Глава 3. Звуковые волны

3.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА

Механические волны, распространяющиеся в упругих средах в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц, называются звуковыми волнами, или просто звуком.

Волны с частотами меньше 16 Гц называют инфразвуком, а с частотами, превышающими 20 000 Гц, - ультразвуком. Границы частотного диапазона звука установлены не на основе каких-либо физических представлений, а исходя лишь из того факта, что именно этот частотный диапазон воспринимается человеком. Иными словами, звук - это механические волны, которые воспринимает человеческое ухо.

В данной теме необходимо рассматривать два различных аспекта: с одной стороны, физические характеристики звуковой волны, с другой - как воспринимает человек эти волны. Физические характеристики волны не зависят от нашего восприятия и поэтому являются объективными характеристиками. Восприятие звука человеком всегда субъективно, оно зависит от качества воспринимающего аппарата и различно у всех людей.

Начнем рассмотрение с физических характеристик звука.

Поскольку звук - это механическая волна, то ему будут соответствовать все характеристики механических волн, рассмотренные в главе 2:

ν - частота звука, количество колебаний, совершаемых частицами среды за 1 с. Частота звука определяется его источником и не зависит от среды, в которой он распространяется.

υ - скорость звуковой волны существенно зависит от среды распространения, в частности от ее плотности и упругости. В воздухе звук распространяется со скоростью «330 м/с, в воде его скорость - 1500 м/с, в стальном стержне - около 5000 м/с.

Ι - интенсивность звука, основная энергетическая характеристика - средняя энергия, переносимая волной за 1 с через площадку 1 м², расположенную перпендикулярно направлению распространения волны: