Dźwięk

Od dawien dawna ludzkość zastanawiała się nad prawdziwą naturą dźwięku. Przez długi czas nawet uważano, iż jest to jakiś specjalny rodzaj materii, która rozchodzi się na wszystkie strony wokół drgającego ciała. Pewien czas później stwierdzono, że jednak źródło dźwięku stanowią drgania cząstek materii. W ten sposób np. pojmował dźwięk Arystoteles, który żył w IV w p. n. e. Dopiero Witriwiusz w I w n. e. porównał rozchodzenie się dźwięku do powstających fal na wodzie, kiedy do tej wrzuci się kamień. Jak widać było to porównanie bardzo trafne i bardzo bliskie odkryciu prawdziwej natury rozchodzącego się dźwięku.

Czym jest dźwięk?

Zastanówmy się nad tym, czym z fizycznego punktu widzenia jest dźwięk. Otóż dzięki dokonaniom wielkich fizyków, dzisiaj wiemy, że dźwięk jest falą. Dla przypomnienia powiedzmy, że fala to rodzaj zaburzenia które rozchodzi się jakimś ośrodku i falę stanowią okresowe zmiany pewnej wielkości. Jednak jaka wielkość ulega zmianie w przypadku dźwięku. Otóż jest to ciśnienie i gęstość ośrodka w którym rozchodzi się dźwięk. Otóż okazuje się że fala dźwiękowa to fala podłużna, czyli taka w której oscylacje mają kierunek równoległy do kierunku rozchodzenia się fali. Gdyby zrobić takiej fali pojedyncze zdjęcia, to moglibyśmy zauważyć iż w falę dźwiękową stanowią cykliczne zgęszczenie i rozrzedzenia powietrza ( w przypadku fali rozchodzącej się w powietrzu). Takie obszary zagęszczeń i rozrzedzeń rozprzestrzeniają się w powietrzu zgodnie z kierunkiem fali i mają szansę dotrzeć do czyjegoś ucha. W uchu powodują one ruch błony bębenkowej, który z kolei jest przetwarzany przez nasz mózg na określone wrażenia dźwiękowe.

Wrażenie dźwiękowe z kolei możemy podzielić na wiele rodzajów. Niektóre z nich odbieramy jako szmery, inne jako melodyjne tony, a jeszcze inne jako nieprzyjemne hałasy. Zastanówmy się co tak naprawdę decyduje o tym, że dany dźwięk brzmi tak jak brzmi. Otóż w przypadku tonów mamy do czynienia z drganiami harmonicznymi, które wywołane są oscylacje źródła z jedną określoną częstotliwością. Dany dźwięk powstaje wówczas, gdy niesionej fali podstawowej towarzyszą jeszcze dodatkowe częstotliwości, które są jej wielokrotnościami. Wówczas nasze ucho odbiera dany dźwięk jako regularny. Natomiast szmery lub hałas to fale dochodzące do nas które charakteryzują się częstotliwościami zupełnie ze sobą nieskorelowanymi. Gdy wiele takich dźwięków, których częstotliwości nie są ze sobą w żaden sposób powiązane nałoży się na siebie, to odbieramy wówczas wrażenie hałasu. Wspomniane wcześniej tony, czyli fale o jednej określonej częstotliwości występują bardzo rzadko w przyrodzie. Jednym z takich urządzeń, które w pewien sposób symuluje ton prosty jest kamerton. W jego przypadku oprócz emitowanej fali podstawowej istnieją jeszcze drgania harmoniczne składowe, jednak są bardzo słabe, przez co częstotliwość podstawowa znacznie przeważa.

