Pro naši orientaci ve světě kolem nás hraje sluch stejnou roli jako zrak. Ucho nám umožňuje komunikovat pomocí zvuků, má zvláštní citlivost zvukové frekvence mluvený projev. Pomocí ucha člověk zachytí různé zvukové vibrace ve vzduchu. Vibrace, které vycházejí z předmětu (zdroje zvuku), jsou přenášeny vzduchem, který plní roli vysílače zvuku, a jsou zachyceny uchem. Lidské ucho vnímá vibrace vzduchu o frekvenci 16 až 20 000 Hz. Vibrace s vyšší frekvencí jsou považovány za ultrazvukové, ale lidské ucho je nevnímá. Schopnost rozlišovat vysoké tóny s věkem klesá. Schopnost zachytit zvuk oběma ušima umožňuje určit, kde se nachází. V uchu se vibrace vzduchu přeměňují na elektrické impulsy, které mozek vnímá jako zvuk.
V uchu je také umístěn orgán pro snímání pohybu a polohy těla v prostoru - vestibulární aparát. Vestibulární systém hraje velkou roli v prostorové orientaci člověka, analyzuje a předává informace o zrychlení a zpomalení lineárního a rotačního pohybu a také o změně polohy hlavy v prostoru.
Struktura ucha
Na základě vnější struktura ucho je rozděleno na tři části. První dvě části ucha, vnější (vnější) a střední, vedou zvuk. Třetí část – vnitřní ucho – obsahuje sluchové buňky, mechanismy pro vnímání všech tří vlastností zvuku: výšku, sílu a zabarvení.
Vnější ucho- tzv. odstávající část vnějšího ucha ušní boltec , její základ tvoří polotuhá podpůrná tkáň - chrupavka. Přední plocha boltce má složitou strukturu a variabilní tvar. Skládá se z chrupavky a vazivové tkáně, s výjimkou spodní části - lalůčků ( ušní lalůček) tvořený tukovou tkání. Na bázi ušního boltce jsou přední, horní a zadní ušní svaly, jejichž pohyby jsou omezené.
Kromě funkce akustické (sběrače zvuku) plní boltec ochrannou roli, chránící zvukovod do ušního bubínku z škodlivé účinky životní prostředí(vnikání vody, prachu, silného proudění vzduchu). Jak tvar, tak velikost uší jsou individuální. Délka boltce u mužů je 50–82 mm a šířka 32–52 mm, u žen jsou velikosti o něco menší. Malá oblast boltce představuje veškerou citlivost těla a vnitřní orgány. Proto jej lze použít k získání biologicky důležitá informace o stavu jakéhokoli orgánu. Boltec soustřeďuje zvukové vibrace a směřuje je do vnějšího sluchového otvoru.
Zevní zvukovod slouží k vedení zvukových vibrací vzduchu z boltce do ušního bubínku. Zevní zvukovod má délku 2 až 5 cm tvoří jeho vnější třetinu tkáň chrupavky a vnitřní 2/3 jsou kosti. Zevní zvukovod je klenutý ve směru superior-posterior a při vytažení boltce nahoru a dozadu se snadno narovná. V kůži zvukovodu jsou speciální žlázy, které vylučují nažloutlý sekret ( ušní maz), jehož funkcí je chránit pokožku před bakteriální infekce a cizí částice (hmyz).
Zevní zvukovod je od středního ucha oddělen bubínkem, který je vždy zatažen dovnitř. Jedná se o tenkou desku pojivové tkáně pokrytou zvenčí stratifikovaný epitel, a zevnitř - sliznice. Zevní zvukovod slouží k vedení zvukových vibrací do ušního bubínku, který odděluje vnější ucho bubínková dutina(střední ucho).
Střední ucho, neboli bubínková dutina, je malá vzduchem naplněná komora, která se nachází v pyramidě spánková kost a je oddělen od vnějšího zvukovodu bubínkem. Tato dutina má kostěné a membránové (tympanické) stěny.
Ušní bubínek je nízko pohyblivá membrána o tloušťce 0,1 mikronu, utkaná z vláken, která jdou různými směry a jsou nerovnoměrně napnutá různé oblasti. Díky této struktuře nemá bubínek vlastní periodu kmitání, což by vedlo k zesílení zvukových signálů, které se shodují s frekvencí jeho vlastních kmitů. Začne vibrovat pod vlivem zvukových vibrací procházejících zevním zvukovodem. Přes díru dál zadní stěna Tympanická membrána komunikuje s mastoidní jeskyní.
Otvor sluchové (Eustachovy) trubice se nachází v přední stěně bubínkové dutiny a vede do nosní části hltanu. Díky tomu se do bubínkové dutiny může dostat atmosférický vzduch. Normální díra Eustachova trubice ZAVŘENO. Otevírá se při polykacích pohybech nebo zívání, pomáhá vyrovnat tlak vzduchu na bubínek ze strany středoušní dutiny a zevního sluchového otvoru, čímž jej chrání před prasknutím vedoucím k poškození sluchu.
V bubínkové dutině leží sluchové kůstky . Jsou velmi malé velikosti a jsou spojeny v řetězu, který se táhne od ušní bubínek před vnitřní stěna bubínková dutina.
Nejvzdálenější kost je kladivo- jeho rukojeť je spojena s bubínkem. Hlava kladívka je spojena s inkusem, který se pohyblivě kloubí s hlavou třmeny.
