Абнормен слух и животински слух. Възприемане на звук от човешкото ухо

За нашата ориентация в света около нас слухът играе същата роля като зрението. Ухото ни позволява да общуваме помежду си с помощта на звуци; към тях има специална чувствителност аудио честотиреч. С помощта на ухото човек улавя различни звукови вибрации във въздуха. Вибрациите, които идват от обект (източник на звук), се предават по въздуха, който играе ролята на звуков предавател, и се улавят от ухото. Човешкото ухо възприема въздушни вибрации с честота от 16 до 20 000 Hz. Вибрации с по-висока честота се считат за ултразвукови, но човешкото ухо не ги възприема. Способността за различаване на високи тонове намалява с възрастта. Способността да се улавя звук с двете уши позволява да се определи къде е той. В ухото въздушните вибрации се преобразуват в електрически импулси, които се възприемат от мозъка като звук.

В ухото се намира и органът за усещане на движението и положението на тялото в пространството - вестибуларен апарат. Вестибуларна системаиграе голяма роля в пространствената ориентация на човека, анализира и предава информация за ускоренията и забавянията на линейно и въртеливо движение, както и при промяна на положението на главата в пространството.

Структура на ухото

Базиран външна структураухото е разделено на три части. Първите две части на ухото, външната (външна) и средната, провеждат звука. Третата част - вътрешното ухо - съдържа слухови клетки, механизми за възприемане и на трите характеристики на звука: височина, сила и тембър.

Външно ухо- изпъкналата част на външното ухо се нарича ушна мида , основата му е изградена от полутвърда поддържаща тъкан – хрущял. Предната повърхност на ушната мида има сложна структура и променлива форма. Състои се от хрущял и фиброзна тъкан, с изключение на долната част - лобули ( ушна мида), образуван от мастна тъкан. В основата на ушната мида има предни, горни и задни ушни мускули, чиито движения са ограничени.

В допълнение към акустичната (събираща звука) функция, ушната мида изпълнява защитна роля, защитавайки Ушния каналв тъпанчето от вредни ефекти заобикаляща среда(проникване на вода, прах, силни въздушни течения). Формата и големината на ушите са индивидуални. Дължината на ушната мида при мъжете е 50–82 мм, а ширината 32–52 мм, при жените размерите са малко по-малки. Малката площ на ушната мида представлява цялата чувствителност на тялото и вътрешни органи. Поради това може да се използва за получаване на биологично важна информацияза състоянието на всеки орган. Ушната мида концентрира звуковите вибрации и ги насочва към външния слухов отвор.

Външен слухов каналслужи за провеждане на звукови вибрации на въздуха от ушната мида към тъпанчето. Външният слухов канал е с дължина от 2 до 5 cm хрущялна тъкан, а вътрешните 2/3 са кост. Външният слухов канал е извит в горно-задна посока и лесно се изправя при издърпване на ушната мида нагоре и назад. В кожата на ушния канал има специални жлези, които отделят жълтеникав секрет ( ушна кал), чиято функция е да предпазва кожата от бактериална инфекцияи чужди частици (насекоми).

Външният слухов проход е отделен от средното ухо от тъпанчето, което винаги е прибрано навътре. Това е тънка пластина от съединителна тъкан, покрита отвън стратифициран епител, а отвътре - лигавицата. Външният слухов канал служи за провеждане на звукови вибрации към тъпанчето, което отделя външното ухо от тъпанчева кухина(средно ухо).

Средно ухоили тимпаничната кухина е малка, пълна с въздух камера, която се намира в пирамидата темпорална кости е отделена от външния слухов проход от тъпанчето. Тази кухина има костни и мембранни (тимпанична мембрана) стени.

Тъпанчее нископодвижна мембрана с дебелина 0,1 микрона, изтъкана от влакна, които вървят в различни посоки и са неравномерно опънати в различни области. Поради тази структура тъпанчето няма собствен период на трептене, което би довело до усилване на звуковите сигнали, които съвпадат с честотата на собствените му трептения. Започва да вибрира под въздействието на звукови вибрации, преминаващи през външния слухов проход. През дупката на задна стенаТимпаничната мембрана комуникира с мастоидната пещера.

Отворът на слуховата (евстахиевата) тръба се намира в предната стена на тъпанчевата кухина и води в носната част на фаринкса. Благодарение на това атмосферният въздух може да навлезе в тимпаничната кухина. Нормална дупка евстахиева тръбазатворен. Отваря се по време на преглъщане или прозяване, като спомага за изравняване на въздушното налягане върху тъпанчето от страната на кухината на средното ухо и външния слухов отвор, като по този начин го предпазва от разкъсвания, водещи до увреждане на слуха.

В тимпаничната кухина лежат слухови костици . Те са много малки по размер и са свързани във верига, която се простира от тъпанчепреди вътрешна стенатъпанчева кухина.

Най-външната кост е чук- дръжката му е свързана с тъпанчето. Главата на чука е свързана с инкуса, който подвижно се съчленява с главата стремена.

