute. Oamenii de știință francezi notează că deficiența de auz în secolul nostru se răspândește activ în rândul tinerilor; Pe măsură ce îmbătrânesc, este mai probabil să aibă nevoie de aparate auditive. Chiar și nivelurile scăzute ale volumului interferează cu concentrarea în timpul muncii mentale. Muzica, chiar și foarte liniștită, reduce atenția - acest lucru ar trebui să fie luat în considerare atunci când faceți temele. Când sunetul crește, organismul produce o mulțime de hormoni de stres, cum ar fi adrenalina. În același timp, se îngustează vase de sânge, funcția intestinală încetinește. În viitor, toate acestea pot duce la tulburări în funcționarea inimii și a circulației sanguine. Deficiența de auz din cauza zgomotului este o boală incurabilă. Reparați nervul deteriorat chirurgical aproape imposibil.

Nu doar sunetele pe care le auzim ne afectează negativ, ci și cele care se află în afara domeniului de audibilitate: în primul rând, infrasunetele. Infrasunetele apar în natură în timpul cutremurelor, fulgerelor și vântului puternic. În oraș, sursele de infrasunete sunt mașinile grele, ventilatoarele și orice echipament care vibrează . Infrasunetele cu un nivel de până la 145 dB provoacă stres fizic, oboseală, dureri de cap și tulburări în funcționarea aparatului vestibular. Dacă infrasunetele sunt mai puternice și mai durabile, atunci o persoană poate simți vibrații în piept, gură uscată, vedere încețoșată, durere de capși amețeli.

Pericolul infrasunetelor este că este dificil de protejat: spre deosebire de zgomotul obișnuit, este practic imposibil de absorbit și se răspândește mult mai departe. Pentru a-l suprima, este necesar să se reducă sunetul de la sursă folosind echipamente speciale: amortizoare de tip reactiv.

Tăcerea completă are și efecte nocive asupra corpului uman. Astfel, angajații unui birou de proiectare, care avea o izolare fonică excelentă, în decurs de o săptămână au început să se plângă de imposibilitatea de a lucra în condiții de tăcere apăsătoare. Erau nervoși și și-au pierdut capacitatea de a munci.

Următorul eveniment poate fi considerat un exemplu specific al impactului zgomotului asupra organismelor vii. Mii de pui neclocuți au murit în urma lucrărilor de dragare efectuate de compania germană Mobius din ordinul Ministerului Transporturilor al Ucrainei. Zgomotul de la echipamentele de operare s-a extins pe 5-7 km, afectând Influență negativă spre teritoriile adiacente Rezervaţiei Biosferei Dunării. Reprezentanții Rezervației Biosferei Dunării și ai altor 3 organizații au fost nevoiți să recunoască dureros moartea întregii colonii de șternă pătată și șternă comună, care se aflau pe Ptichya Spit. Delfinii și balenele sunt spălate pe țărm din cauza sunetelor puternice ale sonarului militar.

Surse de zgomot în oraș

Cel mai efecte nocive sunetul afectează oamenii din orașele mari. Dar chiar și în satele suburbane poți suferi Poluare fonică cauzate de dispozitivele tehnice de lucru ale vecinilor: o mașină de tuns iarba, un strung sau un sistem stereo. Zgomotul de la acestea poate depăși standardele maxime admise. Și totuși, principala poluare fonică are loc în oraș. În cele mai multe cazuri, sursa sa este vehicule. Cea mai mare intensitate a sunetelor provine de la autostrăzi, metrouri și tramvaie.

Transport cu motor. Cele mai ridicate niveluri de zgomot se observă pe străzile principale ale orașelor. Intensitatea medie a traficului ajunge la 2000-3000 unități de transport pe oră sau mai mult, iar nivelurile maxime de zgomot sunt de 90-95 dB.

Nivelul zgomotului stradal este determinat de intensitatea, viteza și compoziția fluxului de trafic. În plus, nivelul zgomotului stradal depinde de deciziile de planificare (profilul longitudinal și transversal al străzilor, înălțimea și densitatea clădirilor) și de elemente de amenajare a teritoriului precum pavajul carosabilului și prezența spațiilor verzi. Fiecare dintre acești factori poate modifica nivelul zgomotului de transport cu până la 10 dB.

