Что такое шум в физике
Шум (физич.)
Содержание
Шум — беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры.
Классификация шумов
По спектру
Шумы по статистическим характеристикам подразделяются на стационарные и нестационарные.
По характеру спектра
По характеру спектра шумы подразделяют на:
— широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;
— тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тоны. Выраженным тон считается если одна из третьеклассных полос частот превышает остальные не менее чем на 10 дБ.
По частоте (Гц)
По частотной характеристике шумы подразделяются на:
— низкочастотный
— среднечастотные
— высокочастотный
По временным характеристикам
— постоянный;
— непостоянный, который в свою очередь делится на колеблющийся, прерывистый и импульсный.
По природе возникновения
— Механический
— Аэродинамический
— Гидравлический
— Электромагнитный
Измерение шумов
Для количественной оценки шума используют усредненные параметры, определяемыми на основании статистических законов. Для измерения характеристик шума применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др.
Уровень шума чаще всего измеряют в децибелах.
Сила звука в децибелах
Источники шума
Источниками акустического шума могут служить любые колебания в твёрдых, жидких и газообразных средах; в технике основные источники шума — различные двигатели и механизмы. Повышенная шумность машин и механизмов часто является признаком наличия в них неисправностей или нерациональности конструкций. Источниками шума на производстве является транспорт, технологическое оборудование, системы вентиляции, пневмо- и гидроагрегаты, а так же источники, вызывающие вибрацию.
Неакустические шумы
Радиоэлектронные шумы — случайные колебания токов и напряжений в радиоэлектронных устройствах, возникают в результате неравномерной эмиссии электронов в электровакуумных приборах (дробовой шум, фликкер-шум), неравномерности процессов генерации и рекомбинации носителей заряда (электронов проводимости и дырок) в полупроводниковых приборах, теплового движения носителей тока в проводниках (тепловой шум), теплового излучения Земли и земной атмосферы, а также планет, Солнца, звёзд, межзвёздной среды и т. д. (шумы космоса).
Воздействие шума на человека
Шум звукового диапазона приводит к снижению внимания и увеличению ошибок при выполнение различных видов работ. Шум замедляет реакцию человека на поступающие от технических устройств сигналы. Шум угнетает центральную нервную систему (ЦНС), вызывает изменения скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонических болезни.
Гигиеническое нормирование шума
Для определения допустимого уровня шума на рабочих местах, в жилых помещениях, общественных зданиях и территории жилой застройки используется СН 2.2.4/2.1.8.562-96.
Нормирование шума звукового диапазона осуществляется двумя методами: по предельному спектру уровня шума и по дБА. Первый метод устанавливает предельно допустимые уровни (ПДУ) в девяти октавных полосах со среднегеометрическими значениями частот 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 ГЦ. Второй метод применяется для нормирования непостоянных шумов и в тех случаях, когда не известен спектр реального шума. Нормируемым показателем в этом случае является эквивалентный уровень звука широкополосного постоянного шума, оказывающий на человека такое же влияние, как и реальный непостоянный шум, измеряемый по шкале А шумомера.
Подводные шумы
В последнее время появились данные, что мощные двигатели кораблей и подводных лодок, и особенно гидролокаторы и сонары сильно мешают подводным обитателям, пользующимся гидролокационным способом общения и поиска добычи.
Особенно страдают некоторые виды китов и дельфинов.
Некоторые необъяснимые ранее случаи массовой гибели китов, их «выбрасывания на берег» теперь нашли объяснение. В ряде случаев явление может быть связано с военными учениями, в ходе которых млекопитающие глохнут, и теряют способность ориентироваться.
