Akustika je věda zvuku. Hlavní směry moderní akustiky

Zvuk je fenomén, který vyvolával lidské mysli od hlubokého starověku. Ve skutečnosti se na Zemi objevil svět různých zvuků dlouho předtím, než se na něm objevily lidské bytosti. První zvuky byly slyšeny i při narození naší planety. Byly způsobeny silnými ranami, oscilací hmoty a vřelím horké látky.

Zvuk v přírodním prostředí

Když se na planetě objevily první zvířata, nakonec měli naléhavě potřebu získat co nejvíce informací o okolní realitě. A protože zvuk je jedním z hlavních nosičů informací, v fauně se začaly objevovat evoluční změny v mozku, které postupně vedly k tvorbě sluchových orgánů.

Nynější primitivní zvířata by mohly prostřednictvím zachytávání zvukových vibrací získat potřebné informace o nebezpečí, které často pocházejí z neviditelných objektů. Později se živé bytosti naučily používat zvuky pro jiné účely. Aplikace zvukových informací se rozrostla v procesu vývoje samotných zvířat. Zvukové signály začaly sloužit jako prostředek primitivní komunikace mezi nimi. Podle zvuků se začali navzájem varovat před nebezpečím, sloužil také jako výzva ke spojení se stvořeními se stádovými instinkty.

Muž - velitel zvuků

Jenom člověk se však podařilo naučit plně využívat zvuk pro své vlastní účely. V jednom okamžiku se lidé potýkali s potřebou přenášet znalosti mezi sebou a z generace na generaci. Muž podřídil těmto cílům rozmanitost zvuků, které se naučil publikovat a vnímat v průběhu času. Z tohoto množství zvuků následně vystoupila řeč. Zvuk se také stal plnkou volnočasových aktivit. Lidé objevili sami sebe melodičnost píšťalky sestupné klenby cibule, sílu rytmických úderů dřevěných předmětů proti sobě. Vznikly tak první, nejjednodušší hudební nástroje a tím i umění umění.

Lidská komunikace a hudba však nejsou jedinými zvuky, které se na Zemi objevily s výskytem lidí. Zvuky doprovázely řada pracovních procesů: výroba různých předmětů z kamene a dřeva. A s příchodem civilizace, s vynálezem kola, lidé poprvé čelili problému hlasitého hluku. Je známo, že již ve starověkém světě klepání koleček po cestách dlážděných kamením často způsobovalo špatný spánek mezi obyvateli silnic. V boji proti tomuto hluku byl vynalezen první nástroj redukce šumu: na chodníku byla položena sláma.

Rostoucí problém s hlukem

Když lidstvo vědělo o výhodách železa, začal problém hluku na celosvětovém měřítku. Když si vymyslel střelný prach, člověk vytvořil takový zvukový zdroj, který je dostatečný k tomu, aby způsobil znatelné poškození jeho sluchadla. V době průmyslová revoluce mezi takovými negativními vedlejšími účinky jako znečištění životního prostředí vyčerpání přírodních zdrojů, v neposlední řadě problém vysokého objemu průmyslového hluku.

Anecdote ze života

Nicméně i v současnosti všichni výrobci průmyslových zařízení nevěnují tomuto problému alespoň určitou pozornost. Vedení vzdáleného od všech rostlin a továren je znepokojeno zachováním zdravého sluchu u jejich podřízených.

Někdy slyšíte takové příběhy. Hlavní inženýr jedné z velkých průmyslových podniků objednal instalaci mikrofonů připojených k reproduktorům umístěným mimo budovy v nejhlučnějších dílnách. Podle jeho názoru mikrofony slyší nějaký hluk. Samozřejmě, se vší komikou tohoto příběhu, to přiměje vás přemýšlet o důvodech takové negramotnosti ve věcech týkajících se snížení hluku a izolace proti hluku. A jediný důvod pro to je ve vzdělávacích institucích vyšší, sekundární odborné a střední odborné úroveň vzdělání jen v posledních desetiletích začal zavádět speciální kurzy akustiky.

Zvukové vědy

Prvním pokusem o pochopení povahy zvuku byl Pythagoras, který studoval vibrace řetězce. Po Pythagoras po mnoho staletí tato oblast nevyvolávala žádný zájem mezi výzkumníky. Samozřejmě, řada starověkých učenců se zabývala budováním vlastních akustických teorií, ale tyto vědecké studie nebyly založeny na matematických výpočtech, ale byly spíš jako izolované filozofické argumenty.

A teprve po více než tisíc letech začal Galileo novou vědu o zvuku - akustice. Nejvýznamnějšími průkopníky v této oblasti byli Rayleigh a Helmholtz. V devatenáctém století vytvořily teoretický základ moderní akustiky. Hermann Helmholtz se proslavil hlavně studiem vlastností rezonátorů a Rayleigh se stal laureátem Nobelovy ceny kvůli své základní práci na teorii zvuku.

