Akustik çalışma nesnesi. Hayattan bir anekdot

Akustik çalışmanın amacı

Hava parçacıklarının titreşimlerinden kaynaklanan fiziksel olay

Parçacıkların salınım hareketi elastik ortam

Havada 330 m/sn hızla hareket eden şey nedir?

Duyulan şey kulak tarafından algılanır

Sessizlik Katili

Akustik, ses

Akustik dalgalar

330 m/s hızla dalga

Kulağınıza ulaşan bir dalga

Kulakların algıladığı dalgalar

Kulak tarafından algılanan

Tüm duyulanlar

Ünlü veya ünsüz

Desibel cinsinden ölçülür

Duyarak algılıyoruz

Kulak onu duyar

Mikser karıştırıyor

Kulak onu yakalar

Kulaklar için bilgiler

Hava titreşimleri

M. kulağın duyduğu, kulağa ulaşan her şey. eskimiş çöp, hurda taşları, çöp. Ses çıkarmak, ses çıkarmak, yapmak, uğultu yapmak, ses çıkarmak, çınlamak. Bu piyanonun sesi özellikle iyi. Perçini çalın. Tel çaldı, çaldı, sadece çaldı, çaldı ve sustu, ses çıkarmadı. Tekrar ses çıkarırdı. Benden bıkmış gibiydi. Çarşamba çalıyor. fiile göre durum. Ses, sesle ilgili. Ses titreşimleri, dalgalar. Sesli, gürültülü, gürültülü, gümbürdeyen, gürültülü, gürültülü ses. Sonorite g. sesli olma durumu veya bir şeyin sesli olma özelliği. Ses hukuku, ses bilimi, ses bilimi bkz. akustik, ses bilimi, fiziğin bir parçası. Ses ölçer, sesleri veya sondaj yapan bir nesnenin titreme sayısını ölçmek için kullanılan bir mermidir. Sağlam ruh hali Çarşamba. tamam, seslerin ruh hali. Onomatopoeia bkz. Herhangi bir sesi taklit eden birinin eylemi: Bir kelimenin, konuşmanın, konuşmanın, sesin başka bir sesle benzerliği. Gök gürültüsü, çatırtı, ıslık sesi, yansıma sözcükler. Ses uyumu bkz. anlaşma, yazışma, seslerin karşılıklı uyumu

Sessiz film mezar kazıcısı

Fonetik çalışmanın amacı

Ultrasonda "Z"nin temeli

yankılandı

Sesini aç yoksa duyamazsın

Konuşmacıların emeğinin ürünü

Hoparlörlerden geliyor

Bileme

Kulaklarımızla duyduklarımız

Kulağın duyduğu

Ne duyuldu

Kulağın yakaladığı şey

Sessizlik Katili

Kulağı onu duyuyor

Konuşmanın eklemli unsuru

İlk kez "Don Juan" filminde ortaya çıkanlar (ABD, 1926)

Fonograf neyi kaydeder?

Diziden ne çıkartılıyor?

Mikrofon ne diyor?

Kulak ne duyar?

Kulaklarımız neyi algılıyor?

Bir megafonu güçlendiren nedir?

Hışırtı veya kükreme

Hışırtı, çatırtı veya çarpma

Çalışmanın konusu fonetik

Elastik bir ortamın parçacıklarının salınım hareketi

Duyulan şey kulak tarafından algılanır

İşitme yoluyla algılanan fiziksel olay

Sesini aç yoksa duyamazsın

Don Juan (ABD, 1926) filminde ilk kez ne ortaya çıktı?

Fonograf neyi kaydeder?

Diziden ne çıkartılıyor?

Desibel cinsinden ne ölçülür?

Akustik neyi inceliyor?

Bir megafonla güçlendirildi

Hışırtı ve kükreme

Akustikçiler ne okuyor?

Akustik dalga

1000 Hertz frekansında dalga

Sessizliği bozar

Ne duyuyoruz?

Kulak için dalgalar

Mikrofon ne diyor?

Bir megafonla güçlendirilen şey nedir?

Ultrasonda “Z”nin temeli

Kulak ne duyar?

Bir megafonu güçlendiren nedir?

Dalga kulak tarafından algılandı

Kulaklarımız neyi algılıyor?

Akustik, en düşük frekanslardan son derece yüksek frekanslara (10 12 -10 13 Hz) kadar elastik titreşimleri ve dalgaları inceleyen bir fizik alanıdır. Modern akustik çok çeşitli konuları kapsar; içinde bir dizi bölüm ayırt edilir: elastik dalgaların yayılmasının özelliklerini inceleyen fiziksel akustik. farklı ortamlar, insanlarda ve hayvanlarda ses algılayan ve ses üreten organların yapısını ve işleyişini inceleyen fizyolojik akustik vb. dar anlamda“Akustik” kelimesi sesin incelenmesi anlamına gelir; Gazlarda, sıvılarda ve elastik titreşimler ve dalgalar hakkında katılar, insan kulağı tarafından algılanır (16 ila 20.000 Hz arası frekanslar).

8.1. SESİN DOĞASI. FİZİKSEL ÖZELLİKLER

Ses titreşimleri ve dalgaları - özel durum Mekanik titreşimler ve dalgalar. Ancak önemi nedeniyle akustik kavramlarİşitsel duyuları değerlendirmek için ve tıbbi uygulamalarla bağlantılı olarak bazı soruların özel olarak incelenmesi tavsiye edilir. Aşağıdaki sesleri ayırt etmek gelenekseldir:

1) tonlar veya müzikal sesler;

2) gürültü;

3) sonik patlamalar.

Buna ton denirses,bu periyodik bir süreçtir. Bu süreç harmonik ise ton denir. basit veya temiz, ve karşılık gelen düzlem ses dalgası denklem (7.45) ile tanımlanır. Saf tonun temel fiziksel özelliği frekanstır. Harmonik olmayan 1 dalgalanmaya karşılık gelir zor ton. Basit bir ton, örneğin bir diyapazon tarafından üretilir; karmaşık bir ton, müzik aletleri, konuşma aparatı (sesli harfler) vb. tarafından yaratılır.

Karmaşık bir ton basit tonlara bölünebilir. Böyle bir genişlemenin en düşük frekansı ν ο şuna karşılık gelir: temel ton diğer harmonikler (arka tonlar) 2ν ο, 3ν ο, vb.'ye eşit frekanslara sahiptir. Göreceli yoğunluklarını (genlik) gösteren bir dizi frekans A) isminde akustik olarak

1 Harmonik olmayan - harmonik olmayan titreşim.

gökyüzü spektrumu(bkz. 6.4). Karmaşık bir tonun spektrumu doğrusaldır; Şek. Şekil 8.1 aynı notanın akustik spektrumunu gösterir (ν 0 = 100 Hz), piyano (a) ve klarnet (b) ile alınmıştır. Bu nedenle akustik spektrum karmaşık bir tonun önemli bir fiziksel özelliğidir.

Gürültü, karmaşık, tekrarlanmayan bir zamana bağlı olan bir sestir.

Pirinç. 8.1

Gürültü, makinelerin titreşiminden, alkışlardan, ocak alevinin gürültüsünden, hışırtıdan, gıcırtıdan, ünsüz konuşma seslerinden vb. gelen sesleri içerir.

Gürültü, rastgele değişen karmaşık tonların birleşimi olarak düşünülebilir. Gürültüyü bir dereceye kadar geleneksel olarak bir spektruma ayırmaya çalışırsak, bu spektrumun, örneğin bir Bunsen gaz yakıcısının yanma gürültüsünden elde edilen spektrum gibi sürekli olacağı ortaya çıkar (Şekil 8.2).

Sonik patlama kısa süreli bir ses etkisidir: Patlama, patlama vb. Sonik patlama ile karıştırılmamalıdır şok dalgası (bkz. 7.10).

1 Açıkça söylemek gerekirse, aşağıdaki formüldeR ses basıncının ortalama genliği anlaşılmalıdır.

8.2. İŞİTSEL DUYULARIN ÖZELLİKLERİ. SES ÖLÇÜMLERİ

8.1 kişiden bağımsız olarak uygun araçlarla değerlendirilebilecek sesin nesnel özellikleri dikkate alınmıştır. Ancak ses bir nesnedir işitsel duyumlar dolayısıyla kişi tarafından subjektif olarak değerlendirilir.

