Arroz. Fig. 2. Cambio en la relación de las frecuencias de referencia del tiempo biológico y social En la parte superior de la fig. La Figura 2 muestra convencionalmente la duración total del proceso histórico global (la escala de tiempo es condicional, desigual). A continuación se muestran dos ejes de tiempo. En ellos

El proceso de transmisión de vibraciones en un medio se denomina onda.

Arroz. 1 movimiento ondulatorio

La característica principal del movimiento ondulatorio es la longitud de onda, la llamada. la distancia entre dos puntos en una onda que están en la misma fase. Otra característica es la amplitud de la onda, la distancia en la que la partícula oscilante se desvía de la posición de equilibrio.

El movimiento ondulatorio también se caracteriza por la frecuencia F este movimiento y la velocidad de propagación.

Frecuencia: el número de oscilaciones por unidad de tiempo (generalmente por segundo, s), medido en hercios, Hz.

La frecuencia de las ondas sonoras percibidas por un oído humano normal oscila entre 16 y 16 000 Hz. Las oscilaciones con una frecuencia de menos de 16 Hz se denominan infrasonidos, más de 16,000 Hz, ultrasonidos.

Arroz. 2[__] Frecuencia en intervalos de octava

Sonar cómo un fenómeno físico es un movimiento ondulatorio de un medio elástico; como fenómeno físico, aparece como una sensación percibida por el oído cuando se expone a ondas sonoras en el rango de frecuencia de 16-16000 Hz. En otras palabras sonar llamadas vibraciones mecánicas de un cuerpo elástico en el rango de frecuencia del oído humano.

El proceso de distribución del movimiento oscilatorio en un medio se llama onda de sonido. La región del medio en la que se propagan las ondas sonoras se denomina campo de sonido.

Las ondas sonoras, como cualquier movimiento ondulatorio, se caracterizan por una longitud de onda λ en m, una frecuencia F en hercios, Hz y período de oscilación T en segundos, s, así como la velocidad de su propagación Con en m/s.

La relación entre estas cantidades se puede representar de la siguiente manera:

λ \u003d C / f \u003d C T (1)

Si el desplazamiento de las partículas del medio ocurre en la dirección de propagación de la onda de sonido, entonces tales ondas se denominan longitudinales. En el aire y los líquidos, el sonido se propaga únicamente en forma de ondas longitudinales. En los sólidos, junto con las ondas longitudinales, se produce la formación de ondas transversales y de flexión.

Para analizar el campo de sonido, el rango de sonido (16-16000 Hz) se divide en bandas (intervalos, pasos).

Banda de octava: el rango de frecuencia en el que se encuentra la frecuencia de corte superior. F 2 el doble de abajo F 1 .

Banda de frecuencia de un tercio de octava: el rango de frecuencia en el que esta relación es 1,26 ( F 2 = 1,26 F uno). Las bandas de octava y tercio de octava se caracterizan por la frecuencia media geométrica de la banda

(2)

Las frecuencias límite y media geométrica de las bandas de octava y tercio de octava se dan en la Tabla. P1.

Cuadro A.1

Límite y media geométrica

frecuencias de bandas de octava y tercio de octava, Hz

Para el aire, la dependencia de la velocidad con la temperatura se ve así:

Con = 331,4 + 0,6t, m/s (3)

donde 331,4 es la velocidad del sonido en el aire a 0ºС;

t– temperatura ambiente, ºС.

tabla 1

La velocidad del sonido en varios materiales.

Si tomamos la velocidad promedio del sonido en el aire como 340 m/s, entonces podemos obtener una longitud de onda dependiente de la frecuencia.

El cambio de estado del medio en el campo sonoro se caracteriza por la presión sonora p y la velocidad oscilatoria de las partículas del medio V.

La presión sonora p es la diferencia entre el valor instantáneo de la presión total y la presión media (atmosférica), que se observa en el medio en ausencia de un campo sonoro. La unidad de medida de la presión del sonido p es N / m 2, 1 N / m 2 \u003d 1 Pa (Pascal).

La velocidad de oscilación de las partículas del medio. V llamado valor instantáneo de la velocidad del movimiento oscilatorio de las partículas del medio durante la propagación de una onda sonora en él. La velocidad de oscilación de las partículas del medio es una cantidad vectorial, la unidad de medida es m/s.

La relación entre estas cantidades físicas en una onda viajera plana está determinada por la relación

p = Vρс, (4)

donde ρ es la densidad del medio. El valor ρс - constante para un medio dado - se denomina resistencia acústica (onda) y para el aire en condiciones atmosféricas normales (р = 10 5 Pa, t = 20°С) ρс = 408 Pa·s/m.