Отдельные категории шумов
См. также
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Шум (физич.)» в других словарях:
Шум (физич.) — Шум, беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. В быту под Ш. понимают разного рода нежелательные акустические помехи при восприятии речи, музыки, а также любые звуки,… … Большая советская энциклопедия
Ломоносов, Михаил Васильевич — — ученый и писатель, действительный член Российской Академии Наук, профессор химии С. Петербургского университета; родился в дер. Денисовке, Архангельской губ., 8 ноября 1711 г., скончался в С. Петербурге 4 апреля 1765 года. В настоящее… … Большая биографическая энциклопедия
СЕРДЦЕ — СЕРДЦЕ. Содержание: I. Сравнительная анатомия. 162 II. Анатомия и гистология. 167 III. Сравнительная физиология. 183 IV. Физиология. 188 V. Патофизиология. 207 VІ. Физиология, пат.… … Большая медицинская энциклопедия
ГИГИЕНА УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ — система оптимальных, научно обоснованных требований к организации уч. процесса нормирование умственных и физич. нагрузок, рациональная организация уроков (в т. ч. трудового обучения и физич. воспитания), чередование видов уч. работы в течение дня … Российская педагогическая энциклопедия
Музыка — (греч. moysikn, от mousa муза) вид иск ва, к рый отражает действительность и воздействует на человека посредством осмысленных и особым образом организованных по высоте и во времени звуковых последований, состоящих в основном из тонов… … Музыкальная энциклопедия
АСТЕНИЯ — (от греч. astheneia бессилие), болезненное состояние, характеризующееся повышенной утомляемостью, истощаемостью, неспособностью к длит. умственному и физич. напряжению. Может быть обусловлена перенесёнными заболеваниями (напр., острые инфекции,… … Российская педагогическая энциклопедия
Константин Павлович — — великий князь, цесаревич, род. 27 апреля 1779 г., в Царском Селе, ум. в Витебске в 7¼ час. вечера 15 июня 1831 г.; погребен 17 августа того же года в Петропавловском соборе в Петербурге. Второй сын императора Павла Петровича и… … Большая биографическая энциклопедия
ДИАГНОЗ — ДИАГНОЗ, ДИАГНОСТИКА (от греч. diagnosis распознавание). Под словом диагностика подразумеваются все те действия и рассуждения, при помощи к рых индивидуальная картина заболевания сводится к б ням и особенностям организма, известным науке данного… … Большая медицинская энциклопедия
На бытовом уровне шум – это звук, не несущий полезной информации. Хотя для любого из нас полезность – понятие относительное. Для пассажира такси непонятные звуки под капотом могут быть всего лишь шумом, но водителю они сигнализируют о возможной неисправности машины. Давайте определим, что такое шум, и узнаем как можно больше об этом физическом явлении.
Что такое шум?
Для любого физика шум – это колебательный процесс. Его возможно изобразить на бумаге, как чередование волн плотности: волны сгущения меняются местами с волнами разрежения. Этот процесс возможен лишь в упругой среде: звуковые колебания в вакууме, к примеру, не распространяются. Если тела совершают свои вибрации не в установленном порядке, человеческий слух воспринимает данные звуки как шум.
Параметры шума
У всех звуков имеется собственный, уникальный набор параметров, благодаря которому мы можем их опознать. Звуковые колебания можно измерить по:
Для звука вообще и для шума в частности ученые создали собственный параметр измерения – «бел». Эта единица была названа в честь Александра Белла – известного изобретателя телефонной связи.
Слух и шум
Для человеческого уха все источники шума лежат в диапазоне от 45 до 11 000 Гц. Если использовать музыкальный термин, то все разнообразие звуков (в том числе и шума) вошло в девять октавных полос.
Наши органы слуха не в состоянии отличить различить весь диапазон звуковых колебаний – слишком он велик. Но эволюцией предусмотрена инстинктивная реакция не на сам шум, а на его изменение. Именно поэтому человеческое ухо научилось различать кратность изменения звуковой волны.
Чтобы классификация шумов была адекватной и поддавалась научной оценке, изменение звукового давления выражаются в логарифмических единицах. Так гораздо удобнее изображать звуковые процессы графически. Обычно используется единица измерения шума – децибел, которая составляет одну десятую бела. Диапазон изменения звукового давления от порога слышимости до болевых ощущений, которые вызывает шум, составляет миллионы дБ.
