Дыбыс қарқындылығы – дыбыс толқыны ортаның бірлік ауданы арқылы 1 секундта тасымалдайтын энергия мөлшері. Қарқындылық толқынның жиілігіне, акустикалық қысымға байланысты. Көріп отырғаныңыздай, басқа да көптеген ұғымдар қарқындылықпен байланысты: дыбыс толқыны, оның жиілігі, акустикалық қысым, дыбыс энергиясының ағыны. Қарқындылықтың не екенін түсіну үшін онымен байланысты әрбір терминді егжей-тегжейлі бөлеміз.
Дыбыс қалай шығады
Дірілдейтін денеден дыбыс шығуы мүмкін. Ол ортада мазасыздық тудырып, акустикалық толқын тудыру үшін жеткілікті жылдам тербелуі керек. Дегенмен, оның пайда болуы үшін тағы бір шарт қажет: орта серпімді болуы керек. Серпімділік - қысуға немесе кез келген басқа түрдегі деформацияға қарсы тұру қабілеті (егер қатты заттар туралы айтатын болсақ). Иә, қатты заттар, сұйықтар, газдар және ауа (әртүрлі газдар қоспасы ретінде) серпімділікке ие, бірақ әртүрлі дәрежеде.
Икемділік мәнітығыздығымен анықталады. Қатты орталар (ағаш, металдар, жер қыртысы) сұйыққа қарағанда дыбысты жақсы өткізетіні белгілі. Ал егер су мен ауаны салыстыратын болсақ, онда екінші ортада дыбыс толқыны ең нашар бөлінеді.
Ауаның икемділігі мен тығызырақ баспа құралдары әртүрлі себептерге байланысты. Сұйықтар мен қатты денелерде молекулааралық әсерлесу күштері болады. Олар бөлшектерді кристалдық торда біріктіреді және дыбыс толқынының оның түйіндері арқылы таралуы өте оңай.
Ауа молекулалары бір-бірімен байланыспайды, олар үлкен қашықтықтармен бөлінген. Бөлшектер үздіксіз және ретсіз қозғалысқа, сондай-ақ ауырлық күшіне байланысты таралмайды. Ол бұрыннан байқалған: ауа неғұрлым сирек болса (мысалы, атмосфераның жоғарғы қабаттарында), дыбыстың қарқындылығы, қаттылығы соғұрлым аз болады. Айда дыбыс жоқ болғандықтан емес, ауаның жоқтығынан толық тыныштық орнады.
Дыбыс толқыны ауада қалай таралады
Біз үшін ең үлкен қызығушылық - ауада дыбыстық (акустикалық) толқынның таралуы. Дене бастапқы күйінен ауытқыған кезде жақын маңдағы ауаны бір жағынан қысады. Екінші жағынан, орта сирек кездеседі. Бастапқы күйіне оралғанда, дыбыс көзі екінші жаққа ауытқиды және сол жерде ауаны қысады. Бұл дене қозғалысы тоқтағанша жалғасады.
Бөлшектердің әрекеті қалай? Олардың ретсіз қозғалысына тербелмелі қосылды. Молекулалардың тұрақты жылулық қозғалысына қарағанда тербеліс қозғалысы бір бағытта болады. Ауа қабатындадененің иілу бағытына перпендикуляр болатын бөлшектер бір-бірін итермелей бастайды. Олар дыбыс көзімен бір бағытта қозғалады. Осылайша, ауаның ауыспалы қысылуы-сирек бөлінуі ауаның бір қабатынан екінші қабатына беріледі. Бұл акустикалық толқын. Дыбыс қарқындылығы – толқынның негізгі сипаттамаларына – жиілігіне және ұзындығына тәуелді мән.
Дыбыс жиілігі
Толқын жиілігі дыбыс көзінің дірілдеу жылдамдығына байланысты. Барлық денелер әртүрлі жиіліктермен тербеледі, бірақ әрбір жиілік біздің қабылдауымызға қол жетімді емес. Біз еститін толқындар дыбыс деп аталады. Акустикалық толқынның жиілігі герцпен өлшенеді (1 Гц секундына 1 тербеліске тең).
