Akustika je znanost o zvoku. Glavne smeri sodobne akustike

Zvok je fenomen, ki je iz globoke antike razburil človeške misli. Pravzaprav se je svet različnih zvokov pojavil na Zemlji že dolgo pred pojavom ljudi na njem. Prvi zvoki so se slišali tudi med rojstvom našega planeta. Nastale so zaradi močnih udarcev, nihanja snovi in ​​vrenja vroče snovi.

Zvok v naravnem okolju

Ko so se prve planete pojavile na planetu, so morale na koncu nujno dobiti čim več informacij o okoliški resničnosti. In ker je zvok eden od glavnih nosilcev informacij, so se v favni začele pojavljati evolucijske spremembe v možganih, ki so postopoma privedle do tvorbe slušnih organov.

Zdaj bi lahko primitivne živali z zajemanjem zvočnih vibracij dobile potrebne informacije o nevarnosti, ki pogosto prihajajo iz nevidnih predmetov. Kasneje so se živa bitja naučila uporabljati zvoke za druge namene. Uporaba avdio informacij se je povečala v procesu evolucije samih živali. Zvočni signali so začeli služiti kot sredstvo primitivne komunikacije med njimi. Z zvoki so se začeli opozarjati na nevarnost, služil je tudi kot poziv k združevanju za bitja s črednim nagonom.

Človek - mojster zvokov

Toda le človek se je naučil, kako v celoti uporabljati zvok za svoje namene. V nekem trenutku so se ljudje srečevali s potrebo po prenosu znanja drug drugemu in iz generacije v generacijo. Človek, ki je podrejen tem ciljem, je raznolikost zvokov, ki se jih je naučil objavljati in dojemati skozi čas. Iz te množice zvokov se je kasneje pojavil govor. Zvok je postal tudi polnjenje prostega časa. Ljudje so sami odkrili melodičnost piščalke padajočega tetive lokov, moč ritmičnih lesenih predmetov, ki se udarjajo med seboj. Tako so nastali prvi, najpreprostejši glasbeni inštrumenti in s tem tudi umetnost glasbe.

Vendar pa človeška komunikacija in glasba nista edini zvok, ki se je pojavil na Zemlji z videzom ljudi. Zvoki so spremljali številni delovni procesi: izdelava različnih predmetov iz kamna in lesa. In s prihodom civilizacije, z izumom kolesa, so se ljudje prvič soočili s problemom glasnega hrupa. Znano je, da je že v antičnem svetu, trkanje koles na cestah tlakovana s kamnom pogosto povzročil slabo spanje med prebivalci obcestnih hiš. V boju proti temu hrupu je bilo izumljeno prvo orodje za zmanjšanje hrupa: slama je bila položena na pločnik.

Problem hrupa, ki raste

Ko je človeštvo poznalo prednosti železa, se je problem hrupa začel širiti na svetovni ravni. Ko je izumil smodnik, je človek ustvaril zvočni vir takšne moči, ki zadostuje, da povzroči opazno škodo lastnemu slušnemu aparatu. V času industrijska revolucija med takšnimi negativnimi stranskimi učinki kot. t onesnaževanje okolja izčrpanost naravnih virov, nenazadnje problem velikega industrijskega hrupa.

Anekdota iz življenja

Kljub temu pa še danes vsi proizvajalci industrijske opreme temu vprašanju ne namenjajo vsaj malo pozornosti. Upravljanje daleč od vseh rastlin in tovarn skrbi ohranjanje zdravega sluha pri podrejenih.

Včasih slišite takšne zgodbe. Glavni inženir enega od velikih industrijskih podjetij je naročil nameščanje mikrofonov v hrupnejših delavnicah, povezanih z zvočniki zunaj stavb. Po njegovem mnenju bodo mikrofoni sesali nekaj hrupa. Seveda se z vso komičnostjo te zgodbe sprašuje o razlogih za takšno nepismenost v zadevah, povezanih z zmanjševanjem hrupa in zvočno izolacijo. In edini razlog za to je v izobraževalnih ustanovah višjega, sekundarnega in sekundarnega posebnega ravni izobraževanja šele v zadnjih desetletjih so začeli uvajati posebne tečaje akustike.

Znanost o zvokih

Prvi poskus razumevanja narave zvoka je naredil Pitagora, ki je preučil vibracije niza. Po mnogih pitagorskih stoletjih to področje ni vzbudilo zanimanja raziskovalcev. Seveda so številni stari znanstveniki sodelovali pri gradnji lastnih akustičnih teorij, vendar te znanstvene študije niso temeljile na matematičnih izračunih, ampak so bile bolj podobne izoliranim filozofskim argumentom.

Šele po več kot tisoč letih je Galileo začel z novo znanostjo o zvočni akustiki. Najpomembnejši pionirji na tem področju so bili Rayleigh in Helmholtz. V devetnajstem stoletju so ustvarili teoretične osnove sodobne akustike. Hermann Helmholtz je predvsem znan po svojih študijah o lastnostih resonatorjev in Rayleigh je postal Nobelov nagrajenec zaradi svojega temeljnega dela na teoriji zvoka.