Tonları algılarken, kişi onları perdeye göre ayırt eder.

Yükseklik- subjektif özellik, öncelikle temel tonun frekansı tarafından belirlenir.

Perde, çok daha az ölçüde, tonun karmaşıklığına ve yoğunluğuna bağlıdır: daha yüksek yoğunluktaki bir ses, daha düşük bir tondaki ses olarak algılanır.

Tını ses neredeyse tamamen spektral kompozisyonu tarafından belirlenir.

Şek. Şekil 8.1'de farklı akustik spektrumlar farklı tınılara karşılık gelir, ancak temel ton ve dolayısıyla perde aynı olur.

Hacim- bir tane daha subjektif değerlendirme işitsel duyum düzeyini karakterize eden ses.

Sübjektif olmasına rağmen ses yüksekliği, iki kaynağın işitsel duyumu karşılaştırılarak ölçülebilir.

Ses seviyesi ölçeği oluşturmanın temeli önemli bir noktadır. Weber-Fechner'in psikofiziksel yasası: geometrik ilerlemede tahrişi artırırsanız (ör. aynı numara kez), o zaman bu tahrişin hissi artar aritmetik ilerleme(yani aynı miktarda).

Sesle ilgili olarak bu, ses yoğunluğunun bir dizi ardışık değer alması durumunda, örneğin a1 0, a 2 1 0 ve 3 1 0 (a belirli bir katsayıdır, A>1), vb., ardından ses seviyesi E 0, 2E 0, 3E 0 vb.'nin karşılık gelen duyumları.

Matematiksel olarak bu, bir sesin şiddetinin ses yoğunluğunun logaritmasıyla orantılı olduğu anlamına gelir.

Yoğunlukları olan iki ses uyaranı varsa BEN ve I 0 ve I 0 işitme eşiğidir, o zaman yasaya göre Weber-Fechner buna göre ses yüksekliği yoğunluklarla şu şekilde ilişkilidir:

e= klg(ben/ ben,), (8.3)

Nerede k- frekansa ve yoğunluğa bağlı olarak belirli bir orantı katsayısı.

Eğer katsayı k sabit olsaydı, (8.1) ve (8.3)'ten şu sonuç çıkacaktı logaritmik ölçek ses yoğunlukları ses düzeyi ölçeğine karşılık gelir. Bu durumda sesin şiddeti ve şiddeti bel veya desibel cinsinden ifade edilecektir. Ancak güçlü bağımlılık k Sesin frekansı ve yoğunluğundan uzaklaşma, ses yüksekliği ölçümünün formül (8.3)'ün basit kullanımına indirgenmesine izin vermez.

Geleneksel olarak, 1 kHz'lik bir frekansta sesin ses seviyesi ve yoğunluk ölçeklerinin tamamen örtüştüğüne inanılmaktadır, yani. k = 1 ve E b = log(I/I 0) veya (8.2)'ye benzer şekilde:

e f = 10 log(I/l0). (8.4)

Ses şiddeti ölçeğindeki ses şiddeti ölçeğinden ayırt etmek için desibel denir. arka planlar(arka plan).

Diğer frekanslardaki ses yüksekliği, ilgilenilen sesin 1 kHz'deki bir sesle karşılaştırılması yoluyla ölçülebilir. Bunu kullanarak yapmak için ses üreteci 1 1 kHz frekansında bir ses yaratın. Sesin yoğunluğu, incelenen sesin hacminin hissine benzer bir işitsel his oluşana kadar değiştirilir. Frekansı 1 kHz olan bir sesin cihaz tarafından ölçülen desibel cinsinden şiddeti, bu sesin arka plandaki ses düzeyine eşittir.

Farklı frekanslarda sesin hacmi ve yoğunluğu arasında bir yazışma bulmak için eşit ses yüksekliğindeki eğrileri kullanın (Şekil 8.4). Bu eğriler, yukarıda açıklanan yöntem kullanılarak ölçüldüğünde normal işiten kişilerden elde edilen ortalama verilere dayanmaktadır.

Alttaki eğri, işitilebilirlik eşiği olan en zayıf duyulabilir seslerin yoğunluklarına karşılık gelir; tüm frekanslar için Eph = 0, 1 kHz ses yoğunluğu için ben 0= 1 pW/m2.

1 Yukarıdaki eğrilerden ortalama insan kulağının 2500-3000 Hz frekanslara en duyarlı olduğu görülebilir. Her bir ara eğri aynı ses düzeyine ancak farklı frekanslar için farklı ses yoğunluğuna karşılık gelir. Ses yüksekliğine eşit ayrı bir eğri kullanılarak, belirli frekanslarda bu ses yüksekliği hissine neden olan yoğunluklar bulunabilir. Eşit ses yüksekliğine sahip bir dizi eğri kullanılarak farklı değerler bulunabilir. Ses üretecine denir, ses aralığındaki frekanslarla elektriksel titreşimler üretir. Ancak ses üretecinin kendisi sesin kaynağı değildir. Yarattığı titreşim hoparlöre uygulanırsa, tonalitesi jeneratörün frekansına karşılık gelen bir ses ortaya çıkar. Ses üreteci, titreşimlerin genliğini ve frekansını sorunsuz bir şekilde değiştirme yeteneği sağlar.

belirli bir yoğunluğa karşılık gelen ses frekansları. Örneğin frekansı 100 Hz olan bir sesin şiddeti 60 dB olsun. Bu sesin şiddeti nedir? Şek. 8.2'de koordinatları 100 Hz, 60 dB olan bir nokta buluyoruz. Cevap olan 30 von ses düzeyine karşılık gelen eğri üzerinde yer alır.

Sahip olmak belirli fikirler farklı doğadaki seslerin fiziksel özelliklerini sunuyoruz (Tablo 8.1).

Tablo 8.1

İşitme keskinliğini ölçme yöntemine denir odyometri.Özel bir cihazda odyometri sırasında (odyometre) farklı frekanslarda işitsel duyum eşiğini belirlemek; ortaya çıkan eğri denir ses diyagramı. Hasta bir kişinin odyogramını normal işitsel eşik eğrisiyle karşılaştırmak işitme hastalığının teşhisine yardımcı olur.

Gürültü ses seviyesini objektif olarak ölçmek için kullanılır. ses seviyesi ölçer Yapısal olarak, Şekil 2'de gösterilen şemaya karşılık gelir. 8.3. Ses seviyesi ölçerin özellikleri insan kulağınınkine yakındır (bu amaçla Şekil 8.4'teki eşit ses yüksekliği eğrilerine bakın), farklı ses yüksekliği seviyeleri için düzeltici elektrik filtreleri kullanılır.

8.3. KLİNİKTE SAĞLAM ARAŞTIRMA YÖNTEMLERİNİN FİZİKSEL TEMELLERİ

Ses de ışık gibi bir bilgi kaynağıdır ve onun asıl önemi budur.

Doğanın sesleri, çevremizdeki insanların konuşmaları, çalışan makinelerin gürültüsü bize çok şey anlatır. Bir kişi için sesin anlamını hayal etmek için, kendinizi geçici olarak sesi algılama yeteneğinden mahrum bırakmak yeterlidir - kulaklarınızı kapatın.

Doğal olarak ses aynı zamanda durum hakkında bilgi kaynağı da olabilir iç organlar kişi. Ortak ses yöntemi

hastalıkların teşhisi - oskültasyon(dinleme) - 2. yüzyıldan beri bilinmektedir. M.Ö. Oskültasyon için kullanılır stetoskop veya fonendoskop. Fonendoskop (Şekil 8.5) içi boş bir kapsülden oluşur 1 hastanın vücuduna uygulanan, ses ileten bir membran (2) ile, buradan çıkan lastik tüpler 3 doktorun kulağına. İçi boş kapsülde hava sütununun rezonansı meydana gelir, bunun sonucunda ses yoğunlaşır ve dinleme gelişir.

Akciğerleri dinlerken dinleyin nefes sesleri, hastalıkların çeşitli hırıltılı solunum özelliği. Kalp seslerindeki değişiklikler ve üfürümlerin ortaya çıkmasıyla kalp aktivitesinin durumu değerlendirilebilir. Oskültasyon kullanarak mide ve bağırsakların peristaltizminin varlığını belirleyebilir ve fetal kalp atışını dinleyebilirsiniz.