Сығылған және сиректелген ауа қабаттары кезектесіп отырады. Толқын ұзындығы қысымы бірдей болатын көрші қабаттар арасындағы қашықтыққа тең. Дыбыс шексіз таралмайды, себебі қашықтық ұлғайған сайын толқын әлсірейді. Оның қаншалықты алыс жүретіні акустикалық толқынның ұзындығы мен жиілігіне байланысты. Бұл шамалар тура пропорционал: жоғары жиілікті толқындар төмен жиіліктерге қарағанда қысқа. Біз жоғары жиілікті дыбыстар туралы айтамыз, өйткені жоғары, төмен жиілікті толқындар төмен дыбыстарды тудырады.
Дыбыс қарқындылығының деңгейі акустикалық тербеліс жиілігіне және толқын ұзындығына тікелей тәуелді. Сонымен, масаның сықырлауы жиілігі 10 мың Гц, толқын ұзындығы небәрі 3,3 см естіледі. Сиырдың мұрны - кем дегенде 10 метрден естілетін қарқынды дыбыс. Оның жиілігі 30 Гц.
Дыбыстық қысым
Әр қабаттадыбыс толқыны жеткен ауа, қысым жоғары немесе төмен өзгереді. Атмосфералық қысыммен салыстырғанда оның өсетін мөлшері акустикалық (дыбыстық) қысым деп аталады.
Біздің құлағымыз ғажайып сезімтал. Бұған сену қиын, бірақ ол бірлік ауданға грамның 0,01 миллионнан бір бөлігін құрайтын қысымның өзгеруін ажыратады. Сыбдыр өте аз қысым жасайды, ол 310-5 N/m2 тең. Бұл мән атмосфералық қысымнан 31010 есе аз. Адамның есту қабілеті химиялық таразыға қарағанда дәлірек болады екен. Физиологтар тимпаникалық мембрананың серпімділігін және ең тыныш дыбыстың қысымын зерттеді. Деректерді салыстыра отырып, олар тимпаникалық мембрана атомның өлшемінен де аз қашықтыққа дейін томпайып кетеді деген қорытындыға келді.
Дыбыс қарқындылығы мен дыбыс қысымы тікелей байланысты. Дене төмен жиілікте дірілдегенде, ол қысымды айтарлықтай арттырады - дыбыс қатты шығады. Дыбыс қарқындылығы (күші) акустикалық қысымның квадратына пропорционал.
Дыбыстық энергия ағыны
Түрлі жиілік пен қарқындылықтағы дыбыстар дыбыс энергиясының ағынымен анықталады. Дыбыс толқыны шар тәріздес барлық бағытта таралады. Толқын неғұрлым алыс болса, соғұрлым ол әлсірейді. Ол тасымалдайтын энергия ұлғайған аумаққа таралады - дыбыс басылады. Дыбыс энергиясының квадраты тербелетін денеге дейінгі қашықтықтың квадратына кері пропорционал.
Дыбыс энергиясының ағыны – тасымалдайтын кинетикалық энергияның мөлшерісекундына беттік кеңістіктегі толқын. Бұл ортаның бетіне жатады, мысалы, серпімді толқынның бағытына тік бұрышта орналасқан ауа қабаты. Энергия ағыны ваттпен (Вт) өлшенеді.
Дыбыс күші
Дыбыс күші (қарқындылығы) – бұл шама, оны табу үшін энергия ағынының не екенін білу керек. Оның мәнін толқынның таралуына перпендикуляр беттің ауданына бөлу керек (m2).
Дыбыс қарқындылығы I әрпімен көрсетіледі. (I0) минималды мәні 10-12 Вт/м2. Қарқындылық неғұрлым жоғары болса, дыбыс соғұрлым қаттырақ шығады. Дыбыс күші мен қаттылықтың тәуелділігі эмпирикалық түрде анықталды. Қарқындылықты 10 есе арттырған кезде дыбыс деңгейі 10 децибелге (дб), 100 есеге - 20 дБ өсетіні байқалды.
