GARSAS
GARSO ŠALTINIAI
Svarbiausi garso šaltiniai yra svyruojantys kietieji kūnai (pvz., garsiakalbių difuzoriai, telefonų membranos, stygos, muzikinių instrumentų dekos ir kt. ), dujos (pvz., oras dūdose ir kituose pučiamuosiuose instrumentuose) ir vandens srovės. Jų svyravimai 16-20000 Hz dažniu sukelia ore sklindančias bangas, vadinamas GARSO BANGOMIS. Pasiekusios mūsų ausis, šio bangos sukelia GARSO POJŪTĮ. Garso bangoms sklisti reikalinga tampri aplinka (dujos, skystis, kietieji kūnai), vakuume jos nesklinda. Garso greitis 20 0C temperatūros ore – 344 m/s, varyje – 3670 m/s, pliene – 5000 m/s.
Mūsų ausys suvokia garso bangų svyravimų skirtingą dažnį kaip skirtingą garso aukštį. Kuo aukštesnis svyravimų dažnis, tuo aukštesnis girdimas garsas. Pastovaus aukščio garsas vadinamas TONU. Garso pagrindinį toną lydi silpnesni ir aukštesni tonai, vadinami obertonais; jie nusako garso tembrą. Kuo daugiau obetonų, tuo turtingesnis garso tembras.
Grynam garso tonui gauti naudojami kamertonai. Kamertono dažnis priklauso nuo jo masės ir medžiagos tamprumo. Kamertono kojelės, svyruodamos ir nemaža amplitude, sukelia silpną garsą. Bet jeigu jį pastatytume ant keturkapmės dėžutės, kurios vienas galas uždaras, o matmenys atitinka ketvirtį bangos ilgio, tai girdėtume daug stiprenį garsą, nes kamertono kojelės svyruotų su ta pačia amplitude. Mat dėžutėje oro stulpas rezonuoja kamertono kojelių svyravimų dažniu. Stygą ištempus ant smuiko ar gitaros korpuso, girdėsis daug stipresnis garsas, nes rezonuos korpuse esantis oras.
Panašūs reiškiniai vyksta žmogaus ir daugelio kitų gyvūnų gerklose. Balso stygos ir tarp jų esantis balso plyšys yra pagrindinė balso aparato dalis. Ryklės, burnos ir nosies ertmėse esantis oras ezonuoja ir sustiprina balsą.
Keturkampė arba apskrita plokštelė, įtvirtinta viduryje, skamba, kai jos kraštą perbraukiame stryku. Ant tokios plokštelės užberkime smėlio. Jai skambant, smėlis byra iš vietų, kurių svyravimo amplitudės didelės, į mazgų linijas. Taip susidaro gražios figūros, vadinamos Chladinio figūromis. Panašios figūros susidaro ir membranose, varpuose.
VĖBERIO IR FECHNERIO DĖSNIS
Kaip minėjome, garso banga perneša energiją. Svarbiausios garso energetinės charakteristikos yra garso slėgis, intensyvumas ir garsumas.
Garso slėgis-tai papildomas slėgis medžiagoje, atsirandantis dėl ja sklindančios garso bangos. Toji banga sukelia medžiagos sutankėjimus ir praretėjimus, kurie sukelia papildomus slėgio kitimus, t.y. slėgio svyravimus vidutinės vertės atžvilgiu.
Garso intensyvumas, arba stiprumas, yra energijos kiekis, kurį garso banga perneša per laiko vienetą pro vienetinį plotą, statmeną bangos slidimo krypčiai. Kai garso intensyvumas nekinta, mūsų ausies jautrumas priklauso ir nuo dažnio. Paprastai ausis yra jautri 700-4000 Hz dažnio, o ypač 1000 Hz dažnio virpesiams, kai dar galoma girdėti intensyvumo I0 ir p0 W/m2 ir slėgio p0=2,0·10-5 Pa virpesius. I0 ir p0 yra vadinamas girdos slenksčiu. Didžiausias garso intensyvumas I=10 W/m2 ir didžiausias slėgis p=63 Pa sukelia ausyse skausmą ir vadinamas skausmo slenksčiu. Didžiausiu ir mažiausio garso intensyvumų santykis lygus 1013 , o mes nejaučiame, kad vienas garsas būtų milijonus ar milijardus kartų garsesnis už kitą. Čia reikia skirti garso intensyvumą nuo jo garsumo.
