Ձայնի ինտենսիվությունը էներգիայի քանակն է, որը ձայնային ալիքը փոխանցում է 1 վայրկյանում միջավայրի միավորի տարածքով: Ինտենսիվությունը կախված է ալիքի հաճախականությունից, ակուստիկ ճնշումից։ Ինչպես տեսնում եք, շատ այլ հասկացություններ կապված են ինտենսիվության հետ՝ ձայնային ալիք, դրա հաճախականություն, ակուստիկ ճնշում, ձայնային էներգիայի հոսք: Որպեսզի հասկանանք, թե ինչ է ինտենսիվությունը, մենք մանրամասն կներկայացնենք դրա հետ կապված յուրաքանչյուր տերմին:
Ինչպես է հայտնվում ձայնը
Ձայնը կարող է գալ թրթռացող մարմնից: Այն պետք է բավական արագ թրթռա միջավայրում խանգարում ստեղծելու և ակուստիկ ալիք առաջացնելու համար: Սակայն դրա առաջացման համար անհրաժեշտ է ևս մեկ պայման՝ միջավայրը պետք է լինի առաձգական։ Էլաստիկությունը սեղմմանը կամ ցանկացած այլ տեսակի դեֆորմացմանը դիմակայելու ունակությունն է (եթե խոսենք պինդ մարմինների մասին): Այո, պինդ մարմինները, հեղուկները, գազերը և օդը (որպես տարբեր գազերի խառնուրդ) ունեն առաձգականություն, սակայն տարբեր աստիճանի:
Առաձգականության արժեքորոշվում է խտությամբ. Հայտնի է, որ պինդ միջավայրերը (փայտ, մետաղներ, երկրակեղև) շատ ավելի լավ են փոխանցում ձայնը, քան հեղուկները։ Եվ եթե համեմատենք ջուրն ու օդը, ապա երկրորդ միջավայրում ձայնային ալիքն ամենավատն է տարբերվում։
Օդի և ավելի խիտ միջավայրի առաձգականությունը պայմանավորված է տարբեր պատճառներով: Հեղուկներում և պինդ մարմիններում գոյություն ունեն միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժեր։ Նրանք մասնիկները միասին պահում են բյուրեղյա ցանցի մեջ, և ձայնային ալիքի համար շատ հեշտ է տարածվել իր հանգույցներով:
Օդի մոլեկուլները միմյանց հետ կապված չեն, դրանք բաժանված են մեծ հեռավորություններով։ Մասնիկները չեն ցրվում շարունակական և անկանոն շարժման, ինչպես նաև ձգողականության պատճառով։ Դա վաղուց է նկատվել՝ որքան հազվադեպ է օդը (օրինակ՝ մթնոլորտի վերին շերտերում), այնքան քիչ է ձայնի ինտենսիվությունը, բարձրությունը։ Լուսնի վրա կատարյալ լռություն է, ոչ թե այն պատճառով, որ ձայն չկա, այլ օդի բացակայության պատճառով։
Ինչպես է ձայնային ալիքը անցնում օդում
Մեզ համար ամենամեծ հետաքրքրությունը օդում ձայնային (ակուստիկ) ալիքի տարածումն է։ Երբ մարմինը շեղվում է իր սկզբնական դիրքից, այն սեղմում է մոտակա օդը իր մի կողմից։ Մյուս կողմից, միջինը հազվադեպ է: Վերադառնալով իր սկզբնական դիրքին՝ ձայնի աղբյուրը շեղվում է մյուս կողմը և սեղմում այնտեղ օդը։ Սա շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև մարմինը դադարի շարժվել։
Ինչպե՞ս են իրենց պահում մասնիկները: Նրանց քաոսային շարժմանը ավելանում է տատանողականը։ Ի տարբերություն մոլեկուլների մշտական ջերմային շարժման, թրթռումային շարժումն ունի մեկ ուղղություն. Օդի շերտումորը ուղղահայաց է մարմնի շեղման ուղղությանը, մասնիկները սկսում են հրել միմյանց։ Նրանք ձայնի աղբյուրի հետ շարժվում են նույն ուղղությամբ։ Այսպիսով, օդի փոփոխական սեղմում-հազվադեպությունը փոխանցվում է օդի մի շերտից մյուսը։ Սա ակուստիկ ալիքն է: Ձայնի ինտենսիվությունը մեծություն է, որը կախված է ալիքի հիմնական բնութագրերից՝ հաճախականությունից և երկարությունից:
Ձայնի հաճախականություն
Ալիքի հաճախականությունը կախված է նրանից, թե որքան արագ է թրթռում ձայնի աղբյուրը: Բոլոր մարմինները թրթռում են տարբեր հաճախականություններով, բայց ոչ բոլոր հաճախականությունները հասանելի են մեր ընկալմանը: Մեր լսած ալիքները կոչվում են ձայն: Ակուստիկ ալիքի հաճախականությունը չափվում է հերցով (1 Հց հավասար է 1 տատանում վայրկյանում):