Слуховите костици са получили такива имена поради тяхната форма. Костите са покрити с лигавица. Два мускула регулират движението на костите. Връзката на костите е такава, че увеличава налягането на звуковите вълни върху мембраната на овалния прозорец с 22 пъти, което позволява на слабите звукови вълни да движат течността в охлюв.

Вътрешно ухозатворен в темпоралната кост и представлява система от кухини и канали, разположени в костното вещество на петрозната част на слепоочната кост. Заедно те образуват костния лабиринт, в който се намира мембранозният лабиринт. Костен лабиринтпредставлява костни кухини различни формии се състои от преддверието, три полукръгли канала и кохлеята. Мембранозен лабиринтвключва сложна систематънки ципести образувания, разположени в костния лабиринт.

Всички кухини на вътрешното ухо са пълни с течност. Вътре в мембранния лабиринт има ендолимфа, а течността, измиваща мембранния лабиринт отвън, е перилимфа и е подобна по състав на цереброспиналната течност. Ендолимфата се различава от перилимфата (съдържа повече калиеви йони и по-малко натриеви йони) - носи положителен заряд по отношение на перилимфата.

Прелюдия- централна част костен лабиринт, който комуникира с всички свои части. Отзад на преддверието има три костни полукръгли канала: горен, заден и страничен. Страничният полукръгъл канал е разположен хоризонтално, а другите два са под прав ъгъл спрямо него. Всеки канал има разширена част - ампула. Съдържа мембранна ампула, пълна с ендолимфа. Когато ендолимфата се движи по време на промяна на позицията на главата в пространството, тя се дразни нервни окончания. Възбуждането се предава по нервните влакна към мозъка.

Охлюве спирална тръба, която образува два и половина оборота около конусовидна костна пръчка. Това е централната част на органа на слуха. Вътре в костния канал на кохлеята има мембранен лабиринт или кохлеарен канал, към който се свързват окончанията на кохлеарната част на осмия черепномозъчен нервВибрациите в перилимфата се предават на ендолимфата на кохлеарния канал и активират нервните окончания на слуховата част на осмия черепномозъчен нерв.

Вестибулокохлеарният нерв се състои от две части. Вестибуларната част провежда нервни импулсиот вестибюла и полукръглите канали до вестибуларните ядра на моста и продълговатия мозъки по-нататък - към малкия мозък. Кохлеарната част предава информация по влакна, които следват от спиралния (корти) орган до слуховите ядра на багажника и след това чрез серия от превключватели в подкорови центрове- до кората горна част темпорален лобмозъчни полукълба.

Механизъм на възприемане на звукови вибрации

Звуците възникват поради въздушни вибрации и се усилват в ушната мида. След това звуковата вълна се провежда през външния слухов канал до тъпанчето, което го кара да вибрира. Вибрацията на тъпанчето се предава на веригата от слухови костици: малеус, инкус и стреме. Използване на основата на стремето еластичен лигаментфиксирани към прозореца на вестибюла, поради което вибрациите се предават на перилимфата. От своя страна през мембранната стена на кохлеарния канал тези вибрации преминават към ендолимфата, чието движение предизвиква дразнене на рецепторните клетки на спиралния орган. Полученият нервен импулс следва влакната на кохлеарната част на вестибулокохлеарния нерв до мозъка.

Превод на звуци, възприемани от органа на слуха като приятни и дискомфортсе извършва в мозъка. Неравномерните звукови вълни създават усещане за шум, докато правилните, ритмични вълни се възприемат като музикални тонове. Звуците се разпространяват със скорост 343 km/s при температура на въздуха 15–16ºС.

ЕНЦИКЛОПЕДИЯ ПО МЕДИЦИНА

ФИЗИОЛОГИЯ

Как ухото възприема звуците

Ухото е орган, който преобразува звуковите вълни в нервни импулси, които мозъкът може да възприеме. Взаимодействайки помежду си, елементите на вътрешното ухо дават

можем да различаваме звуци.

Анатомично разделен на три части:

□ Външно ухо - предназначено да насочва звуковите вълни към вътрешните структури на ухото. Състои се от ушна мида, която представлява еластичен хрущял, покрит с кожа подкожна тъкан, свързана с кожата на главата и с външния слухов проход - слуховата тръба, покрита с ушна кал. Тази тръба завършва в тъпанчето.

□ Средното ухо е кухина, съдържаща малки слухови костици (чукче, инкус, стреме) и сухожилията на два малки мускула. Позицията на стремето позволява да се удря овален прозорец, който е входът на кохлеята.

□ Вътрешното ухо се състои от:

■ от полуокръжните канали на костния лабиринт и преддверието на лабиринта, които са част вестибуларен апарат;

■ от кохлеята - същинският орган на слуха. Кохлеята на вътрешното ухо много прилича на черупката на жив охлюв. В напречно

В напречен разрез можете да видите, че се състои от три надлъжни части: scala tympani, scala vestibular и кохлеарния канал. И трите структури са пълни с течност. Спиралният орган на Корти се намира в кохлеарния канал. Състои се от 23 500 чувствителни, оборудвани с косми клетки, които всъщност улавят звуковите вълни и ги предават през слухов нервпредават ги на мозъка.