Sluchové kůstky dostaly taková jména kvůli svému tvaru. Kosti jsou pokryty sliznicí. Dva svaly regulují pohyb kostí. Spojení kostí je takové, že zvyšuje tlak zvukových vln na membránu oválného okénka 22krát, což umožňuje slabým zvukovým vlnám pohybovat kapalinou dovnitř. hlemýžď.
Vnitřní ucho uzavřený ve spánkové kosti a je to systém dutin a kanálků umístěných v kostní hmotě skalní části spánkové kosti. Společně tvoří kostěný labyrint, uvnitř kterého je blanitý labyrint. Kostěný labyrint představuje kostní dutiny různé tvary a skládá se z vestibulu, tří polokruhových kanálků a hlemýždě. Membranózní labyrint skládá se z komplexní systém tenké membránové útvary umístěné v kostním labyrintu.
Všechny dutiny vnitřního ucha jsou naplněny tekutinou. Uvnitř membránového labyrintu je endolymfa a tekutina, která vně membránový labyrint omývá, je perilymfa a je svým složením podobná mozkomíšnímu moku. Endolymfa se liší od perilymfy (obsahuje více draselných iontů a méně sodíkových iontů) - nese kladný náboj ve vztahu k perilymfě.
Předehra- centrální část kostěný labyrint, který komunikuje se všemi jeho částmi. Za vestibulem jsou tři kostěné polokruhové kanály: horní, zadní a laterální. Boční půlkruhový kanál leží vodorovně, další dva jsou k němu v pravém úhlu. Každý kanál má rozšířenou část - ampuli. Obsahuje membránovou ampulku naplněnou endolymfou. Při pohybu endolymfy při změně polohy hlavy v prostoru dochází k jejímu podráždění nervová zakončení. Vzruch se přenáší podél nervových vláken do mozku.
Hlemýžď je spirálová trubice, která tvoří dva a půl závitu kolem kuželovité kostní tyčinky. Je to centrální část sluchového orgánu. Uvnitř kostěného kanálu hlemýždě je membránový labyrint neboli kochleární vývod, ke kterému ústí zakončení kochleární části osmého hlavový nerv Vibrace perilymfy se přenášejí do endolymfy kochleárního vývodu a aktivují nervová zakončení sluchové části osmého hlavového nervu.
Vestibulocochleární nerv se skládá ze dvou částí. Vede vestibulární část nervové vzruchy z vestibulu a půlkruhových kanálků do vestibulárních jader mostu a mostu prodloužená medulla a dále - do cerebellum. Kochleární část přenáší informace podél vláken, která následují od spirálního (korti) orgánu do sluchových jader trupu a poté prostřednictvím řady spínačů v subkortikálních center- do kůry horní sekce temporální lalok mozkové hemisféry.
Mechanismus vnímání zvukových vibrací
Zvuky vznikají v důsledku vibrací vzduchu a jsou zesilovány v boltci. Zvuková vlna je pak vedena zevním zvukovodem do ušního bubínku, kde dochází k jeho rozechvění. Vibrace ušního bubínku se přenáší na řetězec sluchových kůstek: kladívko, incus a třmeny. Základ třmenu pomocí elastické vazivo připevněna k oknu vestibulu, díky čemuž se vibrace přenášejí do perilymfy. Přes membránovou stěnu kochleárního vývodu pak tyto vibrace přecházejí do endolymfy, jejíž pohyb způsobuje podráždění receptorových buněk spirálního orgánu. Výsledný nervový impuls sleduje vlákna kochleární části vestibulocochleárního nervu do mozku.
Překlad zvuků vnímaných orgánem sluchu jako příjemný a nepohodlí probíhá v mozku. Nepravidelné zvukové vlny vytvářejí pocit hluku, zatímco pravidelné, rytmické vlny jsou vnímány jako hudební tóny. Zvuky se šíří rychlostí 343 km/s při teplotě vzduchu 15–16ºС.
ENCYKLOPEDIE MEDICÍNY
FYZIOLOGIE
Jak ucho vnímá zvuky
Ucho je orgán, který přeměňuje zvukové vlny na nervové impulsy, které může vnímat mozek. Vzájemnou interakcí se prvky vnitřního ucha dávají
jsme schopni rozlišovat zvuky.
Anatomicky rozdělena do tří částí:
□ Vnější ucho – navrženo tak, aby směrovalo zvukové vlny do vnitřních struktur ucha. Skládá se z boltce, což je elastická chrupavka pokrytá kůží podkoží, spojený s pokožkou hlavy a se zevním zvukovodem - zvukovodem, pokrytý ušním mazem. Tato trubice končí v ušním bubínku.
□ Střední ucho je dutina obsahující malé sluchové kůstky (kladívko, incus, stapes) a šlachy dvou malých svalů. Poloha třmenu umožňuje úder oválné okno, což je vstup do hlemýždě.
□ Vnitřní ucho se skládá z:
■ z půlkruhových kanálků kostěného labyrintu a vestibulu labyrintu, které jsou součástí vestibulární aparát;
■ z hlemýždě - vlastního orgánu sluchu. Slimák vnitřního ucha velmi připomíná ulitu živého šneka. V příčném
Na příčném řezu je vidět, že se skládá ze tří podélných částí: scala tympani, scala vestibulární a kochleární kanál. Všechny tři struktury jsou naplněny tekutinou. Cortiho spirální orgán se nachází v kochleárním kanálu. Skládá se z 23 500 citlivých buněk vybavených vlasy, které ve skutečnosti zachycují zvukové vlny a předávají je Sluchový nerv přenášet je do mozku.
