Шумът е ... Определение, класификация и източници на шум

На ниво домакинство шумът е звук, който не носи полезна информация. Въпреки че за всички нас полезността е относително понятие. За таксиметровия пътник неразбираемите звуци под качулката може да са само шум, но за шофьора те сигнализират за възможна неизправност на автомобила. Нека дефинираме какъв шум е и да открием колкото е възможно повече за това физическо явление.

Какво е шум?

За всяка физика шумът е колебателен процес. Възможно е да се изобрази на хартия като редуването на вълните на плътността: кондензационните вълни се разменят с вълни на разреждане. Този процес е възможен само в еластична среда: звуковите вибрации във вакуум, например, не се разпространяват. Ако телата правят вибрациите си не по предписания начин, човешкото ухо възприема тези звуци като шум.

Параметри на шума

Всички звуци имат свой собствен, уникален набор от параметри, благодарение на които можем да ги идентифицираме. Звуковите вибрации могат да бъдат измерени чрез:

• силата на звука, пряко зависима от налягането, което произвежда звуковата вълна;
• честота на звука. Колкото по-високо честота на трептенията колкото по-висок звук чуваме.

За звука като цяло и за шума в частност учените са създали свой собствен параметър за измерване - „бял“. Тази единица е кръстена в чест на Александър Бел - известният изобретател на телефона.

Слух и шум

За човешкото ухо, всички източници на шум варират от 45 до 11 000 Hz. Ако използвате музикален термин, тогава цялото разнообразие от звуци (включително шум) включва девет октавни ленти.

Нашите органи на слуха не са в състояние да различат целия диапазон от звукови вибрации - той е твърде голям. Но еволюцията осигурява инстинктивна реакция не на самия шум, а на нейната промяна. Ето защо човешкото ухо се е научило да различава множеството от промени в звуковата вълна.

За да може класификацията на шума да бъде адекватна и да подлежи на научна оценка, промяната в звуковото налягане се изразява в логаритмични единици. Така че много по-удобно е да се изобразяват звукови процеси графично. Най-често използваната единица за измерване на шума е децибел, който е една десета от колана. Диапазонът от промени в звуковото налягане от прага на изслушване до болката, която причинява шум, е милиони dB.

Видове шум

За технически описания всички шумове могат да бъдат разделени по време и спектрални параметри. От естеството на спектралните ленти на шума се разграничават:

• широколентова (ширината на непрекъснатия спектър надвишава ширината на октавата);
• тонална (превишение на шума в една трета октавна лента в сравнение с останалите с повече от 10 dB).

Класификацията на шума може да възникне по времеви характеристики. Постоянният шум променя честотата си с не повече от 5 dBA. Непостоянните звукови вибрации имат по-голяма амплитуда на промените и са разделени на:

• колебания - непрекъснати промени във времето;
• периодични - промените се извършват стъпаловидно, има интервали на постоянен шум за една или повече секунди;
• импулс - редуване на шум и тишина

Измерването на нивото на шума се измерва със специални устройства - шумомери.

Как се измерва звука

Устройството за измерване на шума има доста просто устройство: волтметър, калибриран в децибели и електрически филтри, свързани с малък микрофон. Звуковият сигнал се възприема от микрофона и се превежда от него в електрически импулс, равен на силата и честотата спрямо оригиналната вълна. Печалбата на електрическото поле се фиксира с волтметър и се показва на дисплея. Съгласно неговите характеристики устройството за измерване на шума трябва да бъде „на една и съща звукова вълна“ с човешки слух. Такова просто устройство служи като надежден индикатор за шумовото замърсяване у дома или на работното място.

Източници на шум и сравнителни нива на шума

Съвременният технологичен свят съдържа много източници на шум. Те са: различни видове транспорт звуци на устройства или оборудване, звуково оборудване и т.н.

Всички звуци, които чухме през деня, се сливат в какофония, която възприемаме като шум. У дома шумът е няколко пъти по-малък, отколкото в продукцията (дори ако вашият съсед е почитател на несмилаемите силни звуци, които нарича песни). Индустриалните източници днес са основните "виновници" на шумовото замърсяване на земята. Сред основните "злодеи" - металургична, минна, въглищна, нефтохимическа, отбранителна промишленост. Най-малко звук се чува от работниците, обслужващи хранителната индустрия.

Някои технологични процеси в производството, например в предприятия, произвеждащи стоманобетонни конструкции, изпитвателни площадки или стрелбища, космодроми, могат да бъдат източници на шум до 120 dBA.

Допустимото ниво на шума се определя от стандартите на ГОСТ 12.1.003-83. Стандарти за безопасност в работна среда. Нормирането на шумовото замърсяване се извършва по допустимия диапазон на шумовите нива и dBa. Този метод помага да се установи максимално допустимото ниво на излагане на шум в девет октавни ленти.

