L'acustica è la scienza del suono. Le principali direzioni dell'acustica moderna

Il suono è un fenomeno che ha stimolato le menti umane dalla profonda antichità. In effetti, il mondo dei vari suoni è sorto sulla Terra molto prima dell'apparizione di esseri umani su di esso. I primi suoni sono stati ascoltati anche durante la nascita del nostro pianeta. Erano causati da potenti colpi, oscillazioni di materia e bollente della sostanza calda.

Suono in un ambiente naturale

Quando i primi animali apparvero sul pianeta, alla fine avevano urgente bisogno di ottenere quante più informazioni possibili sulla realtà circostante. E poiché il suono è uno dei principali portatori di informazioni, nella fauna si sono verificati cambiamenti evolutivi nel cervello che hanno gradualmente portato alla formazione di organi udenti.

Ora, gli animali primitivi potevano ottenere, attraverso la cattura di vibrazioni sonore, le informazioni necessarie sul pericolo, spesso provenienti da oggetti invisibili. Più tardi, gli esseri viventi hanno imparato a usare i suoni per altri scopi. L'applicazione delle informazioni audio è cresciuta nel processo di evoluzione degli animali stessi. I segnali sonori iniziarono a servire come mezzo di comunicazione primitiva tra loro. Con i suoni, iniziarono a mettersi in guardia sul pericolo, e servì anche come un invito a unirsi per le creature con istinto di branco.

L'uomo - maestro dei suoni

Ma solo un uomo è riuscito a imparare come utilizzare completamente il suono per i propri scopi. A un certo punto, le persone hanno dovuto affrontare la necessità di trasferire le conoscenze tra loro e di generazione in generazione. L'uomo subordinato a questi obiettivi la varietà di suoni che ha imparato a pubblicare e percepire nel tempo. Da questa moltitudine di suoni, in seguito sorse il discorso. Il suono è diventato anche il riempimento del tempo libero. La gente scoprì da sé la melodiosità del fischio di una corda discendente delle cipolle, il vigore dei ritmi ritmici degli oggetti di legno l'uno contro l'altro. Così nacquero i primi, i più semplici strumenti musicali, e quindi l'arte stessa della musica.

Tuttavia, la comunicazione umana e la musica non sono gli unici suoni che sono apparsi sulla Terra con l'aspetto delle persone. I suoni erano accompagnati da numerosi processi lavorativi: la fabbricazione di vari oggetti in pietra e legno. E con l'avvento della civiltà, con l'invenzione della ruota, la gente per la prima volta affrontò il problema del rumore forte. È noto che già nel mondo antico, il battito delle ruote su strade lastricate di pietra spesso causava un sonno povero tra i residenti delle case lungo la strada. Nella lotta contro questo rumore, è stato inventato il primo strumento di riduzione del rumore: la paglia è stata posata sul pavimento.

Crescente problema di rumore

Quando l'umanità conosceva i benefici del ferro, il problema del rumore iniziò ad assumere dimensioni globali. Dopo aver inventato la polvere da sparo, l'uomo ha creato una fonte sonora di tale potenza, che è sufficiente a causare danni evidenti al suo stesso apparecchio acustico. Nell'era rivoluzione industriale tra tali effetti collaterali negativi come inquinamento ambientale l'esaurimento delle risorse naturali, non ultimo il problema del rumore industriale ad alto volume.

Aneddoto dalla vita

Tuttavia, anche al momento attuale, non tutti i produttori di apparecchiature industriali prestano almeno una certa attenzione a questo problema. La gestione di lontano da tutte le piante e fabbriche è preoccupata per la conservazione dell'udito sano nei loro subordinati.

A volte senti storie come questa. L'ingegnere capo di una delle grandi imprese industriali ordinò di installare microfoni nelle officine più rumorose, collegate a altoparlanti situati all'esterno degli edifici. Secondo lui, in questo modo i microfoni succhiano parte del rumore. Naturalmente, con tutta la comicità di questa storia, ti fa pensare alle ragioni di tale analfabetismo in materia di riduzione del rumore e isolamento acustico. E l'unica ragione per questo è nelle istituzioni educative di specializzazione superiore, secondaria professionale e secondaria livello di istruzione solo negli ultimi decenni ha iniziato a introdurre corsi speciali in acustica.

Scienza del suono

I primi tentativi di comprendere la natura del suono furono fatti da Pitagora, che studiò le vibrazioni di una corda. Dopo Pitagora per molti secoli, quest'area non suscitò alcun interesse tra i ricercatori. Naturalmente, un certo numero di antichi studiosi erano impegnati a costruire le proprie teorie acustiche, ma questi studi scientifici non erano basati su calcoli matematici, ma erano più come argomenti filosofici isolati.

E solo dopo più di mille anni Galileo ha iniziato una nuova scienza del suono - acustica. I pionieri più importanti in questo campo furono Rayleigh e Helmholtz. Nel diciannovesimo secolo, hanno creato le basi teoriche dell'acustica moderna. Hermann Helmholtz è famoso soprattutto per il suo studio delle proprietà dei risuonatori, e Rayleigh divenne il premio Nobel grazie al suo fondamentale lavoro sulla teoria del suono.

