Основные понятия о звуке
Часть пространства, в котором распространяются звуковые волны, называют звуковым полем.
При звуковых колебаниях среды, например воздуха, элементарные частицы этой среды начинают колебаться относительно начального своего положения. Скорость этого колебания v намного меньше скорости распространения звуковых волн в воздухе с. Во время распространения звуковых колебаний в воздухе появляются области повышенного давления и разряжения, которые определяют звуковое давление как разность давлений в возмущенной и невозмущенной воздушной среде.
Таким образом, звуковое давление — переменное избыточное давление, возникающее в среде при прохождении звуковой волны. Обычно звуковое давление мало по сравнению с постоянным давлением в среде.
При распространении звуковых волн происходит перенос кинетической энергии, величина которой определяется интенсивностью звука.
В условиях свободного звукового поля, когда отсутствуют отраженные звуковые волны, интенсивность звука измеряется средним количеством звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу поверхности перпендикулярно направлению распространения звука, Н/(м-с):
/ — vp или 1 = р21рс, (2.1)
Где v — мгновенное значение скорости колебаний, м/с; р — мгновенное значение звукового давления, Па; р — плотность среды, кг/м3; с — скорость звука в данной среде, м/с.
Произведение рс представляет собой удельное акустическое сопротивление среды (волновое сопротивление), Н-с/м3.
Величины минимального звукового давления р0 и интенсивности /0, едва различимые органом слуха человека, называют пороговыми. При частоте звука 1000 Гц эти значения составляют соответственно 2-Ю-5 Па и Ю-12 Н/(с-м). Сила же звука на грани болевого ощущения в 1014 раз превышает силу звука на пороге слышимости.
Таким образом, человек способен воспринимать звуки в большом диапазоне интенсивностей. Поэтому для оценки акустической характеристики помещений пользоваться абсолютными значениями этих величин из-за широкого диапазона частот крайне неудобно.
В акустике принято измерять не абсолютные значения интенсивности звука или давления, а их относительные логарифмические уровни L, взятые по отношению к пороговому значению /о или ро. Если интенсивность звука I больше исходной в 10 раз, т. е. если ///п= 10, то принято считать, что интенсивность звука превышает исходную на 1 Б (Бел), при ///0=Ю0 на 2 Б и т. д.
Орган слуха человека способен различать прирост звука на 0,1 Б, т. е. на 1 дБ (децибел), который и принят в практике акустических измерений за основную единицу. Таким образом, уровень интенсивности звука, дБ, равен
L= lOIgr-Z - (2.2)
Jo
Интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления (2.1). Следовательно, уровень силы звука можно выразить через звуковое давление:
10Ig-^-=201g-Ј - (2.3)
РІ Р*
Эта характеристика, представляющая собой уровень звукового давления, принята для всех акустических измерений и выражения нормативных данных.
На человеческий организм шум воздействует отрицательно: снижает остроту слуха, рассеивает внимание, мешает разговорной речи, а при повышении интенсивности и длительном воздействии шума изменяется кровяное давление, ухудшаются координация движений, зрение, возникают изменения в сердечно-сосудистой и нервной системах.
Поэтому борьба с шумом, снижение его интенсивности до нормативных значений в производственных, общественных, жилых помещениях на территории городов и отдельных предприятий является весьма актуальной задачей. Эта борьба ведется всеми доступными средствами, применение которгых основано на законах гашения звуковых волн, создания преград на пути их распространения.
Одним из наиболее действенных мероприятий в этом направлении инлие. тсп применение звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов и рационально изготовленных нз них конструкций.