Hlavní směry moderní akustiky

Byla publikována řada vědeckých studií o povaze hluku ao problémech snižování hluku a zvukové izolace. První práce v této oblasti se zabývala především hlukem produkovaným leteckou technologií a pozemní dopravou. Ale časem se hranice těchto studií výrazně rozšířily. Většina průmyslových zemí má v současné době své vlastní výzkumné ústavy, které se podílejí na řešení těchto problémů.

Dnes jsou nejlépe známé následující části akustiky: obecné, geometrické, architektonické, konstrukční, psychologické, hudební, biologické, elektrické, letectví, doprava, lékařské, ultrazvuk, kvantum, řeč, digitální. Následující kapitoly se zabývají některými z uvedených částí vědy o zvuku.

Obecná ustanovení

Především je nutné uvést definici vědy, o níž se diskutuje v tomto článku. Akustika je oblast znalostí o povaze zvuku. Tato věda studuje takové jevy, jako je výskyt, distribuce, pocit zvuku a různé efekty vyvolané zvukem na orgánech sluchu. Stejně jako všechny ostatní vědy má akustika vlastní koncepční aparát.

Akustika je věda, která je považována za jednu z oblastí fyzikálních věd. Je to však také interdisciplinární průmysl, to znamená, že má úzké vazby s jinými oblastmi znalostí. Interakce akustiky s mechaniky, architekturou, hudební teorií, psychologií, elektronikou a matematikou je nejlépe vidět. Nejdůležitější vzorce akustiky se týkají propagačních vlastností. zvukové vlny v podmínkách elastického média: rovnice rovinných a stojatých vln, vzorce pro výpočet rychlosti vln.

Aplikace v hudbě

Hudební akustika - obor zkoumající hudební zvuky z hlediska fyziky. Toto odvětví je také interdisciplinární. Ve vědeckých pracích o hudební akustice se aktivně využívají úspěchy matematiky, hudební teorie a psychologie. Základní koncepce této vědy: pitch, dynamické a tónové odstíny používané v hudebních zvucích. Tato část akustiky je zaměřena hlavně na zkoumání pocitů, které vznikají, když člověk vnímá zvuky, stejně jako rysy hudební intonace (reprodukce zvuků určité výšky). Jedním z nejrozsáhlejších výzkumných témat hudební akustiky je téma hudebních nástrojů.

Praktická aplikace

Vědci zabývající se teorií hudby využili výsledky studií hudební akustiky k budování hudebních konceptů založených na přírodních vědách. Fyzici a psychologové se podíleli na hudebním vnímání. Domáci vědci, kteří pracovali v této oblasti, pracovali na vývoji teoretické základny (N. Garbuzov je znám svou teorií zón hudebního vnímání) a uplatňování výsledků v praxi (L. Termen, A. Volodin, E. Murzin) se podíleli na navrhování elektromuzikálních nástrojů ).

V posledních letech se stále častěji objevují interdisciplinární vědecké práce, v nichž je komplexně zvažována akustika budov patřících do různých architektonických stylů a období. Údaje získané z výzkumu v této oblasti se používají k budování technik pro vývoj hudebního sluchu a technik pro ladění hudebních nástrojů. Proto lze konstatovat, že hudební akustika je odvětví vědy, která dnes neztrácela svou důležitost.

Ultrazvuk

Ne všechny zvuky mohou být vnímány lidskými orgány sluchu. Ultrazvuková akustika - akustická část, která zkoumá zvukové vibrace s rozsahem od dvaceti kHz. Zvuky této frekvence jsou mimo lidské vnímání. Ultrazvuk je rozdělen do tří typů: nízkofrekvenční, střední frekvence, vysokofrekvenční. Každý druh má svou specifickou reprodukci a praktickou aplikaci. Ultrazvuk může být vytvořen nejen uměle. Často se vyskytují ve volně žijících živočichů. Hluk vyzařovaný větrem tedy částečně sestává z ultrazvuku. Takové zvuky jsou také reprodukovány některými zvířaty a zachyceny jejich sluchovými orgány. Každý to ví bat je jedno takové stvoření.

Ultrazvuková akustika je odvětví akustiky, které se v praxi uplatňuje v lékařství, v různých vědeckých experimentech a výzkumu ve vojenském průmyslu. Zejména na počátku dvacátého století v Rusku bylo vyvinuto zařízení pro detekci podmořských ledovců. Provoz tohoto zařízení byl založen na generování a zachycení ultrazvukových vln. Z tohoto příkladu je zřejmé, že ultrazvuková akustika je věda, jejíž úspěchy se v praxi používají více než sto let.