ÎN oraș industrial Un procent mare de transport de marfă pe autostrăzi este obișnuit. Creșterea fluxului total de trafic, camioane, în special vehiculele grele cu motoare diesel, duce la creșterea nivelului de zgomot. Zgomotul care apare pe carosabilul autostrăzii se extinde nu numai în zona adiacentă autostrăzii, ci și în adâncul clădirilor rezidențiale.

Transport feroviar. Viteza crescută a trenurilor duce, de asemenea, la creșteri semnificative ale nivelului de zgomot în zonele rezidențiale situate de-a lungul căilor ferate sau în apropierea stațiilor de triaj. Nivelul maxim de presiune sonoră la o distanță de 7,5 m de un tren electric în mișcare ajunge la 93 dB, de la un tren de călători - 91, de la un tren de marfă -92 dB.

Zgomotul generat de trecerea trenurilor electrice se răspândește cu ușurință în zone deschise. Energia sonoră scade cel mai semnificativ la o distanță de primii 100 m de sursă (cu o medie de 10 dB). La o distanta de 100-200 reducerea zgomotului este de 8 dB, iar la o distanta de la 200 la 300 este de doar 2-3 dB. Principala sursă de zgomot feroviar este impactul mașinilor atunci când se deplasează la îmbinări și neregularitățile șinelor.

Dintre toate tipurile de transport urban cel mai zgomotos tramvai. Roțile de oțel ale unui tramvai atunci când se deplasează pe șine creează un nivel de zgomot cu 10 dB mai mare decât roțile mașinilor când sunt în contact cu asfaltul. Tramvaiul creează încărcături de zgomot atunci când motorul funcționează, ușile se deschid și semnalele sonore se aude. Nivelul ridicat de zgomot din traficul de tramvai este unul dintre principalele motive pentru reducerea liniilor de tramvai în orașe. Totuși, tramvaiul are și o serie de avantaje, așa că prin reducerea zgomotului pe care îl creează, poate câștiga în concurență cu alte moduri de transport.

Mare importanță are o cale ferată. Poate fi folosit cu succes ca principal mijloc de transport în orașele mici și mijlocii și în cele mari - ca urban, suburban și chiar interurban, pentru comunicarea cu noi zone rezidențiale, zone industriale și aeroporturi.

Transport aerian. Transportul aerian reprezintă o parte semnificativă a poluării fonice în multe orașe. Aeroporturile de aviație civilă se găsesc adesea situate în imediata apropiere a clădirilor rezidențiale, iar rutele aeriene trec peste numeroase aşezări. Nivelul de zgomot depinde de direcția pistelor și a rutelor de zbor ale aeronavelor, de intensitatea zborurilor în timpul zilei, de anotimpurile anului și de tipurile de aeronave bazate pe un anumit aerodrom. Cu operarea intensivă a aeroporturilor non-stop, nivelurile de zgomot echivalente în zonele rezidențiale ajung la 80 dB ziua, 78 dB noaptea, iar nivelurile maxime de zgomot variază de la 92 la 108 dB.

Întreprinderi industriale. Întreprinderile industriale sunt sursa multor zgomot în zonele rezidențiale ale orașelor. Încălcarea regimului acustic se constată în cazurile în care teritoriul lor este direct adiacent zonelor rezidențiale. Un studiu al zgomotului industrial a arătat că natura sunetului este constantă și de bandă largă, adică sunet de diferite tonuri. Cele mai semnificative niveluri se observă la frecvențe de 500-1000 Hz, adică în zona de cea mai mare sensibilitate a organului auditiv. Instalat în ateliere de producție un numar mare de tipuri diferite echipamente tehnologice. Astfel, atelierele de țesut pot fi caracterizate printr-un nivel sonor de 90-95 dB A, mecanic și instrumental - 85-92, forjare - 95-105, sălile de mașini ale stațiilor de compresoare - 95-100 dB.

Electrocasnice. Odată cu apariția erei post-industriale, în interiorul locuinței umane apar tot mai multe surse de poluare fonică (precum și electromagnetică). Sursa acestui zgomot este echipamentele de uz casnic și de birou.

Omul este cu adevărat cel mai inteligent dintre animalele care locuiesc pe planetă. Cu toate acestea, mintea noastră ne lipsește adesea de abilități superioare, cum ar fi perceperea mediului înconjurător prin miros, auz și alte senzații senzoriale.

Astfel, majoritatea animalelor sunt cu mult înaintea noastră când vine vorba de gama lor auditivă. Intervalul de auz uman este intervalul de frecvențe pe care urechea umană le poate percepe. Să încercăm să înțelegem cum funcționează urechea umană în raport cu percepția sunetului.