Анатомия на ухото

Външно ухо

Състои се от ушна мида и външен слухов канал.

Средно ухо

Съдържа три малки кости: чука, наковалня и стреме.

Вътрешно ухо

Съдържа полукръглите канали на костния лабиринт, преддверието на лабиринта и кохлеята.

< Наружная, видимая часть уха называется ушной раковиной. Она служит для передачи звуковых волн в слуховой канал, а оттуда в среднее и внутреннее ухо.

И външното, средното и вътрешното ухо играят важна роляпри провеждане и предаване на звук от външна средав мозъка.

Какво е звук?

Звукът преминава през атмосферата, движейки се от дадена област високо наляганекъм ниската зона.

Звукова вълна

с по-висока честота (синьо) съответства на висок звук. Зеленото показва слаб звук.

Повечето звуци, които чуваме, са комбинация от звукови вълни с различни честоти и амплитуди.

Звукът е вид енергия; Звуковата енергия се предава в атмосферата под формата на вибрации на въздушните молекули. При липса на молекулярна среда (въздух или друга), звукът не може да се разпространява.

ДВИЖЕНИЕ НА МОЛЕКУЛИТЕ В атмосферата, в която се разпространява звукът, има области с високо налягане, в които въздушните молекули са разположени по-близо една до друга. Те се редуват с области ниско налягане, където молекулите на въздуха са на по-голямо разстояние една от друга.

Когато някои молекули се сблъскат със съседни молекули, те им предават енергията си. Създава се вълна, която може да пътува на големи разстояния.

Така се предава звуковата енергия.

Когато вълните на високо и ниско налягане са равномерно разпределени, се казва, че тонът е чист. Такава звукова вълна се създава от камертон.

Звуковите вълни, генерирани по време на възпроизвеждане на реч, се разпределят неравномерно и се комбинират.

ВИСОЧИНА И АМПЛИТУДА Височината на звука се определя от честотата на вибрациите на звуковата вълна. Измерва се в херци (Hz). Колкото по-висока е честотата, толкова по-висок е звукът. Силата на звука се определя от амплитудата на вибрациите на звуковата вълна. Човешкото ухо възприема звуци, чиято честота варира от 20 до 20 000 Hz.

< Полный диапазон слышимости человека составляет от 20 до 20 ООО Гц. Человеческое ухо может дифференцировать примерно 400 ООО различных звуков.

Тези два вола имат еднаква честота, но различни a^vviy-du (vogna син цвятсъответства на по-силен звук).

Съдържанието на статията

СЛУХ,способност за възприемане на звуци. Слухът зависи от: 1) ухото – външно, средно и вътрешно – което възприема звуковите трептения; 2) слуховия нерв, който предава сигнали, получени от ухото; 3) определени части на мозъка (слухови центрове), в които импулсите, предавани от слуховите нерви, предизвикват осъзнаване на оригиналните звукови сигнали.

Всеки източник на звук - струна на цигулка, която е ударена с лък, въздушен стълб, движещ се в органна тръба или гласни струни говорещ човек– предизвиква вибрации в околния въздух: първо мигновено свиване, след това мигновено разреждане. С други думи, поредица от редуващи се вълни от увеличени и ниско кръвно налягане, които бързо се разпространяват във въздуха. Този движещ се поток от вълни създава звука, възприеман от слуховите органи.

Повечето от звуците, които срещаме всеки ден, са доста сложни. Те се генерират от сложни колебателни движения на източника на звук, създавайки цял комплекс от звукови вълни. При експерименти за изследване на слуха те се опитват да изберат възможно най-простите звукови сигнали, за да улеснят оценката на резултатите. Много усилия се изразходват за осигуряване на прости периодични колебания на източника на звук (като махало). Полученият поток от звукови вълни с една честота се нарича чист тон; представлява правилна, плавна смяна на високо и ниско налягане.

Граници на слуховото възприятие.

Описаният "идеален" източник на звук може да бъде накаран да вибрира бързо или бавно. Това дава възможност да се изясни един от основните въпроси, които възникват при изследването на слуха, а именно каква е минималната и максималната честота на вибрациите, възприемани от човешкото ухо като звук. Експериментите са показали следното. Когато трептенията възникват много бавно, по-малко от 20 пълни цикъла на трептене в секунда (20 Hz), всяка звукова вълна се чува отделно и не образува непрекъснат тон. Когато честотата на вибрациите се увеличава, човек започва да чува непрекъснат нисък тон, подобен на звука на най-ниската басова тръба на орган. Тъй като честотата се увеличава допълнително, възприеманата височина става по-висока; при 1000 Hz наподобява високо C на сопрано. Тази нота обаче все още е далеч от горната граница на човешкия слух. Едва когато честотата достигне приблизително 20 000 Hz, нормалното човешко ухо постепенно става неспособно да чува.