Rozchodzenie się fal dźwiękowych w wodzie

Fale dźwiękowe potrafią rozchodzić się w środowisku wodnym na setki mil. Źródłem dźwięków w wodzie są wszelkie organizmy żyjące, fale morskie, oraz konstrukcje człowieka, czyli różnego rodzaju statki, czy platformy wiertnicze. W całym tym bogactwie dźwięków, które nam ludziom jednak jawi się jako względna cisza, poruszają się łodzie podwodne. Z kolei taki okręt podwodny potrafi generować szum, który może być słyszalny nawet z odległości ok. 1000 km. Tak więc wiedza o tym w jaki sposób rozchodzą się dźwięki w wodzie ma ogromne znaczenie z punktu widzenia zastosowań wojskowych. Ważne jest bowiem, aby odpowiednio wcześniej usłyszeć taką łódź podwodną i być przygotowany na jej atak. Obecne urządzenia służące do lokacji łodzi podwodnych nie są jednakże pozbawione wad. Wady te raczej wynikają z ograniczeń fizycznych, dzięki którym mogą powstać pewne luki, które z kolei mogą zostać wykorzystane przez wrogie łodzie. Często takie urządzenia wykorzystują zasadę echolokacji, która polega na rejestracji ultradźwięków odbitych od danych obiektów i rozpoznaniu co to jest za rodzaj obiektu. Jednak i tutaj pojawiają się pewne trudności z interpretacją wyników. Poza tym warstwy planktonu, czy fale morskie bardzo często powodują rozpraszanie takich emitowanych ultradźwięków. W przypadku łodzi podwodnych ważnym elementem służącym do zwalczania wrogich okrętów podwodnych jest tzw. termoklina. Jest to takie urządzenie które jest w stanie oddziaływać na prędkość rozchodzenia się fal dźwiękowych w wodzie. Jeśli stosuje się ciągłą termoklinę możliwe jest zmniejszenie tej prędkości nawet do wartości minimalnej.

Natężenie dźwięku

Ucho ludzkie zbiera energię niesioną przez falę akustyczną, tylko z obszaru jaki powierzchnia ucha zajmuje. Więc o wrażeniu głośności decyduje ilość padającej energii w jednostce czasu na jednostkę powierzchni. Tak więc dźwięk może mieć sumaryczną energię bardzo dużą, ale jeśli jest on wydzielany przez cały rok, i do tego rozkłada się na powierzchni boiska piłkarskiego to dla naszego ucha jest bardzo słaby.

Tak więc poprzez natężenie fali dźwiękowej określamy wielkość która jest energią fali akustycznej podzieloną przez czas w jakim została wyemitowana i przez powierzchnię na jaką padła.

Próg słyszalności

Otóż okazuje się, że minimalna wartość natężenia fali akustycznej jakie nasze ucho jest w stanie zarejestrować wynosi ok. 10-12 W/m2. Jeszcze mniejsza jest moc związana z tym natężeniem. Jednak widzimy jak doskonałym narządem jest nasze ucho, skoro potrafi usłyszeć dźwięki o tak niskim natężeniu. Dźwięki, które charakteryzują się mniejszym natężeniem niż podana wartość są przez nasze ucho nie rejestrowane, czyli po prostu nie jesteśmy w stanie ich usłyszeć. Oczywiście podana wartość jest średnią uzyskaną w wyniku badań dużej grupy osób, dlatego też dla każdego człowieka może ona różnić się. Dlatego też może zdarzyć się, że osoba obdarzona wyjątkowo dobrym słuchem jest w stanie usłyszeć dźwięki o natężeniu poniżej tej wartości.

Próg bólu

Jeśli dźwięk przekroczy natężenie o wartości ok. 1W/m2, to stanie się on wówczas zbyt silny dla naszego ucha i będziemy go odbierać już jako ból. Po prostu wtedy nasz organizm nie rejestruje go jako dźwięku, a tylko jako bodziec który powoduje ból. Najczęściej zwykłe dźwięki z którymi się spotykamy na co dzień i które słyszymy, charakteryzują się natężeniem, które zawiera się pomiędzy progiem słyszalności a progiem bólu.

