В целом акустика является наукой о звуках. Звуки во все времена играли особую роль в жизни любого человека, так как они позволяют людям ориентироваться в пространстве, общаться, смотреть фильмы и слушать любимую музыку.

Рисунок 1. Разновидности акустики.. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Использование акустики востребовано абсолютно всеми областями, начиная от строительства, заканчивая медициной. Данный научный раздел изучает колебания звуковых волн, принципы их формирования и распределения.

Определение 1

Акустика – обширная область физики, которая исследует упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких.

Человек начинает слышать звук при постоянных колебаниях, производимых с определенной частотой. Одно из основных определений акустики – это звуковая волна, которая представляет собой вибрации, давление которых непосредственно зависит от источника. Например, сигнал автомобильного клаксона осуществляется с более высоким колебанием, чем человеческий шепот. Сила звука всегда определяется в децибелах.

Готовые работы на аналогичную тему

  • Курсовая работа Понятие акустики в физике 460 руб.
  • Реферат Понятие акустики в физике 230 руб.
  • Контрольная работа Понятие акустики в физике 200 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Современная акустика охватывает достаточно широкий круг вопросов, в ней выделяют ряд таких важных подразделов:

  • физическая акустика — изучает особенности распространения упругих волн в различных пространствах;
  • физиологическая акустика — описывает устройство и работу звукообразующих и звуковоспринимающих органов у человека и животных.

В более узком смысле слова под акустикой следует понимать учение о звуке, то есть об упругих вибрациях в газах, твердых телах и жидкостях, воспринимаемых человеческим ухом. Звуковая волна способна отражаться от поверхностей, рассеиваться в них или поглощаться. Параметр отражения силы звука определяется тем, какие акустические характеристики она имеет и что было пройдено звуковой волной.

Что собой представляют акустические колонки

Акустические колонки – одно из основных устройств акустической системы. Если их не будет, то воспроизведение звука станет невозможным. Внутри устройства вмонтированы усилители мощности. «Питается» оно от сетевого кабеля либо от предварительного усилителя проигрывания музыки.

Корпус колонок бывает разный, и каждая модель имеет как свои преимущества, так и свои слабые стороны. Выбирая систему, нужно отталкиваться от своих вкусов и ожиданий.

В зависимости от встроенных в устройства динамиков, их можно поделить на многополосные и широкополосные. Многополосные колонки воспроизводят звук при помощи двух и более динамиков, которые функционируют в конкретном диапазоне частот. Широкополосные колонки работают на одном динамике, но могут поддерживать любые частоты.

Ранние исследования в акустике

Около 20 года до нашей эры инженер и архитектор Витрувий написал труд про акустические характеристики театров. Среди прочего были затронуты темы эха и интерференции.

Понимание акустических явлений с точки зрения физики ускорилось после научной революции. Этому способствовало формулирование закона вибрирующих струн в основном Галилеем, а также независимо от него Мерсенном. Примерно тогда же (первая половина 17 века) Ньютоном были выведены соотношения, описывающие скорость распространения волны в твёрдых телах. Это стало важнейшей частью физической акустики.

Какие бывают колонки по типу акустической системы

Какие бывают колонки по типу акустической системы

АС рознятся по ряду признаков. Колонки тоже отличаются своим многообразием. По типу АС устройства делятся на:

Активная акустическая система

Идеальный вариант для прослушивания музыки в домашних условиях или в небольших аудиториях. Такую систему можно часто и помногу эксплуатировать, поскольку благодаря особенностям своего устройства она довольно износоустойчивая, а детали в ней практически не нагреваются.

Состоит активная АС из усилителя и колонок и содержит блок. Блок обрабатывает аудиосигнал, который поступает к динамику от проигрывателя. Аппарат управления позволяет регулировать уровень звука в динамике.

Недостатком устройства может быть то, что активная акустика подключается посредством проводов. Но на этот минус можно не обращать внимание, учитывая тот факт, что благодаря такому прямому подключению качество воспроизведения будет гораздо выше.

