Akustika je znanost o zvuku. Glavni pravci moderne akustike

Zvuk je fenomen koji je potaknuo ljudski um iz duboke antike. Zapravo, svijet različitih zvukova nastao je na Zemlji mnogo prije pojave ljudskih bića na njemu. Prvi zvukovi čuli su se čak i tijekom rođenja našeg planeta. One su uzrokovane snažnim udarcima, oscilacijama materije i ključanjem vruće tvari.

Zvuk u prirodnom okruženju

Kada su se prve životinje pojavile na planeti, na kraju su imale hitnu potrebu da dobiju što je moguće više informacija o okolnoj stvarnosti. A budući da je zvuk jedan od glavnih nositelja informacija, evolucijske promjene u mozgu počele su se pojavljivati ​​u fauni, što je postupno dovelo do stvaranja slušnih organa.

Sada, primitivne životinje mogu dobiti, kroz hvatanje zvučnih vibracija, potrebne informacije o opasnosti, često dolazeći iz nevidljivih objekata. Kasnije su živa bića naučila koristiti zvukove u druge svrhe. Primjena audio informacija narasla je u procesu evolucije samih životinja. Zvučni signali počeli su služiti kao sredstvo primitivne komunikacije između njih. Po zvukovima, počeli su se međusobno upozoravati na opasnost, također je služio kao poziv da se ujedini za stvorenja sa stado instinktima.

Čovjek - gospodar zvukova

Ali samo je čovjek uspio naučiti kako u potpunosti iskoristiti zvuk u vlastite svrhe. U jednom trenutku, ljudi su se suočavali s potrebom međusobnog prenošenja znanja i generacije. Čovjek podređen tim ciljevima raznovrsne zvukove koje je s vremenom naučio objavljivati ​​i opažati. Iz tog mnoštva zvukova pojavio se govor. Zvuk je također postao popunjavanje slobodnog vremena. Ljudi su za sebe otkrili melodičnost zviždaljke silaznog tetiva lukova, energija ritmičkih drvenih predmeta koji se udaraju jedno u drugo. Tako su nastali prvi, najjednostavniji glazbeni instrumenti, a time i sama glazbena umjetnost.

Međutim, ljudska komunikacija i glazba nisu jedini zvukovi koji su se pojavili na Zemlji s pojavom ljudi. Zvukove su pratili brojni radni procesi: proizvodnja raznih predmeta od kamena i drva. S pojavom civilizacije, s izumom kotača, ljudi su se po prvi put suočili s problemom buke. Poznato je da je već u drevnom svijetu, kucanje kotača na cestama popločan kamenom često uzrokovao loš san među stanovnicima kuća uz cestu. U borbi protiv ove buke izumljen je prvi alat za smanjenje buke: slama je položeno na pločnik.

Rastući problem buke

Kad je čovječanstvo poznavalo prednosti željeza, problem buke počeo se širiti na globalnoj razini. Nakon što je izmislio barut, čovjek je tako stvorio izvor zvuka takve snage, koji je dovoljan da uzrokuje vidljivo oštećenje vlastitog slušnog pomagala. U doba industrijska revolucija među negativnim nuspojavama kao što su zagađenje okoliša iscrpljivanje prirodnih resursa, a ne samo problem velike industrijske buke.

Anekdota iz života

Ipak, čak i sada, svi proizvođači industrijske opreme ne obraćaju pozornost na to pitanje. Upravljanje daleko od svih biljaka i tvornica zabrinuto je zbog očuvanja zdravog sluha kod podređenih.

Ponekad čujete ovakve priče. Glavni inženjer jednog od velikih industrijskih poduzeća naložio je ugradnju mikrofona u najglasnije radionice, spojene na zvučnike koji se nalaze izvan zgrada. Po njegovom mišljenju, na taj način će mikrofoni usisati dio buke. Naravno, uz svu komičnost ove priče, čini se pitanjem o razlozima takve nepismenosti u pitanjima koja se odnose na smanjenje buke i izolaciju od buke. A jedini razlog za to je u obrazovnim ustanovama višeg, srednjeg stručnog i sekundarnog posebnog stupanj obrazovanja tek u posljednjim desetljećima počeo je uvoditi posebne tečajeve akustike.

Znanost o zvuku

Prvi pokušaji razumijevanja prirode zvuka napravili su Pitagora, koji je proučavao vibracije niza. Nakon Pitagore kroz mnoga stoljeća ovo područje nije izazvalo interes među istraživačima. Naravno, brojni drevni znanstvenici bili su angažirani u izgradnji vlastitih akustičkih teorija, ali te znanstvene studije nisu bile utemeljene na matematičkim izračunima, već su više nalikovale izoliranim filozofskim argumentima.

I tek nakon više od tisuću godina Galileo je pokrenuo novu znanost o zvuku - akustici. Najistaknutiji pioniri u ovom području bili su Rayleigh i Helmholtz. U devetnaestom stoljeću stvorili su teorijske osnove suvremene akustike. Hermann Helmholtz je uglavnom poznat po proučavanju svojstava rezonatora, a Rayleigh je postao dobitnik Nobelove nagrade zbog svog temeljnog rada na teoriji zvuka.