Określanie poziomu natężenia dźwięku - decybele

Zastanówmy się w jaki sposób można określić siłę dźwięku, tak aby można było je odnieść do różnych słuchaczy. Przy tym zagadnieniu ważne jest aby uświadomić sobie, że nawet dźwięki charakteryzujące się tą samą energią, mogą być postrzegane przez nasze ucho jako zupełnie różne, czyli o zupełnie różnej głośności. Z kolei ucho jest na tyle skomplikowanym urządzeniem, że działa zupełnie nieliniowo.

To z kolei oznacza, że dźwięk o 2 razy większym natężeniu nie jest wcale odbierany przez nasze ucho jako 2 razy głośniejszy. Okazuje się, że nasze ucho dokonuje bardzo silnego spłaszczenia dźwięku, czyli mówiąc bardziej obrazowo, dźwięk który wydaje się nam co najwyżej kilka razy głośniejszy od poprzedniego, ma on energię nawet kilkaset razy większą. Mówiąc dokładniej nasze ucho logarytmuje natężenie dźwięku. To oznacza, że jeśli natężenie dźwięku wzrosło 2 razy, to nasze ucho zarejestruje wzrost jego głośności o wartość równą logarytmu z 2. Dlatego też, cała ta komplikacja wymusiła stosowanie do opisu głośności dźwięku wielkości która nazywa się poziomem natężenia dźwięku, która uwzględnia logarytmiczny charakter odczuwalnego dźwięku i stosuje się tutaj jednostkę - decybel.

Decybel [dB] = 10 B.

Przykłady poziomów natężenia dźwięku.

Szum liści - 10 dB.

Rozmowa - od 30 do 60 dB.

Orkiestra - od 50 do 70 dB.

Silnik odrzutowca - od 120 do 140 dB.

Start rakiety - od 150 do 190 dB.

Echo

Echo jest to zjawisko jakie powstaje w wyniku odbicia się fal dźwiękowych od przedmiotów. Można je zaobserwować gdy wyemitowana fala akustyczna zostaje odbita od przedmiotów dużych rozmiarów, np. krzyk odbity od ściany. Wtedy to padająca fala zostaje odbita od powierzchni przedmiotu i powraca do ucha obserwatora po pewnym czasie, przez to obserwator ma wrażenie niejako powtórzenia się dźwięku. Jednak nie każde odbicie się fali akustycznej od przedmiotów powoduje powstanie wrażenia fali akustycznej. Echo jest najlepiej rejestrowane na dużych przestrzeniach, gdzie przedmioty od których dźwięk się odbija, także są duże. W przypadku pomieszczeń ściany są zbyt blisko siebie, aby można było usłyszeć wrażenie powtórzenia się dźwięku. Aby usłyszeć echo, odległość czasowa pomiędzy wyemitowaną a powracającą odbitą falą powinna wynosić ok. 0,1. Wartość ta wynika z rozdzielczości słuchowej naszego narządu słuchu. Korzystając z wartości prędkości dźwięku, można ten czas łatwo przeliczyć na odległość, która wynosi. ok. 17 metrów. Tak więc w takiej odległości minimalnej powinna znajdować się przeszkoda, jeśli chcemy zarejestrować echo. W przypadku mniejszej odległości wyemitowany i odbity dźwięk zleją się w jedną całość i nie usłyszymy echa. Jednak echo czasami bywa bardzo uciążliwe i powoduje powstanie pogłosu, który dla słuchaczy może być drażniący i męczący. Dlatego też bardzo często w przypadku koncertów przeprowadzanych w wielkich salach, wykłada się ich ściany materiałem pochłaniającym dźwięki.