Interval de auz uman în condiții normale

În medie, urechea umană poate detecta și distinge undele sonore în intervalul de la 20 Hz la 20 kHz (20.000 Hz). Cu toate acestea, pe măsură ce o persoană îmbătrânește, intervalul auditiv al unei persoane scade, în special, limita sa superioară scade. La persoanele în vârstă este de obicei mult mai scăzută decât la tineri, sugarii și copiii având cele mai înalte abilități de auz. Percepția auditivă a frecvențelor înalte începe să se deterioreze de la vârsta de opt ani.

Auzul uman în condiții ideale

În laborator, raza de auz al unei persoane este determinată folosind un audiometru, care emite unde sonore de diferite frecvențe și căști reglate în consecință. În astfel de condiții ideale, urechea umană poate detecta frecvențe în intervalul de la 12 Hz la 20 kHz.

Gama de auz la bărbați și femei

Există o diferență semnificativă între intervalul de auz al bărbaților și al femeilor. S-a constatat că femeile sunt mai sensibile la frecvențele înalte în comparație cu bărbații. Percepția frecvențelor joase este mai mult sau mai puțin la același nivel la bărbați și femei.

Diverse scale pentru a indica raza de auz

Deși scara de frecvență este cea mai comună scară pentru măsurarea intervalului de auz uman, este adesea măsurată în pascali (Pa) și decibeli (dB). Cu toate acestea, măsurarea în pascali este considerată incomod, deoarece această unitate implică lucrul cu numere foarte mari. Un microPascal este distanța parcursă de o undă sonoră în timpul vibrației, care este egală cu o zecime din diametrul unui atom de hidrogen. Undele sonore parcurg o distanță mult mai mare în urechea umană, ceea ce face dificilă indicarea intervalului de auz uman în pascali.

Cel mai slab sunet care poate fi detectat de urechea umană este de aproximativ 20 µPa. Scara decibeli este mai ușor de utilizat deoarece este o scară logaritmică care face referire directă la scara Pa. Este nevoie de 0 dB (20 µPa) ca punct de referință și apoi continuă să comprime această scară de presiune. Astfel, 20 de milioane µPa înseamnă doar 120 dB. Se pare că intervalul urechii umane este de 0-120 dB.

Intervalul de auz variază semnificativ de la persoană la persoană. Prin urmare, pentru a detecta pierderea auzului, cel mai bine este să măsurați gama de sunete audibile în raport cu o scară de referință, mai degrabă decât în ​​raport cu o scară standardizată convențională. Testele pot fi efectuate folosind instrumente sofisticate de diagnosticare a auzului care pot determina cu exactitate amploarea și diagnostica cauzele pierderii auzului.

O persoană percepe sunetul prin ureche (Fig.).

Exista o chiuveta situata afara urechea externa , trecând în canalul auditiv cu un diametru D 1 = 5 mm si lungime 3 cm.

Urmează timpanul, care vibrează sub influența unei unde sonore (rezonează). Membrana este atașată de oase urechea medie , transmitând vibrația către o altă membrană și mai departe către urechea internă.

Urechea internă arată ca un tub răsucit („melc”) cu lichid. Diametrul acestui tub D 2 = 0,2 mm lungime 3 – 4 cm lung.

Deoarece vibrațiile aerului într-o undă sonoră sunt slabe pentru a excita direct fluidul din cohlee, sistemul urechii medii și interne, împreună cu membranele lor, joacă rolul unui amplificator hidraulic. Zona timpanului urechii interne este mai mică decât zona membranei urechii medii. Presiunea exercitată de sunet asupra timpanelor este invers proporțională cu suprafața:

.

Prin urmare, presiunea asupra urechii interne crește semnificativ:

.

În urechea internă, o altă membrană (longitudinală) este întinsă pe toată lungimea ei, tare la începutul urechii și moale la sfârșit. Fiecare secțiune a acestei membrane longitudinale poate vibra la propria sa frecvență. În secțiunea hard, oscilațiile de înaltă frecvență sunt excitate, iar în secțiunea soft sunt excitate oscilațiile de joasă frecvență. De-a lungul acestei membrane se află nervul vestibulocohlear, care simte vibrațiile și le transmite creierului.