Bir hastayı eğitim amacıyla veya konsültasyon sırasında birden fazla araştırmacı tarafından aynı anda dinlemek için, bir mikrofon, bir amplifikatör ve bir hoparlör veya birkaç telefon içeren bir sistem kullanılır.

Kardiyak aktivitenin durumunu teşhis etmek için oskültasyona benzer bir yöntem kullanılır ve buna denir. fonokardiyografi(FKG).

Bu yöntem, kalp seslerinin ve üfürümlerinin grafiksel olarak kaydedilmesi ve bunların tanısal olarak yorumlanmasından oluşur. Fonokardiyogram, bir mikrofon, bir amplifikatör, bir frekans filtre sistemi ve bir kayıt cihazından oluşan bir fonokardiyograf (Şekil 8.6) kullanılarak kaydedilir. Şek. Şekil 8.7 normal bir fonokardiyogramı göstermektedir. Yukarıda özetlenen iki ses yönteminden temelde farklı olan, perküsyon.

Bu yöntemde vücudun belirli bölgelerine dokunularak ses dinlenir. Bir cismin içinde havayla dolu kapalı bir boşluk hayal edelim. Bu bedende çağrılırsa ses titreşimleri

, daha sonra belirli bir ses frekansında, boşluktaki hava, boşluğun boyutuna ve konumuna karşılık gelen bir tonu serbest bırakarak ve güçlendirerek rezonansa girmeye başlayacaktır.

Şematik olarak insan vücudu gazla dolu (akciğerler), sıvı (iç organlar) ve katı (kemik) hacimlerden oluşan bir dizi olarak temsil edilebilir. Bir cismin yüzeyine çarptığınızda frekansları geniş bir aralığa sahip titreşimler meydana gelir. Bu aralıkta, bazı titreşimler oldukça hızlı bir şekilde sönecek, diğerleri ise boşlukların doğal titreşimlerine denk gelecek şekilde yoğunlaşacak ve rezonans nedeniyle duyulabilir hale gelecektir. Deneyimli bir doktor, perküsyon seslerinin tonuyla iç organların durumunu ve topografyasını belirler.

8.4. DALGA DİRENCİ. SES DALGALARININ YANSIMASI. REVERBERASYON Ses basıncı R

ortamın salınan parçacıklarının hızına (υ) bağlıdır. Hesaplamalar şunu gösteriyor

Tablo 8.2

Bu veriler etkileyici: Ses dalgasının enerjisinin yalnızca çok küçük bir kısmının havadan betona ve suya geçtiği ortaya çıktı. Herhangi bir kapalı alanda, duvarlardan, tavanlardan, mobilyaların diğer duvarlara, zeminlere vb. düşmesinden yansıyan ses tekrar yansıtılır, emilir ve yavaş yavaş kaybolur. Bu nedenle ses kaynağı durduktan sonra bile odada uğultu yaratan ses dalgaları hala mevcuttur. Bu özellikle geniş ferah salonlarda fark edilir. Sesin kademeli olarak zayıflatılması süreci Kapalı alanlarda kaynak kapatıldıktan sonra çağrılır yankılanma.

Yankılanma bir yandan faydalıdır, çünkü ses algısı yansıyan dalganın enerjisiyle güçlendirilir, ancak diğer yandan aşırı uzun yankılanma konuşma ve müzik algısını önemli ölçüde kötüleştirebilir, çünkü sesin her yeni parçası metin öncekilerle örtüşüyor. Bu bağlamda, genellikle bazı şeyleri belirtirler. optimal zaman oditoryumlar, tiyatrolar ve tiyatrolar inşa edilirken dikkate alınan yankılanma konser salonları vesaire. Örneğin, Moskova'daki Birlikler Meclisi'ndeki dolu bir Sütunlar Salonunun yankılanma süresi 1,70 saniyedir. Bolşoy Tiyatrosu- 1,55 saniye. Bu odalar (boş) için yankılanma süresi sırasıyla 4,55 ve 2,06 saniyedir.

8.5. İŞİTME FİZİĞİ

İşitme sistemi, ses dalgalarının doğrudan alıcısını beyne bağlar.

Sibernetik kavramlarını kullanarak işitsel sistemin bilgiyi aldığını, işlediğini ve ilettiğini söyleyebiliriz. hepsinden işitsel sistemİşitme fiziğini dikkate almak için dış, orta ve iç kulağı birbirinden ayıracağız.

Dış kulak kulak kepçesinden oluşur 1 ve dış işitsel kanal 2 (Şekil 8.8).

Pirinç. 8.9

İnsanlarda kulak kepçesi işitmede önemli bir rol oynamaz. Sagittal düzlemde bulunduğunda ses kaynağının lokalizasyonunu belirlemeye yardımcı olur. Bunu açıklayalım. Kaynaktan gelen ses kulağa girer. Kaynağın dikey düzlemdeki konumuna bağlı olarak (Şekil 8.9), ses dalgaları, özel şekli nedeniyle kulak kepçesinde farklı şekilde kırılacaktır. Bu aynı zamanda şunlara da yol açacaktır: farklı değişiklik spektral bileşim kulak kanalına giren ses dalgası (kırınım sorunları 24.6'da daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır). Deneyimin bir sonucu olarak kişi, bir ses dalgasının spektrumundaki değişiklikleri ses kaynağına doğru olan yön (yönler) ile ilişkilendirmeyi öğrenmiştir. A, B Ve İÇİNDEŞek. 8.9).

İnsan ve hayvanlar iki ses alıcısına (kulağa) sahip oldukları için ses kaynağının yönünü tespit edebilirler. yatay düzlem(binaural etki; Şekil 8.10). Bu durum, sesin kaynaktan farklı kulaklara farklı mesafelerde gitmesi ve sağ ve sol kulağa giren dalgalar arasında faz farkı oluşmasıyla açıklanmaktadır. Bu mesafelerdeki fark (δ) ile faz farkı (Δφ) arasındaki ilişki, ışığın girişimini açıklarken 24.1'de türetilmiştir [bkz. (24.9)]. Ses kaynağı doğrudan kişinin yüzünün önünde bulunuyorsa δ = 0 ve Δφ = 0; ses kaynağı kulaklardan birinin karşı tarafında bulunuyorsa diğer kulağa gecikmeli olarak girecektir. Bu durumda yaklaşık olarak δ'nın aralarındaki mesafeye eşit olduğunu varsayalım. kulaklar. Formül (24.9) kullanılarak ν = 1 kHz ve δ = 0,15 m için faz farkı hesaplanabilir. Yaklaşık olarak 180°'ye eşittir.

Yatay düzlemde ses kaynağına doğru farklı yönler, 0° ile 180° arasındaki bir faz farkına karşılık gelecektir (yukarıdaki veriler için). Normal işiten bir kişinin, bir ses kaynağının yönünü 3°'lik bir doğrulukla sabitleyebileceğine inanılmaktadır; bu, 6°'lik bir faz farkına karşılık gelir. Bu nedenle, kişinin olduğu varsayılabilir.

Pirinç. 8.10

Göz kapağı, kulağına giren ses dalgalarının faz farkındaki değişiklikleri 6° hassasiyetle ayırt edebilmektedir.

Faz farkına ek olarak, farklı kulaklardaki ses yoğunluklarındaki fark ve bir kulak için kafadan gelen akustik gölge, binaural etkiyi kolaylaştırır. Şek. Şekil 8.10 bir kaynaktan gelen sesin kırınım sonucunda sol kulağa girdiğini şematik olarak göstermektedir.

Ses dalgası kulak kanalından geçer ve kısmen kulak zarından yansıtılır. 3. Gelen ve yansıyan dalgaların girişimi sonucu akustik rezonans meydana gelebilir. Bu, dalga boyu dış işitsel kanalın uzunluğunun dört katı olduğunda meydana gelir. İnsanlarda işitsel kanalın uzunluğu yaklaşık 2,3 cm'dir; bu nedenle akustik rezonans şu frekansta meydana gelir:

Orta kulağın en önemli kısmı kulak zarıdır 3 ve işitme kemikçikleri: çekiç 4, örs 5 ve üzengi 6 karşılık gelen kaslar, tendonlar ve bağlarla. Kemikler mekanik titreşimleri iletir. hava ortamı dış kulak, iç kulağın sıvı ortamına bağlanır. İç kulağın sıvı ortamı, suyun karakteristik empedansına yaklaşık olarak eşit bir karakteristik empedansa sahiptir. Gösterildiği gibi (bkz. 8.4), ne zaman doğrudan geçiş Havadan suya gelen ses dalgasının şiddetinin yalnızca %0,122'si iletilir. Bu çok az. Bu nedenle orta kulağın asıl amacı, ses yoğunluğunun iç kulağa iletilmesine yardımcı olmaktır. Kullanma teknik dil Orta kulağın iç kulaktaki hava ve sıvının dalga direncine uyum sağladığını söyleyebiliriz.

