Nguvu ya sauti ni kiasi cha nishati ambacho wimbi la sauti huhamisha kwa sekunde 1 kupitia eneo la kitengo cha wastani. Nguvu inategemea mzunguko wa wimbi, juu ya shinikizo la acoustic. Kama unaweza kuona, dhana zingine nyingi zinahusishwa na nguvu: wimbi la sauti, frequency yake, shinikizo la akustisk, mtiririko wa nishati ya sauti. Ili kuelewa uzito ni nini, tutachambua kila neno linalohusishwa nalo kwa undani.
Jinsi sauti inavyoonekana
Sauti inaweza kutoka kwa mwili unaotetemeka. Ni lazima itetemeke haraka vya kutosha ili kuleta usumbufu katikati na kutoa wimbi la akustisk. Walakini, kwa kutokea kwake, hali moja zaidi ni muhimu: ya kati lazima iwe ya elastic. Elasticity ni uwezo wa kupinga mgandamizo au aina nyingine yoyote ya deformation (ikiwa tunazungumzia kuhusu yabisi). Ndiyo, vitu vizito, vimiminika, gesi na hewa (kama mchanganyiko wa gesi mbalimbali) vina unyumbufu, lakini kwa viwango tofauti.
Thamani ya elasticitykuamua na wiani. Inajulikana kuwa media dhabiti (mbao, metali, ukoko wa dunia) hufanya sauti bora zaidi kuliko ile ya kioevu. Na tukilinganisha maji na hewa, basi katika kati ya pili, wimbi la sauti hutofautiana mbaya zaidi.
Unyumbufu wa hewa na media mnene hutokana na sababu tofauti. Katika maji na yabisi kuna nguvu za mwingiliano wa intermolecular. Hushikilia chembe hizo pamoja katika kimiani ya fuwele, na ni rahisi sana kwa wimbi la sauti kueneza kupitia nodi zake.
Molekuli za hewa hazijaunganishwa, zimetenganishwa kwa umbali mkubwa. Chembe hazipotezi kutokana na mwendo unaoendelea na usiofaa, pamoja na mvuto. Imeonekana kwa muda mrefu: hewa haipatikani zaidi (kwa mfano, katika tabaka za juu za anga), chini ya kiwango, sauti kubwa ya sauti. Kuna ukimya kamili juu ya mwezi, si kwa sababu hakuna sauti, lakini kwa sababu ya ukosefu wa hewa.
Jinsi wimbi la sauti linavyosafiri angani
Kinachotuvutia zaidi ni uenezaji wa wimbi la sauti (acoustic) angani. Wakati mwili unapotoka kwenye nafasi yake ya awali, hukandamiza hewa iliyo karibu upande mmoja wa yenyewe. Kwa upande mwingine, kati ni rarefied. Kurudi kwenye nafasi yake ya asili, chanzo cha sauti kinapotoka kwa upande mwingine na kushinikiza hewa huko. Hii inaendelea hadi mwili unapoacha kusonga.
Chembechembe hufanyaje kazi? Oscillatory moja huongezwa kwa harakati zao za machafuko. Tofauti na mwendo wa mara kwa mara wa joto wa molekuli, mwendo wa vibrational una mwelekeo mmoja. Katika safu ya hewaambayo ni perpendicular kwa mwelekeo wa kupotoka kwa mwili, chembe huanza kusukumana. Wanasonga na chanzo cha sauti katika mwelekeo sawa. Kwa hivyo, ubadilishanaji wa compression-rarefaction ya hewa hupitishwa kutoka safu moja ya hewa hadi nyingine. Hili ni wimbi la akustisk. Nguvu ya sauti ni thamani ambayo inategemea sifa kuu za wimbi - marudio na urefu.
Marudio ya sauti
Marudio ya wimbi inategemea jinsi chanzo cha sauti kinavyotetemeka. Miili yote hutetemeka kwa masafa tofauti, lakini si kila masafa yanapatikana kwa mtazamo wetu. Mawimbi tunayosikia yanaitwa sauti. Masafa ya wimbi la akustisk hupimwa katika hertz (Hz 1 ni sawa na msisimko 1 kwa sekunde).
