Звукові коливання. Практичне застосування. Вплив на людину
Проживаючи у світі різних хвиль, людина постійно відчуває на собі вплив звуку. Звукові коливання - це не просто явище, що супроводжує його повсюдно, але і джерело отримання задоволення, а також потужне інформаційне засіб. Виконуючи найрізноманітніші функції, звук здатний застерегти про небезпеку, принести задоволення, стати засобом спілкування. Ми із захопленням слухаємо спів птахів, приємну музику, вступаємо в розмову з іншими людьми.
Звукові коливання мають важливе значення не тільки для людини, але і для тварин, які використовують звук, щоб вижити.
За своєю природою звук являє собою механічні пружні хвилі, які здатні поширяться в твердих тілах, в рідинах, в газах. Джерела звуку звукові коливання викликають вібрацією (механічним коливанням), яка часто оці непомітна. До джерел звуку можна віднести фізичні тіла, що здійснюють коливання в секунду (тремтіння або вібрацію) з частотою в 16-20000 разів. Звукові коливання можуть викликати тверді тіла (струна, земна кора), газоподібні (струмінь повітря), рідкі (Морські хвилі).
Серед характеристик звуку прийнято виділяти два параметри: тембр - частота звукових колебаній- гучність - амплітуди звукової хвилі. Одиницею гучності звуку прийнято вважати 1 Бел (її назвали по імені одного з винахідника телефону - Олександра Грехема Белла). Практично один Бел не використовується, зручніше користуватися децибелами, рівними однієї десятої Бел. Щоб мати наочне уявлення про розмірності гучності слід взяти до уваги, що 10 дБ - це шепот- 20-30 дБ відповідають звичайному шуму в житловому помещеніі- 50 дБ - це середній гучності разговор- з силою шуму в 80 дБ працює двигун грузовіка- фізіологічний больовий поріг у людини настає при 130 дБ- 180 дБ може привести до розриву барабанної перетинки.
Розглядаючи звукові коливання різної частоти, до високочастотних хвилях відносять спів птахів, до низьких звуків можна віднести звук мотора вантажного автомобіля. Володіючи всім спектром властивостей і характеристик, якими відрізняються хвилі різної природи, звукові хвилі знайшли широке застосування в найрізноманітніших сферах. Властивість рідини проводити звук активно використовується при розвідці морських глибин. Всім відоме луна, наприклад, застосовується для визначення відстаней в ехолокації. Яскравим прикладом природних ехолокаторів можна назвати кажанів.
Особливим видом звукових коливань є ультразвук, дуже ефективний засіб в руках медиків та інших дослідників. До таких коливань відносяться хвилі з частотами за 20 000 Гц. Цей вид коливань володіє цілим рядом унікальних властивостей. Проходячи через воду, ультразвук викликає її кипіння (кавітацію) з виникненням гідравлічного удару. За допомогою ультразвуку можна відривати елементи від поверхні металу, дробити тверді тіла. Ультразвук дозволяє змішувати рідини, які в звичайних умовах не змішуються, наприклад, емульсії з масляною основою. Ультразвук дозволяє виробляти омилення жирів. Цей принцип лежить в пристрої пральних машин. Властивість ультразвуку виробляти дробящий ефект знайшло застосування в ультразвукових типах припоїв.
Особливий вид коливань до 16 Гц отримав назву інфразвук. Відомо, що коливання цієї частоти здатні надати хворобливе вплив на організм людини. При частотах 4-8 Гц відчувається вібрація внутрішніх органів, частота в 12 Гц провокує напад морської хвороби.
Джерелами інфразвуку можуть стати машини і механізми з великими поверхнями, які здійснюють механічні коливання низької частоти (механічне походження) або потоки рідин і газів з турбулентними властивостями (гідродинамічний або аеродинамічний походження).