Bir uçtaki kemikçik sistemi bir çekiçle kulak zarına bağlanır (bölge). S1= 64 mm 2), diğer tarafta - üzengi - oval pencereli 7 iç kulak (alan S2 = 3 mm2).

Ses basıncı p 1, kuvveti belirleyen kulak zarına etki eder

Açık 8, isminde vestibüler merdiven. Başka bir kanal 9 numaralı yuvarlak pencereden gelir, buna denir Skala timpani 10. Vestibüler ve timpanik skala, koklea kubbesi bölgesine küçük bir açıklık olan helicotrema 11 ile bağlanır. Dolayısıyla, bu kanalların her ikisi de bir şekilde peri-lenf ile dolu tek bir sistemi temsil eder. Üzengilerin salınımları 6 oval pencerenin zarına iletilir 7, ondan perilenf'e doğru ve yuvarlak pencerenin zarını "dışarı şişirin" 9. Skala vestibüler ve skala timpani arasındaki boşluğa ne ad verilir? koklear kanal 12, endolenf ile doludur. Ana (baziler) membran, koklear kanal ile koklea boyunca skala timpani arasında uzanır. 13. Reseptör (saç) hücreleri içeren Corti organını içerir ve işitme siniri kokleadan uzanır (bu ayrıntılar Şekil 8.9'da gösterilmemiştir).

Corti organı (sarmal organ) dönüşür mekanik titreşimler bir elektrik sinyaline dönüşür.

Ana zarın uzunluğu yaklaşık 32 mm'dir, kokleanın tepesindeki oval pencereye doğru genişler ve incelir (0,1 ila 0,5 mm genişliğinde). Ana zar fizik açısından çok ilginç bir yapıdır; frekans seçici özelliklere sahiptir. Bu, ana zarın piyanodaki bir dizi akortlu tellere benzer olduğunu düşünen Helmholtz tarafından fark edildi. Ödüllü Nobel Ödülü Bekesy bu rezonatör teorisinin yanlışlığını ortaya koydu. Bekesy'nin çalışması, ana zarın, mekanik uyarılmanın heterojen bir iletim hattı olduğunu gösterdi. Akustik bir uyarana maruz kaldığında, ana zar boyunca bir dalga yayılır. Frekansa bağlı olarak bu dalga farklı şekilde zayıflar. Frekans ne kadar düşükse, oval pencereden o kadar uzaklaşan dalga, zayıflamaya başlamadan önce ana zar boyunca ilerleyecektir. Örneğin, 300 Hz frekanslı bir dalga, zayıflama başlamadan önce oval pencereden yaklaşık 25 mm'ye kadar yayılacaktır ve 100 Hz frekanslı bir dalga, 30 mm yakınında maksimum değerine ulaşacaktır.

Bu gözlemlere dayanarak, perde algısının ana zarın maksimum titreşim konumuna göre belirlendiğine göre teoriler geliştirildi. Böylece, iç kulakta belirli bir fonksiyonel zincir izlenebilir: oval pencere zarının salınımı - perilenf salınımı - ana zarın karmaşık salınımları - saç hücrelerinin tahrişi (Corti organının reseptörleri) - bir elektrik sinyali.

Bazı sağırlık türleri kokleanın reseptör aparatındaki hasarla ilişkilidir. Bu durumda koklea elektrik sinyali üretmez.

Mekanik titreşimlere maruz kaldığında sonlanır. Bu tür sağır insanlara, kokleaya elektrotlar yerleştirilerek ve bunlara mekanik bir uyarana maruz kaldıklarında ortaya çıkanlara karşılık gelen elektrik sinyalleri uygulanarak yardımcı olunabilir.

Kokleanın ana işlevine yönelik bu tür protezler (koklear protezler) birçok ülkede geliştirilmektedir. Rusya'da koklear protezler Rus Tıp Üniversitesi'nde geliştirildi ve uygulandı. Şekil 2'de koklear protez gösterilmektedir. 8.12, burada 1 - ana gövde, 2 - mikrofonlu kulak kancası, 3 - implante edilebilir elektrotlara bağlantı için elektrik konnektör fişi.

8.6. TIPTA ULTRASON VE BGO UYGULAMALARI

ultrason(ABD), frekansları 20 kHz'den fazla olan mekanik titreşimler ve dalgalardır.

Ultrasonik frekansların üst sınırı 10 9 -10 10 Hz olarak kabul edilebilir. Bu sınır moleküller arası mesafelerle belirlenir ve dolayısıyla toplama durumu ultrasonik dalganın yayıldığı bir madde.

Ultrason üretmek için ultrason yayıcılar adı verilen cihazlar kullanılır. En yaygın olanı, ters fenomene dayanan elektromekanik yayıcılardır. piezoelektrik etki(bkz. 14.7).

Ters piezoelektrik etki Etki altındaki cisimlerin mekanik deformasyonundadır. Böyle bir yayıcının ana kısmı (Şekil 8.13, a), iyi tanımlanmış piezoelektrik özelliklere sahip bir maddeden (kuvars, Rochelle tuzu, baryum titanat bazlı seramik malzeme, vb.) yapılmış bir plaka veya çubuktur (1). Elektrotlara bir jeneratörden gelen alternatif bir elektrik voltajı uygulandığında, plakanın yüzeyine elektrotlar 2 uygulanır. 3, daha sonra plaka, ters piezoelektrik etki sayesinde titreşmeye başlayacak ve karşılık gelen frekansta mekanik bir dalga yayacaktır.

Mekanik dalga radyasyonunun en büyük etkisi, rezonans koşulu karşılandığında ortaya çıkar (bkz. 7.6). Böylece, 1 mm kalınlığındaki plakalar için, kuvars için 2,87 MHz, Rochelle tuzu - 1,5 MHz ve baryum titanat - 2,75 MHz frekansında rezonans meydana gelir.

Piezoelektrik etkiye (doğrudan piezoelektrik etki) dayalı olarak bir ultrason alıcısı oluşturulabilir. Bu durumda, mekanik bir dalganın (ultrasonik dalga) etkisi altında, kristalin deformasyonu meydana gelir (Şekil 8.13, b), bu, piezoelektrik etkiyle alternatif bir elektrik alanının oluşmasına yol açar; karşılık gelen elektrik voltajı ölçülebilir.

Ultrasonun tıpta kullanımı, dağılımının özellikleri ve karakteristik özellikleri ile ilişkilidir. Bu soruyu ele alalım.

İle fiziksel doğa Ultrason da ses gibi mekanik (elastik) bir dalgadır. Ancak ultrason dalga boyu ses dalga boyundan önemli ölçüde daha azdır. Örneğin suda dalga boyları 1,4 m (1 kHz, ses), 1,4 mm (1 MHz, ultrason) ve 1,4 μm'dir (1 GHz, ultrason). Dalga kırınımı (bkz. 24.5), dalga boyunun oranına ve dalganın kırıldığı cisimlerin boyutuna önemli ölçüde bağlıdır. 1 m ölçüsündeki “opak” bir gövde, 1,4 m uzunluğundaki ses dalgasına engel olmayacak, ancak 1,4 mm uzunluğundaki ultrason dalgasına engel olacak ve ultrason gölgesi oluşacaktır. Bu, bazı durumlarda ultrasonik dalgaların kırınımının dikkate alınmamasını, bu dalgaların kırılma ve yansıma sırasında ışınlar olarak kabul edilmesini mümkün kılar (ışık ışınlarının kırılması ve yansımasına benzer şekilde).

Ultrasonun iki ortamın sınırında yansıması, dalga empedanslarının oranına bağlıdır (bkz. 8.4). Böylece ultrason, kas-periosteum-kemik sınırlarında, içi boş organların yüzeyinde vb. iyi bir şekilde yansıtılır.

Bu nedenle homojen olmayan kapanımların, boşlukların, iç organların vb. yerini ve boyutunu belirlemek mümkündür. (Ultrasonik konum). Ultrason konumu hem sürekli hem de darbeli radyasyon kullanır. İlk durumda, arayüzden gelen ve yansıyan dalgaların girişiminden kaynaklanan bir duran dalga incelenir. İkinci durumda, yansıyan darbe gözlemlenir ve ultrasonun incelenen nesneye ve geriye doğru yayılma süresi ölçülür. Ultrasonun yayılma hızı bilinerek nesnenin derinliği belirlenir.

Biyolojik ortamın dalga direnci havanın dalga direncinden 3000 kat daha fazladır. Bu nedenle, bir insan vücuduna bir ultrason yayıcı uygulanırsa, ultrason içeri girmeyecek, ancak yayıcı ile biyolojik nesne arasındaki ince hava tabakası nedeniyle yansıtılacaktır (bkz. 8.4). Hava tabakasını ortadan kaldırmak için ultrasonik yayıcının yüzeyi bir yağ tabakasıyla kaplanır.

Yayılma hızı ultrasonik dalgalar ve bunların emilimi önemli ölçüde çevrenin durumuna bağlıdır; Bu, ultrasonun çalışma amaçlı kullanımının temelidir. moleküler özellikler maddeler. Bu tür araştırmalar moleküler akustiğin konusudur.

(7.53)'ten görülebileceği gibi, dalganın yoğunluğu dairesel frekansın karesiyle orantılıdır, bu nedenle nispeten küçük bir salınım genliğiyle bile önemli yoğunlukta ultrasonik dalgalar elde etmek mümkündür. Ultrasonik bir dalgada salınan parçacıkların ivmesi de büyük olabilir [bkz. (7.12)], bu, ultrason ışınımı sırasında biyolojik dokulardaki parçacıklara etki eden önemli kuvvetlerin varlığını gösterir.

Ultrasonun yarattığı sıkışmalar ve seyrelme, sıvının devamlılığında süreksizliklerin - kavitasyonların oluşmasına yol açar.

Kavitasyonlar uzun sürmez ve hızlı bir şekilde çöker, küçük hacimlerde önemli enerji açığa çıkarken, maddenin ısınması, moleküllerin iyonlaşması ve ayrışması meydana gelir.

Ultrasonun etkisinin neden olduğu fiziksel süreçler biyolojik nesnelerde aşağıdaki ana etkilere neden olur:

Hücresel ve hücre altı seviyelerde mikro titreşimler;

Biyomakromoleküllerin imhası;

Yeniden inşa ve hasar biyolojik membranlar, membran geçirgenliğinde değişiklik (bkz. Bölüm 13);

Termal etki;

Ultrasonun biyomedikal uygulamaları temel olarak iki alana ayrılabilir: teşhis ve araştırma yöntemleri ve maruz kalma yöntemleri.

İlk yön, konum yöntemlerini ve darbeli radyasyonun kullanımını içerir. Bu ekoensefalografi- tümörlerin ve beyin ödeminin belirlenmesi (Şekil 8.14, ekoensefalograf"Eko-12"); ultrason kardiyografi- dinamik olarak kalp büyüklüğünün ölçümü; oftalmolojide - ultrasonik konum oküler ortamın boyutunu belirlemek için. Doppler ultrason etkisi kullanılarak kalp kapakçıklarının hareket düzeni incelenir ve kan akış hızı ölçülür. Teşhis amacıyla kaynaşmış veya hasar görmüş kemiğin yoğunluğu ultrason hızıyla belirlenir.

İkinci yön endişe vericidir ultrason fizyoterapisi.Şek. Şekil 8.15 bu amaçlar için kullanılan UTP-ZM aparatını göstermektedir. Hasta, cihazın özel bir ışınım başlığı kullanılarak ultrasona maruz bırakılır. Genellikle 800 kHz frekanslı ultrason tedavi amaçlı kullanılır, ortalama yoğunluğu yaklaşık 1 W/cm2 veya daha azdır.

Ultrason terapisinin temel mekanizmaları mekaniktir ve termal eylem kumaşın üzerine.

Operasyonlar sırasında ultrason, hem yumuşak hem de kemik dokuyu kesebilen bir “ultrasonik neşter” olarak kullanılır.

Ultrasonun sıvıya yerleştirilen cisimleri ezme ve emülsiyon oluşturma yeteneği, ilaç endüstrisinde ilaç üretiminde kullanılmaktadır. Tüberküloz, bronşiyal astım, üst solunum yolu nezlesi gibi hastalıkların tedavisinde ultrason kullanılarak elde edilen çeşitli tıbbi maddelerin aerosolleri kullanılmaktadır.

Şu anda geliştirildi yeni yöntem Ultrason kullanarak hasarlı veya nakledilen kemik dokusunu “kaynaklamak” (ultrasonik osteosentez).

Ultrasonun mikroorganizmalar üzerindeki yıkıcı etkisinden sterilizasyon amacıyla yararlanılır.

Görme engelliler için ultrason kullanımı ilginçtir. Orientir taşınabilir cihazını kullanan ultrasonik konum sayesinde, 10 m'ye kadar mesafedeki nesneleri tespit edebilir ve doğalarını belirleyebilirsiniz.

Listelenen örnekler ultrasonun tüm tıbbi ve biyolojik uygulamalarını kapsamamaktadır; bu uygulamaların genişletilmesi olasılığı gerçekten çok büyüktür. Bu nedenle, örneğin ultrason holografisinin tıp alanına girmesiyle birlikte temelde yeni teşhis yöntemlerinin ortaya çıkmasını bekleyebiliriz (bkz. Bölüm 24).

8.7. İNFRASON

İnfrases, frekansı insan kulağının algılayabileceğinden (20 Hz) daha düşük olan mekanik (elastik) dalgalara verilen addır.

İnfrasound kaynakları hem doğal nesneler (deniz, deprem, yıldırım vb.) hem de yapay (patlamalar, arabalar, makine aletleri vb.) olabilir.

Örneğin bir arabada kızılötesi sese genellikle duyulabilir bir gürültü eşlik eder, bu nedenle kızılötesi titreşimlerin ölçülmesinde ve incelenmesinde zorluklar ortaya çıkar.

Infrasound zayıf emilim ile karakterize edilir farklı ortamlar yani oldukça uzak bir mesafeye yayılıyor. Bu, kızılötesi sesin yayılmasına izin verir. yer kabuğu kaynağından çok uzaktaki bir patlamayı tespit etmek, ölçülen kızılötesi dalgalara dayanarak bir tsunamiyi tahmin etmek vb. İnfrasonun dalga boyu duyulabilir seslerden daha uzun olduğundan, infrasonik dalgalar daha iyi kırılır ve engelleri aşarak odalara nüfuz eder.

Infrasound'un bir dizi vücut sisteminin işlevsel durumu üzerinde olumsuz etkisi vardır: yorgunluk, baş ağrısı, uyuşukluk, tahriş vb. İnfrasonun vücut üzerindeki birincil etki mekanizmasının rezonans niteliğinde olduğu varsayılmaktadır. Rezonans, itici kuvvetin frekansı ile doğal salınımların frekansının yakın değerlerinde meydana gelir (bkz. 7.6). Yatar pozisyonda (3-4 Hz), ayakta (5-12 Hz) insan vücudunun doğal titreşimlerinin frekansı, doğal titreşimlerin frekansı göğüs(5-8 Hz), karın boşluğu (3-4 Hz), vb. infraseslerin frekansına karşılık gelir.

Konut, sanayi ve ulaşım tesislerinde kızılötesi seslerin yoğunluk düzeyinin azaltılması hijyen görevlerinden biridir.

8.8. TİTREŞİMLER

Teknolojide mekanik titreşimler çeşitli tasarımlar ve arabalara isim verildi titreşimler

Ayrıca titreşen nesnelerle temas eden kişiyi de etkilerler. Bu etki hem zararlı olabilir hem de belirli koşullar altında titreşim hastalığına yol açabilir, aynı zamanda faydalı ve tedavi edici olabilir (titreşim terapisi ve titreşim masajı).