Виды шума
Для технических описаний все шумы можно разделить по временным и спектральным параметрам. По характеру спектральных полос шум различают:
Как работает шумомер
Прибор для измерения шума имеет достаточно простое устройство: к небольшому микрофону подключен вольтметр, отградуированный в децибелах, и электрические фильтры. Звуковой сигнал воспринимается микрофоном и переводится им в электрический импульс, равный по силе и частоте исходной волне. Прирост электрического поля фиксируется вольтметром и отображается на дисплее. По своим характеристикам прибор для измерения шума должен быть «на одной звуковой волне» с человеческим слухом. Такое простое устройство служит надежным индикатором шумовой загрязненности в домашних условиях или на производстве.
Источники шума и сравнительные уровни шума
Современный технологичный мир содержит множество источников шума. Это: различные виды транспорта, звуки работы каких либо устройств или оборудования, звуковая аппаратура и так далее.
Все звуки, услышанные нами за день, сливаются в какофонию, которую мы и воспринимаем как шум. В домашних условиях шум в разы меньше, чем на производстве (даже если ваш сосед – поклонник неудобоваримых громких звуков, которые он называет песнями). Промышленные источники на сегодняшний день являются главными «виновниками»» шумового засорения земли. Среди основных «злодеев» – металлургическая, горноперерабатывающая, угольная, нефтехимическая, оборонная промышленность. Меньше всего звуков слышат работники, обслуживающие пищевую промышленность.
Некоторые технологические процессы на производстве, например на предприятиях, производящих железобетонные конструкции, испытательных полигонах или стрельбищах, космодромах, могут являться источниками шума, доходящего до 120 дБА.
Допустимый уровень шума определяется стандартами ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Нормирование шумового загрязнения проводится по допустимому спектру уровней шума и дБа. Данный метод помогает установить предельно допустимый уровень шумового воздействия в девяти октавных полосах.
Какие бывают шумы
Ученые не могли пройти мимо всего разнообразия звуковых раздражителей и придумали различные классификации того, что такое шум. Физика изучает эти звуковые явления и классифицирует их для удобства изучения. С некоторыми видами шума мы уже ознакомились ранее. Вот еще несколько вариантов ранжировки различных звуковых явлений по природе возникновения:
В отдельную категорию можно выделить «цветную» классификацию шума. Так, «белым» шумом техники называют стационарный звуковой поток, у которого спектральные составляющие равномерно распределены по всему диапазону. Остальные шумы техники относят к цветным. Такая аналогия возникла при сопоставлении спектра звуковых волн со спектральными полосами видимого света. Так, «розовый» шум часто присутствует в сердечном ритме, в излучении космоса, в электронных или механических устройствах. «Оранжевый» шум соответствует частотам музыкальных нот. «Красный шум» – это мелодия различных естественных водоемов Земли. Ну а «зеленые» шумы издаются всеми зелеными растениями нашей планеты.
Шумы вокруг нас
Каждый день все люди, способные различать звуки, сталкиваются с различными видами звуковых колебаний. Навскидку можно определить силу звука, который издают различные источники шума, окружающие нас в повседневной жизни.
Человеческий организм довольно быстро приспосабливается к шуму. Достаточно сказать, что тот звуковой фон, который для нас стал привычным, наши предки расценили бы как нестерпимую звуковую какофонию. Но и выдерживать постоянную шумовую нагрузку человеческий организм не в состоянии. Шумы звукового диапазона притупляют реакцию человека на поступающие извне сигналы. Это приводит к снижению скорости адекватного реагирования и увеличению ошибок при выполнении определенных видов работ.
Шум – это причина угнетения центральной нервной системы. Постоянный звуковой поток вызывает заметные изменения частоты пульса и дыхания, нарушает обмен веществ. Шумовое воздействие приводит к возникновению целого ряда сердечнососудистых заболеваний, гипертонии и язвы желудка. При воздействии «высоких» шумов громкостью выше 140 дБ возможна контузия, разрыв барабанной перепонки. Шум громкостью выше 160 дБ вызывает кровоизлияние в мозг со смертельным исходом.
Шум и природа
Шумовое загрязнение представляет опасность не только для человека. Научные исследования подтверждают, что мощные двигатели современных кораблей и подводных лодок дезориентируют водных обитателей, которые пользуются гидролокационным способом для поиска пищи и общения. Особенно страдают от постоянных колебаний звукового фона океана дельфины и некоторые виды китовых. Возможно, что достоверные, но необъяснимые случаи коллективного суицида китов как-то связаны с нарушением их ориентационных навыков. В ряде случаев массовое выбрасывание китов на берег было зафиксировано рядом с местами, где проходили военные учения, а значит – шумовые загрязнения в этом регионе были чрезвычайно высокими.