Пассивная акустическая система

Чаще всего пассивная АС используется в профессиональных целях, то есть на концертах. Её достоинство в том, что колонки можно расположить на достаточно удалённом расстоянии от системы управления, что очень удобно, когда есть необходимость разместить их подальше от сцены.

Из-за своей высокой мощности пассивная АС довольно быстро нагревает входящие в её устройство электронные детали.

Колонки пассивной АС не предполагают встроенных модулей, а представляют собой обыкновенные динамики. Минусом данного устройства можно считать то, что усилитель к колонкам нужно подбирать отдельно, учитывая мощность динамика, с которой он должен совпадать. В противном случае вся система может выйти из строя. В зависимости от типа усилителя, колонки пассивного типа могут воспроизводить разное звучание.

Помимо этого деления, АС отличаются по размерам, внешнему виду, дизайну, мощности, месту локации.

Анекдот из жизни

Тем не менее даже в настоящее время не все производители промышленной техники уделяют хоть какое-то внимание данному вопросу. Руководство далеко не всех заводов и фабрик озабочено сохранением здорового слуха у своих подчинённых.

музыкальная акустика

Иногда приходится слышать рассказы, подобные этому. Главный инженер одного из крупных предприятий промышленности распорядился установить в наиболее шумных цехах микрофоны, подсоединённые к громкоговорителям, расположенным снаружи зданий. По его мнению, таким образом микрофоны будут высасывать часть шума наружу. Конечно, при всей комичности данной истории она заставляет задуматься о причинах такой безграмотности в вопросах, касающихся шумоподавления и шумоизоляции. А причина у этого единственная – в учебных заведениях высшего, средне-профессионального и средне-специального уровня образования лишь в последние десятилетия стали вводить специальные курсы по акустике.

Характеристики акустических колонок

Характеристики акустических колонок

Выбирая АС, обязательно нужно обращать внимание на ряд её характеристик. От них зависти качество звучания, возможности устройства и сроки эксплуатации.

Наиболее важные характеристики АС:

  1. Эффективное воспроизведение звука. Значение этой характеристики напрямую отображается на естественности звучания системы. Эффективное воспроизведение включает в себя диапазон частот, в пределах которых происходит развитие уровня звукового давления. Когда рабочий диапазон приближается к максимальному значению, которое воспринимает человеческое ухо, возникает максимально естественное звучание. Низкие частоты воспроизводятся тем лучше, чем больше корпус звуковой системы.
  2. Неравномерность звукового давления. Качество звука зависит от изломанных кривых с провалами, которые имеет звук акустической системы. Наилучшим образом передаёт звук АС, имеющая прямое звуковое давление.
  3. Направленность. Эта характеристика нужна для того, чтобы максимально комфортно для слуха разместить АС в помещении. Направленность позволяет оценить распределение звука по периметру комнаты.
  4. Чувствительность. Параметр, дающий определение динамического диапазона конкретной АС. Чем шире диапазон, тем более сложное звучание может передавать система. Качественно передать звучание симфонии или джаза может только АС с широким динамическим диапазоном.
  5. Показатель искажений. При помощи показателя искажений можно регулировать все изменения в работе системы, которые искажают воспроизведение звука. Чем выше сила звучания, тем выше показатель искажений.
  6. Электрическая мощность. Характеристика даёт понимание того, какой силы звук может воспроизводить конкретная АС в помещении. Мощность варьируется от максимальной до пиковой. Выбор мощности усилителя зависит, в первую очередь, от желания покупателя, но стоит учитывать также целесообразность установки АС с определённой мощностью в определённом помещении.

Выбирая акустическую систему, важно тщательно изучить все её характеристики, поскольку изменение встроенных производителем характеристик – дело сложное и не дешёвое, к тому же гарантий, что результат совпадёт с ожиданием, никто не может дать.