Tabaka za mbadala wa hewa iliyobanwa na adimu. Urefu wa wimbi ni sawa na umbali kati ya tabaka zilizo karibu ambazo shinikizo ni sawa. Sauti haisafiri kwa muda usiojulikana kwa sababu wimbi hupungua kadri umbali unavyoongezeka. Jinsi umbali unavyosafiri inategemea urefu na mzunguko wa wimbi la acoustic. Kiasi hiki ni sawia moja kwa moja: mawimbi ya juu-frequency ni mafupi kuliko yale ya chini. Tunazungumza kuhusu sauti za masafa ya juu kama mawimbi ya masafa ya juu na ya chini yanazalisha sauti za chini.
Kiwango cha kasi ya sauti kinategemea moja kwa moja marudio ya mitetemo ya akustisk na urefu wa mawimbi. Kwa hivyo, squeak ya mbu inasikika na mzunguko wa 10 elfu Hz na ina urefu wa cm 3.3 tu. Kuungua kwa ng'ombe ni sauti kali inayoweza kusikika kutoka angalau mita 10. Masafa yake ni 30 Hz.
Shinikizo la acoustic
Katika kila safuhewa ambayo wimbi la sauti limefikia, shinikizo hubadilika ama juu au chini. Kiasi ambacho huongezeka ikilinganishwa na shinikizo la angahewa huitwa shinikizo la akustisk (sauti).
Sikio letu ni nyeti ajabu. Ni vigumu kuamini, lakini inatofautisha kati ya mabadiliko ya shinikizo ya milioni 0.01 ya gramu kwa eneo la kitengo. Rustle husababisha shinikizo kidogo sana, ni sawa na 310-5 N/m2. Thamani hii ni mara 31010 mara 3 kuliko shinikizo la angahewa. Inatokea kwamba kusikia kwa binadamu ni sahihi zaidi kuliko mizani ya kemikali. Wanafizikia wamesoma elasticity ya membrane ya tympanic na shinikizo linalotolewa na sauti ya utulivu zaidi. Baada ya kulinganisha data hiyo, walifikia hitimisho kwamba utando wa taimpani huvimba hadi umbali ambao ni chini ya saizi ya atomi.
Nguzo ya sauti na shinikizo la sauti vinahusiana moja kwa moja. Wakati mwili unatetemeka kwa mzunguko wa chini, huongeza shinikizo kwa kiasi kikubwa - sauti hutoka kwa nguvu. Uzito (nguvu) wa sauti ni sawia na mraba wa shinikizo la akustisk.
Mtiririko wa nishati ya Sonic
Sauti za masafa na ukubwa tofauti hubainishwa na mtiririko wa nishati ya sauti. Wimbi la sauti huenea kwa pande zote kwa namna ya mpira. Kadiri wimbi linavyosafiri, ndivyo inavyozidi kuwa dhaifu. Nishati ambayo hubeba inasambazwa juu ya eneo linaloongezeka - sauti hupungua. Mraba wa nishati ya sauti unawiana kinyume na mraba wa umbali wa mwili unaotetemeka.
Mtiririko wa nishati ya sauti ni kiasi cha nishati ya kinetiki inayobebawimbi katika eneo la uso kwa sekunde. Hii inahusu uso wa kati, kwa mfano, safu ya hewa iko kwenye pembe za kulia kwa mwelekeo wa wimbi la elastic. Mtiririko wa nishati hupimwa kwa wati (W).
Nguvu ya sauti
Nguvu (nguvu) ya sauti ni kiasi, ili kupata ambayo unahitaji kujua mtiririko wa nishati ni nini. Thamani yake inapaswa kugawanywa na eneo la uso linaloendana na uenezi wa wimbi (katika m2).
).
Kazi ya sauti inaonyeshwa kwa herufi I. Thamani ya chini ya (I0) ni 10-12 W/m2. Ukali wa juu, sauti kubwa zaidi inaonekana. Utegemezi wa nguvu ya sauti na sauti kubwa ulianzishwa kwa nguvu. Imeonekana kuwa wakati nguvu inapoongezeka kwa mara 10, sauti huongezeka kwa decibel 10 (db), wakati kwa mara 100 - kwa 20 dB.
