Характеристики звука и слух человека.

Раздел физики, в котором изучают звуковые явления, называют акустикой. В акустике, кроме частоты, скорости звука и длины волны, для описания звуковых явлений используют такие величины, как звуковое давление и интенсивность звука.

Звуковое давление — это дополнительное давление, возникающее в газе или жидкости при прохождении звуковой волны; измеряют звуковое давление в паскалях. Нижняя граница ощущения звука человеческим ухом составляет Па, т. е. человек способен обнаруживать изменения давления воздуха, составляющие от нормального атмосферного давления (одну десятимиллиардную долю). При таком уровне звукового давления амплитуда колебаний барабанной перепонки составляет , т. е. лишь в несколько раз превышает диаметр атома.

При обычном разговоре на расстоянии от говорящего создается звуковое давление около Па. При значениях звукового давления, превышающих примерно 100 Па, возникает ощущение боли в ушах. Таким образом, самые сильные и самые слабые звуки, ощущаемые человеческим ухом, отличаются по амплитуде изменения звукового давления примерно в раз.

Распространение волны не сопровождается переносом вещества, но сопровождается переносом энергии. Физическая величина, выражающая поток звуковой энергии, проходящей через единицу площади, расположенной перпендикулярно направлению распространения звука, за единицу времени, называют интенсивностью звука. Интенсивность звука измеряют в ваттах на квадратный метр.

Самые слабые слышимые человеком звуковые сигналы имеют интенсивность около Принимая, что площадь уха равна примерно мы получим, что человек может услышать звуковые сигналы, если мощность звука у его органа слуха составляет Вт. Интенсивность звука при разговоре составляет двигатели самолета создают звуки с интенсивностью около а удар грома — до .

Звуковые колебания, происходящие по гармоническому закону, воспринимаются человеком как определенный музыкальный тон. Колебания высокой частоты воспринимаются как звуки высокого тона, колебания низкой частоты — как звуки низкого тона. Звуковые колебания, не являющиеся гармоническими, воспринимаются человеком как сложный звук, обладающий тембром.

Диапазон частот звуковых колебаний, воспринимаемых человеческим ухом, лежит в пределах примерно от 16 до 20000 Гц.

Источником звуковых колебаний при произнесении гласных звуков являются голосовые связки, расположенные в верхнем конце дыхательного горла. Выходящий из легких воздух проходит через щель, образуемую голосовыми связками, и возбуждает колебания связок. Колебания связок вызывают изменения давления в проходящем воздухе и тем самым создают звуковые волны. Собственная частота колебаний связок зависит от их натяжения. Изменяя натяжение связок, человек изменяет высоту тона звука.

Возникновение звуковых колебаний в голосовом аппарате человека является автоколебательным процессом. В этом процессе голосовые связки одновременно являются и колебательной системой, и регулятором, управляющим поступлением энергии от воздушного потока на поддержание колебаний.

При произнесении различных гласных звуков изменяются объем и форма полости рта, при этом изменяются и условия акустического резонанса. В результате при произнесении, например, гласного звука «а» усиливаются звуковые колебания одного набора частот, а при произнесении звука «у» — другого набора частот. Именно по нескольким характерным частотам гармонических колебаний мы и узнаем каждый отдельный гласный звук.

1. Какова зависимость скорости распространения звука в газе от его давления и плотности?

2. От каких параметров среды зависит скорость звука?

3. Как создаются звуки человеческой речи?