Колонки Электроника

Стоячие волны и интерференция

Когда динамик создаёт звуковые волны в ограниченном пространстве неизбежно возникает эффект отражения волн от границ. В результате этого чаще всего возникает эффект интерференции — когда две или более звуковых волн накладываются друг на друга. Особыми случаями явления интерференции являются образование: 1) Биений волн или 2) Стоячих волн. Биения волн — это случай, когда происходит сложение волн с близкими частотами и амплитудой. Картина возникновения биений: когда две похожие по частоте волны накладываются друг на друга. В какой-то момент времени при таком наложении, амплитудные пики могут совпадать «по фазе», а также могут совпадать и спады по «противофазе». Именно так и характеризуются биения звука. Важно помнить, что в отличие от стоячих волн, фазовые совпадения пиков происходят не постоянно, а через какие-то временные промежутки. На слух такая картина биений различается достаточно чётко, и слышится как периодическое нарастание и убывание громкости соответственно. Механизм возникновения этого эффекта предельно прост: в момент совпадения пиков громкость нарастает, в момент совпадения спадов громкость уменьшается.

стоячие волны

Наука о звуке

Первые попытки познания природы звука были предприняты ещё Пифагором, который изучал колебания струны. После Пифагора в течение долгих веков эта область не вызывала никакого интереса у исследователей. Конечно, целый ряд учёных древности занимался построением собственных акустических теорий, но эти научные изыскания не основывались на математических расчётах, а были больше похожи на разрозненные философские рассуждения.

ультразвуковая акустика

И лишь по прошествии более чем тысячи лет Галилей положил начало новой науке о звуке – акустике. Виднейшими первопроходцами в этой сфере были Рэлей и Гельмгольц. Они создали в девятнадцатом веке теоретическую основу современной акустики. Герман Гельмгольц в основном знаменит своим изучением свойств резонаторов, а Релей стал нобелевским лауреатом благодаря своей фундаментальной работе по теории звука.

Ультразвук

Далеко не все звуки могут быть восприняты человеческими органами слуха. Ультразвуковая акустика – раздел акустики, изучающий звуковые колебания с диапазоном от двадцати кГц. Звуки такой частоты находятся за гранью человеческого восприятия. Ультразвук подразделяется на три вида: низкочастотный, среднечастотный, высокочастотный. Каждый из видов имеет свою специфику воспроизведения и практического применения. Ультразвуки могут быть созданы не только искусственно. Они нередко встречаются и в живой природе. Так, шум, издаваемый ветром, частично состоит из ультразвука. Также такие звуки воспроизводятся некоторыми животными и улавливаются их органами слуха. Всем известно, что летучая мышь является одним из таких существ.

разделы акустики

Ультразвуковая акустика – это отрасль акустики, которая нашла практическое применение в медицине, при различных научных опытах и исследованиях, в военной промышленности. В частности, в начале двадцатого века в России было изобретено устройство для обнаружения подводных айсбергов. Работа этого устройства основывалась на генерации и улавливании ультразвуковых волн. Из данного примера видно, что ультразвуковая акустика – это наука, достижения которой используются на практике уже более ста лет.

Применение на практике

Учёные, занимающиеся теорией музыки, применяли результаты исследований музыкальной акустики для построения концепций музыки на базе естественных наук. Физики и психологи занимались вопросами музыкального восприятия. Отечественные учёные, трудившиеся на этом поприще, работали как над разработкой теоретической базы (Н. Гарбузов известен своей теорией о зонах музыкального восприятия), так и над применением достижений на практике (Л. Термен, А. Володин, Е. Мурзин занимались конструированием электромузыкальных инструментов).

формулы акустики

В последние годы всё чаще стали появляться междисциплинарные научные работы, в которых комплексно рассматривается особенность акустики зданий, относящихся к различным архитектурным стилям и эпохам. Данные, полученные при исследованиях в данной сфере, используются при построении методик развития музыкального слуха и техник настройки музыкальных инструментов. Следовательно, можно сделать вывод, что музыкальная акустика – отрасль науки, которая не потеряла своей актуальности на сегодняшний день.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: