Что такое звук?

Музыка, скрежет, речь — все это звук. А что такое звук?

На самом деле никакого звука нет! Все, что мы привыкли считать оным, это просто разновидность колебаний (воздуха), которые способны воспринять наш орган слуха и мозг. Но давайте по порядку.

Механизм звуковосприятия

Для того, чтобы вы услышали звук должно быть соблюдено 3 условия:

  1. Необходимы некие колебания внешней среды. Какие именно расскажу дальше.
  2. Нужен орган, способный превратить эти колебания в нервные импульсы. Интересно? Ок, расскажу как-нибудь.
  3. Должно быть сознание, способное воспринять эти нервные импульсы, как звук. Тоже, важная деталь, которая стоит пары абзацев.

Что такое звуковая волна?

В самом начале, звуком считалось все, что люди могут услышать. Но очень скоро человечество поняло, что животные слышат то, что не слышим мы. А значит есть звуки, которые люди воспринять не могут.

Сам по себе звук это, повторюсь, колебания некоей среды: твердой, жидкой или газообразной. Если эта среда находится в покое, то и колебаний нету.

Давайте возьмем обычную деревянную линейку и прижмем ее 1/3 к столу, а свободный конец отогнем немного вниз и отпустим.

Линейка начнет колебаться, а мы услышим звук (т-др-р-р). Это происходит потому, что твердое тело (линейка) колеблется и колеблет воздух вокруг себя. По воздуху во все стороны распространяется волна. Что за волна?

Когда конец линейки движется в нашу сторону, он гонит поток воздуха, чуть более сжатого, чем вокруг.

Когда конец линейки движется от нас, он создает пласт более разреженного воздуха.

Таким образом звуковая волна, это чередование движущихся потоков более и менее плотных слоев воздуха.

Вы видели круги на воде? Вот тут то же самое. Только расстояние между этими кругами гораздо меньше, и вообще вместо кругов имеем как бы сферы расходящиеся во все стороны от источника колебаний.

И да, поскольку воздух невидимый, то и увидеть эти «круги» (сферы) мы не можем.

Т.е. шевельнули вы рукой или ногой — по воздуху пошли волны. Если бы слышали все такие колебания — чёкнулись бы.

Какая звуковая волна является звуком?

У звуковых волн есть две важнейшие характеристики:

  1. Частота
  2. Громкость

Частота

Частота — показатель объективный. Сколько колебаний происходит за одну секунду — такова и частота.

Поскольку впервые этим делом всерьез занялся товарищ Герц, то и вместо «полное колебание в секунду» мы пишем просто — Герц (Hz).

1Hz — это одно колебание в секунду.

1kHz — это тысяча (1000Hz) колебаний в секунду.

Фокус в том, что средний человек (органом слуха) воспринимает колебания от 15Hz до 22kHz. Вот их и считают звуком.

Слоны воспринимают и более низкие частоты (ниже 15Hz). Это — инфразвук. Мы его не слышим. Хотя можем воспринимать например кожей.

Кошки, собаки, летучие мыши и пр. зверушки охватывают еще более высокие частоты (свыше 22 kHz). Это уже ультразвук.

Блютус (Bluetooth) — это как раз передача данных по воздуху с помощью ультразвуковых колебаний. Мы их не слышим, а нужная аппаратура — еще как!

УЗИ — тоже основана на ультразвуке. Принцип тот же, что и у сонара дельфинов и летучих мышей. О том, как видеть с помощью звука, расскажу как-нибудь в другой раз.

Громкость

Громкость — величина относительная и субъективная. Ее измеряют в децибелах. Более подробно про формулы и расчеты читайте на Википедии.

Нам, как людям связанным с музыкой, важно знать две вещи.

Во-первых, за точку отсчета (за 0) в громкости взяли среднестатистический порог восприятия звука с частотой в 1kHz.

Грубо говоря, собрали несколько сотен человек, включили звук с частотой в 1000 Hz и начали плавно повышать его мощность. Как только человек услышит тихий-тихий писк — сразу жмет кнопку.

Потом подсчитали с какого места (при какой громкости) наибольшее число подопытных таки-услышали хоть что-то и объявили это нулем децибелов.

А так находятся люди, которые слышат и от -10dB и даже от -30dB. Так же, впрочем, как и такие, кто слышит от 10dB-20dB и хуже.

100dB — это очень громко. 120dB это звук, при котором барабанные перепонки (о них в другой раз расскажу) могут лопнуть.

Во-вторых, 120dB-140dB — это громкость на уровне болевого порога. Человек может умереть, от таких звуков.

По-этому, если человек потерял слух и слышит ниже 120dB — он считается глухим и слуховой аппарат ему не поможет. Любое усиление меньше 120dB ему не слышно, а выше — уже больно. В ряде случаев хорошие результаты может дать кохлеарный имплантат (о нем тоже как-нибудь потом).

Резюме

Исходя из вышесказанного, звуком (для человека) считается колебание среды частотой от 15Hz до 22 kHz и громкостью от 0dB до 120dB.

Вот примерно в этом диапазоне и работают музыканты. Правда громкость берем от 40dB. Можно и меньше, но это будет тихо.

Понравилось? Поделитесь с друзьями!