Pogłos

Powiedzieliśmy już słów parę o zjawisku echa i wiemy że powstaje ono gdy dźwięk odbija się od przedmiotów. Teraz jeśli taka odbija dźwiękowa odbije się po raz kolejny od innego przedmiotu, a potem znowu od kolejnego to dźwięk jaki dojdzie do naszego ucha będzie sumą tych dźwięków i nie będziemy go odbierać jako wyraźnego echa, a raczej jako taki pogłos. Zjawisko takie najczęściej występuje w pomieszczeniach, których ściany wyłożone są dosyć twardym materiałem, przez co fala odbita nie traci zbyt dużo energii i może być wielokrotnie odbita. Pomieszczeniem w którym wyraźnie można usłyszeć pogłos to np. łazienka wyłożona kafelkami. W takim pomieszczeniu poszczególne pojedyncze echa nakładają się na siebie, co powoduje także że dźwięk wyemitowany niejako dłużej trwa. Jest to doskonały przykład zjawiska akustycznego jakim jest pogłos. Pogłos jest bardzo istotnym czynnikiem w przypadku sal koncertowych, czy studiów nagraniowych. W tym przypadkach bardzo ważne jest jego jak najlepsze wyeliminowanie. Miarą pogłosu jest czas trwania dźwięku po jego wyemitowaniu.

Ultradźwięki

Są to fale dźwiękowe, których częstotliwość znajduje się powyżej górnej granicy słyszalności ludzkiego ucha (powyżej ok. 20 kHz). Ultradźwięki bardzo często można spotkać w środowisku naturalnym, ponieważ ogromna liczba gatunków zwierząt jest w stanie je emitować (np. delfiny, nietoperze). Najczęściej ultradźwięki przez te zwierzęta wykorzystywane są do echolokacji.

Metody wytwarzania ultradźwięków

Metody mechaniczne

Tą metodę wykorzystują klasyczne układy mechaniczne drgające, takie jak różnego rodzaju płytki, czy struny, a także specjalne gwizdki, czy syreny. W przypadku gwizdków i syren mamy do czynienia z generatorami ultradźwięków które wykorzystują w swym działaniu przepływ cieczy lub gazu. Jak łatwo się domyślić stosuje się je w środowisku wypełnionym powietrzem lub cieczą. Zazwyczaj dzięki nim można wytworzyć sygnał akustyczny o dużej mocy, charakteryzujący się częstotliwością nie przekraczającą zazwyczaj kilkudziesięciu kHz.

Jedną z bardziej interesujących metod do wytwarzania ultradźwięków, która pozwala na wygenerowanie ultradźwięków w szerokim zakresie częstotliwości jest tzw. metoda udarowa. Metoda ta polega na wytworzeniu pewnego odkształcenia (deformacji), podczas zderzenia się dwóch ciał sprężystych. Przykładem tu może być zderzenie metalowej kulki z określoną bryłą ciała stałego, np. płytą, lub blokiem. W wyniku takiego zderzenia powstaje fala uderzeniowa, której częstotliwość może dochodzić do nawet 100 kHz.

Inną z kolei metodą, która także pozwala na wytworzenie ultradźwięków w dosyć szerokim zakresie częstotliwości jest pocieranie dwóch ciał stałych o siebie. To jakimi parametrami będzie charakteryzował się wytworzony sygnał zależy głównie od szybkości z jaką pocierają się o siebie ciała, oraz od rodzaju ich powierzchni.

Metody termiczne

Klasycznym termicznym źródłem ultradźwięków, są wyładowania elektryczne zachodzące w cieczach. Poprzez zastosowanie okresowego, lub impulsowego ogrzewania przewodników, lub wykorzystanie wyładowań iskrowych, możliwe jest wytworzenie ultradźwięków charakteryzujących się dużą mocą. Bolączką tego typu układów jest ich niska wydajność, która jest na poziomie 1%. Jednak przy zastosowanie bardzo krótkich impulsów, produkowane ultradźwięki mogą charakteryzować się naprawdę znaczną mocą. Jeśli chodzi o wytwarzanie ciągłych ultradźwięków, to jedną z metod jest metoda wykorzystująca ciepło Joule'a - Lenza. W metodzie tej przez przewodnik przepływa prąd stały, który jest modulowany prądem zmiennym charakteryzującym się określoną częstotliwością. Przewodnikiem takim może także być łuk elektryczny, którym może być strumień jonów. Jeśli taki przepływający prąd jonowy modulowany jest określoną częstotliwością, to w wyniku jego drgań dochodzi do emisji ultradźwięków. Urządzenie działające na tej zasadzie dodatkowo zaopatrzone jest w tubę, i nazywane jest jonofonem. Dzięki metodzie tego typu możliwe jest uzyskanie ultradźwięków o częstotliwościach dochodzących do kilkuset kHz.

Magnetostrykcja

Jest to metoda wykorzystując do generacji ultradźwięków pole magnetyczne. Opiera się ona na zmianie długości rdzenia magnesu, w wyniku przepływu zmiennego prądu elektrycznego przez solenoid, który jest nawinięty na ten rdzeń. Tego typu metoda znalazła swoje zastosowanie w różnego rodzaju rozwiązaniach przemysłowych, w których zazwyczaj potrzeba wytworzyć ultradźwięki o raczej niskich częstotliwościach.

Odwrotny efekt piezoelektryczny

Efekt ten można zaobserwować w przypadku użycia różnego rodzaju minerałów, takich jak kryształ kwarcu, czy turmalin. Opiera się on na tym, że do przeciwległych płaszczyzn kryształu doprowadzane jest zmienne napięcie elektryczne. Dzięki temu dochodzi do drgań sieci krystalicznej, która objawia się w kurczeniu lub rozszerzaniu płytki kryształu. Drgania te mają określoną częstotliwość i powodują emisję ultradźwięków. Ta metoda wykorzystywana jest w urządzeniach stosowanych w medycynie.

Metody optyczne

W metodach tych wykorzystuje się zalety światła laserowego. W zależności od własności tego światła, oraz od tego w jaki sposób oddziałuje ono z ośrodkiem materialnym, możliwe jest wytworzenie w nim fali o określonej częstotliwości. Metodą tą można wytworzyć ultradźwięki z dosyć szerokiego zakresu częstotliwościowego. Metoda ta jest praktycznie bezkontaktowa i za jej pomocą można wytwarzać bardzo krótko trwające impulsy ultradźwiękowe, rzędu nano, a nawet pikosekundowe. Natężenie tak emitowanych ultradźwięków głównie zależy od mocy użytego lasera. Z kolei, dzięki dużej zbieżności wiązki laserowej możliwe jest wytworzenie wzbudzenia nawet na bardzo małych powierzchniach, co także ma ogromne znaczenie praktyczne.

Ultradźwięki a zwierzęta.

Aby zobrazować wykorzystanie ultradźwięków przez zwierzęta, weźmy sytuację taką: otóż w nocy fretka opuściła legowisko pozostawiając w nim swoje potomstwo. Podczas poszukiwania pożywienia, nagle reaguje ze strachem i natychmiast rzuca się z powrotem do legowiska. Dobiega do niego w samą porę aby odpędzić szczura który zaatakował jej dzieci. Zastanówmy się teraz, skąd matka wiedziała o niebezpieczeństwie jakie spotkało jej dzieci, pomimo całkowitych ciemności. Otóż jej potomstwo w momencie zagrożenie wyemitowało sygnał ultradźwiękowy, który odebrała ich matka i wiedziała że są one w niebezpieczeństwie. Inne zwierzęta jak np. ryjoskoczek są w stanie rejestrować niesłyszalne dla człowieka dźwięki, jak np. szelest pełznącego po piasku węża, czy ruch skrzydeł afrykańskiego puchacza.

Szczury wędrowne, które kłócą się między sobą to piszczą na siebie wydając ultradźwięki, których nie możemy usłyszeć. Jest to mechanizm pozwalający im na rozstrzygnięcie sporu zanim przejdą do bardziej drastycznych środków, jak np. do gryzienia.