Sauti zinazosikika na zisizosikika
Fiziolojia huruhusu mtu kusikia sauti ndani ya mipaka fulani pekee. Ikiwa mwili unatetemeka kwa kasi zaidi ya 16-20 kilohertz (kHz) na chini ya 16-20 Hz, sikio letu halitaweza kuutambua.
Marudio na ukubwa wa sauti vinahusiana. Mawimbi ya sauti ya masafa ya juu husambaza nishati kidogo sana. Haitoshi kubadilisha shinikizo la akustisk vya kutosha kufanya sikio letu kutetemeka. Sauti kama hizo zinasemekana kuwa nje ya kizingiti cha kusikia.
Wimbi lenye masafa ya chini ya elfu 16 Hz huitwa ultrasound. Viumbe maarufu zaidi"ongea" na ultrasound, haya ni dolphins na popo. Infrasound, ingawa hatuisikii, kwa nguvu fulani (190-200 dB) inaweza kusababisha kifo, kwa sababu huongeza shinikizo kwenye alveoli ya mapafu kupita kiasi.
Cha kufurahisha, katika masafa tofauti, utegemezi wa sauti kubwa na kasi ya sauti ni tofauti. Katika masafa ya kati (kuhusu 1000 Hz), mtu anahisi mabadiliko katika kiwango kwa 0.6 dB tu. Kupunguza viwango vya masafa ni suala tofauti kabisa. Juu yao, hatuwezi kutofautisha kwa urahisi mabadiliko katika ukubwa wa sauti kwa vitengo 3.
Uainishaji wa sauti
Kazi ya sauti hupimwa kwa W/m2, hata hivyo, desibeli hutumika kulinganisha sauti zenyewe na kwa kiwango cha chini zaidi cha mkazo.
Sauti zimegawanywa katika:
- dhaifu sana (0-20 dB);
- dhaifu (21-40 dB);
- wastani (41-60 dB);
- sauti (61-80 dB);
- kubwa sana (81-100 dB);
- kuziba (zaidi ya 100 dB).
Kielelezo kinaonyesha mifano ya sauti zinazojulikana zaidi za kasi tofauti.
Bei zinazokubalika
Kelele ya mara kwa mara au inayoendelea kwa muda mrefu inaitwa kelele ya chinichini. Kwa ghorofa, 20-30 dB ni kiwango cha kawaida cha kelele ya nyuma. Inatambuliwa na mtu kama ukimya. Sauti za 40 dB pia zinakubalika, lakini kiasi cha 60 dB kinakubalika kwa ofisi na taasisi. Mfiduo wa muda mrefu wa sauti na kiasi cha 70 dB husababishamatatizo ya mfumo mkuu wa neva. Ni kwa sauti kubwa kwamba barabara "inasikika", na kwenye njia zenye shughuli nyingi kelele hufikia 85-90 dB. Sauti za 100 dB hupunguza uwezo wa kusikia na zinaweza kusababisha upotevu wa kusikia kabisa.
Nguzo ya sauti ni thamani ambayo maadili yake yanayoruhusiwa yamebainishwa katika sheria na kanuni za usafi (SanPiN). Kipindi cha muda ambacho kinaruhusiwa kuwasha vifaa vya nyumbani vya kelele, kuzungumza kwa sauti kubwa, kufanya matengenezo, nk imedhamiriwa na Sheria ya Kuhakikisha Amani na Utulivu. Inachukuliwa tofauti kwa kila eneo. Wakati katika kila mkoa unaweza kutofautiana: mahali fulani masaa ya mchana huanza saa 7:00 asubuhi, na mahali fulani saa 9:00. Kwa mfano, katika mkoa wa Moscow, muda kutoka 21:00 hadi 8:00 siku za wiki na kutoka 22:00 hadi 10:00 mwishoni mwa wiki huchukuliwa kuwa kimya usiku. Kwa kuongeza, kuna saa ya utulivu kutoka 13:00 hadi 15:00.