Սեղմված և հազվադեպ օդի շերտերը փոխարինվում են: Ալիքի երկարությունը հավասար է հարակից շերտերի միջև եղած հեռավորությանը, որոնցում ճնշումը նույնն է: Ձայնը չի տարածվում անորոշ ժամանակով, քանի որ ալիքը թուլանում է, քանի որ հեռավորությունը մեծանում է: Որքանով է այն անցնում, կախված է ակուստիկ ալիքի երկարությունից և հաճախականությունից: Այս մեծությունները ուղիղ համեմատական են. բարձր հաճախականության ալիքներն ավելի կարճ են, քան ցածր հաճախականությունները: Մենք խոսում ենք բարձր հաճախականության ձայների մասին, քանի որ բարձր, ցածր հաճախականության ալիքները ցածր ձայներ են առաջացնում:
Ձայնի ինտենսիվության մակարդակը ուղղակիորեն կախված է ակուստիկ թրթռումների հաճախականությունից և ալիքի երկարությունից: Այսպիսով, մոծակի ճռռոցը հնչում է 10 հազար Հց հաճախականությամբ և ունի ընդամենը 3,3 սմ ալիքի երկարություն:Կովի մռայլը ինտենսիվ ձայն է, որը կարելի է լսել առնվազն 10 մետրից: Դրա հաճախականությունը 30 Հց է։
Ակուստիկ ճնշում
Յուրաքանչյուր շերտումօդը, որին հասել է ձայնային ալիքը, ճնշումը փոխվում է կամ վեր կամ վար: Այն քանակությունը, որով այն ավելանում է մթնոլորտային ճնշման համեմատ, կոչվում է ակուստիկ (ձայնային) ճնշում:
Մեր ականջը զարմանալիորեն զգայուն է: Դժվար է հավատալ, բայց դա տարբերակում է ճնշման փոփոխությունը 0,01 միլիոներորդ գրամի միավորի վրա: Խշշոցը շատ քիչ ճնշում է ստեղծում, այն հավասար է 310-5 N/m2: Այս արժեքը 31010 անգամ պակաս է մթնոլորտային ճնշումից: Պարզվում է, որ մարդու լսողությունն ավելի ճշգրիտ է, քան քիմիական կշեռքները։ Ֆիզիոլոգները ուսումնասիրել են թմբկաթաղանթի առաձգականությունը և ճնշումը, որը գործադրվում է ամենահանգիստ ձայնի կողմից։ Տվյալները համեմատելուց հետո նրանք եկան այն եզրակացության, որ թմբկաթաղանթը ուռչում է ատոմի չափից փոքր հեռավորության վրա։
Ձայնի ինտենսիվությունը և ձայնային ճնշումը ուղղակիորեն կապված են: Երբ մարմինը թրթռում է ցածր հաճախականությամբ, այն զգալիորեն մեծացնում է ճնշումը. ձայնը ուժեղ է դուրս գալիս: Ձայնի ինտենսիվությունը (ուժը) համաչափ է ակուստիկ ճնշման քառակուսու հետ։
Ձայնային էներգիայի հոսք
Տարբեր հաճախականության և ինտենսիվության հնչյունները որոշվում են ձայնային էներգիայի հոսքով: Ձայնային ալիքը գնդակի տեսքով տարածվում է բոլոր ուղղություններով։ Որքան առաջ է անցնում ալիքը, այնքան այն թուլանում է: Այն էներգիան, որը նա կրում է, բաշխվում է աճող տարածքի վրա. ձայնը թուլանում է: Ձայնային էներգիայի քառակուսին հակադարձ համեմատական է թրթռացող մարմնի հեռավորության քառակուսուն։
Ձայնային էներգիայի հոսքը կինետիկ էներգիայի քանակն է, որը կրում էալիքը մեկ մակերեսի վրա վայրկյանում: Սա վերաբերում է միջավայրի մակերեսին, օրինակ՝ օդի շերտին, որը գտնվում է առաձգական ալիքի ուղղության ուղիղ անկյան տակ։ Էներգիայի հոսքը չափվում է վտներով (Վտ):
Ձայնի ուժ
Ձայնի ուժգնությունը (ինտենսիվությունը) մի մեծություն է, որը գտնելու համար անհրաժեշտ է իմանալ, թե որն է էներգիայի հոսքը: Դրա արժեքը պետք է բաժանվի ալիքի տարածմանն ուղղահայաց մակերեսով (m2-ով):