La propagación de una onda sonora va acompañada de la transferencia de energía. El flujo promedio de energía sonora que pasa por unidad de tiempo a través de una unidad de superficie normal a la propagación de una onda sonora se denomina intensidad sonora. yo, que se mide en W/m 2. La relación entre la presión del sonido y la intensidad del sonido en una onda viajera se establece mediante la relación:

, (5)

donde la barra significa promedio de tiempo.

Otra característica energética del campo sonoro es la densidad de energía sonora ω en J/m 3 , que es igual a la cantidad de energía sonora contenida en una unidad de volumen.

Para ondas sonoras planas, está determinada por la relación

La intensidad del sonido es un vector y la densidad de energía del sonido es una cantidad escalar.

Una persona percibe el sonido solo en ciertos intervalos. El valor mínimo de presión sonora que una persona percibe como sonido se denomina umbral de audición (p 0 = 2 10 -5 Pa). El valor máximo de presión sonora que percibe una persona sin riesgo de daño auditivo se denomina umbral del dolor (p = 2 10 2 Pa). El umbral de audición corresponde a sonidos con intensidad I 0 = 10 -12 W / m 2, y el umbral del dolor - I = 10 2 W / m 2.

Se introduce el concepto del llamado nivel, en el que se toman valores absolutos en relación a determinados valores (en el umbral de audición), y esta relación es logarítmica. La unidad de medida es el decibelio (dB). Por lo tanto, decibelio es un número que expresa la relación de dos cantidades en una escala logarítmica.

Nivel de intensidad de sonido, dB,

Nivel de presión sonora, dB,

Arroz. 3 El área de la percepción auditiva humana del sonido.

Dado que el decibelio es un valor logarítmico, las operaciones aritméticas con él tienen sus propias características, por ejemplo:

L 1 + L 2 \u003d 70 dB + 70 dB \u003d 10lg (10 0.1 70 + 10 0.1 70) \u003d

10lg (10 7 + 10 7) \u003d 10lg (2 10 7) \u003d 10 7.3 \u003d 73 dB

La fórmula de adición de decibelios es:

L 1 + L 2 \u003d 10 lg (10 0.1 L 1 + 10 0.1 L 2)

En términos generales, en presencia de varias fuentes de sonido, los niveles de presión sonora total están determinados por la fórmula

, (9)

donde L i son los términos de los niveles de presión sonora, dB;

n es el número total de términos.

L = L1 + ΔL (L1 > L2) (10)

Ejemplo. Se requiere encontrar los niveles totales para tres términos: L 1 = 86 dB; L2 = 80 dB; L3 = 88 dB. Diferencia ΔL 3.1 =2 dB; corrección ΔL 1 = 2 dB; L 3,1 = 90 dB; L 3.1 - L 2 \u003d 10 dB, corrección ΔL 2 \u003d 0.4 dB; L 3,1,2 = 90,4 dB.

Los instrumentos para medir el ruido se denominan sonómetros. Estos dispositivos consisten en un micrófono, un amplificador y un dispositivo de medición con escalas. A B C y D. Se puede obtener una caracterización completa del ruido midiendo el nivel de presión sonora en una escala Con y su respuesta en frecuencia (distribución de los componentes del ruido por frecuencia y nivel de presión sonora). Para acercar los resultados de la medición a la percepción subjetiva de una persona, se ha introducido el concepto de nivel de presión sonora corregido. La corrección del medidor de nivel de sonido más utilizada PERO.

Arroz. 4 PERO sonómetro

El valor de corrección estándar ΔL A se da a continuación

Nivel de presión de sonido correctivo

LA \u003d L - ΔLA (11)

llamado nivel de sonido en dBA.

Por lo tanto, la definición de niveles de sonido en dBA es la siguiente: esta es la suma de energía de los niveles de presión de sonido de octava en el rango de frecuencia normalizado, corregido por la respuesta de frecuencia PERO sonómetro.

Un ejemplo de determinación del nivel de sonido en dBA

Conceptos básicos y definiciones. La percepción auditiva como medio para obtener información es el segundo proceso psicofisiológico más importante (después del visual) para una persona.

Ruido- cualquier sonido que sea indeseable para una persona. Las ondas sonoras excitan las vibraciones de las partículas del medio sonoro, como resultado de lo cual cambia la presión atmosférica.

Presión de sonido es la diferencia entre el valor de la presión instantánea en un punto del medio y la presión estática en el mismo punto, es decir presión en un medio no perturbado: P \u003d R mg - R st .

La presión del sonido es una cantidad variable de signo. En los momentos de condensación (compresión o compactación) de las partículas del medio, es positivo; en los momentos de rarefacción - negativo.