Titreşimlerin temel fiziksel özellikleri, cisimlerin mekanik titreşimlerinin özellikleriyle örtüşmektedir; bunlar:

Harmonik olmayan titreşimin salınım frekansı veya harmonik spektrumu;

Genlik, hız genliği ve ivme genliği;

Salınımların enerjisi ve ortalama gücü.

Ayrıca titreşimlerin üzerindeki etkisini anlamak biyolojik nesne Vücuttaki titreşimlerin yayılımını ve zayıflamasını hayal etmek önemlidir. Bu konuyu incelerken eylemsizlik kütleleri, elastik ve viskoz elemanlardan oluşan modeller kullanılır (bkz. 10.3).

Titreşimler duyulabilir seslerin, ultrasonların ve infra seslerin kaynağıdır.

Ses, eski çağlardan beri insan aklını heyecanlandıran bir olgudur. Aslında, insanoğlunun ortaya çıkmasından çok önce, Dünya'da çeşitli seslerden oluşan bir dünya ortaya çıktı. Gezegenimizin doğuşu sırasında ilk sesler duyuldu. Onlar çağrıldı en güçlü darbelerle, maddenin titreşimleri ve sıcak maddenin kaynaması.

Doğal ortamda ses

Gezegende ilk hayvanlar ortaya çıktığında, zamanla mümkün olduğu kadar çok alma konusunda acil bir ihtiyaç geliştirdiler. daha fazla bilgiçevreleyen gerçeklik hakkında. Ses, bilginin ana taşıyıcılarından biri olduğundan, faunanın temsilcileri deneyimlemeye başladı. evrimsel değişiklikler yavaş yavaş işitme organlarının oluşumuna yol açan beyin.

Artık ilkel hayvanlar, ses titreşimlerini yakalayarak, genellikle gözle görülmeyen nesnelerden yayılan tehlikeyle ilgili gerekli bilgileri alabiliyordu. Daha sonra canlılar sesleri başka amaçlarla kullanmayı öğrendiler. Sesli bilgilerin uygulama kapsamı hayvanların evrimi sürecinde büyüdü. Ses sinyalleri aralarında ilkel bir iletişim aracı olarak hizmet etmeye başladı. Seslerle birbirlerini tehlikeye karşı uyarmaya başladılar ve bu aynı zamanda sürü içgüdüsü olan canlılar için birlik çağrısı görevi de gördü.

İnsan seslerin efendisidir

Ancak yalnızca insan sesi kendi amaçları için tam olarak kullanmayı öğrenmeyi başardı. Bir noktada insanlar bilgiyi birbirlerine ve nesilden nesile aktarma ihtiyacıyla karşı karşıya kaldılar. İnsan, zamanla üretmeyi ve algılamayı öğrendiği seslerin çeşitliliğini bu hedeflere tabi kıldı. Daha sonra bu ses çokluğundan konuşma ortaya çıktı. Ses aynı zamanda boş zamanların da dolgusu haline geldi. İnsanlar, serbest bırakılan bir kirişin düdüğünün ahengini ve ahşap nesnelerin birbirine ritmik vuruşunun enerjisini keşfettiler. İlk, en basit müzik enstrümanları ve dolayısıyla müzik sanatının kendisi bu şekilde ortaya çıktı.

Fakat insan iletişimiİnsanların ortaya çıkışıyla birlikte Dünya üzerinde ortaya çıkan tek ses müzik değildir. Çok sayıda emek sürecine sesler de eşlik ediyordu: imalat çeşitli öğeler taş ve ahşaptan yapılmıştır. Medeniyetin gelişiyle, tekerleğin icadıyla birlikte insanlar ilk kez yüksek ses sorunuyla karşılaştı. Zaten biliniyor ki antik dünya taşla kaplı yollarda tekerleklerin çarpması çoğu zaman sebep oldu kötü uyku yol kenarındaki evlerin sakinlerinden. Bu gürültüyle mücadele etmek için gürültüyü azaltmanın ilk yolu icat edildi: kaldırıma saman serildi.

Büyüyen gürültü sorunu

İnsanlık demirin faydalarını öğrendiğinde gürültü sorunu küresel boyutlara ulaşmaya başladı. Barutu icat ederek insan, kendi işitme cihazına gözle görülür bir hasar vermeye yetecek kadar güçlü bir ses kaynağı yarattı. Sanayi devrimi döneminde çevre kirliliği, bitkinlik gibi olumsuz yan etkiler arasında doğal kaynaklar, Olumsuz son yer sorun meşgul endüstriyel gürültü yüksek hacim.

Hayattan bir anekdot

Ancak bugün bile tüm endüstriyel ekipman üreticileri en azından biraz dikkat etmiyor bu sorun. Tüm fabrikaların ve fabrikaların yönetimi, astları arasında sağlıklı işitmenin sürdürülmesiyle ilgilenmez.

Bazen buna benzer hikayeler duyarsınız. Büyük sanayi kuruluşlarından birinin baş mühendisi, en gürültülü atölyelere, binaların dışındaki hoparlörlere bağlı mikrofonların kurulmasını emretti. Ona göre, bu şekilde mikrofonlar gürültünün bir kısmını emecek. Elbette bu hikaye ne kadar komik olursa olsun, gürültü azaltma ve ses yalıtımı konularında bu kadar bilgisizliğin nedenleri üzerine düşündürüyor. Ve bunun tek nedeni eğitim kurumları yüksek, orta mesleki ve ortaöğretim uzmanlaşmış eğitim düzeyleri yalnızca son on yıllar Akustik konusunda özel kurslar verilmeye başlandı.

Ses Bilimi

Sesin doğasını anlamaya yönelik ilk girişimler, telin titreşimlerini inceleyen Pisagor tarafından yapıldı. Pisagor'dan sonra uzun yüzyıllar bu alan araştırmacıların ilgisini çekmemiştir. Elbette bir dizi eski bilim adamı kendi akustik teorilerini oluşturmaya çalışıyordu, ancak bu bilimsel araştırmalar matematiksel hesaplamalara dayanmıyordu; daha çok farklı felsefi akıl yürütmeye benziyordu.

Ve ancak bin yıldan fazla bir süre sonra Galileo yeni bir ses biliminin, akustiğin temelini attı. Bu alandaki en önemli öncüler Rayleigh ve Helmholtz'du. On dokuzuncu yüzyılda yarattılar teorik temel modern akustik. Hermann Helmholtz esas olarak rezonatörlerin özelliklerine ilişkin çalışmalarıyla ünlüdür ve Rayleigh, ses teorisi üzerine yaptığı temel çalışmayla Nobel ödülü sahibi olmuştur.

Modern akustiğin ana yönleri

Çeşitli bilimsel çalışmalar Gürültünün doğası ve gürültünün azaltılması ve ses yalıtımı konularının incelenmesi üzerine bir süre sonra yayınlandı. Bu alandaki ilk çalışmalar esas olarak uçak ve kara taşımacılığının ürettiği gürültüyle ilgiliydi. Ancak zamanla bu çalışmaların sınırları önemli ölçüde genişledi. Şu anda çoğu sanayileşmiş ülkenin bu sorunlara çözüm geliştirmeye çalışan kendi araştırma enstitüleri var.

Günümüzde akustiğin aşağıdaki bölümleri en iyi bilinmektedir: genel, geometrik, mimari, inşaat, psikolojik, müzikal, biyolojik, elektrik, havacılık, ulaşım, tıbbi, ultrason, kuantum, konuşma, dijital. Aşağıdaki bölümlerde ses biliminin bu alanlarından bazıları incelenecektir.

Genel hükümler

Öncelikle bu makalede ele alınan bilimin tanımlanması gerekmektedir. Akustik, sesin doğası hakkındaki bilgi alanıdır. Bu bilim Sesin oluşumu, yayılması, duyumu gibi olguları inceler ve çeşitli efektler sesin işitme organlarına ulaşmasıyla oluşur. Diğer tüm bilimler gibi akustiğin de kendi kavramsal aygıtı vardır.

Akustik, fizik biliminin dallarından biri olarak kabul edilen bir bilimdir. Aynı zamanda disiplinler arası bir alan, yani yakın bağlar diğer bilgi alanlarıyla. Akustiğin mekanik, mimari, müzik teorisi, psikoloji, elektronik ve matematik ile etkileşimi en açık şekilde görülebilir. Akustiğin en önemli formülleri, ses dalgalarının elastik bir ortamda yayılma özellikleriyle ilgilidir: düzlem ve düzlem denklemleri. duran dalgalar, dalga hızını hesaplamak için formüller.