Чувствителността на ухото към звукови вибрации с различна честота не е еднаква. Той реагира особено чувствително на колебания в средните честоти (от 1000 до 4000 Hz). Тук чувствителността е толкова голяма, че всяко нейно значително увеличение би било неблагоприятно: в същото време постоянна фонов шумпроизволно движение на въздушни молекули. Тъй като честотата намалява или се увеличава спрямо средния диапазон, остротата на слуха постепенно намалява. В краищата на възприемаемия честотен диапазон звукът трябва да е много силен, за да бъде чут, толкова силен, че понякога се усеща физически, преди да бъде чут.

Звукът и неговото възприятие.

Чистият тон има две независими характеристики: 1) честота и 2) сила или интензитет. Честотата се измерва в херци, т.е. определя се от броя на пълните осцилаторни цикли за секунда. Интензитетът се измерва чрез големината на пулсиращото налягане на звуковите вълни върху всяка насрещна повърхност и обикновено се изразява в относителни, логаритмични единици - децибели (dB). Трябва да се помни, че концепциите за честота и интензитет се отнасят само за звука като външен физически стимул; това е т.нар акустични характеристики на звука. Когато говорим за възприятие, т.е. О физиологичен процес, звукът се оценява като висок или нисък, а силата му се възприема като гръмкост. Като цяло височината, субективна характеристика на звука, е тясно свързана с неговата честота; Високочестотните звуци се възприемат като високи. Освен това, за да обобщим, можем да кажем, че възприеманата сила на звука зависи от силата на звука: ние чуваме по-интензивни звуци като по-силни. Тези взаимоотношения обаче не са неизменни и абсолютни, както често се смята. Възприеманата височина на звука се влияе до известна степен от неговия интензитет, а възприеманата сила се влияе до известна степен от честотата. По този начин, чрез промяна на честотата на звука, човек може да избегне промяната на възприеманата височина, променяйки силата му съответно.

„Минимално забележима разлика.“

Както от практическа, така и от теоретична гледна точка, определянето на минималната разлика в честотата и силата на звука, която може да бъде разпозната от ухото, е много важен проблем. Как трябва да се промени честотата и силата на звуковите сигнали, така че слушателят да го забележи? Оказва се, че минималната забележима разлика се определя от относителна промяна в звуковите характеристики, а не от абсолютна промяна. Това се отнася както за честотата, така и за силата на звука.

Относителната промяна в честотата, необходима за разграничаване, е различна за звуците различни честоти, и за звуци със същата честота, но с различна сила. Може да се каже обаче, че е приблизително 0,5% в широк честотен диапазон от 1000 до 12 000 Hz. Този процент (т.нар. праг на дискриминация) е малко по-висок при по-високи честоти и значително по-висок при по-ниски честоти. Следователно ухото е по-малко чувствително към промените на честотата в краищата на честотния диапазон, отколкото в средните стойности, и това често се забелязва от всички, които свирят на пиано; интервалът между две много високи или много ниски ноти изглежда по-малък от този на нотите в средния диапазон.

Минималната забележима разлика е малко по-различна, когато става въпрос за интензитета на звука. Дискриминацията изисква доста голяма, около 10% промяна в налягането на звуковите вълни (т.е. около 1 dB), и тази стойност е относително постоянна за звуци с почти всякаква честота и интензитет. Въпреки това, когато интензитетът на стимула е нисък, минималната осезаема разлика се увеличава значително, особено за нискочестотни тонове.

Обертонове в ухото.

Характерно свойство на почти всеки източник на звук е, че той не само произвежда прости периодични трептения (чист тон), но също така извършва сложни колебателни движения, които произвеждат няколко чисти тонове едновременно. Обикновено такъв сложен тон се състои от хармонични серии (хармоници), т.е. от най-ниската, основна честота плюс обертонове, честотите на които превишават основната с цял брой пъти (2, 3, 4 и т.н.). По този начин обект, който вибрира на основна честота от 500 Hz, може също да произведе обертонове от 1000, 1500, 2000 Hz и т.н. Човешкото ухо се държи по подобен начин в отговор на звуков сигнал. Анатомични особеностиухото предоставя много възможности за преобразуване на енергията на входящия чист тон, поне частично, в обертонове. Това означава, че дори когато източникът произвежда чист тон, внимателният слушател може да чуе не само основния тон, но и един или два фини обертона.

Взаимодействие на два тона.

Когато два чисти тона се възприемат от ухото едновременно, могат да се наблюдават следните техни вариации: съвместни действия, в зависимост от характера на самите тонове. Те могат да се маскират взаимно чрез взаимно намаляване на силата на звука. Най-често това се случва, когато тоновете не се различават много по честота. Двата тона могат да се свързват един с друг. В същото време чуваме звуци, които съответстват или на разликата в честотите между тях, или на сумата от техните честоти. Когато два тона са много близки по честота, чуваме един тон, чиято височина е приблизително равна на тази честота. Този тон обаче става по-силен и по-тих, тъй като двата леко несъответстващи акустични сигнала непрекъснато си взаимодействат, като се усилват или отменят взаимно.

Тембър.

Обективно погледнато, едни и същи сложни тонове могат да варират по степен на сложност, т.е. по състав и интензивност на обертоновете. Субективна характеристика на възприятието, като цяло отразява особеностите на звука, е тембърът. По този начин усещанията, причинени от сложен тон, се характеризират не само с определена височина и сила на звука, но и с тембър. Някои звуци изглеждат богати и пълни, други не. Благодарение предимно на разликите в тембъра, ние разпознаваме гласовете на различни инструменти сред много звуци. Нота А, изсвирена на пиано, може лесно да се различи от същата нота, изсвирена на валдхорна. Ако обаче човек успее да филтрира и смекчи обертоновете на всеки инструмент, тези ноти не могат да бъдат разграничени.

Локализация на звуци.

Човешкото ухо не само различава звуците и техните източници; двете уши, работейки заедно, са в състояние доста точно да определят посоката, от която идва звукът. Тъй като ушите са разположени от противоположните страни на главата, звуковите вълни от източника на звук не достигат до тях точно по едно и също време и им въздействат с няколко различни силни страни. Поради минималната разлика във времето и силата, мозъкът доста точно определя посоката на източника на звук. Ако източникът на звук е строго отпред, тогава мозъкът го локализира по него хоризонтална осс точност до няколко градуса. Ако източникът е изместен на една страна, точността на локализиране е малко по-малка. Разграничаването на звука отзад от звука отпред, както и локализирането му по вертикалната ос, се оказва малко по-трудно.

Шум

често описван като атонален звук, т.е. състоящ се от различни. несвързани честоти и следователно не повтаря последователно такова редуване на вълни с високо и ниско налягане, за да произведе някаква специфична честота. Всъщност обаче почти всеки „шум“ има своя собствена височина, която лесно се проверява чрез слушане и сравняване на обикновени шумове. От друга страна, всеки „тон“ има елементи на грубост. Следователно разликите между шум и тон са трудни за дефиниране в тези термини. Сега има тенденция да се дефинира шумът психологически, а не акустично, наричайки шума просто нежелан звук. Намаляването на шума в този смисъл стана спешно съвременен проблем. Въпреки че постоянният силен шум несъмнено води до глухота, а работата в шумна среда причинява временен стрес, ефектите вероятно са по-малко дълготрайни и силен ефект, което понякога му се приписва.

Абнормен слух и животински слух.

Естествен стимул за човешко ухозвукът се разпространява във въздуха, но ухото може да бъде повлияно по други начини. Например, всеки знае, че звукът може да се чуе под вода. Освен това, ако приложите източник на вибрации към костната част на главата, поради костна проводимостпоявява се усещането за звук. Това явление е доста полезно при някои форми на глухота: малък предавател, приложен директно към мастоидния израстък (частта от черепа, разположена точно зад ухото), позволява на пациента да чува звуци, усилени от предавателя през костите на черепа през костта проводимост.

Разбира се, не само хората имат слух. Способността да чуваме възниква в ранните етапи на еволюцията и вече съществува при насекомите. Различни видовеживотните възприемат звуци с различна честота. Някои чуват по-малък диапазон от звуци от хората, други чуват по-голям диапазон. Добър пример е куче, чието ухо е чувствително към честоти извън обхвата на човешкия слух. Едно приложение за това е да произвежда свирки, чийто звук е недоловим за хората, но достатъчно силен, за да го чуят кучетата.

Органите на слуха позволяват на човек да чува и анализира информация и да различава много звуци. Тези функции са присъщи на природата, комуникацията и безопасността зависят от тях. Информацията, възприета от органа на слуха, представлява 30% от общите данни, които човек получава от външен свят. Какви характеристики на човешкия слух и границите на звуковото възприятие ще бъдат разгледани в статията.

Уникалността на човешкия слух

Понастоящем хората възприемат данните предимно чрез зрението, докато способността за чуване все още остава необходим аспект от живота.

Човешкият слух е способността да се получава звукова информация чрез слуховите органи. Акустичното възприятие е едно от 5-те биологични сетива на човека. Нашият вестибуларно-слухов орган не само записва звуковите вълни, но и отговаря за баланса на тялото в пространството. Учените вече могат лесно да измерват честотата и обхвата на звуковите импулси, но все още е трудно да се обясни как получената информация се показва в мозъка.

Органът на слуха е много чувствителен и ефективно изпълнява своите функции. В същото време природата се е погрижила за степента на чувствителност, ако тя е още по-висока, човек ще възприеме още повече звуци и ще чуе непрекъснато съскане и смесени шумове. Следователно, при увеличаване на чувствителността слухови органиняма нужда от звуково въздействие.

Ушите практически не се уморяват, въпреки факта, че изпълняват функциите си през цялото време. Възстановяване след леки упражнения здрав човекстава за няколко минути. И двете уши са свързани помежду си; ако едното се умори, тогава настъпва временно намаляване на слуховата функция в другото.