Ձայնի ինտենսիվությունը նշվում է I տառով: (I0)-ի նվազագույն արժեքը 10-12 Վտ/մ2 է:. Որքան բարձր է ինտենսիվությունը, այնքան ավելի բարձր է հնչում ձայնը: Ձայնի ուժի և բարձրության կախվածությունը հաստատվել է էմպիրիկորեն: Նկատվել է, որ երբ ինտենսիվությունը մեծանում է 10 անգամ, ձայնը մեծանում է 10 դեցիբելով (դբ), երբ 100 անգամ՝ 20 դԲ-ով։
Լսելի և անլսելի ձայներ
Ֆիզիոլոգիան թույլ է տալիս մարդուն ձայներ լսել միայն որոշակի սահմաններում: Եթե մարմինը թրթռում է ավելի քան 16-20 կիլոհերց (կՀց) և 16-20 Հց-ից պակաս հաճախականությամբ, ապա մեր ականջը չի կարողանա դա ընկալել։
Ձայնի հաճախականությունը և ինտենսիվությունը կապված են: Բարձր հաճախականությամբ ձայնային ալիքները շատ քիչ էներգիա են փոխանցում: Բավական չէ բավականաչափ փոխել ակուստիկ ճնշումը, որպեսզի մեր ականջի թմբուկը թրթռա: Ասում են, որ նման ձայները գերազանցում են լսողության շեմը:
16 հազար Հց-ից պակաս հաճախականությամբ ալիքը կոչվում է ուլտրաձայն: Ամենահայտնի արարածները«Խոսել» ուլտրաձայնի հետ, սրանք դելֆիններ և չղջիկներ են: Ինֆրաձայնը, թեև մենք չենք լսում, որոշակի ինտենսիվությամբ (190-200 դԲ) կարող է հանգեցնել մահվան, քանի որ այն չափազանց մեծացնում է ճնշումը թոքային ալվեոլներում:
Հետաքրքիր է, որ տարբեր հաճախականությունների դեպքում բարձրության և ձայնի ինտենսիվության կախվածությունը տարբեր է: Միջին հաճախականություններում (մոտ 1000 Հց) մարդն ինտենսիվության փոփոխություններ է զգում ընդամենը 0,6 դԲ-ով։ Հաճախականության մակարդակների սահմանափակումը բոլորովին այլ խնդիր է: Դրանց վրա մենք հազիվ կարող ենք տարբերակել ձայնի ինտենսիվության փոփոխությունը 3 միավորով։
Հնչյունների դասակարգում
Ձայնի ինտենսիվությունը չափվում է W/m2-ով, սակայն դեցիբելներն օգտագործվում են ձայները միմյանց հետ և ինտենսիվության նվազագույն մակարդակով համեմատելու համար:
Հնչյունները բաժանվում են՝
- շատ թույլ (0-20 դԲ);
- թույլ (21-40 դԲ);
- չափավոր (41-60 դԲ);
- բարձրաձայն (61-80 դԲ);
- շատ բարձր (81-100 դԲ);
- խլացում (ավելի քան 100 դԲ).
Նկարը ցույց է տալիս տարբեր ինտենսիվության ամենատարածված հնչյունների օրինակները:
ընդունելի գներ
Մշտական աղմուկը կամ այն, որը երկար ժամանակ պահպանվում է, կոչվում է ֆոնային աղմուկ: Բնակարանի համար 20-30 դԲ-ը ֆոնային աղմուկի նորմալ մակարդակ է: Դա մարդու կողմից ընկալվում է որպես լռություն։ 40 դԲ ձայները նույնպես ընդունելի են, սակայն գրասենյակների և հաստատությունների համար ընդունելի է 60 դԲ ձայն: 70 դԲ ծավալով հնչյունների երկարատև ազդեցությունը հանգեցնում էկենտրոնական նյարդային համակարգի խանգարումներ. Հենց նման բարձրությամբ է «հնչում» փողոցը, իսկ բանուկ պողոտաներում աղմուկը հասնում է 85-90 դԲ-ի։ 100 դԲ ձայները նվազեցնում են լսողությունը և կարող են հանգեցնել լսողության ամբողջական կորստի:
Ձայնի ինտենսիվությունը արժեք է, որի թույլատրելի արժեքները սահմանված են սանիտարական կանոններով և կանոնակարգերով (SanPiN): Ժամկետը, որի ընթացքում թույլատրվում է միացնել աղմկոտ կենցաղային տեխնիկան, բարձր խոսել, վերանորոգել և այլն, որոշվում է «Խաղաղության և հանգստության մասին» օրենքով։ Յուրաքանչյուր տարածքի համար վերցվում է առանձին։ Յուրաքանչյուր մարզում ժամը կարող է տարբեր լինել. ինչ-որ տեղ ցերեկային ժամերը սկսվում են առավոտյան 7:00-ին, իսկ ինչ-որ տեղ 9:00-ին: Օրինակ, Մոսկվայի մարզում աշխատանքային օրերին ժամը 21:00-ից 8:00-ն, իսկ հանգստյան օրերին՝ 22:00-ից 10:00-ն ընկած ժամանակահատվածը համարվում է գիշերային հանգիստ: Բացի այդ, 13:00-ից 15:00-ը հանգիստ ժամ է։