Какви са шумовете

Учените не можеха да преминат през цялото разнообразие от звукови стимули и измислили различни класификации на шума. Физиката изучава тези звукови феномени и ги класифицира за по-лесно изучаване. С някои видове шум вече сме чели по-рано. Ето още някои възможности за класиране за различни звукови явления по естеството на тяхното възникване:

• механични - звуци, възникващи от работата на различни механизми;
• аеродинамичен. Това включва шума, генериран по време на излитане;
• Хидравлични. Чуваме тези шумове в случай на неизправности в нашата водопроводна система: остър спад на налягането в системата може да предизвика хидравличен удар, който се възприема като остър, неприятен шум;
• електромагнитна. Възникват при използване на едни и същи устройства и устройства.

В отделна категория може да се разграничи "цветната" класификация на шума. Така че, "белият" шум на техниката се нарича стационарен звуков поток, в който спектралните компоненти са равномерно разпределени по целия диапазон. Останалата част от шума на технологията се класифицира като цвят. Такава аналогия възниква при сравняване на спектъра на звуковите вълни със спектралните ленти на видимата светлина. Така че "розовият" шум често присъства в сърдечния ритъм, в излъчването на пространството, в електронните или механичните устройства. "Оранжевият" шум съответства на честотите на музикалните ноти. “Червеният шум” е мелодията на различни природни резервоари на Земята. Е, "зелените" шумове се издават от всички зелени растения на нашата планета.

Шум около нас

Всеки ден, всички хора, които могат да различават звуци, са изправени пред различни видове звукови вибрации. Отначало можете да определите силата на звука, която излъчва различни източници на шум, които ни заобикалят в ежедневието.

• Нормален разговор: 40-45 dB.
• Шумът от работата в офиса, лекарския кабинет, адвокат: 50-60dB.
• Звуци на улицата: гласове на минувачи, транспортни потоци: 70–80 dB.
• Шум във фабриката (tymprom): 70-110 dB.
• Старт на модерен самолет: 120 dB.
• Максималният обем на vuvuzely: 130 dB.

Човешкото тяло бързо се адаптира към шума. Достатъчно е да се каже, че звуковият фон, който ни е познат, нашите предци, ще се разглеждат като непоносима звукова какофония. Но човешкото тяло не е в състояние да издържа на постоянно натоварване на шума. Шумът от звуковия диапазон притъпява човешката реакция на сигналите, идващи отвън. Това води до намаляване на скоростта на адекватен отговор и увеличаване на грешките в изпълнението на определени видове работа.

Шумът е причина за потискането на централната нервна система. Постоянният звуков поток причинява забележими промени в честотата на пулса и дишането и нарушава метаболизма. Експозицията на шум води до редица сърдечно-съдови заболявания, хипертония и стомашни язви. При излагане на "висок" шум над 140 dB е възможно сътресение, разкъсване на тъпанчето. Силата на шума над 160 dB причинява фатален мозъчен кръвоизлив.

Шум и природа

Шумното замърсяване е опасност не само за хората. Научните изследвания потвърждават, че мощните двигатели на съвременните кораби и подводници дезориентират водните жители, които използват сонарния метод за търсене на храна и комуникация. Делфините и някои видове китоподобни са особено засегнати от постоянните колебания на звуковия фон на океана. Възможно е надеждни, но необясними случаи на колективно самоубийство на китовете по някакъв начин да са свързани с нарушаване на техните ориентационни умения. В редица случаи масовото изхвърляне на китове на брега е записано близо до местата, където се провеждат военни учения, което означава, че шумовото замърсяване в този район е изключително високо.

Шум и пространство

Както бе споменато по-рано, шумът не може да се появи в нееластична среда. А космическият вакуум е най-нееластичната среда на всички. Въпреки това, през 2006 г. изследователите на НАСА откриха ефект, наричан по-късно "космически шум". Разбира се, откритият ефект не е шум в обичайния смисъл на думата. Така наречените тайнствени радиовълни проникват в цялото пространство на Вселената. Тяхната честота, сила и амплитуда на колебания съвпадат с известните източници на звуци, които учените без колебание записват радио вълни в категорията на шума.

Космическият шум е радиовълни, излъчвани от звезди, отдалечени от нас милиарди светлинни години. Алтернативни източници на шумови явления могат да бъдат избухвания на свръхнови, турбулентност на газови мъглявини и т.н. Всеки космичен процес е съпроводен от излъчване на радиовълни във вакуума, които могат да бъдат изследвани и класифицирани. Благодарение на феномена на космическия шум, можем да научим как се формират звездите и каква съдба в крайна сметка очаква нашата Вселена.