Важно е да знаете за слуха, че при нормална острота човешкото ухо възприема шепот от 6-7 m. Забелязано е, че с възрастта се влошава слухова функция. Пиковият остър слух се счита за възраст между 12 и 20 години. Още на 20-годишна възраст човек неусетно започва да чува по-зле. Това се обяснява с факта, че с течение на времето специалните рецептори, които възприемат звуковите вибрации и ги превръщат в нервни импулси, умират.

производителност прости правилахигиена на слуха, редовен преглед профилактични прегледиИ своевременно лечениеУНГ заболявания, намаляват риска ранен спаднеговото остроумие.

Механизъм на звуково възприятие

Предполага се, че звукът е явление от физическо естество, което е непрекъснат сигнал, който предава информация.

Механизмът на възприемането му в ушите е доста сложен и се състои от следните етапи:

• Звуковият импулс преминава в ушния канал и стимулира вибрациите на тъпанчето.
• Звуковото налягане провокира вибриращи движения на тъпанчето.
• Получените вибрации проникват в кохлеята.
• Течността, присъстваща в кохлеята, вибрира, карайки космените клетки да се движат.
• Космените клетки произвеждат електрически сигнали, които засягат слуховия нерв.
• Сигналът достига до мозъка през слуховия нерв.

Всички звуци, възприемани от хората, се различават по обем, тоналност и честота. Силата на звука на сигнала директно зависи от разстоянието между слуховия орган и обекта, който излъчва звуковия импулс.

Скоростта на вибрация на обект, който произвежда звук, определя честотата на звука. Нивото на тоналността се влияе от обертоновете, присъстващи в звуковия сигнал, по-точно от техния брой и сила.

Можем да чуем различни звуци, защото те произвеждат различни вибрации и следователно към мозъка се изпращат различни импулси.

В допълнение, човек, който възприема аудио съобщения, може лесно да определи откъде идва сигналът. Това се обяснява с факта, че вибрациите на въздуха първо влизат в едното ухо, а след това в другото с разлика от хилядна от секундата. Тази последователност позволява да се ориентирате от коя страна идва звукът.

Граници на звуковото възприятие

Известно е, че честотният диапазон на човешкия слух варира в диапазона 16–20 000 Hz. Горен лимитнамалява с възрастта. Някои хора могат да открият честоти до 24 000 Hz, което е рядкост. Интересното е, че животните са способни да откриват звукови вибрации с по-висока честота, така че кучетата могат да чуват сигнали с честота до 38 000 Hz, котките - до 70 000 Hz.

Човек може да възприеме звукови вълни под 60 Hz само при ниво на вибрация; вибрации под 16 Hz (инфразвук) не се откриват. Те могат да повлияят негативно на състоянието на нервната и ендокринни системи, вътрешни органи. Инфразвуците се генерират по време на природен феномен(земетресения, бури, урагани и др.). Те могат да се появят и поради работата на голямо оборудване (турбини, язовири, генератори, пещи и др.).

Ако честотата е над 20 000 Hz, това е ултразвук, който не представлява заплаха за хората, някои животни го използват за предаване на информация помежду си. За сравнение човешката реч съответства на марката 300–4000 Hz.

Освен това има разделение на диапазона на звуци с ниски честоти - до 500 Hz, средни звуци - 500-1000 Hz и високи звуци - над 10 000 Hz.

Много фактори влияят върху способността на човек да разграничава честотите:

• Възраст.
• Заболявания на слуховия апарат.
• Умора.
• Ниво на обучение на слуха.

Възприемането на звука зависи до голяма степен от нивата на звука и се измерва в децибели (dB):

• 0 dB ( долната линия) - Не се чува нищо.
• 25–30 dB – човешки шепот.
• 40–45 dB – нормален разговор.
• 100 dB – оркестър, вагон на метрото, максимално допустим звук на слушалките.
• 120 dB – ударен чук.
• 130 dB – идва праг на болкаи мозъчно сътресение (самолет при излитане).
• 150 dB – наранявания (изстрелване на ракета).
• Ако звуковото налягане е над 160 dB, тъпанчето и белите дробове могат да се спукат.
• След достигане на марката 200 dB настъпва смърт (шумово оръжие).

Рядко кратко увеличение на звуковото налягане до 120 dB няма да причини негативни последици, но ако човешкият слух е подложен на често и продължително излагане на нива на сила на звука над 80 dB, ще настъпи влошаване или дори частична загуба на слуховата функция.

Трябва да пазите ушите си и да използвате защита за слуха лична защита(слушалки, слушалки, каски), ако работите в шумна индустрия, често ходите на лов, стреляте или използвате електрически инструменти (чук, бормашина, ударен чук и др.).

Човек възприема звука през ухото (фиг.).

Има мивка, разположена отвън външно ухо , преминаваща в слуховия канал с диам д 1 = 5 мми дължина 3 см.

Следва тъпанчето, което вибрира под въздействието на звукова вълна (резонира). Мембраната е прикрепена към костите средно ухо , предавайки вибрации към друга мембрана и по-нататък към вътрешното ухо.