Anatomie ucha
Vnější ucho
Skládá se z boltce a zevního zvukovodu.
Střední ucho
Obsahuje tři malé kosti: kladívko, kovadlinu a třmen.
Vnitřní ucho
Obsahuje půlkruhové kanálky kostěného labyrintu, předsíň labyrintu a hlemýždě.
< Наружная, видимая часть уха называется ушной раковиной. Она служит для передачи звуковых волн в слуховой канал, а оттуда в среднее и внутреннее ухо.
A hraje vnější, střední a vnitřní ucho důležitá role při vedení a přenosu zvuku z vnější prostředí do mozku.
co je zvuk?
Zvuk se šíří atmosférou a pohybuje se z oblasti vysoký tlak do nízké oblasti.
Zvuková vlna
s vyšší frekvencí (modrá) odpovídá vysokému zvuku. Zelená znamená slabý zvuk.
Většina zvuků, které slyšíme, je kombinací zvukových vln různých frekvencí a amplitud.
Zvuk je druh energie; Zvuková energie se v atmosféře přenáší ve formě vibrací molekul vzduchu. Bez molekulárního média (vzduchu nebo jakéhokoli jiného) se zvuk nemůže šířit.
POHYB MOLEKUL V atmosféře, ve které se zvuk šíří, jsou oblasti vysokého tlaku, ve kterých jsou molekuly vzduchu umístěny blíže k sobě. Střídají se s plochami nízký tlak, kde jsou molekuly vzduchu od sebe ve větší vzdálenosti.
Když se některé molekuly srazí se sousedními molekulami, předají jim svou energii. Vytvoří se vlna, která může cestovat na velké vzdálenosti.
Takto se přenáší zvuková energie.
Když jsou vlny vysokého a nízkého tlaku rovnoměrně rozloženy, tón je prý jasný. Takovou zvukovou vlnu vytváří ladička.
Zvukové vlny generované během reprodukce řeči jsou distribuovány nerovnoměrně a jsou kombinovány.
VÝŠKA A AMPLITUDA Výška zvuku je určena frekvencí vibrací zvukové vlny. Měří se v Hertzech (Hz). Čím vyšší frekvence, tím vyšší je zvuk. Hlasitost zvuku je určena amplitudou vibrací zvukové vlny. Lidské ucho vnímá zvuky, jejichž frekvence se pohybuje od 20 do 20 000 Hz.
< Полный диапазон слышимости человека составляет от 20 до 20 ООО Гц. Человеческое ухо может дифференцировать примерно 400 ООО различных звуков.
Tito dva voli mají stejnou frekvenci, ale různé a^vviy-du (vogna modrá barva odpovídá hlasitějšímu zvuku).
Obsah článku
SLUCH, schopnost vnímat zvuky. Sluch závisí na: 1) uchu – zevním, středním a vnitřním – které vnímá zvukové vibrace; 2) sluchový nerv, který přenáší signály přijímané z ucha; 3) určité části mozku (sluchová centra), ve kterých impulsy přenášené sluchovými nervy způsobují uvědomění si původních zvukových signálů.
Jakýkoli zdroj zvuku - struna houslí, která byla pohladena smyčcem, sloup vzduchu pohybující se ve varhanní píšťale, popř. hlasivky mluvící muž– způsobuje vibrace v okolním vzduchu: nejprve okamžitá komprese, poté okamžitá redukce. Jinými slovy, série střídajících se vln zvýšeného a nízký krevní tlak, které se rychle šíří vzduchem. Tento pohybující se proud vln vytváří zvuk vnímaný sluchovými orgány.
Většina zvuků, se kterými se denně setkáváme, je poměrně složitá. Vznikají složitými oscilačními pohyby zdroje zvuku, čímž vzniká celý komplex zvukových vln. Při výzkumných pokusech se sluchem se snaží volit co nejjednodušší zvukové signály, aby bylo vyhodnocování výsledků snazší. Mnoho úsilí je vynaloženo na zajištění jednoduchých periodických oscilací zdroje zvuku (jako kyvadlo). Výsledný proud zvukových vln o jedné frekvenci se nazývá čistý tón; představuje pravidelnou, plynulou změnu vysokého a nízkého tlaku.
Hranice sluchového vnímání.
Popsaný "ideální" zdroj zvuku může vibrovat rychle nebo pomalu. To umožňuje objasnit jednu z hlavních otázek, která vyvstává při studiu sluchu, totiž jaká je minimální a maximální frekvence vibrací vnímaných lidským uchem jako zvuk. Experimenty ukázaly následující. Když se oscilace vyskytují velmi pomalu, méně než 20 úplných oscilačních cyklů za sekundu (20 Hz), každá zvuková vlna je slyšet samostatně a netvoří souvislý tón. Jak se frekvence vibrací zvyšuje, člověk začíná slyšet souvislý nízký tón, podobný zvuku nejnižší basové píšťaly varhan. Jak se frekvence dále zvyšuje, vnímaná výška se zvyšuje; při 1000 Hz připomíná vysoké C sopránu. Tato poznámka je však stále daleko od horní hranice lidského sluchu. Teprve když se frekvence přiblíží přibližně 20 000 Hz, normální lidské ucho postupně přestane slyšet.