Cea mai joasă frecvență de vibrație a unei surse de sunet 16-20 Hz este perceput de ureche ca un sunet bas scăzut. Regiune cea mai mare sensibilitate auditivă captează o parte din frecvența medie și o parte din subgamele de frecvență înaltă și corespunde intervalului de frecvență de la 500 Hz inainte de 4-5 kHz . Vocea umană și sunetele produse de majoritatea proceselor din natură care sunt importante pentru noi au o frecvență în același interval. În acest caz, sunete cu frecvențe cuprinse între 2 kHz inainte de 5 kHz auzit de ureche ca un țiuit sau un șuierat. Cu alte cuvinte, cele mai importante informații sunt transmise la frecvențe audio până la aproximativ 4-5 kHz.

Subconștient, o persoană împarte sunetele în „pozitive”, „negative” și „neutre”.

Sunetele negative includ sunete care anterior erau necunoscute, ciudate și inexplicabile. Ele provoacă frică și anxietate. Acestea includ, de asemenea, sunete de joasă frecvență, de exemplu, o bătaie scăzută a tobei sau urletul unui lup, deoarece trezesc frică. În plus, frica și groaza sunt trezite de sunete inaudibile de joasă frecvență (infrasunete). Exemple:

În anii 30 ai secolului XX, o țeavă uriașă de orgă a fost folosită ca efect de scenă într-unul dintre teatrele din Londra. Infrasunetele acestei conducte a făcut să tremure întreaga clădire, iar teroarea s-a instalat în oameni.

Angajații Laboratorului Național de Fizică din Anglia au efectuat un experiment prin adăugarea de frecvențe ultra joase (infrasunete) la sunetul instrumentelor acustice convenționale ale muzicii clasice. Ascultătorii au simțit o scădere a dispoziției și au experimentat un sentiment de frică.

La Departamentul de acustică al Universității de Stat din Moscova au fost efectuate studii asupra influenței muzicii rock și pop corpul uman. S-a dovedit că frecvența ritmului principal al compoziției „Deep People” provoacă o emoție incontrolabilă, pierderea controlului asupra propriei persoane, agresivitate față de ceilalți sau emoții negative față de sine. Piesa „The Beatles”, la prima vedere eufonică, s-a dovedit a fi dăunătoare și chiar periculoasă, deoarece are un ritm de bază de aproximativ 6,4 Hz. Această frecvență rezonează cu frecvențele toracelui, cavității abdominale și este apropiată de frecvența naturală a creierului (7 Hz.). Prin urmare, atunci când ascultați această compoziție, țesuturile abdomenului și pieptului încep să doară și să se prăbușească treptat.

Infrasunetele provoacă vibrații în corpul uman diverse sisteme, în special cardiovasculare. Acest lucru are efecte adverse și poate duce, de exemplu, la hipertensiune arterială. Oscilațiile la o frecvență de 12 Hz pot provoca moartea, dacă intensitatea lor depășește un prag critic. organisme superioare, inclusiv oameni. Aceasta și alte frecvențe de infrasunete sunt prezente în zgomot de producție, zgomotul de pe autostradă și alte surse.

cometariu: La animale, rezonanța frecvențelor muzicale și a frecvențelor naturale poate duce la deteriorarea funcției creierului. Când sună „roca metalică”, vacile nu mai dau lapte, dar porcii, dimpotrivă, adoră rockul metal.

Sunetele unui pârâu, valul mării sau cântecul păsărilor sunt pozitive; ele induc calm.

În plus, rock-ul nu este întotdeauna rău. De exemplu, muzica country cântată pe un banjo ajută la refacere, deși are un efect negativ asupra sănătății chiar la începutul bolii.

Sunetele pozitive includ melodii clasice. De exemplu, oamenii de știință americani au plasat bebelușii prematuri în cutii pentru a asculta muzica lui Bach și Mozart, iar copiii și-au revenit rapid și s-au îngrășat.

Sunetul clopoțelului are un efect benefic asupra sănătății umane.

Orice efect sonor este îmbunătățit în amurg și întuneric, deoarece proporția de informații primite prin viziune scade

Absorbția sunetului în aer și suprafețele înconjurătoare

Absorbția sunetului în aer

În fiecare moment de timp, în orice punct al încăperii, intensitatea sunetului este egală cu suma intensității sunetului direct care emană direct de la sursă și a intensității sunetului reflectat de suprafețele care înconjoară încăperea:

Când sunetul se propagă în aerul atmosferic și în orice alt mediu, apar pierderi de intensitate. Aceste pierderi se datorează absorbției energiei sonore în aer și suprafețele înconjurătoare. Să luăm în considerare utilizarea absorbției sunetului teoria valurilor .