Вътрешно ухо изглежда като усукана тръба („охлюв“) с течност. Диаметърът на тази тръба д 2 = 0,2 ммдължина 3 – 4 смдълго.

Тъй като въздушните вибрации в звукова вълна са слаби, за да възбудят директно течността в кохлеята, системата на средното и вътрешното ухо, заедно с техните мембрани, играят ролята на хидравличен усилвател. Площта на тъпанчето на вътрешното ухо е по-малка от площта на мембраната на средното ухо. Натискът, упражняван от звука върху тъпанчетата, е обратно пропорционален на площта:

.

Поради това натискът върху вътрешното ухо се увеличава значително:

.

Във вътрешното ухо по цялата му дължина е опъната друга мембрана (надлъжна), твърда в началото на ухото и мека в края. Всеки участък от тази надлъжна мембрана може да вибрира със собствена честота. В твърдия участък се възбуждат високочестотни трептения, а в мекия участък се възбуждат нискочестотни трептения. По дължината на тази мембрана е вестибулокохлеарният нерв, който усеща вибрациите и ги предава на мозъка.

Най-ниска честота на вибрация на източник на звук 16-20 Hzсе възприема от ухото като нисък басов звук. Регион най-висока чувствителност на слуха улавя част от средночестотните и част от високочестотните поддиапазони и съответства на честотния диапазон от 500 Hz преди 4-5 kHz . Човешкият глас и звуците, произвеждани от повечето важни за нас процеси в природата, имат честота в един и същ интервал. В този случай звуци с честоти, вариращи от 2 kHzпреди 5 kHzчува се от ухото като звънене или свистене. С други думи, най-важната информация се предава на звукови честоти до приблизително 4-5 kHz.

Подсъзнателно човек разделя звуците на „положителни“, „отрицателни“ и „неутрални“.

Отрицателните звуци включват звуци, които преди са били непознати, странни и необясними. Те предизвикват страх и безпокойство. Те включват и нискочестотни звуци, например тих барабан или вой на вълк, тъй като те предизвикват страх. Освен това страх и ужас се събуждат от недоловими нискочестотни звуци (инфразвук). Примери:

През 30-те години на 20 век огромна органна тръба е използвана като сценичен ефект в един от лондонските театри. Инфразвукът на тази тръба накара цялата сграда да трепери и ужасът се настани в хората.

Служители на Националната лаборатория по физика в Англия проведоха експеримент, като добавиха ултра-ниски (инфразвукови) честоти към звука на конвенционалните акустични инструменти за класическа музика. Слушателите усетиха спад в настроението и изпитаха чувство на страх.

В катедрата по акустика на Московския държавен университет бяха проведени изследвания върху влиянието на рок и поп музиката човешкото тяло. Оказа се, че честотата на основния ритъм на композицията „Deep People” предизвиква неконтролируема възбуда, загуба на контрол над себе си, агресивност към другите или негативни емоции към себе си. Песента "Бийтълс", на пръв поглед благозвучна, се оказа вредна и дори опасна, защото има основен ритъм от около 6,4 Hz. Тази честота резонира с честотите гръден кош, коремна кухинаи е близка до естествената честота на мозъка (7 Hz). Следователно, когато слушате тази композиция, тъканите на корема и гърдите започват да болят и постепенно се срутват.

Инфразвукът предизвиква вибрации в човешкото тяло различни системи, по-специално сърдечно-съдови. Това има неблагоприятни ефекти и може да доведе например до хипертония. Трептенията с честота 12 Hz могат, ако интензитетът им надвиши критичния праг, да причинят смърт висши организми, включително хора. Тази и други инфразвукови честоти присъстват в производствен шум, шум от магистрала и други източници.

Коментирайте: При животните резонансът на музикалните честоти и естествените честоти може да доведе до нарушаване на мозъчната функция. Когато звучи "метъл рок", кравите спират да дават мляко, но прасетата, напротив, обожават металния рок.

Звуците на поток, приливът на морето или песента на птиците са положителни; предизвикват спокойствие.

Освен това рокът не винаги е лош. Например кънтри музиката, изсвирена на банджо, помага за възстановяването, въпреки че има лош ефект върху здравето в самото начало на заболяването.

Положителните звуци включват класически мелодии. Например американски учени поставяли недоносени деца в кутии, за да слушат музиката на Бах и Моцарт, и децата бързо се възстановявали и наддавали на тегло.

Камбанният звън има благотворен ефект върху човешкото здраве.

Всеки звуков ефект се засилва в здрач и тъмнина, тъй като делът на информацията, получена чрез зрението, намалява

Звукопоглъщане във въздуха и ограждащите повърхности

Поглъщане на звук във въздуха

Във всеки момент във всяка точка на помещението интензитетът на звука е равен на сумата от интензитета на директния звук, излъчван директно от източника, и интензитета на звука, отразен от ограждащите повърхности на помещението:

Когато звукът се разпространява в атмосферния въздух и във всяка друга среда, възникват загуби на интензитет. Тези загуби се дължат на поглъщането на звукова енергия във въздуха и ограждащите повърхности. Нека разгледаме използването на звукопоглъщане вълнова теория .