Citlivost ucha na zvukové vibrace různých frekvencí není stejná. Zvláště citlivě reaguje na kolísání středních frekvencí (od 1000 do 4000 Hz). Zde je citlivost tak velká, že jakékoli její výrazné zvýšení by bylo nepříznivé: zároveň konstanta Hluk v pozadí náhodný pohyb molekul vzduchu. Jak se frekvence snižuje nebo zvyšuje vzhledem k průměrnému rozsahu, ostrost sluchu postupně klesá. Na okrajích vnímatelného frekvenčního rozsahu musí být zvuk velmi silný, aby byl slyšen, tak silný, že je někdy před slyšením fyzicky cítit.
Zvuk a jeho vnímání.
Čistý tón má dvě nezávislé charakteristiky: 1) frekvenci a 2) sílu neboli intenzitu. Frekvence se měří v hertzech, tzn. určeno počtem úplných oscilačních cyklů za sekundu. Intenzita je měřena velikostí pulzujícího tlaku zvukových vln na libovolném protilehlém povrchu a obvykle se vyjadřuje v relativních, logaritmických jednotkách - decibelech (dB). Je třeba mít na paměti, že pojmy frekvence a intenzity platí pouze pro zvuk jako vnější fyzický podnět; jedná se o tzv akustické vlastnosti zvuku. Když mluvíme o vnímání, tzn. Ó fyziologický proces, zvuk je posuzován jako vysoký nebo nízký a jeho síla je vnímána jako hlasitost. Obecně platí, že výška, subjektivní charakteristika zvuku, úzce souvisí s jeho frekvencí; Vysokofrekvenční zvuky jsou vnímány jako vysoké tóny. Abychom to zobecnili, můžeme také říci, že vnímaná hlasitost závisí na síle zvuku: intenzivnější zvuky slyšíme jako hlasitější. Tyto vztahy však nejsou neměnné a absolutní, jak se často věří. Vnímaná výška zvuku je do určité míry ovlivněna jeho intenzitou a vnímaná hlasitost je do určité míry ovlivněna frekvencí. Změnou frekvence zvuku se tedy lze vyhnout změně vnímané výšky a odpovídajícím způsobem měnit jeho sílu.
"Minimální znatelný rozdíl."
Z praktického i teoretického hlediska je stanovení minimálního rozdílu ve frekvenci a síle zvuku, který lze zachytit uchem, velmi důležitý problém. Jak by se měla změnit frekvence a síla zvukových signálů, aby si toho posluchač všiml? Ukazuje se, že minimální znatelný rozdíl je určen spíše relativní změnou zvukových charakteristik než absolutní změnou. To platí jak pro frekvenci, tak pro sílu zvuku.
Relativní změna frekvence nutná pro diskriminaci je u zvuků jiná různé frekvence a pro zvuky stejné frekvence, ale různé síly. Dá se však říci, že je to přibližně 0,5 % v širokém frekvenčním rozsahu od 1000 do 12 000 Hz. Toto procento (tzv. diskriminační práh) je o něco vyšší na vyšších frekvencích a výrazně vyšší na nižších frekvencích. V důsledku toho je ucho méně citlivé na změny frekvence na okrajích frekvenčního rozsahu než na středních hodnotách, a toho si často všimnou všichni, kdo hrají na klavír; interval mezi dvěma velmi vysokými nebo velmi nízkými tóny se zdá menší než u tónů ve středním rozsahu.
Minimální znatelný rozdíl je mírně odlišný, pokud jde o intenzitu zvuku. Diskriminace vyžaduje poměrně velkou, asi 10% změnu tlaku zvukových vln (tj. asi 1 dB), a tato hodnota je relativně konstantní pro zvuky téměř libovolné frekvence a intenzity. Je-li však intenzita podnětu nízká, minimální vnímatelný rozdíl se výrazně zvyšuje, zejména u tónů s nízkou frekvencí.
Podtóny v uchu.
Charakteristickou vlastností téměř každého zdroje zvuku je, že produkuje nejen jednoduché periodické oscilace (čistý tón), ale také vykonává složité oscilační pohyby, které produkují několik čistých tónů současně. Typicky se takový složitý tón skládá z harmonických řad (harmonických), tzn. od nejnižšího, základního, kmitočtu plus podtóny, jejichž frekvence převyšují základní o celé číslo (2, 3, 4 atd.). Objekt vibrující na základní frekvenci 500 Hz tedy může také produkovat podtóny 1000, 1500, 2000 Hz atd. Lidské ucho se chová podobně jako odezva na zvukový signál. Anatomické rysy ucho poskytují mnoho příležitostí pro přeměnu energie přicházejícího čistého tónu, alespoň částečně, na podtóny. To znamená, že i když zdroj produkuje čistý tón, pozorný posluchač může slyšet nejen hlavní tón, ale také jeden nebo dva jemné podtóny.
Interakce dvou tónů.
Jsou-li uchem vnímány dva čisté tóny současně, lze pozorovat jejich následující variace: společná akce, v závislosti na povaze samotných tónů. Mohou se vzájemně maskovat vzájemným snížením hlasitosti. Nejčastěji k tomu dochází, když se tóny frekvenčně příliš neliší. Dva tóny se mohou vzájemně propojit. Zároveň slyšíme zvuky, které odpovídají buď rozdílu frekvencí mezi nimi, nebo součtu jejich frekvencí. Když jsou dva tóny frekvenčně velmi blízké, slyšíme jediný tón, jehož výška je přibližně rovna této frekvenci. Tento tón se však stává hlasitějším a tišším, protože dva mírně nesourodé akustické signály neustále interagují, buď se navzájem zesilují, nebo ruší.
