Основы физической акустики, акустическая экология

Основы физической акустики, акустическая экология

Акустика (от греч. Akustikos – слуховой) – наука изучающая упругие колебания и волны от самых низких частот ( условно от 0 Гц) до предельно высоких частот ( 1011 – 1013 Гц), излучение, распространение и прием акустических волн, их взаимодействия с веществом и разнообразные применения.

Акустика является одной из самых древних областей знания. Она возникла как учение о звуке, т.е. об упругих волнах, воспринимаемых человеческим ухом.

Еще Пифагор (6 в. до н.э.) обнаружил связь между высотой слышимого тона и длиной струны или трубы, как излучателей звука. Аристотель (4.в. до н.э.) понимая, что звучащее тело вызывает сжатия и разряжения воздуха, объяснил возникновение эхо – как отражение звука от препятствий. Леонардо да Винчи ( 15-16 вв.) исследовал отражение звука, сформулировал принцип независимости распространения звуковых волн от различных источников. Г. Галилей (17-18 вв.) обнаружил, что звучащее тело испытывает колебания и что частота звука зависит от частоты колеблющегося тела, а интенсивность – от амплитуды его колебаний. М. Мерсенн впервые измерил скорость звука в воздухе.

С конца 17 века акустика развивалась как раздел механики. На базе основ механики Ньютона, законов упругости Гука и принципа волнового движения Гюйгенса была создана теория механических колебаний, излучения и распространения звуковых волн в среде. Юнг и Френель разработали теорию интерференции и дифракции звуковых волн. Доплер установил закон изменения частоты акустической волны при движении излучателя звука относительно приемника. Метод Фурье озволил создать основы спектрального анализа сложных звуковых колебаний и синтеза сложного звукового колебания из гармонических составляющих. Весь этот этап развития акустики был подытожен Рэлеем (Дж. Стретт) в работе «Теория звука» (1877-1878).

В 20 веке, в связи с появлением электроники и радиотехники и связанным с ними появлением электронной акустической аппаратуры, начался новый период развития акустики и резкое расширение областей практического применения акустических методов.

Акустическая экология (АЭ) – раздел экологии, изучающий воздействие акустических и вибрационных полей (ЭМП) на окружающую среду, на живые организмы и человека.

Рассмотрим с позиций «Акустический экологии» некоторые аспекты современного состояния проблемы «Шумовое и вибрационное воздействие железнодорожного транспорта на окружающую среду и человека».

Прежде всего необходимо отметить иную, чем в прошлом веке, шумовую и вибрационную обстановку на рабочих местах персонала и в окружающей среде. Это обусловлено быстрым темпом развития транспортных средств, увеличения трафика их движения.

Биологическое действие акустических и вибрационных излучений, создаваемых железнодорожным транспортом, до настоящего времени детально не изучено, хотя уже получены убедительные свидетельства отрицательного влияния на здоровье людей, например, уровней излучения более 75-85 дБА. В Европе появились первые данные об отрицательном действии акустических и вибрационных излучений высокоскоростных транспортных систем, что в свою очередь, потребовались исследования их уровней и построения шумовых карт. Научными исследованиями доказана существенная роль в биологическом воздействии таких характеристик акустических и вибрационных излучений, как частота колебаний, спектральной характеристики уровней интенсивности излучения и др. В случаях воздействия вибраций малой интенсивности их роль в биологических эффектах до настоящего времени не определена.

Таким образом, очевидно, что действующие сегодня, например, предельно допустимые уровни (ПДУ) акустических и вибрационных излучений, нуждаются в уточнении и совершенствовании.

Физическая акустика – изучает особенности распространения акустических волн в газообразных, жидких и твердых веществах, взаимодействие их с веществом.