ხმის ინტენსივობა არის ენერგიის რაოდენობა, რომელსაც ხმის ტალღა გადასცემს 1 წამში საშუალო ფართობის ერთეულში. ინტენსივობა დამოკიდებულია ტალღის სიხშირეზე, აკუსტიკური წნევაზე. როგორც ხედავთ, ბევრი სხვა კონცეფცია დაკავშირებულია ინტენსივობასთან: ხმის ტალღა, მისი სიხშირე, აკუსტიკური წნევა, ხმის ენერგიის ნაკადი. იმისათვის, რომ გავიგოთ რა არის ინტენსივობა, ჩვენ დეტალურად ჩამოვთვლით მასთან დაკავშირებულ თითოეულ ტერმინს.
როგორ ჩნდება ხმა
ხმა შეიძლება მოდიოდეს ვიბრაციული სხეულიდან. ის საკმარისად სწრაფად უნდა ვიბრირებდეს, რათა გარემოში არეულობის შექმნა და აკუსტიკური ტალღის წარმოქმნა. თუმცა, მისი წარმოქმნისთვის საჭიროა კიდევ ერთი პირობა: საშუალო უნდა იყოს ელასტიური. ელასტიურობა არის შეკუმშვის ან ნებისმიერი სხვა სახის დეფორმაციის წინააღმდეგობის გაწევის უნარი (თუ ვსაუბრობთ მყარ ნაწილებზე). დიახ, მყარ ნივთიერებებს, სითხეებს, გაზებს და ჰაერს (როგორც სხვადასხვა აირის ნარევს) აქვთ ელასტიურობა, მაგრამ განსხვავებული ხარისხით.
ელასტიურობის მნიშვნელობაგანისაზღვრება სიმკვრივით. ცნობილია, რომ მყარი მასალა (ხის, ლითონები, დედამიწის ქერქი) თხევადზე ბევრად უკეთ ატარებს ხმას. და თუ შევადარებთ წყალს და ჰაერს, მაშინ მეორე გარემოში ხმის ტალღა ყველაზე უარესად განსხვავდება.
ჰაერის და უფრო მკვრივი მედიის ელასტიურობა განპირობებულია სხვადასხვა მიზეზით. სითხეებსა და მყარ სხეულებში არსებობს ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები. ისინი ნაწილაკებს აკავშირებენ ბროლის ბადეში და ხმის ტალღისთვის ძალიან ადვილია გავრცელება მის კვანძებში.
ჰაერის მოლეკულები ერთმანეთთან არ არის დაკავშირებული, ისინი განცალკევებულია დიდი მანძილით. ნაწილაკები არ იშლება უწყვეტი და არასტაბილური მოძრაობის, ასევე გრავიტაციის გამო. უკვე დიდი ხანია შენიშნეს: რაც უფრო იშვიათია ჰაერი (მაგალითად, ატმოსფეროს ზედა ფენებში), მით ნაკლებია ხმის ინტენსივობა, სიძლიერე. მთვარეზე სრული სიჩუმეა, არა იმიტომ, რომ ჟღერს არაფერი, არამედ ჰაერის ნაკლებობის გამო.
როგორ მოძრაობს ხმის ტალღა ჰაერში
ჩვენთვის ყველაზე დიდი ინტერესი ჰაერში ხმოვანი (აკუსტიკური) ტალღის გავრცელებაა. როდესაც სხეული გადახრის საწყის მდგომარეობას, ის შეკუმშავს ახლომდებარე ჰაერს თავის ერთ მხარეს. მეორეს მხრივ, საშუალო იშვიათია. თავდაპირველ მდგომარეობაში დაბრუნების შემდეგ, ხმის წყარო გადახრის მეორე მხარეს და შეკუმშავს იქ ჰაერს. ეს გრძელდება მანამ, სანამ სხეული არ შეწყვეტს მოძრაობას.
როგორ იქცევიან ნაწილაკები? მათ ქაოტურ მოძრაობას ემატება რხევითი. მოლეკულების მუდმივი თერმული მოძრაობისგან განსხვავებით, ვიბრაციულ მოძრაობას ერთი მიმართულება აქვს. ჰაერის ფენაშირომელიც პერპენდიკულარულია სხეულის გადახრის მიმართულებაზე, ნაწილაკები იწყებენ ერთმანეთის ბიძგს. ისინი ხმის წყაროსთან ერთად მოძრაობენ იმავე მიმართულებით. ამრიგად, ჰაერის მონაცვლეობითი შეკუმშვა-იშვიათობა ჰაერის ერთი ფენიდან მეორეზე გადადის. ეს არის აკუსტიკური ტალღა. ხმის ინტენსივობა არის მნიშვნელობა, რომელიც დამოკიდებულია ტალღის ძირითად მახასიათებლებზე - სიხშირეზე და სიგრძეზე.
ხმის სიხშირე
ტალღის სიხშირე დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად სწრაფად ვიბრირებს ხმის წყარო. ყველა სხეული ვიბრირებს სხვადასხვა სიხშირით, მაგრამ ყველა სიხშირე არ არის ხელმისაწვდომი ჩვენი აღქმისთვის. ტალღებს, რომლებსაც ჩვენ გვესმის, ხმა ეწოდება. აკუსტიკური ტალღის სიხშირე იზომება ჰერცებში (1 Hz უდრის 1 რხევას წამში).