Ultradźwięki można wykorzystać także przeciw zwierzętom. Jako że niektóre gatunki są na nie uwrażliwione, można przy ich pomocy wywołać u nich określone zachowanie. W ten sposób np. przegania się z domów czy ogrodów szczury, myszy, krety, czy kuny. Stosuje się tutaj specjalistyczne nadajniki ultradźwiękowe. Minusem tej metody jest to, że oprócz wymienionych zwierząt uciekną także koty i psy.

Chyba każdy słyszał o gwizdku który służy do przywoływania psów. Otóż dźwięk wydobywający się z niego dla ucha ludzkiego brzmi co najwyżej bardzo cicho. Jednak ucho zwierzęcia jest bardzo na niego wyczulone, dlatego też czasami można przywołać psa z odległości nawet kilkuset metrów. Innym przykładem są kory, które są w stanie rejestrować ultradźwięki wydawane przez myszy. Dzięki temu koty mogą lokalizować myszy. W latach 80 Związek Radziecki wykorzystywał do podsłuchu pluskwy pracujące na ultradźwiękach. Kilka takich pluskiew zostało podłożonych w ambasadzie holenderskiej. Podsłuchy te zostały odkryte nie przez ludzi, ale co ciekawe przez koty syjamskie które odkryły je pod dywanem uważając, że źródłem ultradźwięków są myszy.

Słuch ultradźwiękowy

Okazuje się, że gatunków zwierząt, które są w stanie rejestrować ultradźwięki, jest ogromna ilość. Z technicznego punktu widzenia ich narządy słuchu nie są bardziej skomplikowane od naszego. Po prostu są wrażliwsze na dźwięki o częstotliwościach powyżej 20 kHz. Jednak przez wiele lat problemem dla badaczy stanowił mechanizm wytwarzania ultradźwięków przez zwierzęta. Problem dotyczył takich zwierząt jak nietoperze, czy delfiny, które używają tzw. echolokacji do orientowania się w otoczeniu. Obecnie wydaje się, że problem ten został rozwiązany i naukowcy już znają mechanizm wytwarzania ultradźwięków przez zwierzęta, jednak jak na razie wyniki tych badań pozostają tajemnicą wojskową.

Zastosowanie ultradźwięków

Głównie wykorzystuje się je w celach echolokacyjnych jak np. do poszukiwania ławic ryb, pomiaru głębokości, analizy dna morskiego. Wszystkie te zadania można wypełnić za pomocą urządzenia zwanego sonarem. Zazwyczaj sonar zaopatrzony jest w komputer, który przetwarza sygnał echolokacyjny na obraz na ekranie.

Ultradźwięki wykorzystywane są także przez inżynierów, którzy za ich pomocą sprawdzają czy elementy konstrukcji budynków, samolotów, czy innych urządzeń nie posiadają żadnych pęknięć, czy innego tego typu usterek. Stosuje się tutaj tzw. metodę defektroskopii ultradźwiękowej, która jest metodą badania ciał stałych za pomocą echa ultradźwiękowego.

Każdy zapewne słyszał o ultrasonografie. Jest to urządzenie wykorzystujące ultradźwięki do skanowania organizmu ludzkiego. Wykorzystuje się tutaj różnicę w sposobie odbijania się dźwięków od kości, mięśni, czy innych tkanek. Emitowane fale przez ultrasonograf po odbiciu od organów wewnętrznych są rejestrowane i następnie przetwarzane przez komputer, w wyniku czego powstaje obraz wnętrza ciała na ekranie.

