Синій кит – найбільша з нині живих тварин, видає звук, який значно голосніше шуму стартуючої ракети. Таку гучність людина не може винести. Існує навіть шумове зброю. Його гучність лише трохи сильніше голоси кита.
Від чого залежить гучність звуку? Чому інтенсивні і низькі звуки можуть заподіювати біль і навіть бути смертельно небезпечними, а високі — ні? Чому низькі звуки чутно на більшій відстані, ніж високі? Відповіді на ці питання дасть стаття.
Від чого залежить гучність звуку
Ця величина залежить від частоти звуку і довжини хвилі, від акустичного тиску і енергії звукового потоку. Але про все по порядку.
Від чого залежить гучність звуку? Фізика давно знає, що гучність визначається характеристиками хвилі. Чим швидше коливається джерело звуку, тим вище частота хвилі і тим менше її довжина. Високочастотні звуки ми називаємо тихими, сприймаємо їх як тонкі. Можемо почути тільки на невеликій відстані з-за малої довжини хвилі. Звуки низької частоти вважаються грубими, сприймаються як голосні, їх чути здалеку.
Акустичний тиск і звуковий потік
Від чого залежить гучність звуку? Крім характеристик хвилі, від акустичного тиску. Це тиск, що перевищує атмосферний, його породжує коливне тіло. Якщо джерело звуку рухається з великою амплітудою, низькою частотою, тиск сильно зростає.
Тиск створює енергію звукового потоку. Ця величина вимірюється в Вт/ м2 і показує, яку кількість кінетичної енергії проходить через поверхню за 1 секунду. Чим вище тиск, тим інтенсивніше потік.
Гучність звуку та його енергія
На питання, від чого залежить гучність звуку, фізика дає відповідь: від потоку звукової енергії. Припустимо, енергія зросла в 10 разів — гучність збільшиться на один бел (1 б). Бел — це одиниця виміру гучності, однак для зручності і точності вимірювань було вирішено використовувати децибели (1 дб = 0,1 б).
Позначимо початкову звукову енергію як Е0. Якщо вона зросте в 10 разів і дорівнює 10 Е0, то гучність збільшиться на 10 дб, якщо в 100 разів — на 20 дб і т. д. Коливання звукової енергії, які здатне сприйняти людське вухо, мають межі. Їх діапазон — це зміна в 10 трильйонів разів, зміна гучності — 130 дб. Мінімальний рівень звукової енергії Е0=10-12 Вт/ м2. Такий слабкий звук здатний почути не кожен, а тільки чоловік з дуже розвиненим слухом. Саме з величиною Е0 порівнюють всі звуки, щоб охарактеризувати їх як тихі або голосні.
Для наочності наведемо приклади найпоширеніших звуків, порівняти їх гучності і величини енергії звукового потоку. Мається на увазі, що звуки сприймаються людиною з відстані в кілька метрів.
| Вид звуку | Гучність звуку (дб) | Енергія звукового потоку (Вт/м2) |
| шелест листя | 10 | 10-11 |
| цокання годинника | 20 | 10-10 |
| спокійна розмова | 40 | 10-8 |
| гучний розмова | 70 | 10-5 |
| шумна вулиця | 90 | 10-3 |
| поїзд метро | 100 | 10-2 |
Нечутні звуки і больовий поріг
Від чого залежить гучність звуку? Крім усього, що вже було розглянуто, від порогу чутності. Звук може бути скільки завгодно гучним (для інших живих істот або спеціальних приладів), але якщо його частота менше 16-20 Гц (інфразвук) і більше 16-20 гц (ультразвук), то ми його не сприймемо.
Хоча і інфразвук, ультразвук ми не чуємо, вони впливають на людину по-різному. Інфразвук гучністю 75 дб шкодить здоров’ю, 120 дб — це больовий поріг людини, а звук 180 дб призводить до смерті. Такий ефект пояснюється тим, що низькі частоти інфразвуку занадто сильно підвищують тиск. Ультразвук не представляє небезпеки, його широко застосовують у медицині, різних галузях промисловості, будівництві.
