Modrá velryba, největší žijící zvíře, vydává zvuk, který je mnohem hlasitější než zvuk startující rakety. Takovou hlasitost člověk neunese. Existuje dokonce i hluková zbraň. Jeho hlasitost je jen o málo hlasitější než hlas velryby.
Co určuje hlasitost zvuku? Proč mohou intenzivní a nízké zvuky bolet a být dokonce smrtící, zatímco vysoké ne? Proč jsou nízké zvuky slyšet na větší vzdálenost než vysoké? Na tyto otázky odpoví článek.
Co určuje hlasitost zvuku
Tato hodnota závisí na zvukové frekvenci a vlnové délce, na akustickém tlaku a energii zvukového proudu. Ale nejdřív to.
Co určuje hlasitost zvuku? Fyzika již dlouho ví, že hlasitost je určena charakteristikami vlny. Čím rychleji zdroj zvuku vibruje, tím výšefrekvence vlny a tím kratší je její délka. Vysokofrekvenční zvuky nazýváme tichými, vnímáme je jako jemné. Díky malé vlnové délce slyšíme jen na krátkou vzdálenost. Nízkofrekvenční zvuky jsou považovány za hrubé, vnímány jako hlasité a lze je slyšet z velké dálky.
Akustický tlak a průtok zvuku
Co určuje hlasitost zvuku? Kromě charakteristiky vlny, z akustického tlaku. Tento tlak je větší než atmosférický tlak, vytváří vibrující těleso. Pokud se zdroj zvuku pohybuje s velkou amplitudou a nízkou frekvencí, tlak výrazně vzroste.
Tlak vytváří energii zvukového proudu. Tato hodnota se měří ve W / m2 a ukazuje, kolik kinetické energie projde povrchem za 1 sekundu. Čím vyšší tlak, tím intenzivnější proudění.
Hlasitost zvuku a energie
Na otázku, na čem závisí hlasitost zvuku, dává fyzika odpověď: z toku zvukové energie. Předpokládejme, že se energie zvýšila 10krát - objem se zvětší o jeden bel (1 b). Bel je jednotka hlasitosti, nicméně pro pohodlí a přesnost měření bylo rozhodnuto použít decibely (1 dB=0,1 b).
Označte počáteční zvukovou energii jako E0. Pokud se zvýší 10krát a rovná se 10 E0, pak se hlasitost zvýší o 10 dB, pokud 100krát - o 20 dB atd. Kolísání zvukové energie, kterou lidské ucho dokáže vnímat, má své limity. Jejich rozsah se mění za 10bilionkrát, změna hlasitosti - 130 dB. Minimální hladina akustické energie E0=10-12 W/m2. Ne každý slyší tak slabý zvuk, ale pouze člověk s velmi vyvinutým sluchem. Právě s hodnotou E0 jsou všechny zvuky porovnávány a charakterizovány jako tiché nebo hlasité.
Pro názornost uveďme příklady nejběžnějších zvuků, porovnejme jejich hlasitost a energii zvukového proudu. Rozumí se, že zvuky člověk vnímá ze vzdálenosti několika metrů.
| Typ zvuku | Hlasitost zvuku (db) | Zvuková energie (W/m2) |
| šustění listů | 10 | 10-11 |
| tikání hodin | 20 | 10-10 |
| klidná konverzace | 40 | 10-8 |
| hlasité řeči | 70 | 10-5 |
| hlučná ulice | 90 | 10-3 |
| vlak metra | 100 | 10-2 |
Neslyšitelné zvuky a práh bolesti
Co určuje hlasitost zvuku? Navíc ke všemu, co již bylo zváženo, od prahu slyšení. Zvuk může být libovolně hlasitý (pro jiné živé bytosti nebo speciální zařízení), ale pokud je jeho frekvence nižší než 16-20 Hz (infrazvuk) a vyšší než 16-20 kHz (ultrazvuk), pak jej nevnímáme.
I když neslyšíme infrazvuk a ultrazvuk,působí na člověka různými způsoby. Infrazvuk o hlasitosti 75 dB je zdraví škodlivý, 120 dB je práh bolesti člověka a zvuk 180 dB vede ke smrti. Tento efekt se vysvětluje tím, že nízké frekvence infrazvuku příliš zvyšují tlak. Ultrazvuk není nebezpečný, je široce používán v lékařství, různých průmyslových odvětvích, stavebnictví.