Müzikte uygulama

Müzik akustiği, müzik seslerini fizik perspektifinden inceleyen bir daldır. Bu sektör aynı zamanda disiplinler arasıdır. Müzik akustiği üzerine yapılan bilimsel çalışmalarda başarılardan aktif olarak yararlanılmaktadır. matematik bilimi, müzik teorisi ve psikoloji. Bu bilimin temel kavramları: Müzikte kullanılan seslerin perdesi, dinamik ve tınısal tonları. Bu bölüm Akustik öncelikle insanlar sesleri algıladığında ortaya çıkan duyumların yanı sıra müzikal tonlamanın (belirli bir perdedeki seslerin yeniden üretimi) özelliklerini incelemeyi amaçlamaktadır. Müzik akustiği alanında en kapsamlı araştırma konularından biri de müzik aletleri konusudur.

Uygulamada uygulama

Müzik teorisyenleri, araştırma sonuçlarını müzik akustiğine dayalı olarak müzik kavramlarını oluşturmak için uyguladılar. doğa bilimleri. Fizikçiler ve psikologlar müzikal algı konularını incelediler. Bu alanda çalışan yerli bilim adamları, hem teorik bir temelin geliştirilmesi (N. Garbuzov, müzikal algı bölgeleri teorisiyle tanınır) hem de başarıların pratikte uygulanması (L. Termen, A. Volodin, E. Murzin elektrikli müzik aletlerinin tasarımıyla uğraşıyordu).

Son yıllarda, farklı mimari tarzlara ve dönemlere ait binaların akustiğinin özelliklerinin kapsamlı bir şekilde incelendiği disiplinlerarası bilimsel çalışmalar giderek daha fazla ortaya çıkmaya başlamıştır. Bu alanda yapılan araştırmalardan elde edilen veriler, müzik aletlerinde müzik kulağının ve akort tekniklerinin geliştirilmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesinde kullanılmaktadır. Dolayısıyla müzik akustiğinin günümüzde geçerliliğini kaybetmemiş bir bilim dalı olduğu sonucuna varabiliriz.

ultrason

Her ses insan kulağı tarafından algılanamaz. Ultrasonik akustik, yirmi kHz aralığındaki ses titreşimlerini inceleyen bir akustik dalıdır. Bu frekanstaki sesler sınırların ötesinde insan algısı. Ultrason üç türe ayrılır: düşük frekanslı, orta frekanslı ve yüksek frekanslı. Her türün kendine özgü çoğaltılması ve pratik uygulaması vardır. Ultrasonlar yalnızca yapay olarak oluşturulamaz. Genellikle yaban hayatında bulunurlar. Bu nedenle rüzgarın ürettiği gürültünün bir kısmı ultrasondan oluşur. Ayrıca bu sesler bazı hayvanlar tarafından da üretilmekte ve işitme organları tarafından yakalanmaktadır. Yarasanın da bu canlılardan biri olduğunu herkes biliyor.

Ultrasonik akustik, akustik biliminin bir dalıdır. pratik uygulama tıpta çeşitli amaçlarla bilimsel deneyler ve askeri endüstride araştırma. Özellikle yirminci yüzyılın başında Rusya'da su altı buzdağlarını tespit etmek için bir cihaz icat edildi. Bu cihazın çalışması ultrasonik dalgaların üretilmesi ve yakalanmasına dayanıyordu. İtibaren bu örnek Ultrasonik akustiğin, başarıları yüz yılı aşkın süredir pratikte kullanılan bir bilim olduğu açıktır.

I. Fiziğin konusu. Görevleri. Ses ve özellikleri.

Fizik - Maddenin varoluş biçimlerinin ve özelliklerinin bilimi.

Biyofizik - çeşitli dış etkiler de dahil olmak üzere canlı sistemlerdeki fiziksel süreçleri ve olayları inceleyen tıbbi ve biyolojik bilim.

Hedefler vegörevlertıbbi ve biyolojik fizik dersi:

Vücudun dokularında, organlarında ve sistemlerinde meydana gelen fiziksel ve biyofiziksel mekanizmaları tanıyın.

Organ ve dokuların fiziksel ve biyofiziksel özelliklerini incelemek ve fiziksel prensipler onların işi.

Tanışın fiziksel temel tanı ve tedavi yöntemleri.

Tıbbi ekipmanın çalışma yöntemlerinin fiziksel temelleri hakkında bilgi edinin.

Etkiyi inceleyin dış faktörler vücutta.

Modern fiziğin özellikleri.

a) Modern fiziğin diğer bilimlerle sınır alanları vardır.

b) Fizik farklı kriterlere göre bir takım dar alanlara bölünmüştür:

araştırma kapsamına göre;

araştırma konularına göre.

Fiziğin diğer bilimler için rolü giderek artıyor; onlara teoriler, ilkeler, birim sistemleri, deneysel sonuçlar veriyor, tıbbi ekipmanların tasarımına temel oluşturuyor ve çeşitli fiziksel ve biyolojik süreçleri açıklıyor.

Biyofiziğin özellikleri:

Bu bir sınır bilimidir.

Dar alanlara sahiptir:

genel ve özel;

teorik, deneysel ve uygulamalı;

bitkilerin, hayvanların ve insanların biyofiziğini inceler;

kuantum biyofiziği;

dokuların, organların, sistemlerin, popülasyonların moleküler, hücresel ve biyofiziği.

Ses, özellikleri.

Akustik üretim, dağıtım ve özelliklerin bilimidir mekanik dalgalar ve bu dalgaların fiziksel ve biyofiziksel nesnelerle etkileşimi.

Akustik türleri:

Teknik- sesin alımını ve dağıtımını inceler, ses araştırma yöntemleri geliştirir.

Mimari- iyi duyulabilirlik elde etme veya tesisleri koruma (örneğin gürültüden) konularını araştırır.

Biyolojik- Canlı organizmaların ses üretimini ve kullanımını araştırır.

Tıbbi- İşitme ve konuşmanın fiziğini ve biyofiziğini, sesin tanı ve tedavi amacıyla kullanılma olanaklarını araştırır. İşitilebilir ses ve ultrason kullanımı arasında bir ayrım yapılmalıdır.

Tıbbi akustiğin ana görevleri :

bilim ve endüstride sesin kullanımına yönelik hijyenik standartların geliştirilmesi;

sağlam teşhis ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi;

ultrason tanı ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi.

Fiziksel bir olay olarak ses.

Ses- elastik ortamda esas olarak uzunlamasına dalgalar şeklinde yayılan bir tür mekanik titreşim. Ses boşlukta yayılmaz.

ses dalgası- elastik bir ortamda yayılan mekanik bozulma.

Ses titreşimleri- ortamın geleneksel parçacıklarının mekanik titreşimleri.

Koşullu parçacıklar- dalga boyuna kıyasla oldukça küçük olan ortam hacimleri.

Ses alanı- ses dalgasının yayıldığı alanın bir kısmı.

Ses dalgalarının sınıflandırılması:

1. Sıklığa göre

kızılötesi (v< 16Гц)

duyulabilir ses (16Hz< v < 20000Гц)

ultrason (20000Hz< v <100МГц)

hiper ses (v > 100 MHz)

(tüm sınırlar koşulludur)

Infrasound, ultrason ve hiperses işitsel analizör tarafından algılanmaz.

Orta parçacıkların yer değiştirmesi yönünde:

Boyuna - ortam parçacıklarının titreşimlerinin dalganın yayılma yönü boyunca meydana geldiği dalgalar.

Enine - ortam parçacıklarının titreşimlerinin yönde meydana geldiği dalgalar yöne dik dalga yayılımı.

Sıvılarda ve gazlarda elastik kuvvetler yalnızca hacim değiştiğinde ortaya çıkar; içlerinde yalnızca uzunlamasına dalgalar oluşur.

Katılarda elastik kuvvetler hem hacim değiştiğinde hem de şekil değiştiğinde ortaya çıkar; içlerinde hem boyuna hem de enine dalgalar oluşur ve boyuna dalgaların hızı enine dalgaların hızının yaklaşık yarısı kadardır.

