Акустика

– раздел физики об упругих колебаниях и волнах во всем диапазоне частот (условно от 0 Гц до предельно высоких частот 1011 - 1013 Гц) и об особенностях их распространения в разных средах. Звук или звуковые колебания – колебания частиц в упругих средах, распространяющиеся в форме продольных волн, частота которых лежит в диапазоне частот, воспринимаемых ухом человека, от 16 до 20 000 Гц. Все звуки делят на тоны, шумы и звуковые удары. Тон - звук с постоянной или закономерно изменяющейся частотой и амплитудой. Тоны делятся на простые (чистые) и сложные. Простой тон – гармоническая звуковая волна определенной частоты. Простых тонов в природе нет. Они могут быть получены с помощью камер-тона или звукового генератора. Сложный тон - сложное (ангармоническое) колебание, которое со-стоит из нескольких простых тонов. К сложным тонам относятся звуки музыкальных инструментов, гласные звуки речи человека и др. Шум – звук, в котором наблюдается сложная неповторяющаяся временная зависимость амплитуды и частоты. К шумам относятся звуки машин, аплодисменты, скрип, шорох, согласные звуки речи человека и др. Звуковой удар – это кратковременное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и др. Звуковой удар не следует путать с ударной волной. Скорость звука - расстояние, которое звуковая волна проходит за 1 секунду. Акустический (гармонический) спектр характеризует сложный тон. Сложный тон можно разложить на простые тоны с помощью теоремы Фурье. Интенсивность звука - плотность потока энергии звуковой волны, т.е. средняя энергия, переносимая волной за 1 секунду через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны. Человек воспринимает звуки интенсивностью от Вт/м2 до Вт/м2. Высота звука – это оценка ухом частоты колебаний. Чем больше час-тота колебаний, тем более высоким воспринимается звук. Тембр - окраска звука, позволяет различать звуки одной и той же высоты, издаваемые разными источниками. Сложные тоны одинаковой основной частоты могут отличаться по форме и соответственно по гармоническому спектру. Это различие воспринимается ухом как тембр звука. Громкость звука характеризует уровень слухового ощущения над порогом слышимости (определение порога слышимости дадим позже). Громкость звука зависит, прежде всего, от его интенсивности. Порогом слышимости , называется наименьшая интенсивность звука, при которой возникает едва различимое слуховое ощущение. Вт/м2 на частоте 1000 Гц. Порогом болевого ощущения (порогом боли), , называется наименьшая интенсивность звука, при которой в ухе возникают болевые ощущения. Вт/м2 на частоте 1000 Гц. Аудиометрия – измерение порога слышимости для звуковых тонов разных частот. Аудиометрия проводится с помощью аудиометра. Аудиометр представляет собой звуковой генератор чистых тонов различной частоты и интенсивности. Основной частью аудиометра является генератор электрических колебаний звуковой частоты. Аускультация - выслушивание звуков, самостоятельно возникающих внутри организма при работе органов. Для аускультации используют фонендоскоп. Перкуссия - метод исследования внутренних органов посредством постукивания по поверхности тела и анализа возникающих при этом звуков. Постукивание производится с помощью специального молоточка с резиновой головкой и плессиметра - пластинка из упругого материала. При ударе молоточком по плессиметру возникает перкуторный звук. Если плессиметр расположен на мягких тканях, то звук низкий и быстро затухает. Если под плессиметром находится полость или упругие ткани, то перкуторный звук усиливается и слабо затухает. С помощью перкусии определяют границы органов и полостей. Инфразвук (ИЗ) – механические волны с частотой меньше 16 Гц. Свойства инфразвука: большая длина волны; слабое поглощение раз-личными средами; малое затухание, и как следствие ИЗ может распространяться на большие расстояния. ИЗ оказывает неблагоприятное влияние на организм человека. Первич-ный механизм действия ИЗ на организм имеет резонансную природу. Резонанс наступает при совпадении частоты ИЗ - волны и частоты собственных колебаний органов и тканей организма. Ультразвук (УЗ) – механические волны с частотой более 20 кГц. (верх-ний предел условно 109 –1010 Гц). Свойства ультразвука: УЗ-волна является продольной волной, легко фокусируется, имеет значительно большую интенсивность чем звуковая, отражается от границы раздела сред с различным акустическим сопро-тивлением. УЗ генерируют в устройствах, называемых УЗ-излучателями. Принцип их действия основан на явлении обратного пьезоэлектриче-ского эффекта – появление механических деформаций под действием элек-трического поля. Механическое действие ультразвука заключается в том, что при его прохождении через среду в любой ее точке возникают периодические сжатия и растяжения. В момент растяжения жидкость может разорваться и в ней образуются микрополости, заполненные парами жидкости. Это явление называется кавитацией. Химическое действие ультразвука заключается в образовании ионов и активных радикалов и последующем их взаимодействии с веществами клетки. Тепловое действие ультразвука зависит от его интенсивности. При действии ультразвука частицы среды совершают периодические колебания, что приводит к повышению температуры среды. Биологическое действие ультразвука зависит от интенсивности и длительности облучения. При действии ультразвука большой интенсивности движение цитоплазмы усиливается, и начинают появляться кавитационные пузырьки, что приводит к нарушению структуры клеток (или разрушение клеток). Ультразвук применяют в терапии – для прогревания, в диагностике –для определения расположения и размеров неоднородных включений, полостей, органов и т.п., в хирургии – для сварки и распиливания костей, создание отверстий в костях, в лабораториях – для определения скорости кровотока.