Шум и космос
Космический шум – это радиоволны, излучаемые звездами, отдаленными от нас миллиардами световых лет. Альтернативными источниками шумового явления могут стать вспышки сверхновых волн, турбулентность газовых туманностей и прочее. Любой космический процесс сопровождается выделением в вакуум радиоволн, которые можно изучить и классифицировать. Благодаря явлению космического шума мы можем узнать, как образовывались звезды и какая судьба, в конце концов, ожидает нашу Вселенную.
Что такое шум. Виды шума. Источники шума
Что такое шум?
Для любого физика шум – это колебательный процесс. Его возможно изобразить на бумаге, как чередование волн плотности: волны сгущения меняются местами с волнами разрежения. Этот процесс возможен лишь в упругой среде: звуковые колебания в вакууме, к примеру, не распространяются. Если тела совершают свои вибрации не в установленном порядке, человеческий слух воспринимает данные звуки как шум.
Что такое соотношение сигнал/шум?
Как мы говорили ранее, высокочастотные звуки отрицательно влияют не только на организм человека, но и на электронные приборы. Мало кому известно, но высокие звуковые волны могут стать причиной плохой телефонной связи или интернета. Чтобы понять, почему это происходит, давайте разберем, что такое соотношение сигнал/шум, более подробно.
Соответствие сигнал/шум (его зачастую обозначают как S/N или SNR) устанавливает мощность сигнала передачи данных. В случае, если степень звука на канале достаточно высока, это может стать причиной уменьшения быстроты интернета или качества связи.
Мало кому известно, почему в самолете запрещают пользоваться мобильными телефонами. Это связано именно с взаимодействием звука и сигнала. Работающий мобильный телефон может образовать лишнее количество шума, который спровоцирует неработоспособность самолета. Средство связи может стать причиной авиакатастрофы. Рекомендуем всегда выключать гаджеты на борту самолета, чтобы не ставить под угрозу свою жизнь.
Параметры шума
У всех звуков имеется собственный, уникальный набор параметров, благодаря которому мы можем их опознать. Звуковые колебания можно измерить по:
Для звука вообще и для шума в частности ученые создали собственный параметр измерения – «бел». Эта единица была названа в честь Александра Белла – известного изобретателя телефонной связи.
Разновидности шума. Ударные звуки
Мало кому известно, какие виды звуков существуют и что такое воздушный шум. Однако это важно знать каждому, чтобы понимать, как именно справляться с тем или иным видом. Известно три вида шума:
Ударный шум возникает в следствии механического влияния. Он доходит до наших ушей с помощью перекрытия. Например, от пола до стены и от стены до слухового аппарата. Таким шумом могут быть шаги соседа этажом выше или прыжки его ребенка.
Слух и шум
Для человеческого уха все источники шума лежат в диапазоне от 45 до 11 000 Гц. Если использовать музыкальный термин, то все разнообразие звуков (в том числе и шума) вошло в девять октавных полос.
Наши органы слуха не в состоянии отличить различить весь диапазон звуковых колебаний – слишком он велик. Но эволюцией предусмотрена инстинктивная реакция не на сам шум, а на его изменение. Именно поэтому человеческое ухо научилось различать кратность изменения звуковой волны.
Чтобы классификация шумов была адекватной и поддавалась научной оценке, изменение звукового давления выражаются в логарифмических единицах. Так гораздо удобнее изображать звуковые процессы графически. Обычно используется единица измерения шума – децибел, которая составляет одну десятую бела. Диапазон изменения звукового давления от порога слышимости до болевых ощущений, которые вызывает шум, составляет миллионы дБ.
Физические характеристики
Нередко выполняется замер шума, позволяющий определить степень его воздействия на человека. К физическим характеристикам этого относят:
Характеристики шума учитываются при изоляции помещений, при установке оборудования. Только допустимые показатели могут быть комфортными для человека. Классификация шума позволяет распределить звуки по нескольким параметрам.