Absorbţie sunetul este fenomenul de transformare ireversibilă a energiei unei unde sonore într-un alt tip de energie, în primul rând în energia mișcării termice a particulelor mediului.. Absorbția sunetului are loc atât în ​​aer, cât și atunci când sunetul este reflectat de suprafețele înconjurătoare.

Absorbția sunetului în aerînsoţită de scăderea presiunii sonore. Lăsați sunetul să călătorească de-a lungul direcției r din sursa. Apoi in functie de distanta rîn raport cu sursa sonoră, amplitudinea presiunii sonore scade în funcţie de legea exponenţială :

, (63)

Unde p 0 – presiunea sonoră inițială la r = 0

,

 – coeficient de absorbție sunet. Formula (63) exprimă legea absorbției sunetului .

Sensul fizic coeficient  este că coeficientul de absorbție este numeric egal cu inversul distanței la care presiunea acustică scade în e = 2,71 o singura data:

Unitatea SI:

.

Deoarece puterea (intensitatea) sunetului este proporțională cu pătratul presiunii sonore, atunci aceeași legea absorbției sunetului poate fi scris ca:

, (63*)

Unde eu 0 – puterea (intensitatea) sunetului în apropierea sursei de sunet, adică la r = 0 :

.

Grafice de dependență p sunet (r) Și eu(r) sunt prezentate în Fig. 16.

Din formula (63*) rezultă că pentru nivelul de intensitate a sunetului este valabilă ecuația:

.

. (64)

Prin urmare, unitatea SI a coeficientului de absorbție este: neper pe metru

,

În plus, poate fi calculat în belah pe metru (b/m) sau decibeli pe metru (dB/m).

cometariu: Absorbția sunetului poate fi caracterizată factor de pierdere , care este egal

, (65)

Unde  – lungimea de undă a sunetului, produs  – l coeficientul de atenuare ogaritmic sunet. O valoare egală cu reciproca coeficientului de pierdere

,

numit factor de calitate .

Nu există încă o teorie completă a absorbției sunetului în aer (atmosferă). Numeroase estimări empirice dau valori diferite pentru coeficientul de absorbție.

Prima teorie (clasică) a absorbției sunetului a fost creată de Stokes și se bazează pe luarea în considerare a influenței vâscozității (frecarea internă între straturile unui mediu) și a conductibilității termice (egalizarea temperaturii între straturile unui mediu). Simplificat Formula Stokes are forma:

, (66)

Unde  – vâscozitatea aerului,  – Coeficientul lui Poisson,  0 – densitatea aerului la 0 0 C,  – viteza sunetului în aer. În condiții normale, această formulă va lua forma:

. (66*)

Cu toate acestea, formula Stokes (63) sau (63*) este valabilă numai pentru monoatomic gazele ai căror atomi au trei grade de libertate de translație, adică când  =1,67 .

Pentru gaze din 2, 3 sau molecule poliatomice sens  semnificativ mai mult, deoarece sunetul excită grade de libertate de rotație și vibrație ale moleculelor. Pentru astfel de gaze (inclusiv aer), formula este mai precisă

, (67)

Unde T n = 273,15 K – temperatura absolută de topire a gheții (punct triplu), p n = 1,013 . 10 5 Pa – presiunea atmosferică normală, TȘi p– temperatura reală (măsurată) și presiunea atmosferică,  =1,33 pentru gaze biatomice,  =1,33 pentru gaze tri- și poliatomice.

Absorbția sunetului prin suprafețe de închidere

Absorbția sunetului prin suprafețe de închidere apare atunci când sunetul este reflectat din ele. În acest caz, o parte din energia undei sonore este reflectată și provoacă apariția undelor sonore staționare, iar cealaltă energie este convertită în energia mișcării termice a particulelor obstacole. Aceste procese se caracterizează prin coeficientul de reflexie și coeficientul de absorbție al structurii de închidere.

Coeficientul de reflexie sunetul de la un obstacol este mărime adimensională egală cu raportul părții din energia undeiW negativ , reflectat din obstacol, la întreaga energie a valuluiW pad căzând pe un obstacol

.