Glavni pravci moderne akustike

Mnogobrojne znanstvene studije o prirodi buke te problemi smanjenja buke i zvučne izolacije objavljeni su nešto kasnije. Prvi radovi na ovom području uglavnom su se odnosili na buku koju proizvodi zračna tehnologija i kopneni prijevoz. Ali s vremenom, granice ovih studija su se značajno proširile. U ovom trenutku, većina industrijaliziranih zemalja ima vlastite istraživačke institute koji su uključeni u razvoj rješenja tih problema.

Danas su najpoznatiji sljedeći dijelovi akustike: opći, geometrijski, arhitektonski, građevinski, psihološki, glazbeni, biološki, električni, zrakoplovni, transportni, medicinski, ultrazvučni, kvantni, govorni, digitalni. Sljedeća poglavlja obuhvatit će neke od navedenih dijelova znanosti o zvuku.

Opće odredbe

Prije svega, potrebno je dati definiciju znanosti koja se razmatra u ovom članku. Akustika je polje znanja o prirodi zvuka. Ova znanost proučava fenomene kao što su pojava, distribucija, osjećaj zvuka i različiti učinci zvuka na organe sluha. Kao i sve druge znanosti, akustika ima svoj vlastiti konceptualni aparat.

Akustika je znanost koja se smatra jednom od grana fizičke znanosti. Međutim, to je također i interdisciplinarna industrija, tj. Ona ima bliske veze s drugim područjima znanja. Interakcija akustike s mehanikom, arhitekturom, teorijom glazbe, psihologijom, elektronikom i matematikom najvidljivija je. Najvažnije formule akustike odnose se na svojstva razmnožavanja. zvučni valovi u uvjetima elastičnog medija: jednadžbe ravninskih i stojećih valova, formule za izračunavanje brzine valova.

Primjena u glazbi

Glazbena akustika - grana koja istražuje glazbene zvukove s gledišta fizike. Ova industrija je također interdisciplinarna. U znanstvenim radovima o glazbenoj akustici aktivno se koriste postignuća matematičke znanosti, glazbene teorije i psihologije. Osnovni pojmovi ove znanosti: smola, dinamičke i tonske nijanse koje se koriste u glazbenoj glazbi. Ovaj dio akustike uglavnom je usmjeren na istraživanje senzacija koje nastaju kada osoba opaža zvukove, kao i značajke glazbene intonacije (reprodukcija zvukova određene visine). Jedna od najopsežnijih istraživačkih tema glazbene akustike je tema glazbenih instrumenata.

Praktična primjena

Znanstvenici koji se bave teorijom glazbe koristili su rezultate studija glazbene akustike za izgradnju glazbenih koncepata temeljenih na prirodnim znanostima. Fizičari i psiholozi bili su uključeni u glazbenu percepciju. Domaći znanstvenici koji su radili na ovom području radili su kako na razvijanju teorijske osnove (N. Garbuzov je poznat po svojoj teoriji zona glazbene percepcije), tako i za korištenje postignuća u praksi (L. Termen, A. Volodin, E. Murzin) ).

Posljednjih se godina sve više pojavljuju interdisciplinarni znanstveni radovi u kojima se sveobuhvatno razmatra akustika zgrada različitih arhitektonskih stilova i razdoblja. Podaci dobiveni iz istraživanja na ovom području koriste se za izgradnju tehnika za razvoj glazbenog sluha i tehnika za ugađanje glazbenih instrumenata. Stoga možemo zaključiti da je glazbena akustika grana znanosti koja danas nije izgubila svoju važnost.

ultrazvuk

Ljudski organi sluha ne mogu percipirati sve zvukove. Ultrazvučna akustika - dio akustike koji proučava vibracije zvuka u rasponu od dvadeset kHz. Zvukovi ove frekvencije su izvan ljudske percepcije. Ultrazvuk je podijeljen u tri vrste: nisko-frekvencijski, srednje frekventni, visokofrekventni. Svaka vrsta ima svoju specifičnost reprodukcije i praktičnu primjenu. Ultrazvuk se može stvoriti ne samo umjetno. Često se nalaze u divljini. Dakle, buka koju emitira vjetar djelomično se sastoji od ultrazvuka. Također, takve zvukove reproduciraju neke životinje i zarobljavaju njihovi organi sluha. To svi znaju šišmiš je jedno takvo stvorenje.

Ultrazvučna akustika je grana akustike koja je našla praktičnu primjenu u medicini, u raznim znanstvenim eksperimentima i istraživanjima u vojnoj industriji. Konkretno, početkom dvadesetog stoljeća u Rusiji, izumljen je uređaj za otkrivanje podvodnih ledenih bregova. Rad ovog uređaja temeljio se na stvaranju i hvatanju ultrazvučnih valova. Iz ovog primjera jasno je da je ultrazvučna akustika znanost čija se postignuća u praksi koriste više od stotinu godina.