Le principali direzioni dell'acustica moderna

Numerosi studi scientifici sulla natura del rumore e le questioni di riduzione del rumore e isolamento acustico sono stati pubblicati qualche tempo dopo. I primi lavori in questo settore si sono occupati principalmente del rumore prodotto dalla tecnologia aeronautica e dai trasporti terrestri. Ma nel tempo, i confini di questi studi si sono notevolmente ampliati. Al momento, la maggior parte dei paesi industrializzati ha i propri istituti di ricerca coinvolti nello sviluppo di soluzioni a questi problemi.

Oggi sono conosciute le seguenti sezioni di acustica: generale, geometrica, architettonica, edilizia, psicologica, musicale, biologica, elettrica, aerea, trasporti, medica, ultrasuoni, quantistica, parlato, digitale. I seguenti capitoli copriranno alcune delle sezioni elencate della scienza del suono.

Disposizioni generali

Prima di tutto, è necessario dare una definizione di scienza, che è discussa in questo articolo. L'acustica è un campo di conoscenza della natura del suono. Questa scienza studia tali fenomeni come l'occorrenza, la distribuzione, la sensazione del suono e vari effetti prodotti dal suono sugli organi dell'udito. Come tutte le altre scienze, l'acustica ha il suo apparato concettuale.

L'acustica è una scienza considerata uno dei rami della scienza fisica. Tuttavia, è anche un'industria interdisciplinare, cioè ha stretti legami con altre aree di conoscenza. L'interazione di acustica con meccanica, architettura, teoria musicale, psicologia, elettronica e matematica è più chiaramente visibile. Le più importanti formule di acustica riguardano le proprietà di propagazione. onde sonore nelle condizioni di un mezzo elastico: equazioni di piano e onde stazionarie, formule per il calcolo della velocità delle onde.

Applicazione nella musica

Acustica musicale - la branca che studia i suoni musicali dal punto di vista della fisica. Questo settore è anche interdisciplinare. Nei lavori scientifici sull'acustica musicale vengono attivamente utilizzati i risultati della scienza matematica, della teoria musicale e della psicologia. I concetti di base di questa scienza: il tono, le tonalità dinamiche e tonali utilizzate nei suoni musicali. Questa sezione di acustica è principalmente finalizzata ad esplorare le sensazioni che sorgono quando una persona percepisce i suoni, così come le caratteristiche di intonazione musicale (riproduzione di suoni di una certa altezza). Uno degli argomenti di ricerca più estesi dell'acustica musicale è il tema degli strumenti musicali.

Applicazione pratica

Gli scienziati coinvolti nella teoria musicale hanno usato i risultati della ricerca acustica musicale per costruire concetti musicali basati sulle scienze naturali. Fisici e psicologi erano coinvolti nella percezione musicale. Gli scienziati domestici che hanno lavorato in questo campo hanno lavorato sia per sviluppare una base teorica (N. Garbuzov è noto per la sua teoria delle zone di percezione musicale) e per utilizzare i risultati in pratica (L. Termen, A. Volodin, E. Murzin) ).

Negli ultimi anni, le opere scientifiche interdisciplinari hanno cominciato ad apparire sempre più, in cui l'acustica degli edifici appartenenti a diversi stili ed epoche architettoniche viene considerata in modo completo. I dati ottenuti dalla ricerca in quest'area sono usati per costruire tecniche per lo sviluppo di udito musicale e tecniche per accordare strumenti musicali. Pertanto, possiamo concludere che l'acustica musicale è una branca della scienza che non ha perso la sua rilevanza oggi.

ultrasuono

Non tutti i suoni possono essere percepiti dagli organi umani dell'udito. Acustica ultrasonica - la sezione acustica che studia le vibrazioni sonore con una gamma da venti kHz. I suoni di questa frequenza vanno oltre la percezione umana. Gli ultrasuoni sono divisi in tre tipi: bassa frequenza, media frequenza, alta frequenza. Ogni specie ha la sua specificità di riproduzione e applicazione pratica. Gli ultrasuoni possono essere creati non solo artificialmente. Si trovano spesso nella fauna selvatica. Quindi, il rumore emesso dal vento, in parte è costituito da ultrasuoni. Inoltre, tali suoni sono riprodotti da alcuni animali e catturati dai loro organi dell'udito. Tutti lo sanno pipistrello è una di queste creature.

L'acustica ultrasonica è un ramo dell'acustica che ha trovato applicazione pratica in medicina, in vari esperimenti scientifici e di ricerca, nell'industria militare. In particolare, all'inizio del XX secolo in Russia, fu inventato un congegno per rilevare gli iceberg sottomarini. Il funzionamento di questo dispositivo era basato sulla generazione e il trapping di onde ultrasoniche. Da questo esempio, è chiaro che l'acustica ultrasonica è una scienza i cui risultati sono stati utilizzati in pratica per più di cento anni.