Absorbția sunetului de către un obstacol se caracterizează prin coeficient de absorbție – mărime adimensională egală cu raportul părții din energia undeiW absorbant cuprins de un obstacol(și transformată în energia internă a substanței barieră), la toată energia valurilorW pad căzând pe un obstacol

.

Coeficient mediu de absorbție sunetul de la toate suprafețele care înconjoară este egal

,

, (68*)

Unde  i – coeficientul de absorbție fonică a materialului i obstacolul, S i – zonă i obstacolele S– suprafața totală a obstacolelor, n- numărul de obstacole diferite.

Din această expresie putem concluziona că coeficientul mediu de absorbție corespunde unui singur material care ar putea acoperi toate suprafețele barierelor încăperii menținând în același timp absorbția totală a sunetului (A ), egal

. (69)

Semnificația fizică a absorbției totale a sunetului (A): este numeric egal cu coeficientul de absorbție acustică al unei deschideri deschise cu o suprafață de 1 m2.

.

Se numește unitatea de măsură pentru absorbția sunetului sabin:

.

Persoana se deteriorează și în timp pierdem capacitatea de a detecta o anumită frecvență.

Video realizat de canal AsapSCIENCE, este un fel de test pentru pierderea auzului legat de vârstă, care vă va ajuta să vă aflați limitele de auz.

Redat în videoclip diverse sunete, începând de la 8000 Hz, ceea ce înseamnă că auzul nu este afectat.

Apoi, frecvența crește și aceasta indică vârsta auzului în funcție de momentul în care nu mai auziți un anumit sunet.

Deci, dacă auziți o frecvență:

12.000 Hz – aveți sub 50 de ani

15.000 Hz – aveți sub 40 de ani

16.000 Hz – aveți sub 30 de ani

17.000 – 18.000 – ai sub 24 de ani

19.000 – ai sub 20 de ani

Dacă doriți ca testul să fie mai precis, ar trebui să setați calitatea video la 720p sau mai bine 1080p și să ascultați cu căști.

Test de auz (video)

Pierderea auzului

Dacă ai auzit toate sunetele, cel mai probabil ai sub 20 de ani. Rezultatele depind de receptorii senzoriali din ureche numiti celule de păr care devin deteriorate şi degenerează în timp.

Acest tip de pierdere a auzului se numește pierderea auzului senzorineural. Această tulburare poate fi cauzată de o serie de infecții, medicamente și boală autoimună. Celulele de păr exterioare, care sunt reglate pentru a detecta frecvențe mai înalte, sunt de obicei primele care mor, provocând efectele pierderii auzului cauzate de vârstă, așa cum se demonstrează în acest videoclip.

Auzul uman: fapte interesante

1. Printre oamenii sănătoși intervalul de frecvență pe care urechea umană îl poate detecta variază de la 20 (mai mică decât nota cea mai joasă de la un pian) până la 20.000 Herți (mai mare decât nota cea mai înaltă la un flaut mic). Cu toate acestea, limita superioară a acestui interval scade constant odată cu vârsta.

2. Oameni vorbiți unul cu altul la o frecvență de la 200 la 8000 Hz, iar urechea umană este cea mai sensibilă la o frecvență de 1000 – 3500 Hz

3. Sunetele care sunt peste limita audibilității umane sunt numite ecografie, iar cei de mai jos - infrasunete.

4. Al nostru urechile mele nu încetează să funcționeze nici măcar în somn, continuând să audă sunete. Cu toate acestea, creierul nostru le ignoră.

5. Sunetul circulă cu 344 de metri pe secundă. Un boom sonic are loc atunci când un obiect depășește viteza sunetului. Undele sonore din fața și din spatele obiectului se ciocnesc și creează șoc.

6. Urechi - organ de autocuratare. Porii din canalul urechii secretă ceară de urechi, iar firele de păr minuscule numite cili împing ceara din ureche

7. Sunetul plânsului unui copil este de aproximativ 115 dB, și este mai tare decât un claxon de mașină.

8. În Africa există un trib Maaban care trăiește într-o asemenea tăcere încât chiar și la bătrânețe ei auzi șoapte până la 300 de metri distanță.

9. Nivel sunet de buldozer Funcționarea în gol este de aproximativ 85 dB (decibeli), ceea ce poate provoca leziuni auzului după doar o zi de 8 ore.

10. Asezat in fata vorbitori la un concert rock, vă expuneți la 120 dB, care începe să vă afecteze auzul după doar 7,5 minute.

Testează-ți auzul în 5 minute fără să pleci de acasă!