Виды шума
Для технических описаний все шумы можно разделить по временным и спектральным параметрам. По характеру спектральных полос шум различают:
Классификация шумов может происходить и по временным характеристикам. Постоянный шум меняет свою частоту не более чем на 5 дБА. Непостоянные звуковые колебания обладают большей амплитудой изменений и подразделяются на:
Замер уровня шума измеряется специальными приборами — шумомерами.
Измерение шума
Показатели измерений позволяют определить шумовое влияние на работающего человека. Существуют нормы шума, необходимые для производственных и бытовых условий. Свои правила действуют и в многоквартирных домах, по которым определено, что этот показатель не должен быть больше 30 дБ.
Когда соседи проводят ремонт, то уровень шума может быть больше допустимого значения. Тем более что некоторые проводят такие работы и ночью, что незаконно. Тогда необходимо правильно измерить его, чтобы привлечь нарушителей к ответственности.
Измерение уровня шума выполняется профессионалами, которые имеют специальное устройство. У прибора есть чувствительный микрофон, с помощью которого происходит запись звуков, после чего они переносятся на монитор. Этот метод позволяет определить уровень в децибелах.
Чтобы самостоятельно выполнить замер шума, нужно использовать компьютер, планшет, айфон и другую технику. Потребуется установить специальное приложение. Оно может быть платным и бесплатным. Поскольку знать точные показатели необязательно, то выполненный замер позволит определить примерные характеристики.
Измерение уровня шума требуется и на рабочих местах в производственном помещении. При выполнении этой операции должно быть включено оборудовании вентиляции, кондиционирования воздуха и другие приборы.
Как работает шумомер
Прибор для измерения шума имеет достаточно простое устройство: к небольшому микрофону подключен вольтметр, отградуированный в децибелах, и электрические фильтры. Звуковой сигнал воспринимается микрофоном и переводится им в электрический импульс, равный по силе и частоте исходной волне. Прирост электрического поля фиксируется вольтметром и отображается на дисплее. По своим характеристикам прибор для измерения шума должен быть «на одной звуковой волне» с человеческим слухом. Такое простое устройство служит надежным индикатором шумовой загрязненности в домашних условиях или на производстве.
Источники шума и сравнительные уровни шума
Современный технологичный мир содержит множество источников шума. Это: различные виды транспорта, звуки работы каких либо устройств или оборудования, звуковая аппаратура и так далее.
Все звуки, услышанные нами за день, сливаются в какофонию, которую мы и воспринимаем как шум. В домашних условиях шум в разы меньше, чем на производстве (даже если ваш сосед – поклонник неудобоваримых громких звуков, которые он называет песнями). Промышленные источники на сегодняшний день являются главными «виновниками»» шумового засорения земли. Среди основных «злодеев» – металлургическая, горноперерабатывающая, угольная, нефтехимическая, оборонная промышленность. Меньше всего звуков слышат работники, обслуживающие пищевую промышленность.
Некоторые технологические процессы на производстве, например на предприятиях, производящих железобетонные конструкции, испытательных полигонах или стрельбищах, космодромах, могут являться источниками шума, доходящего до 120 дБА.
Допустимый уровень шума определяется стандартами ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Нормирование шумового загрязнения проводится по допустимому спектру уровней шума и дБа. Данный метод помогает установить предельно допустимый уровень шумового воздействия в девяти октавных полосах.
Специфическое действие шума
Громкие звуки наносят вред слуховой функции в висках, анализатору по причине длительного спазма сосудов. Из-за этого начинают появляться дегенеративные изменения нервных окончаний. «Шумовая болезнь» делится на 3 стадии:
Последняя стадия считается неизлечимой, поэтому необходимо диагностировать шумовую болезнь при слуховом утомлении и защитить человека от воздействия громких звуков.