GARSUMAS-dydis, apibūdinantis klausos organų garso pojūtį. Subjektyvią garso charakteristiką-GARSUMĄ-atitinka objektyvi charakteristika-intensyvumas. Tarp šių charakteristikų nėra tiesinės priklausomybės. Klausos fiziologija yra tokia: garso intensyvumui padvigubėjus, garsumas nepasidaro dvigubai didesnis. Intensyvumui didėjant pagal geometrinę progresiją, garsumas didėja maždaug pagal aritmetinę progresiją.
Esant 1000Hz dažniui, garsumas tiesiog proporcingas intensyvumo I ir girdos slenksčio I0 santykio logaritmui. Tai ir yra Vėberio ir Fechnerio dėsnis. Šį dėsnį atrado vokiečių anatomas ir fiziologas E. Vėberis 1831 m., o vokiečių fizikas ir psichologas H. Fechneris 1860 m. Suteikė jam matematinę išraišką. Šis dėsnis, pagal kurį bandoma sudėtingus procesus pakeisti paprastu mechaniniu reiškiniu, pagal S. Rževkino ir kitų tyrimus ne visai patenkinamai apibūdina garsumo ir intensyvumo sąryšį. Bet šiuo metu tikslesnio dėsnio neturime. Tarkime, kad girdos slenksčio garsumo lygis L0 lygus nuliui. Kai garso intensyvumas pasidaro dešimt kartų didesnis už jo girdos slenkstį I0, garsumo lygis padidėja vienu belu (B) , arba 10 decibelų (dB).
KAI KURIŲ GARSŲ PARAMETRAI
Garsumas decibelais Intensyvumas W/m2 Garso slėgis Pa Garso pobūdis
0 20 30 40 60 70 80 100 120 130 10-12 10-10 10-9 10-8 10-6 10-5 10-4 10-2 1 10 2,0 · 10-5 2,0 · 10-4 2,0 · 10-4 2,0 · 10-3 2,0 · 10-2 2,0 · 10-2 2,0 · 10-1 2 20 63 Girdos slenkstisLaikrodžio
tiksenimasPokalbis pašnibždomisRamus pokalbisVidutinio garsumo kalbaGarsi kalbaŠauksmasAutomobilio sirenaLėktuvo variklio triukšmasSkausmas
TRIUKŠMAS IR KOVA SU JUO
Įvairių tonų ir skirtingo garsumo neperiodinius garsus, kurių trukmė netvarkingai keičiasi, vadiname TRIUKŠMU. Triukšmas gali būti trumpalaikis ir ilgalaikis.
Stiprus triukšmas žalingai veikia žmonių sveikatą ir darbingumą, gyvulių ir augalų organizmą. Garsu galima užmušti žmogų. Viduramžiais nuteistąjį pasodindavo po varpu, ir skambindavo juo, kol žmogus mirdavo nuo triukšmo. 1962 m. Leningrado srities tarybiniame ūkyje visi tvenkiniai, kuriuose buvo auginamos avys, pasidengė plunksnomis kaip sniegu. Paukščiai ėmė šertis, nes netoli dvi dienas dirbo buldozeris.
Teatrų, koncertų salėms, mokyklų auditorijoms labai svarbi gera patalpų akustika. Ji priklauso nuo garso dažnio ir patalpos tūrio, formos, sienas dengiančios medžiagos, patalpoje esnčių daiktų bei žmonių skaičiaus. Todėl svarbi patalpos charakteristika – reverberacijos laikas. REVERBERACIJOS LAIKAS yra toks laikas, per kurį garso intensyvumas sumažėja 106 kartų. Optimalus reverberacijos laikas vidutiniams dažniams ir vidutiniams patalpų tūriams yra apie 1-2 sekundes.
INFRAGARSAS IR ULTRAGARSAS
INFRAGARSU vadiname tamprioje aplinkoje sklindančias bangas, kurių dažnis žemesnis kaip 16 – 20 Hz. Infragarso mes negirdime. Infragarso šaltiniai – tai atmosferos (žaibavimo, stiprių vėjų, ciklonų ir kt.), miško, jūros, sprogimų, griūčių triukšmai. Infragarsas sklinda tuo pačiu greičiu, kaip ir garsas. Kadangi infragarso bangos yra labai ilgos ir siekia kelias dešimtis metrų, tai jos lengvai aplekia kliūtis (medžius, pastatus ir kt.), o kartais tokias kliūtis rezonuodamos pačios tampa infragarso šaltiniais. Visa tai padidina infragarso skvarbumą. Dėl to sunku nuo jo apsisaugoti, ir jis gali nusklisti labai toli. Infragarso bangos, sukeltos stipraus branduolinio sprogimo, apibėga visą Žemės rutulį.