შეკუმშული და იშვიათი ჰაერის ფენები ერთმანეთს ენაცვლება. ტალღის სიგრძე უდრის მიმდებარე ფენებს შორის მანძილს, რომლებშიც წნევა იგივეა. ხმა განუსაზღვრელი დროით არ მოძრაობს, რადგან მანძილის მატებასთან ერთად ტალღა სუსტდება. რამდენად შორს გაივლის ის დამოკიდებულია აკუსტიკური ტალღის სიგრძეზე და სიხშირეზე. ეს რაოდენობები პირდაპირპროპორციულია: მაღალი სიხშირის ტალღები უფრო მოკლეა ვიდრე დაბალი სიხშირის. ჩვენ ვსაუბრობთ მაღალი სიხშირის ბგერებზე, რადგან მაღალი, დაბალი სიხშირის ტალღები წარმოქმნის დაბალ ბგერებს.
ხმის ინტენსივობის დონე პირდაპირ არის დამოკიდებული აკუსტიკური ვიბრაციების სიხშირეზე და ტალღის სიგრძეზე. ასე რომ, კოღოს ღრიალი ისმის 10 ათასი ჰც სიხშირით და აქვს ტალღის სიგრძე მხოლოდ 3,3 სმ. ძროხის კვნესა არის ინტენსიური ხმა, რომელიც ისმის მინიმუმ 10 მეტრიდან. მისი სიხშირეა 30 ჰც.
აკუსტიკური წნევა
ყველა ფენაშიჰაერი, რომელსაც მიაღწია ხმის ტალღამ, წნევა იცვლება ზევით ან ქვევით. რაოდენობას, რომლითაც ის იზრდება ატმოსფერულ წნევასთან შედარებით, ეწოდება აკუსტიკური (ხმოვანი) წნევა.
ჩვენი ყური საოცრად მგრძნობიარეა. ძნელი დასაჯერებელია, მაგრამ განასხვავებს წნევის ცვლილებას 0,01 მემილიონედი გრამი ერთეულ ფართობზე. შრიალი ქმნის ძალიან მცირე წნევას, ის უდრის 310-5 N/m2. ეს მნიშვნელობა 31010-ჯერ ნაკლებია ატმოსფერულ წნევაზე. გამოდის, რომ ადამიანის სმენა უფრო ზუსტია, ვიდრე ქიმიური სასწორები. ფიზიოლოგებმა შეისწავლეს ტიმპანური მემბრანის ელასტიურობა და ყველაზე მშვიდი ხმის ზეწოლა. მონაცემების შედარების შემდეგ ისინი მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ტიმპანური მემბრანა ამობურცულია ატომის ზომაზე მცირე მანძილზე.
ხმის ინტენსივობა და ხმის წნევა პირდაპირ კავშირშია. როდესაც სხეული ვიბრირებს დაბალ სიხშირეზე, ის საგრძნობლად ზრდის წნევას - ხმა ძლიერი გამოდის. ხმის ინტენსივობა (სიძლიერე) აკუსტიკური წნევის კვადრატის პროპორციულია.
ბგერითი ენერგიის ნაკადი
სხვადასხვა სიხშირის და ინტენსივობის ხმები განისაზღვრება ბგერის ენერგიის ნაკადით. ხმის ტალღა ვრცელდება ყველა მიმართულებით ბურთის სახით. რაც უფრო შორს მოძრაობს ტალღა, მით უფრო სუსტი ხდება. ენერგია, რომელსაც ის ატარებს, ნაწილდება მზარდ ფართობზე - ხმა იკლებს. ხმის ენერგიის კვადრატი უკუპროპორციულია ვიბრაციულ სხეულამდე მანძილის კვადრატთან.
ხმის ენერგიის ნაკადი არის კინეტიკური ენერგიის რაოდენობა, რომელიც ატარებსტალღა ზედაპირის ფართობზე წამში. ეს ეხება საშუალო ზედაპირს, მაგალითად, ჰაერის ფენას, რომელიც მდებარეობს ელასტიური ტალღის მიმართულების სწორი კუთხით. ენერგიის ნაკადი იზომება ვატებში (W).
ხმის ძალა
ბგერის სიძლიერე (ინტენსივობა) არის სიდიდე, რომლის საპოვნელად თქვენ უნდა იცოდეთ რა არის ენერგიის ნაკადი. მისი მნიშვნელობა უნდა გაიყოს ზედაპირის ფართობზე ტალღის გავრცელების პერპენდიკულარულად (m2-ში).
ხმის ინტენსივობა მითითებულია ასო I-ით. (I0)-ის მინიმალური მნიშვნელობა არის 10-12 W/m2. რაც უფრო მაღალია ინტენსივობა, მით უფრო მაღალია ხმა. ხმის სიძლიერისა და სიძლიერის დამოკიდებულება ემპირიულად დადგინდა. დაფიქსირდა, რომ როდესაც ინტენსივობა იზრდება 10-ჯერ, მოცულობა იზრდება 10 დეციბელით (დბ), როდესაც 100-ჯერ - 20 დბ-ით.