Témbr.
Objektivně vzato, stejně složité tóny se mohou lišit stupněm složitosti, tzn. složením a intenzitou podtónů. Subjektivní charakteristikou vnímání, která obecně odráží zvláštnost zvuku, je zabarvení. Pocity způsobené komplexním tónem se tedy vyznačují nejen určitou výškou a hlasitostí, ale také zabarvením. Některé zvuky se zdají bohaté a plné, jiné ne. Především díky rozdílům v témbru rozeznáváme mezi mnoha zvuky hlasy různých nástrojů. Notu A hranou na klavír lze snadno odlišit od stejné noty hrané na lesní roh. Pokud se však podaří odfiltrovat a utlumit podtexty každého nástroje, nelze tyto tóny rozlišit.
Lokalizace zvuků.
Lidské ucho nejen rozlišuje zvuky a jejich zdroje; obě uši, pracující společně, jsou schopny poměrně přesně určit směr, odkud zvuk přichází. Protože jsou uši umístěny na opačných stranách hlavy, zvukové vlny ze zdroje zvuku k nim nedosáhnou přesně ve stejnou dobu a působí na ně několika různé síly. Díky minimálnímu rozdílu času a síly mozek celkem přesně určuje směr zdroje zvuku. Pokud je zdroj zvuku přísně vpředu, pak jej mozek lokalizuje podél horizontální osa s přesností několika stupňů. Pokud je zdroj posunut na jednu stranu, přesnost lokalizace je o něco menší. Rozlišení zvuku zezadu od zvuku zepředu, stejně jako jeho lokalizace podél svislé osy, se ukazuje být poněkud obtížnější.
Hluk
často popisován jako atonální zvuk, tzn. skládající se z různých. nesouvisející frekvence, a proto důsledně neopakuje takové střídání vysokotlakých a nízkých tlakových vln k vytvoření nějaké specifické frekvence. Ve skutečnosti však téměř každý „šum“ má svou vlastní výšku, kterou lze snadno ověřit poslechem a porovnáním běžných zvuků. Na druhou stranu každý „tón“ má prvky drsnosti. Rozdíly mezi šumem a tónem je proto v těchto pojmech obtížné definovat. Nyní existuje tendence definovat hluk spíše psychologicky než akusticky a nazývat hluk jednoduše nežádoucím zvukem. Snížení hluku v tomto smyslu se stalo naléhavým moderní problém. Přestože neustálý hlasitý hluk nepochybně vede k hluchotě a práce v hlučném prostředí způsobuje dočasný stres, účinky jsou pravděpodobně méně dlouhodobé a silný účinek, který je mu někdy připisován.
Abnormální sluch a sluch zvířat.
Přirozená pobídka pro lidské ucho je zvuk šířící se vzduchem, ale ucho lze ovlivnit i jinými způsoby. Každý například ví, že pod vodou je slyšet zvuk. Také pokud aplikujete zdroj vibrací na kostěnou část hlavy, kvůli kostní vedení objeví se pocit zvuku. Tento jev je velmi užitečný u některých forem hluchoty: malý vysílač aplikovaný přímo na mastoidní výběžek (část lebky umístěná těsně za uchem) umožňuje pacientovi slyšet zvuky zesílené vysílačem přes kosti lebky přes kost vedení.
Samozřejmě nejen lidé mají sluch. Schopnost slyšet se objevuje v raných fázích evoluce a existuje již u hmyzu. Odlišné typy zvířata vnímají zvuky různých frekvencí. Někteří slyší menší rozsah zvuků než lidé, jiní slyší větší rozsah. Dobrým příkladem je pes, jehož ucho je citlivé na frekvence mimo dosah lidského sluchu. Jedním z použití pro toto je výroba píšťalek, jejichž zvuk je pro lidi neslyšitelný, ale dostatečně hlasitý, aby ho slyšeli i psi.
Sluchové orgány umožňují člověku slyšet a analyzovat informace a rozlišovat mnoho zvuků. Tyto funkce jsou neodmyslitelnou povahou komunikace a závisí na nich bezpečnost. Informace vnímané orgánem sluchu tvoří 30 % celkových dat, ze kterých člověk přijímá venkovní svět. Jaké vlastnosti lidského sluchu a limity vnímání zvuku budou zvažovány v článku.
Jedinečnost lidského sluchu
V současné době lidé vnímají data především zrakem, zatímco schopnost slyšet stále zůstává nezbytnou součástí života.
Lidský sluch je schopnost přijímat zvukové informace prostřednictvím sluchových orgánů. Akustické vnímání je jedním z 5 biologických smyslů člověka. Náš vestibulární-sluchový orgán nejen zaznamenává zvukové vlny, ale je také zodpovědný za rovnováhu těla v prostoru. Vědci nyní mohou snadno měřit frekvenci a rozsah zvukových impulsů, ale stále je obtížné vysvětlit, jak se přijatá informace zobrazuje v mozku.
Orgán sluchu je velmi citlivý a účinný při plnění svých funkcí. Příroda se přitom postarala o míru citlivosti, pokud by byla ještě vyšší, člověk by vnímal ještě více zvuků a slyšel nepřetržité syčení a smíšené zvuky. Proto ve zvýšení náchylnosti sluchové orgány není třeba ovlivňovat zvuk.