3. Titreşim şekline göre:

Harmonik spektrum

Genel olarak akustik, seslerin bilimidir. Her zaman çalınan sesler özel rolİnsanların uzayda gezinmelerine, iletişim kurmalarına, film izlemelerine ve en sevdikleri müzikleri dinlemelerine olanak tanıdığı için herhangi bir kişinin hayatında.

Şekil 1. Akustik çeşitleri Author24 - öğrenci çalışmalarının çevrimiçi değişimi.

Akustiğin kullanımı inşaattan tıbba kadar kesinlikle her alanda talep görmektedir. Bu bilimsel bölüm ses dalgalarının titreşimlerini, oluşum ve dağılım ilkelerini incelemektedir.

Tanım 1

Akustik, en düşük frekanslardan en yüksek frekanslara kadar elastik titreşimleri ve dalgaları inceleyen geniş bir fizik alanıdır.

Kişi sesi, belirli bir frekansta üretilen sürekli titreşimler yoluyla duymaya başlar. Akustiğin ana tanımlarından biri, basıncı doğrudan kaynağa bağlı olan bir titreşim olan ses dalgasıdır. Örneğin, bir araba kornası sinyali, insan fısıltısından daha yüksek bir titreşim taşır. Ses yoğunluğu her zaman desibel cinsinden ölçülür.

Modern akustik oldukça geniş bir konu yelpazesini kapsar; bir dizi önemli alt bölümü içerir:

• fiziksel akustik - elastik dalgaların çeşitli alanlarda yayılmasının özelliklerini inceler;
• fizyolojik akustik – insanlarda ve hayvanlarda ses üreten ve sesi algılayan organların yapısını ve işleyişini açıklar.

Kelimenin daha dar anlamıyla akustik, sesin, yani insan kulağı tarafından algılanan gazlar, katılar ve sıvılardaki elastik titreşimlerin incelenmesi olarak anlaşılmalıdır. Bir ses dalgası yüzeylerden yansıyabilir, dağılabilir veya emilebilir. Ses yoğunluğu yansıma parametresi ne ile belirlenir? akustik özellikler sahip olduğu ve ses dalgasının içinden geçtiği şey.

Sesin doğası ve fiziksel özellikleri

Şekil 2. Sesin fiziksel özellikleri. Author24 - öğrenci çalışmalarının çevrimiçi değişimi

Ses dalgaları ve titreşimler mekanik değişimlerin özel bir durumudur. Ancak akustik tanımlamaların işitsel duyuların doğru değerlendirilmesi açısından taşıdığı önem ve tıbbi uygulama açısından önem taşıması nedeniyle bazı konuların daha detaylı incelenmesi önerilebilir.

Bugün aşağıdaki sesleri ayırt etmek gelenekseldir:

• tonlar veya müzikal sesler;
• sesler;
• sonik patlamalar.

Ton, sesin periyodik bir sürecidir. Bu işlem tamamen harmonikse, ton saf veya tam olarak adlandırılır ve karşılık gelen ses düzlemi dalgası karşılık gelen denklemle tanımlanır. Bu tür sesin temel fiziksel özelliği frekanstır. Harmonik olmayan titreşim karmaşık bir tona karşılık gelir. Örneğin diyapazon ile basit bir ton oluşturulurken, müzik enstrümanları sayesinde karmaşık bir ton duyulabilir.

Karmaşık bir tonun daha basit tonlara ayrışmasının en düşük frekansı yapısal birimler temel tona karşılık gelir, bu durumda geri kalan üst tonlar $2νο$, $3νο$ vb.'ye eşit frekanslara sahiptir.

Tanım 2

Spesifik yoğunluklarının (genlik A) göstergesi olan bir dizi titreşime fizikte akustik spektrum denir.

Karmaşık bir tonun spektrumu her zaman çizgilidir. Bu nedenle akustik spektrum en önemlilerinden biridir. fiziksel özellikler müzikal seslerÇünkü karmaşık, tekrarlanmayan bir zaman bağımlılığına sahip olabilir.

Araştırmacılar araba titreşimlerinden, alkışlardan, hışırtılardan, ocak alevlerinden, gıcırtılardan, ünsüz konuşma seslerinden vb. kaynaklanan gürültüyü içerir. Bu ses görünümü kaotik olarak değişen karmaşık tonların bir kombinasyonu olarak düşünülebilir

Tanım 3

Sonik patlama, patlama veya pop şeklinde kısa süreli, tekdüze bir ses etkisidir.

Sonik patlama, frekansı çok daha yüksek olan şok dalgasıyla karıştırılmamalıdır.

Sesin dalga doğası

Şekil 3. Dalga doğası ses. Author24 - öğrenci çalışmalarının çevrimiçi değişimi

Sistemi bir ses dalgasının görünümüne göre daha iyi tanımlamak için, ağzına kadar havayla dolu bir borunun içine yerleştirilmiş klasik bir hoparlör hayal etmek gerekir. Bu cihazın aniden ileri doğru hareket etmesi halinde, yakın çevredeki hava bir süreliğine sıkıştırılır. Bundan sonra hava boşluğu genişleyecek ve sıkıştırılmış hava alanını boru boyunca itecektir.

İşitme organına ulaştığında daha sonra ses haline gelecek ve kulak zarını "heyecanlandıracak" olan şey, bu dalga hareketidir. Gazın içinde ses dalgası oluştuğunda aşırı iç basınç oluşur, gereksiz yoğunluk oluşur ve parçacıklar dönüşüme uğrar. sabit hız. Sesi ve özelliklerini incelerken, maddi maddenin ses dalgasıyla orantılı olarak hareket etmediğini, ancak hareket eden hava kütlelerinde yalnızca geçici bir rahatsızlığın ortaya çıktığını hatırlamak önemlidir.

Not 1

Parçacıklar dalga dağılımının yönü boyunca titreşiyorsa, o zaman dalga sesine boylamsal denir, ancak yöne doğrudan dik olarak titreşirlerse, dalga sesi denir. dalga yayılımı, o zaman dalgaya enine denir.

Tipik olarak sıvılarda ve gazlarda ses tonları uzunlamasına, katılarda ise fiziksel bedenler Her iki türden dalga oluşturmak mümkündür. Enine dalgalar maddi organlar Orijinal formdaki değişime karşı direnç yoluyla ortaya çıkar. Yukarıdaki iki dalga türü arasındaki temel fark şudur: enine dalga polarizasyon özelliği ile donatılmıştır, ancak uzunlamasına olan değildir.

Modern akustiğin ana yönleri

Gürültünün doğası ve ses yalıtımı konularının incelenmesine ilişkin çok sayıda ve uzun vadeli bilimsel çalışma, bunların uygulanmasından bir süre sonra yayınlandı. Bu alandaki ilk çalışmalar yalnızca uçakların çıkardığı seslerle ilgiliydi. kara taşımacılığı ile. Ancak yavaş yavaş sağlam araştırmanın sınırları önemli ölçüde genişledi. Şu anda sanayileşmiş ülkelerin çoğunda, yeni cihazlar yaratma ve bu sorunlara çözüm geliştirmeyle ilgilenen kendi araştırma üniversiteleri bulunmaktadır.

Bilim adamları akustiğin aşağıdaki ana bölümlerini tanımlar:

• genel;
• mimari;
• geometrik;
• yapı;
• müzikal;
• psikolojik;
• biyolojik;
• elektrik ve havacılık;
• tıbbi;
• kuantum.

Akustik çalışmaları böyle fiziksel olaylar Ses dalgalarının oluşumu, yayılması, hissedilmesi ve sesin doğrudan işitme organları üzerinde yarattığı çeşitli etkiler gibi. Herkes gibi bilimsel dallar Akustiğin kendi kavramsal aygıtı vardır. Aynı zamanda disiplinler arası bir bölüm olarak kabul edilir, yani diğer bilgi alanlarıyla yakın ilişkilere sahiptir.

Akustiğin mimari, mekanik, müzik teorisi, elektronik ve matematik ile etkileşimi en açık ve net şekilde görülmektedir. Temel formüller akustik, elastik sabit bir ortam koşulları altında ses dalgalarının yayılma özellikleriyle doğrudan ilgilidir: ayakta durma ve denklemler düzlem dalgaları, dalga hızını doğru bir şekilde hesaplamak için formüller.