Гучність звуку: чим відрізняються сон, фон і децибел
Звукові хвилі, надаючи вплив на барабанну перетинку людини, викликають коливання волосків. Амплітуда цих звукових коливань безпосередньо пов'язана з сприймається гучністю цих хвиль - чим вона більше, тим гучність звуку буде відчуватися сильніше. Це, звичайно, спрощене тлумачення. Але суть зрозуміла!
Сприйняття однієї і тієї ж сили звуку у кожної людини буде своє. Тому справедливо буде стверджувати, що гучність - суб'єктивна величина. Крім того, цей параметр залежить від частоти і амплітуди звукових коливань, а також тиску хвиль. На гучність звуку впливають такі фактори, як тривалість коливань, їх локалізація в просторі, тембр і спектральний склад.
Одиниця гучності звуку носить назву сон (sone). 1 сон приблизно відповідає гучності приглушеного розмови, а гучність двигунів літака дорівнює 264 сонам. За визначенням, 1 сон дорівнює гучності тону частотою в 1000 і рівнем в 40 дБ. Сила звуку, виражена в сонах має формулу:
J = k * I1/3, тут
до - залежний від частоти коефіцієнт, i - інтенсивність коливань.
У зв'язку з тим, що коливання з різним звуковим тиском (Розрізняються своєю інтенсивністю) на різних частотах можуть мати однакову гучність звуку, для оцінки його сили також використовується така одиниця, як фон (phon). 1 Ф дорівнює різниці рівнів гучності 2 звуків з однією і тією ж частотою, для яких однакові по гучності звуки частотою в 1000 Гц будуть відрізнятися за рівнем тиску (інтенсивності) на 1 децибел.
На практиці, для того щоб вказати або порівняти гучність, найчастіше використовують децибел - похідну одиницю від білого. Це пов'язано з тим, що зростання сили звуку відбувається не в лінійній залежності від інтенсивності хвиль, а в логарифмічною. 1 бел дорівнює десятикратному зміни сили амплітуди коливань. Це досить велика одиниця. Тому для розрахунків використовують її десяту частину - децибел.
Днем людське вухо може чути звукові хвилі гучністю від 10 децибел і вище. Прийнято вважати, що максимальний діапазон всіх частот, доступних людині, дорівнює 20-20 000 Гц. Помічено, що він змінюється з віком. У молодості найкраще чути середньочастотні хвилі (близько 3 КГц), у зрілому віці - частоти від 2 до 3 кГц, а в старості - звук в 1 КГц. Звукові хвилі з амплітудою до 1-3 КГц (перші кілогерц) входять в зону мовного спілкування. Їх використовують в радіомовленні на ДВ- і СВ-діапазонах, а також в телефонах.
Якщо частота менше 16-20 Гц, то такий шум вважається інфразвуком, а якщо вона більше 20 КГц - ультразвуком. Інфразвук з коливаннями в 5-10 Гц здатний викликати резонанс з вібрацією внутрішніх органів, впливати на роботу мозку і посилювати ниючі болі в суглобах і кістках. А ось ультразвук знайшов широке застосування в медицині. Також з його допомогою відлякують комах (мошкару, комарів), тварин (наприклад, собак), птахів з аеродромів.
Щоб з'ясувати гучність звуку або шуму, застосовується особливий прилад - вимірник рівня шуму. Він допомагає з'ясувати те, чи не перевищують звукові коливання максимально допустиму величину, яка не несе небезпеки для людини. Якщо людина буде тривалий час піддаватися впливу хвиль з рівнем, що перевищує 80-90 дБ, то це може стати причиною повної або часткової втрати слуху. При цьому також можуть виникнути патологічні порушення в нервовій і серцево-судинній системах. Безпечна гучність обмежена величиною в 35 дБ. Тому для збереження слуху не варто слухати в навушниках музику на повну гучність. Перебуваючи в занадто шумному місці, можна використовувати беруші.