Кулага.md 9.6 KB
# Акустика
Акустика — область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких. Современная акустика охватывает широкий круг вопросов, в ней выделяют ряд разделов: физическая акустика, которая изучает особенности распространения упругих волн в различных средах, - физиологическая акустика, изучающая устройство и работу звуковоспринимающих и звукообразующих органов у человека и животных, и др. В узком смысле слова под акустикой понимают учение о звуке, т. е. об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, воспринимаемых человеческим ухом.
Звуковые колебания и волны — частный случай механических колебаний и волн. Однако в связи с важностью акустических понятий для оценки слуховых ощущений, а также и в связи с медицинскими приложениями, целесообразно некоторые вопросы разобрать специально.
Принято различать следующие звуки: 1) тоны, или музыкальные звуки; 2) шумы; 3) звуковые удары.
Тоном называется звук, являющийся периодическим процессом. Если этот процесс гармонический, то тон называется простым или чистым, а соответствующая плоская звуковая волна описывается уравнением (5.48). Основной физической характеристикой чистого тона является частота. Ангармоническому (негармоническому) колебанию соответствуетсложный тон. Простой тон издает, например, камертон, сложный тон создается музыкальными инструментами, аппаратом речи (гласные звуки) и т. п.
Шумом называют звук, отличающийся сложной неповторяющейся временной зависимостью.
К шуму относятся звуки от вибрации машин, аплодисменты, шум пламени
горелки, шорох, скрип, согласные звуки речи и т. п.
Звуковой удар — это кратковременное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и т. п. Не следует путать звуковой удар с ударной волной.
Энергетической характеристикой звука как механической волны является интенсивность.
Высота тона— субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона.
В значительно меньшей степени высота зависит от сложности тона и его интенсивности: звук большей интенсивности воспринимается как звук более низкого тона. Тембрзвука почти исключительно определяется спектральным составом. Громкость— еще одна субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения.
Звук, как и свет, является источником информации, и в этом главное его значение.
Звуки природы, речь окружающих нас людей, шум работающих машин многое сообщают нам. Чтобы представить значение звука для человека, достаточно временно лишить себя возможности воспринимать звук — закрыть уши.
Естественно, что звук может быть и источником информации о состоянии внутренних органов человека.
Распространенный звуковой метод диагностики заболеваний — аускультация (выслушивание) — известен еще со II в. до н. э. Для аускультации используют стетоскоп или фонендоскоп. Фонендоскоп состоит из полой капсулы 1 с передающей звук мембраной 2, прикладываемой к телу больного, от нее идут резиновые трубки 3 к уху врача. В полой капсуле возникает резонанс столба воздуха, вследствие чего усиливается звучание и улучшается аускультация.
При аускультации легких выслушивают дыхательные шумы, разные хрипы, характерные для заболеваний. По изменению тонов сердца и появлению шумов можно судить о состоянии сердечной деятельности. Используя аускультацию, можно установитьналичие перистальтики желудка и кишечника, прослушать сердцебиение плода.
Для одновременного выслушивания больного несколькими исследователями с учебной целью или при консилиуме используют систему, в которую входят микрофон, усилитель и громкоговоритель или несколько телефонов.
Принципиальные отличия от двух изложенных выше звуковых методов имеетперкуссия. В этом методе выслушивают звучание отдельных частей тела при простукивании их.
Представим замкнутую полость внутри какого-нибудь тела, заполненную воздухом. Если вызвать в этом теле звуковые колебания, то при определенной частоте звука воздух в полости начнет резонировать, выделяя и усиливая тон, соответствующий размеру и положению полости. Схематично тело человека можно представить как совокупность газонаполненных (легкие), жидких (внутренние органы) и твердых (кость) объемов. При ударе по поверхности тела возникают колебания, частоты которых имеют широкий диапазон. Из этого диапазона одни колебания погаснут довольно быстро, другие же, совпадающие с собственными колебаниями пустот, усилятся и вследствие резонанса будут слышимы. Опытный врач по тону перкуторных звуков определяет состояние и топографию внутренних органов.
Во всяком закрытом помещении отраженный от стен, потолков, мебели звук падает на другие стены, полы и пр., вновь отражается и поглощается и постепенно угасает. Поэтому даже послетого, как источник звука прекратит действие, в помещении все еще имеются звуковые волны, которые создают гул. Особенно это заметно в больших просторных залах. Процесс постепенного затухания звука в закрытых помещениях после выключения источника называют реверберацией.
ЗАДАЧИ
Звуковые колебания, имеющие частоту ?=0,5 кГц и амплитуду A=0,25 мм, распространяются в упругой среде. Длина волны ?=70 см. Найти: 1) скорость v распространения волн; 2) максимальную скорость vmax частиц среды.
Решение:
Дано: ν=0,5 кГц = 500 Гц A=0,25 мм = 2,5 * 10^-4 m λ=70 см = 0,7 m Найти V, }max = ?
V= ν * λ = 500гц * 0,7м = 350 м/с } = Awcoswt, } = Asin wt. }max = Aw = 2ПVA = 2П * 500Гц * 2,5 * 10^-4м = 0,785 м/с