Modrá veľryba, najväčšie živé zviera, vydáva zvuk, ktorý je oveľa hlasnejší ako zvuk štartujúcej rakety. Takú hlasitosť človek neznesie. Existuje dokonca aj hluková zbraň. Jeho hlasitosť je len o niečo vyššia ako hlas veľryby.
Čo určuje hlasitosť zvuku? Prečo môžu intenzívne a nízke zvuky bolieť a byť dokonca smrteľné, zatiaľ čo vysoké nie? Prečo sú nízke zvuky počuť na väčšiu vzdialenosť ako vysoké? Článok odpovie na tieto otázky.
Čo určuje hlasitosť zvuku
Táto hodnota závisí od frekvencie zvuku a vlnovej dĺžky, od akustického tlaku a energie prúdu zvuku. Ale najprv to.
Čo určuje hlasitosť zvuku? Fyzika už dlho vie, že hlasitosť je určená charakteristikami vlny. Čím rýchlejšie zdroj zvuku vibruje, tým vyššiefrekvenciu vlny a tým kratšiu jej dĺžku. Vysokofrekvenčné zvuky nazývame tichými, vnímame ich ako jemné. Počujeme len na krátku vzdialenosť kvôli malej vlnovej dĺžke. Nízkofrekvenčné zvuky sa považujú za hrubé, vnímajú sa ako hlasné a možno ich počuť z diaľky.
Akustický tlak a prietok zvuku
Čo určuje hlasitosť zvuku? Okrem charakteristík vlny, z akustického tlaku. Tento tlak je väčší ako atmosférický tlak, vytvára vibrujúce teleso. Ak sa zdroj zvuku pohybuje s veľkou amplitúdou a nízkou frekvenciou, tlak sa výrazne zvyšuje.
Tlak vytvára energiu zvukového prúdu. Táto hodnota sa meria vo W / m2 a ukazuje, koľko kinetickej energie prejde povrchom za 1 sekundu. Čím vyšší je tlak, tým intenzívnejší je prietok.
Hlasitosť a energia zvuku
Na otázku, od čoho závisí hlasitosť zvuku, dáva odpoveď fyzika: z toku zvukovej energie. Predpokladajme, že energia vzrástla 10-krát - objem sa zvýši o jeden bel (1 b). Bel je jednotka hlasitosti, avšak pre pohodlie a presnosť meraní bolo rozhodnuté použiť decibely (1 dB=0,1 b).
Označte počiatočnú energiu zvuku ako E0. Ak sa zvýši 10-krát a rovná sa 10 E0, potom sa hlasitosť zvýši o 10 dB, ak 100-krát - o 20 dB, atď. Kolísanie zvukovej energie, ktorú ľudské ucho dokáže vnímať, má svoje hranice. Ich rozsah sa mení o 10biliónkrát, zmena hlasitosti - 130 dB. Minimálna hladina akustickej energie E0=10-12 W/m2. Tak slabý zvuk nepočuje každý, ale len človek s veľmi vyvinutým sluchom. Práve s hodnotou E0 sa porovnávajú všetky zvuky, aby sme ich charakterizovali ako tiché alebo hlasné.
Pre prehľadnosť si uveďme príklady najbežnejších zvukov, porovnajme ich hlasitosť a energiu zvukového prúdu. Rozumie sa, že zvuky človek vníma zo vzdialenosti niekoľkých metrov.
| Typ zvuku | Hlasitosť zvuku (db) | Zvuková energia (W/m2) |
| šušťanie lístia | 10 | 10-11 |
| tikajúce hodiny | 20 | 10-10 |
| pokojný rozhovor | 40 | 10-8 |
| hlasná reč | 70 | 10-5 |
| hlučná ulica | 90 | 10-3 |
| vlak metra | 100 | 10-2 |
Nepočuteľné zvuky a prah bolesti
Čo určuje hlasitosť zvuku? Popri všetkom, čo už bolo zvážené, od prahu počutia. Zvuk môže byť ľubovoľne hlasný (pre iné živé bytosti alebo špeciálne zariadenia), ale ak je jeho frekvencia nižšia ako 16-20 Hz (infrazvuk) a väčšia ako 16-20 kHz (ultrazvuk), potom ho nebudeme vnímať.
Hoci nepočujeme infrazvuk a ultrazvuk,pôsobia na človeka rôznymi spôsobmi. Infrazvuk s hlasitosťou 75 dB je zdraviu škodlivý, 120 dB je prah bolesti človeka a zvuk 180 dB vedie k smrti. Tento efekt sa vysvetľuje skutočnosťou, že nízke frekvencie infrazvuku príliš zvyšujú tlak. Ultrazvuk nie je nebezpečný, má široké využitie v medicíne, rôznych priemyselných odvetviach, stavebníctve.