Абсорбция звукът е феноменът на необратимо преобразуване на енергията на звукова вълна в друг вид енергия, предимно в енергия топлинно движениечастици от околната среда. Звукопоглъщането става както във въздуха, така и когато звукът се отразява от ограждащите повърхности.

Поглъщане на звук във въздухапридружено от намаляване на звуковото налягане. Оставете звука да пътува по посоката rот източника. Тогава в зависимост от разстоянието rспрямо източника на звук, амплитудата на звуковото налягане намалява според експоненциален закон :

, (63)

Където стр 0 – начално звуково налягане при r = 0

,

 – коефициент на поглъщане звук. Формула (63) изразява закон за звукопоглъщане .

Физическо значениекоефициент  е, че коефициентът на поглъщане е числено равно на стойността, реципрочна на разстоянието, на което звуковото налягане намалява д = 2,71 веднъж:

SI единица:

.

Тъй като силата на звука (интензитета) е пропорционална на квадрата на звуковото налягане, тогава същото закон за звукопоглъщане може да се запише като:

, (63*)

Където аз 0 – сила (интензитет) на звука в близост до източника на звук, т.е r = 0 :

.

Графики на зависимости стр звук (r) И аз(r) са представени на фиг. 16.

От формула (63*) следва, че за нивото на интензитета на звука е валидно уравнението:

.

. (64)

Следователно единицата SI за коефициент на поглъщане е: непер на метър

,

Освен това може да се изчисли в бел на метър (б/м) или децибели на метър (dB/m).

Коментирайте: Звукопоглъщането може да се характеризира фактор на загуба , което е равно

, (65)

Където  – дължина на звуковата вълна, продукт  – л огаритмичен коефициент на затихване звук. Стойност, равна на реципрочната стойност на коефициента на загуба

,

Наречен качествен фактор .

Все още няма пълна теория за поглъщането на звука във въздуха (атмосферата). Многобройни емпирични оценки дават различни стойности на коефициента на поглъщане.

Първата (класическа) теория за звукопоглъщането е създадена от Стокс и се основава на отчитане на влиянието на вискозитета (вътрешно триене между слоевете на средата) и топлопроводимостта (изравняване на температурата между слоевете на средата). Опростено Формула на Стокс има формата:

, (66)

Където  – вискозитет на въздуха,  – коефициент на Поасон,  0 – плътност на въздуха при 0 0 C,  – скорост на звука във въздуха. При нормални условия тази формула ще приеме формата:

. (66*)

Формулата на Стокс (63) или (63*) обаче е валидна само за моноатомен газове, чиито атоми имат три транслационни степени на свобода, т.е  =1,67 .

За газове от 2, 3 или многоатомни молекули значение  значително повече, тъй като звукът възбужда ротационни и вибрационни степени на свобода на молекулите. За такива газове (включително въздух) формулата е по-точна

, (67)

Където T н = 273,15 K –абсолютна температура на топене на леда (тройна точка), стр н = 1,013 . 10 5 па -нормално атмосферно налягане, TИ стр– реална (измерена) температура и атмосферно налягане,  =1,33 за двуатомни газове,  =1,33 за три- и многоатомни газове.

Звукопоглъщане от ограждащи повърхности

Звукопоглъщане от ограждащи повърхностивъзниква, когато звукът се отразява от тях. В този случай част от енергията на звуковата вълна се отразява и предизвиква появата на стоящи звукови вълни, а другата енергия се преобразува в енергията на топлинното движение на препятстващите частици. Тези процеси се характеризират с коефициента на отражение и коефициента на поглъщане на ограждащата конструкция.

Коефициент на отражение звук от препятствие е безразмерна величина, равна на съотношението на частта от енергията на вълнатаУ отрицателен , отразена от препятствието, до цялата енергия на вълнатаУ подложка падане върху препятствие

.

Звукопоглъщането от препятствие се характеризира с коефициент на поглъщане – безразмерна величина, равна на съотношението на частта от енергията на вълнатаУ абсорбиращ погълнат от препятствие(и трансформирана във вътрешната енергия на бариерното вещество), към цялата вълнова енергияУ подложка падане върху препятствие

.

Среден коефициент на поглъщане звукът от всички ограждащи повърхности е еднакъв

,

, (68*)

Където  аз – коефициент на звукопоглъщане на материала азто препятствие, S i – площ азта препятствия С– обща площ на препятствията, н- брой различни препятствия.

От този израз можем да заключим, че средният коефициент на абсорбция съответства на един материал, който би могъл да покрие всички повърхности на бариерите на помещението, като същевременно поддържа пълно звукопоглъщане (А ), равни

. (69)

Физическо значение на пълното звукопоглъщане (A): числено е равен на коефициента на звукопоглъщане на отворен отвор с площ от 1 m2.

.

Мерната единица за звукопоглъщане се нарича сабин:

.