Uši se prakticky neunaví, přestože své funkce plní neustále. Regenerace po lehkém cvičení zdravý člověk se stane během několika minut. Obě uši jsou propojeny, pokud se jedno unaví, u druhého dochází k dočasnému snížení sluchové funkce.
O sluchu je důležité vědět, že s normální ostrostí lidské ucho vnímá šepot na vzdálenost 6–7 m. Bylo zjištěno, že s věkem dochází ke zhoršení sluchová funkce. Za vrchol akutního sluchu se považuje věk mezi 12. a 20. rokem. Již ve 20 letech začíná člověk neznatelně hůře slyšet. To se vysvětluje tím, že časem odumírají speciální receptory, které vnímají zvukové vibrace a přeměňují je na nervové impulsy.
Výkon jednoduchá pravidla hygiena sluchu, pravidelné vyšetření preventivní prohlídky A včasná léčba onemocnění ORL, snížit riziko brzký pokles jeho důvtip.
Mechanismus vnímání zvuku
Předpokládá se, že zvuk je jev fyzikální povahy, což je spojitý signál, který přenáší informace.
Mechanismus jeho vnímání v uších je poměrně složitý a skládá se z následujících fází:
- Zvukový impuls prochází do zvukovodu a stimuluje vibrace ušního bubínku.
- Akustický tlak vyvolává vibrační pohyby ušního bubínku.
- Výsledné vibrace pronikají do hlemýždě.
- Tekutina přítomná v hlemýždi vibruje, což způsobuje pohyb vláskových buněk.
- Vlasové buňky produkují elektrické signály, které ovlivňují sluchový nerv.
- Signál putuje do mozku sluchovým nervem.
Všechny zvuky vnímané lidmi se liší hlasitostí, tonalitou a frekvencí. Hlasitost signálu přímo závisí na vzdálenosti mezi sluchovým orgánem a předmětem, který vydává zvukový pulz.
Frekvenci zvuku určuje rychlost vibrací předmětu, který vydává zvuk. Úroveň tonality je ovlivněna podtóny přítomnými ve zvukovém signálu, přesněji jejich počtem a silou.
Můžeme slyšet různé zvuky, protože produkují různé vibrace, a proto jsou do mozku vysílány různé impulsy.
Člověk, který vnímá zvukové zprávy, navíc snadno určí, odkud signál přichází. Vysvětluje se to tím, že vibrace vzduchu vstupují nejprve do jednoho ucha a poté do druhého s rozdílem tisíciny vteřiny. Tato sekvence umožňuje navigaci, ze které strany zvuk přichází.
Hranice vnímání zvuku
Je známo, že frekvenční rozsah lidského sluchu se pohybuje v rozmezí 16–20 000 Hz. Horní limit s věkem klesá. Někteří lidé mohou detekovat frekvence až 24 000 Hz, což je vzácné. Zajímavé je, že zvířata jsou schopna detekovat zvukové vibrace vyšší frekvence, takže psi mohou slyšet signály s frekvencí až 38 000 Hz, kočky - až 70 000 Hz.
Člověk může vnímat zvukové vlny pod 60 Hz pouze na úrovni vibrací, vibrace pod 16 Hz (infrazvuky) nejsou detekovány. Mohou negativně ovlivnit stav nervové a endokrinní systémy, vnitřní orgány. Infrazvuky jsou generovány během přírodní jev(zemětřesení, bouře, hurikány atd.). Mohou se objevit i v důsledku provozu velkých zařízení (turbíny, přehrady, generátory, pece atd.).
Pokud je frekvence nad 20 000 Hz, jedná se o ultrazvuk, který pro člověka nepředstavuje hrozbu, některá zvířata jej využívají k přenosu informací mezi sebou. Pro srovnání, lidská řeč odpovídá značce 300–4000 Hz.
Navíc je zde rozdělení rozsahu na zvuky nízkých frekvencí - do 500 Hz, střední zvuky - 500-1000 Hz a vysoké zvuky - nad 10000 Hz.
Mnoho faktorů ovlivňuje schopnost člověka rozlišovat frekvence:
- Stáří.
- Nemoci sluchadla.
- Únava.
- Úroveň sluchového výcviku.
Vnímání zvuku závisí do značné míry na úrovni hlasitosti a měří se v decibelech (dB):
- 0 dB ( spodní řádek) - Nic neslyším.
- 25–30 dB – lidský šepot.
- 40–45 dB – normální konverzace.
- 100 dB – orchestr, vůz metra, maximální povolená hlasitost sluchátek.
- 120 dB – sbíječka.
- 130 dB – přichází práh bolesti a otřes mozku (letadlo při startu).
- 150 dB – zranění (start rakety).
- Pokud je akustický tlak vyšší než 160 dB, může dojít k prasknutí ušního bubínku a plic.
- Po dosažení 200 dB nastává smrt (hluková zbraň).
Vzácné krátké zvýšení akustického tlaku až o 120 dB nezpůsobí negativní důsledky, ale pokud je lidský sluch vystaven častému a dlouhodobému vystavení úrovním hlasitosti nad 80 dB, dojde ke zhoršení nebo dokonce částečné ztrátě funkce sluchu.
Měli byste si chránit uši a používat ochranu sluchu Osobní ochrana(sluchátka, sluchátka, helmy), pokud pracujete v hlučném odvětví, často choďte na lov, střílejte nebo používejte elektrické nářadí (kladivo, vrtačka, sbíječka atd.).
Člověk vnímá zvuk uchem (obr.).