Los órganos de la audición no perciben una presión sonora instantánea, sino cuadrática media:

Tiempo promedio de presión: T o = 30 - 100 ms.

Cuando una onda de sonido se propaga, transferencia de energía.

El flujo de energía promedio en un punto en un medio por unidad de tiempo, por unidad de superficie, normal a la dirección de propagación de la onda, se llama intensidad del sonido (fuerza del sonido) en este punto.

La intensidad, W/m 2, está relacionada con la dependencia de la presión sonora

donde ρ×s– impedancia acústica específica.

Los valores de la presión del sonido y la intensidad del sonido, que deben tratarse en la práctica del control del ruido, pueden variar en un amplio rango: en presión, hasta 10 8 veces, en intensidad, hasta 10 16 veces. Es algo inconveniente operar con tales cifras.

Además, el analizador auditivo obedece a la ley psicofísica básica (Weber-Fechner):

donde mi- la intensidad de las sensaciones; yo es la intensidad del estímulo; Con y Para son algunas constantes.

Por lo tanto, introdujeron cantidades logarítmicas nivel de presión sonora e intensidad sonora.

Nivel de presión sonora, dB:

donde Ro= 2×10 -5 Pa – umbral de presión sonora; R es el valor de la raíz cuadrada media de la presión del sonido.

Nivel de intensidad de sonido, dB:

donde yo es la intensidad sonora efectiva; yo o\u003d 10 -12 W / m 2 - intensidad del sonido correspondiente al umbral de audición (a una frecuencia de 1000 Hz).

El valor del nivel de intensidad se usa para obtener fórmulas para cálculos acústicos, y el nivel de presión sonora se usa para medir el ruido y evaluar su impacto en una persona, ya que el órgano auditivo no es sensible a la intensidad, sino a la presión RMS.

Intensidad Imax y valor de presión sonora Pmáx correspondiente al umbral del dolor: Imax= 10 2 W/m, Pmáx\u003d 2 × 10 2 Pa.

Espectro de frecuencia de ruido– dependencia del nivel de intensidad (nivel de presión sonora) de la frecuencia: L = L(ƒ). Todo el rango de frecuencias audibles se divide en bandas de 9 octavas. banda de octava, o octava es el rango de frecuencia para el cual la condición

Existen los siguientes tipos de espectros:

- discreto (lineal)- un espectro, cuyos componentes sinusoidales están separados entre sí en frecuencia (Fig. 6.1);

Banda de octava - una banda de frecuencia en la que la frecuencia de corte superior fv es igual al doble de la frecuencia inferior fn, es decir fv / fn \u003d 2.

La banda de octava se caracteriza por la frecuencia media geométrica fСГ:

fv=2* fn=357*2=714 Hz

Respuesta: la frecuencia límite superior es 714 Hz, la frecuencia límite inferior es 357 Hz.

2.4 Campos electromagnéticos y radiación

Se cree que la radiación electromagnética con una longitud de onda de 20-30 cm es la más dañina para el cuerpo humano ¿Cuál es la frecuencia de estas ondas? ¿Qué parámetros están normalizados para este rango?

La frecuencia de la onda está determinada por la siguiente fórmula:

c es la velocidad de la luz en el vacío ;

es la longitud de onda,

Determine las frecuencias de onda para los puntos extremos del rango de longitud de onda :

Así, obtenemos que para el rango de longitud de onda corresponde al siguiente rango de frecuencia .

El valor efectivo de la intensidad del campo eléctrico, medido a una distancia de 1 m de la pantalla del televisor, resultó ser igual a E V/m. La protección a distancia es una forma eficaz de protegerse contra la radiación electromagnética. Suponiendo que la intensidad E disminuye con la distancia

proporcionalmente al cubo, para determinar a qué distancia se medirá el valor aceptado por varios investigadores como valor seguro Edop.= 0,5 V/m? ¿Cuál es E a una distancia x = 2 m ya una distancia de 4 m recomendada por los higienistas?

Dado que la intensidad E disminuye con la distancia en proporción al cubo, determinamos a qué distancia se medirá el valor aceptado por varios investigadores como seguro Edop. = 0,5 V/m:

También determinamos la intensidad E a varias distancias de la pantalla del televisor:

Y en conclusión, determinamos la tensión E a la distancia de visualización de TV recomendada:

Así, conseguimos que la tensión disminuya a medida que aumenta la distancia a la fuente de radiación, en este caso, la TV. Es preferible la distancia más recomendada r = 4 m, ya que es la mejor opción, que proporciona la visualización de televisión más cómoda, y también hay un valor pequeño de la tensión de funcionamiento.