მოსმენილი და გაუგონარი ხმები
ფიზიოლოგია საშუალებას აძლევს ადამიანს მოისმინოს ხმები მხოლოდ გარკვეულ ფარგლებში. თუ სხეული ვიბრირებს 16-20 კილოჰერცზე მეტი სიხშირით (კჰც) და 16-20 ჰც-ზე ნაკლები, ჩვენი ყური ამას ვერ აღიქვამს.
ბგერის სიხშირე და ინტენსივობა დაკავშირებულია. მაღალი სიხშირის ხმის ტალღები გადასცემს ძალიან მცირე ენერგიას. საკმარისი არ არის აკუსტიკური წნევის საკმარისად შეცვლა, რომ ჩვენი ყურის ბარბა ვიბრირდეს. ამბობენ, რომ ასეთი ხმები სმენის ზღურბლს სცილდება.
ტალღას, რომლის სიხშირე 16 ათას ჰც-ზე ნაკლებია, ეწოდება ულტრაბგერა. ყველაზე ცნობილი არსებები"ელაპარაკეთ" ულტრაბგერით, ესენი არიან დელფინები და ღამურები. ინფრაბგერა, თუმცა ჩვენ არ გვესმის, მაგრამ გარკვეულმა ინტენსივობამ (190-200 დბ) შეიძლება გამოიწვიოს სიკვდილი, რადგან ძალიან ზრდის წნევას ფილტვის ალვეოლებში.
საინტერესოა, რომ სხვადასხვა სიხშირეზე, ხმამაღალი და ხმის ინტენსივობის დამოკიდებულება განსხვავებულია. საშუალო სიხშირეზე (დაახლოებით 1000 ჰც) ადამიანი გრძნობს ინტენსივობის ცვლილებას მხოლოდ 0,6 დბ-ით. სიხშირის დონის შეზღუდვა სრულიად განსხვავებული საკითხია. მათზე ჩვენ ძლივს განვასხვავებთ ხმის ინტენსივობის ცვლილებას 3 ერთეულით.
ბგერათა კლასიფიკაცია
ხმის ინტენსივობა იზომება W/m2, თუმცა, დეციბლები გამოიყენება ბგერების ერთმანეთთან და მინიმალური ინტენსივობის დონის შესადარებლად.
ხმები იყოფა:
- ძალიან სუსტი (0-20 dB);
- სუსტი (21-40 დბ);
- ზომიერი (41-60 დბ);
- ხმამაღლა (61-80 dB);
- ძალიან ხმამაღალი (81-100 dB);
- ყრუ (100 დბ-ზე მეტი).
სურათზე ნაჩვენებია სხვადასხვა ინტენსივობის ყველაზე გავრცელებული ბგერების მაგალითები.
მისაღები ტარიფები
მუდმივ ხმაურს ან ხმაურს, რომელიც გრძელდება დიდი ხნის განმავლობაში, ეწოდება ფონური ხმაური. ბინისთვის 20-30 დბ ფონური ხმაურის ნორმალური დონეა. ის აღიქმება ადამიანის მიერ, როგორც დუმილი. ასევე მისაღებია 40 დბ ხმები, მაგრამ 60 დბ ხმა მისაღებია ოფისებისა და დაწესებულებებისთვის. 70 დბ მოცულობის ბგერების ხანგრძლივი ზემოქმედება იწვევსცენტრალური ნერვული სისტემის დარღვევები. სწორედ ასეთი სიძლიერით „ჟღერს ქუჩა“, დატვირთულ გამზირებზე კი ხმაური 85-90 დბ-ს აღწევს. 100 დბ ხმები ამცირებს სმენას და შეიძლება გამოიწვიოს სმენის სრული დაკარგვა.
ხმის ინტენსივობა არის მნიშვნელობა, რომლის დასაშვები მნიშვნელობები დადგენილია სანიტარიულ წესებსა და რეგულაციებში (SanPiN). დრო, რომლის განმავლობაშიც დასაშვებია ხმაურიანი საყოფაცხოვრებო ტექნიკის ჩართვა, ხმამაღლა საუბარი, რემონტის გაკეთება და ა.შ. განსაზღვრულია კანონი სიმშვიდისა და სიმშვიდის უზრუნველყოფის შესახებ. იგი აღებულია ცალ-ცალკე თითოეული ზონისთვის. დრო თითოეულ რეგიონში შეიძლება განსხვავდებოდეს: სადღაც დღის საათები იწყება დილის 7:00 საათზე, სადღაც 9:00 საათზე. მაგალითად, მოსკოვის რეგიონში, სამუშაო დღეებში 21:00 საათიდან 8:00 საათამდე და შაბათ-კვირას 22:00 საათიდან 10:00 საათამდე ინტერვალი ღამით მშვიდად ითვლება. გარდა ამისა, 13:00 საათიდან 15:00 საათამდე არის მშვიდი საათი.