Venku je umyvadlo vnější ucho , přecházející do zvukovodu o prům D 1 = 5 mm a délka 3 cm.
Další je bubínek, který se vlivem zvukové vlny chvěje (rezonuje). Membrána je připojena ke kostem střední ucho , přenášející vibrace na další membránu a dále do vnitřního ucha.
Vnitřní ucho vypadá jako zkroucená trubice („šnek“) s kapalinou. Průměr této trubky D 2 = 0,2 mm délka 3 – 4 cm dlouho.
Vzhledem k tomu, že vibrace vzduchu ve zvukové vlně jsou slabé na přímé vybuzení tekutiny v hlemýždi, hraje systém středního a vnitřního ucha spolu s jejich membránami roli hydraulického zesilovače. Plocha ušního bubínku vnitřního ucha je menší než plocha membrány středního ucha. Tlak vyvíjený zvukem na ušní bubínky je nepřímo úměrný oblasti:
.
Proto se tlak na vnitřní ucho výrazně zvyšuje:
.
Ve vnitřním uchu je po celé délce natažena další blána (podélná), na začátku ucha tvrdá a na konci měkká. Každá část této podélné membrány může vibrovat na své vlastní frekvenci. V tvrdé sekci jsou buzeny vysokofrekvenční kmity a v měkké sekci jsou buzeny nízkofrekvenční kmity. Podél této membrány je vestibulokochleární nerv, který snímá vibrace a přenáší je do mozku.
Nejnižší frekvence vibrací zdroje zvuku 16-20 Hz je sluchem vnímán jako zvuk s nízkými basy. Kraj nejvyšší citlivost sluchu zachycuje část středofrekvenčních a část vysokofrekvenčních podrozsahů a odpovídá frekvenčnímu rozsahu od 500 Hz před 4-5 kHz . Lidský hlas a zvuky produkované většinou procesů v přírodě, které jsou pro nás důležité, mají frekvenci ve stejném intervalu. V tomto případě zvuky s frekvencemi v rozmezí od 2 kHz před 5 kHz slyšet uchem jako zvuk zvonění nebo pískání. Jinými slovy, nejdůležitější informace jsou přenášeny na zvukových frekvencích až přibližně 4-5 kHz.
Člověk podvědomě rozděluje zvuky na „pozitivní“, „negativní“ a „neutrální“.
Negativní zvuky zahrnují zvuky, které byly dříve neznámé, podivné a nevysvětlitelné. Způsobují strach a úzkost. Patří mezi ně i nízkofrekvenční zvuky, například tiché bubnování nebo vytí vlka, protože vzbuzují strach. Strach a hrůzu navíc vzbuzují neslyšitelné nízkofrekvenční zvuky (infrazvuk). Příklady:
Ve 30. letech 20. století byla obrovská varhanní píšťala použita jako jevištní efekt v jednom z londýnských divadel. Infrazvuk tohoto potrubí způsobil, že se celá budova zachvěla a v lidech se usadila hrůza.
Zaměstnanci National Physics Laboratory v Anglii provedli experiment přidáním ultranízkých (infrazvukových) frekvencí ke zvuku konvenčních akustických nástrojů klasické hudby. Posluchači pocítili pokles nálady a zažili pocit strachu.
Na katedře akustiky Moskevské státní univerzity byly provedeny studie o vlivu rockové a populární hudby Lidské tělo. Ukázalo se, že frekvence hlavního rytmu skladby „Deep People“ způsobuje nekontrolovatelné vzrušení, ztrátu kontroly nad sebou samým, agresivitu vůči druhým nebo negativní emoce vůči sobě. Skladba "The Beatles", na první pohled eufonická, se ukázala jako škodlivá a dokonce nebezpečná, protože má základní rytmus asi 6,4 Hz. Tato frekvence rezonuje s frekvencemi hruď, břišní dutina a je blízká přirozené frekvenci mozku (7 Hz). Proto při poslechu této skladby začnou bolet a postupně kolabovat tkáně břicha a hrudníku.
Infrazvuk způsobuje vibrace v lidském těle různé systémy zejména kardiovaskulární. To má nepříznivé účinky a může vést například k hypertenzi. Oscilace o frekvenci 12 Hz mohou, pokud jejich intenzita překročí kritický práh, způsobit smrt vyšší organismy včetně lidí. Tato a další infrazvukové frekvence jsou přítomny v výrobní hluk, dálniční hluk a další zdroje.
Komentář: U zvířat může rezonance hudebních frekvencí a přirozených frekvencí vést k narušení funkce mozku. Když zazní „metal rock“, krávy přestanou dávat mléko, ale prasata naopak metal rock zbožňují.
Zvuky potoka, přílivu nebo zpěvu ptáků jsou pozitivní; navozují klid.
Kromě toho rock není vždy špatný. Například country hudba hraná na banjo pomáhá k uzdravení, i když na samém počátku nemoci má špatný vliv na zdraví.
Mezi pozitivní zvuky patří klasické melodie. Například američtí vědci umístili předčasně narozené děti do krabic, aby poslouchali hudbu Bacha a Mozarta, a děti se rychle zotavily a přibraly na váze.
Zvonění má blahodárný vliv na lidské zdraví.