Какие бывают шумы
Ученые не могли пройти мимо всего разнообразия звуковых раздражителей и придумали различные классификации того, что такое шум. Физика изучает эти звуковые явления и классифицирует их для удобства изучения. С некоторыми видами шума мы уже ознакомились ранее. Вот еще несколько вариантов ранжировки различных звуковых явлений по природе возникновения:
В отдельную категорию можно выделить «цветную» классификацию шума. Так, «белым» шумом техники называют стационарный звуковой поток, у которого спектральные составляющие равномерно распределены по всему диапазону. Остальные шумы техники относят к цветным. Такая аналогия возникла при сопоставлении спектра звуковых волн со спектральными полосами видимого света. Так, «розовый» шум часто присутствует в сердечном ритме, в излучении космоса, в электронных или механических устройствах. «Оранжевый» шум соответствует частотам музыкальных нот. «Красный шум» – это мелодия различных естественных водоемов Земли. Ну а «зеленые» шумы издаются всеми зелеными растениями нашей планеты.
Шумы вокруг нас
Каждый день все люди, способные различать звуки, сталкиваются с различными видами звуковых колебаний. Навскидку можно определить силу звука, который издают различные источники шума, окружающие нас в повседневной жизни.
Человеческий организм довольно быстро приспосабливается к шуму. Достаточно сказать, что тот звуковой фон, который для нас стал привычным, наши предки расценили бы как нестерпимую звуковую какофонию. Но и выдерживать постоянную шумовую нагрузку человеческий организм не в состоянии. Шумы звукового диапазона притупляют реакцию человека на поступающие извне сигналы. Это приводит к снижению скорости адекватного реагирования и увеличению ошибок при выполнении определенных видов работ.
Шум – это причина угнетения центральной нервной системы. Постоянный звуковой поток вызывает заметные изменения частоты пульса и дыхания, нарушает обмен веществ. Шумовое воздействие приводит к возникновению целого ряда сердечнососудистых заболеваний, гипертонии и язвы желудка. При воздействии «высоких» шумов громкостью выше 140 дБ возможна контузия, разрыв барабанной перепонки. Шум громкостью выше 160 дБ вызывает кровоизлияние в мозг со смертельным исходом.
Неспецифическое действие шума
Под воздействием шума наблюдается возбуждение коры головного мозга, гипоталамуса и спинного мозга, интенсивно развивается запредельное торможение. Нервные процессы теряют уровновешенность, после чего будет истощение нервных клеток. К симптомам такого состояния относят раздражительность, эмоциональную нестабильность, ухудшение внимания.
Когда возбуждение переходит в гипофиз и корковое вещество надпочечников, то это является стрессом для организма. Это считается причиной изменений в работе сердца, сосудов и ЖКТ. Шумовая болезнь поражает слух, нервную систему.
Шум и природа
Шумовое загрязнение представляет опасность не только для человека. Научные исследования подтверждают, что мощные двигатели современных кораблей и подводных лодок дезориентируют водных обитателей, которые пользуются гидролокационным способом для поиска пищи и общения. Особенно страдают от постоянных колебаний звукового фона океана дельфины и некоторые виды китовых. Возможно, что достоверные, но необъяснимые случаи коллективного суицида китов как-то связаны с нарушением их ориентационных навыков. В ряде случаев массовое выбрасывание китов на берег было зафиксировано рядом с местами, где проходили военные учения, а значит – шумовые загрязнения в этом регионе были чрезвычайно высокими.
Шум и космос
Как было сказано ранее, шум не может возникнуть в неупругой среде. А космический вакуум — самая неупругая среда из всех возможных. Тем не менее, в 2006 году исследователи НАСА обнаружили эффект, названный впоследствии «космическим шумом». Разумеется, обнаруженный эффект – не шум в обычном понимании этого слова. Так были названы таинственные радиоволны, пронизывающие все пространство Вселенной. Их частота, сила и амплитуда колебания настолько совпадали с известными источниками звуков, что ученые, не колеблясь, записали радиоволны в разряд шумов.
Космический шум – это радиоволны, излучаемые звездами, отдаленными от нас миллиардами световых лет. Альтернативными источниками шумового явления могут стать вспышки сверхновых волн, турбулентность газовых туманностей и прочее. Любой космический процесс сопровождается выделением в вакуум радиоволн, которые можно изучить и классифицировать. Благодаря явлению космического шума мы можем узнать, как образовывались звезды и какая судьба, в конце концов, ожидает нашу Вселенную.