Glavne smeri sodobne akustike

Številne znanstvene študije o naravi hrupa ter vprašanja zmanjševanja hrupa in zvočne izolacije so bile objavljene kasneje. Prva dela na tem področju so se ukvarjala predvsem s hrupom, ki ga povzroča letalska tehnologija in zemeljski promet. Toda sčasoma so se meje teh študij znatno razširile. Trenutno ima večina industrializiranih držav svoje raziskovalne inštitute, ki sodelujejo pri razvoju rešitev teh težav.

Danes so najbolj znani naslednji deli akustike: splošni, geometrijski, arhitekturni, konstrukcijski, psihološki, glasbeni, biološki, električni, letalski, transportni, medicinski, ultrazvočni, kvantni, govorni, digitalni. Naslednja poglavja bodo obravnavala nekatere od naštetih delov znanosti o zvoku.

Splošne določbe. T

Najprej je treba podati definicijo znanosti, ki je obravnavana v tem članku. Akustika je področje znanja o naravi zvoka. Ta znanost preučuje pojave, kot so pojav, distribucija, občutek zvoka in različni učinki zvoka na organe sluha. Kot vse druge znanosti ima tudi akustika svoj konceptualni aparat.

Akustika je znanost, ki velja za eno od vej fizikalne znanosti. Je pa tudi interdisciplinarna industrija, ki je tesno povezana z drugimi področji znanja. Interakcija akustike z mehaniko, arhitekturo, glasbeno teorijo, psihologijo, elektroniko in matematiko je najbolj vidna. Najpomembnejše formule akustike zadevajo lastnosti razmnoževanja. zvočnih valov v pogojih elastičnega medija: enačbe ravninskih in stoječih valov, formule za izračun hitrosti valov.

Uporaba v glasbi

Glasbena akustika - veja, ki raziskuje glasbene zvoke z vidika fizike. Ta industrija je tudi interdisciplinarna. V znanstvenih delih o glasbeni akustiki se aktivno uporabljajo dosežki matematike, glasbene teorije in psihologije. Osnovni pojmi te znanosti: smola, dinamični in tonski odtenki, ki se uporabljajo v glasbenih zvokih. Ta del akustike je namenjen predvsem raziskovanju občutkov, ki se pojavijo, ko oseba zaznava zvoke, kot tudi značilnosti glasbene intonacije (reprodukcija zvokov določene višine). Ena najobsežnejših raziskovalnih tem glasbene akustike je tema glasbenih instrumentov.

Praktična uporaba

Znanstveniki, ki sodelujejo v teoriji glasbe, so uporabili rezultate raziskav glasbene akustike za gradnjo glasbenih konceptov, ki temeljijo na naravoslovju. Fiziki in psihologi so sodelovali pri glasbeni percepciji. Domači znanstveniki, ki so delali na tem področju, so razvili teoretično osnovo (N. Garbuzov je znan po svoji teoriji o območjih glasbene percepcije) in uporabo dosežkov v praksi (L. Termen, A. Volodin, E. Murzin) ).

V zadnjih letih se vedno bolj pojavljajo interdisciplinarna znanstvena dela, v katerih se celovito obravnava akustika zgradb različnih arhitekturnih stilov in obdobij. Podatki, pridobljeni iz raziskav na tem področju, se uporabljajo za izdelavo tehnik za razvoj glasbenega sluha in tehnik za uglaševanje glasbenih instrumentov. Zato lahko sklepamo, da je glasbena akustika veja znanosti, ki danes ni izgubila svojega pomena.

Ultrazvok

Človeških organov sluha ni mogoče zaznati v vseh zvokih. Ultrazvočna akustika - akustični odsek, ki preučuje zvočne vibracije v območju od 20 kHz. Zvoki te frekvence so zunaj človeškega zaznavanja. Ultrazvok je razdeljen na tri vrste: nizkofrekvenčna, srednjefrekvenčna, visokofrekvenčna. Vsaka vrsta ima svojo specifičnost razmnoževanja in praktično uporabo. Ultrazvok lahko ustvarite ne le umetno. Pogosto jih najdemo v divjih živalih. Hrup, ki ga oddaja veter, je deloma sestavljen iz ultrazvoka. Tudi takšne zvoke reproducirajo nekatere živali in jih ujamejo njihovi organi sluha. To vsi vedo bat je eno takšno bitje.

Ultrazvočna akustika je veja akustike, ki je našla praktično uporabo v medicini, v različnih znanstvenih poskusih in raziskavah v vojaški industriji. Zlasti v začetku dvajsetega stoletja v Rusiji je bila izumljena naprava za odkrivanje podvodnih ledenih gora. Delovanje te naprave je temeljilo na generiranju in ujetju ultrazvočnih valov. Iz tega primera je jasno, da je ultrazvočna akustika znanost, katere dosežke se v praksi uporablja že več kot sto let.