Jakýkoli zvukový efekt je zesílen za šera a tmy, protože se snižuje podíl informací přijatých zrakem
Absorpce zvuku ve vzduchu a okolních plochách
Absorpce zvuku ve vzduchu
V každém okamžiku v kterémkoli bodě místnosti je intenzita zvuku rovna součtu intenzity přímého zvuku přímo vycházejícího ze zdroje a intenzity zvuku odraženého od okolních povrchů místnosti:
Při šíření zvuku v atmosférickém vzduchu a v jakémkoli jiném prostředí dochází ke ztrátám intenzity. Tyto ztráty jsou způsobeny absorpcí zvukové energie ve vzduchu a okolních plochách. Zvažme použití pohlcování zvuku vlnová teorie .
Vstřebávání zvuk je jev nevratné přeměny energie zvukové vlny na jiný druh energie, především na energii tepelný pohybčástice prostředí. K pohlcování zvuku dochází jak ve vzduchu, tak při odrazu zvuku od okolních povrchů.
Absorpce zvuku ve vzduchu doprovázené poklesem akustického tlaku. Nechte zvuk šířit se ve směru r ze zdroje. Pak podle vzdálenosti r vzhledem ke zdroji zvuku se amplituda akustického tlaku snižuje podle exponenciální zákon :
,
(63)
Kde p 0 – počáteční akustický tlak při r = 0
,
– absorpční koeficient zvuk. Vzorec (63) vyjadřuje zákon absorpce zvuku .
Fyzický význam součinitel je, že koeficient absorpce je numerický rovna hodnotě, převrácené na vzdálenost, ve které klesá akustický tlak E = 2,71 jednou:
jednotka SI:
.
Vzhledem k tomu, že síla (intenzita) zvuku je úměrná druhé mocnině akustického tlaku, pak totéž zákon absorpce zvuku lze napsat jako:
,
(63*)
Kde já 0 – síla (intenzita) zvuku v blízkosti zdroje zvuku, tj r = 0 :
.
Grafy závislostí p zvuk (r) A já(r) jsou uvedeny na Obr. 16.
Ze vzorce (63*) vyplývá, že pro hladinu intenzity zvuku platí rovnice:
.
.
(64)
Jednotkou SI absorpčního koeficientu je tedy: neper na metr
,
Navíc se dá počítat v belah za metr (b/m) nebo decibelů na metr (dB/m).
Komentář: Zvukovou absorpci lze charakterizovat ztrátový faktor , což se rovná
,
(65)
Kde – vlnová délka zvuku, produkt – l koeficient ogaritmického útlumu zvuk. Hodnota rovna převrácené hodnotě ztrátového koeficientu
,
volal faktor kvality .
Úplná teorie absorpce zvuku ve vzduchu (atmosféře) zatím neexistuje. Četné empirické odhady poskytují různé hodnoty koeficientu absorpce.
První (klasickou) teorii zvukové pohltivosti vytvořil Stokes a je založena na zohlednění vlivu viskozity (vnitřní tření mezi vrstvami média) a tepelné vodivosti (vyrovnání teplot mezi vrstvami média). Zjednodušený Stokesův vzorec má tvar:
,
(66)
Kde – viskozita vzduchu, – Poissonův poměr, 0 – hustota vzduchu při 0 0 C, – rychlost zvuku ve vzduchu. Za normálních podmínek bude mít tento vzorec tvar:
.
(66*)
Stokesův vzorec (63) nebo (63*) je však platný pouze pro monatomický plyny, jejichž atomy mají tři translační stupně volnosti, tj. kdy =1,67 .
Pro plyny o 2, 3 nebo víceatomových molekulách význam podstatně více, protože zvuk budí rotační a vibrační stupně volnosti molekul. Pro takové plyny (včetně vzduchu) je vzorec přesnější
,
(67)
Kde T n = 273,15 K – absolutní teplota tání ledu (trojitý bod), p n = 1,013 . 10 5 pá – normální atmosférický tlak, T A p– skutečná (naměřená) teplota a atmosférický tlak, =1,33 pro dvouatomové plyny, =1,33 pro trojatomové a víceatomové plyny.
Absorpce zvuku uzavřenými plochami
Absorpce zvuku uzavřenými plochami nastává, když se od nich odráží zvuk. V tomto případě se část energie zvukové vlny odrazí a způsobí vznik stojatých zvukových vln a druhá energie se přemění na energii tepelného pohybu částic překážky. Tyto procesy jsou charakterizovány koeficientem odrazu a koeficientem absorpce uzavírací konstrukce.
Koeficient odrazu zvuk z překážky je bezrozměrná veličina rovna poměru části energie vlněníW negativní , odražené od překážky, na celou energii vlnyW podložka pád na překážku
.
Absorpce zvuku překážkou se vyznačuje absorpční koeficient – bezrozměrná veličina rovna poměru části energie vlněníW pohlcující pohlcena překážkou(a přeměněna na vnitřní energii bariérové látky), na veškerou energii vlnW podložka pád na překážku
.
Průměrný absorpční koeficient zvuk všech okolních ploch je stejný
,
,
(68*)
Kde i – koeficient zvukové pohltivosti materiálu i překážka, S i – plocha i překážky S- celková plocha překážek, n- množství různých překážek.
Z tohoto výrazu můžeme usoudit, že průměrný koeficient absorpce odpovídá jedinému materiálu, který by mohl pokrýt všechny povrchy bariér místnosti při zachování celková absorpce zvuku (A ), rovnat se
.
(69)
Fyzikální význam celkové absorpce zvuku (A): číselně se rovná koeficientu zvukové pohltivosti otevřeného otvoru o ploše 1 m2.
.
Jednotka měření zvukové pohltivosti se nazývá sabin:
.