Естілетін және естілмейтін дыбыстар
Физиология адамға дыбыстарды белгілі бір шектерде ғана естуге мүмкіндік береді. Егер дене 16-20 килогерцтен (кГц) жоғары және 16-20 Гц-тен аз жиілікте тербелсе, біздің құлағымыз оны қабылдай алмайды.
Дыбыс жиілігі мен қарқындылығы өзара байланысты. Жоғары жиілікті дыбыс толқындары өте аз энергияны жібереді. Құлақ жарғағын дірілдеу үшін акустикалық қысымды өзгерту жеткіліксіз. Мұндай дыбыстар есту табалдырығынан тыс деп айтылады.
Жиілігі 16 мың Гц-тен төмен толқын УДЗ деп аталады. Ең танымал жаратылыстарУльтрадыбыспен «сөйлеңіз», бұл дельфиндер мен жарғанаттар. Инфрадыбыс, біз оны естімесек те, белгілі бір қарқындылықта (190-200 дБ) өлімге әкелуі мүмкін, себебі ол өкпе альвеолаларындағы қысымды тым жоғарылатады.
Бір қызығы, әртүрлі жиіліктерде дыбыс қаттылығы мен дыбыс қарқындылығының тәуелділігі әртүрлі. Орташа жиілікте (шамамен 1000 Гц) адам қарқындылықтың өзгеруін небәрі 0,6 дБ сезінеді. Жиілік деңгейлерін шектеу мүлдем басқа мәселе. Оларда дыбыс қарқындылығының 3 бірлікке өзгеруін әрең ажыратамыз.
Дыбыстардың жіктелуі
Дыбыс қарқындылығы Вт/м2-мен өлшенеді, дегенмен децибелдер дыбыстарды бір-бірімен және қарқындылықтың минималды деңгейімен салыстыру үшін пайдаланылады.
Дыбыстар бөлінеді:
- өте әлсіз (0-20 дБ);
- әлсіз (21-40 дБ);
- орташа (41-60 дБ);
- қатты (61-80 дБ);
- өте қатты (81-100 дБ);
- саңырау (100 дБ жоғары).
Суретте қарқындылығы әртүрлі жиі кездесетін дыбыстардың мысалдары көрсетілген.
Қабылданатын тарифтер
Тұрақты шу немесе ұзақ уақыт сақталатын шу фондық шу деп аталады. Пәтер үшін 20-30 дБ фондық шудың қалыпты деңгейі болып табылады. Оны адам үнсіздік деп қабылдайды. 40 дБ дыбыстар да қолайлы, бірақ кеңселер мен мекемелер үшін 60 дБ дыбыс қабылданады. Көлемі 70 дБ дыбыстардың ұзақ әсер етуі әкеледіорталық жүйке жүйесінің бұзылыстары. Дәл осындай қаттылықпен көше «дыбыстырады», ал қозғалыссыз даңғылдарда шу 85-90 дБ жетеді. 100 дБ дыбыстар естуді азайтады және есту қабілетінің толық жоғалуына әкелуі мүмкін.
Дыбыс қарқындылығы – рұқсат етілген мәндері санитарлық ережелер мен ережелерде (SanPiN) белгіленген мән. Шулы тұрмыстық техниканы қосуға, қатты сөйлеуге, жөндеу жұмыстарын жүргізуге және т.б. рұқсат етілетін уақыт кезеңі «Бейбітшілік пен тыныштықты қамтамасыз ету туралы» Заңмен белгіленеді. Ол әр аймақ үшін бөлек алынады. Әр аймақта уақыт әртүрлі болуы мүмкін: бір жерде күндізгі сағат таңғы 7:00-де, ал бір жерде сағат 9:00-де басталады. Мысалы, Мәскеу облысында жұмыс күндері 21: 00-ден 8: 00-ге дейін және демалыс күндері 22: 00-ден 10: 00-ге дейінгі аралық түнде тыныштық деп саналады. Оған қоса, сағат 13:00-ден 15:00-ге дейін тыныш сағат бар.