Infradźwięki

Otóż są to dźwięki których częstotliwość jest poniżej progu słyszenia u człowieka. Zakres częstotliwości infradźwięków przyjmuje się jako od 0,1 do 20 Hz. Występują one naturalnie w przyrodzie i najczęściej łączą się z dźwiękami normalnie słyszalnymi o niskich częstotliwościach. Jednak w obecnych czasach coraz częściej otaczają nas urządzenia, które także emitują infradźwięki. Tymie urządzeniami są głównie środki transportu, jednak ich ogromna liczba występuje także w zakładach przemysłowych. Infradźwięki mogą w znaczący sposób wpływać na zdrowie i samopoczucie człowieka. Infradźwięki głównie powodują powstawanie drgań rezonansowych ludzkich organów takich jak płuca, przepona brzuszna i innych. W przypadku chwilowego działania infradźwięków na organizm człowieka, mogą u niego wystąpić zaburzenia w oddychaniu, a przypadku długotrwałego działania mogą powstać problemy z trawieniem. Działanie infradźwięków powoduje podobne skutki uboczne jak działanie alkoholu, czyli powstanie zaburzeń równowagi, utrudniają skupienie się, czy powodują zmniejszenie się refleksu. Rodzaj oddziaływania infradźwięków można podzielić ze względu na ich natężenie:
- do 120 dB - krótkie działanie tego rodzaju infradźwięków nie jest dla człowieka szkodliwe, natomiast długotrwałe ich oddziaływanie nie zostało jeszcze dostatecznie dobrze zbadane.
- od 120 do 140 dB - ich działanie może powodować powstanie uczucia zmęczenia, a także w niewielkim stopniu zaburzyć działanie pewnych procesów fizjologicznych
- do 140 do 170 dB - w przypadku tego rodzaju infradźwięków, nawet krótkie ich działanie (ok. 2 minuty) może doprowadzić do zaburzenia równowagi i wywołać wymioty, długotrwałe ich działanie może być jeszcze bardziej niebezpieczne i może doprowadzić do trwałego uszkodzenia pewnych organów
- od 170 dB - takie infradźwięki były testowane na zwierzętach, u których spowodowały one śmierć w wyniku przekrwawienia płuc. Ludzi takim testom nie poddawano.

Jak już wspomniano infradźwięki występują w przyrodzie, emitowane z naturalnych źródeł. Źródłami tymi jest falowanie wody, czy ruch mas powietrza. Nie stanowią one jednak zagrożenia dla człowieka. Niebezpieczne są jednak dla niego infradźwięki emitowane przez sztuczne źródła, a szczególnie niebezpieczne są różnego rodzaju fale dźwiękowe uderzeniowe, które powstaję np. w przypadku wybuchu jądrowego, lub przekroczenia bariery dźwięku przez samolot ponaddźwiękowy. Wówczas to powstaje fala o bardzo dużej amplitudzie, a unoszona przez nią energią głównie zależy od wielkości samolotu. Oprócz samolotów źródłem infradźwięków są także statki i łodzie motorowe wyposażone w silniki Diesla. Infradźwięki o mniejszym natężeniu emitowane są przez pociągi, samochody, a także przez telefony komórkowe. Głównym przemysłowym źródłem infradźwięków jest szybki przepływ gazu, w przypadku którego infradźwięki mogą osiągać natężenie 120 dB.

Hałas

Hałas jest zjawiskiem, które w ogólności przeszkadza wszystkim ludziom. Szczególne zagrożenie dla człowieka stanowi hałas w jego miejscu pracy. Według badań przeprowadzonych przez Instytut Medycyny Pracy wynika, że aż 600 000 pracowników przebywa w takich warunkach, w których hałas stanowi zagrożenie dla ich narządu słuchu. Każdego roku w wyniku pracy w takich warunkach 3000 osób doznaje zawodowego uszkodzenia słuchu. W związku ze szkodliwością hałasu określono normy czasu przebywania w miejscu o danym natężeniu dźwięku. Poniżej przedstawiono normy które obowiązują w USA od 1990 roku:

Oprócz tego rodzajów norm, które przedstawiają dopuszczalne czasy przebywania w danym hałasie, to istnieją także normy określające maksymalną wartość natężenia dźwięku, który może przenikać do pomieszczeń mieszkalnych, lub innych budynkach użytkowanych przez ludzi i zwierzęta. Oprócz tego, że w otoczeniu występuje hałas który doskonale słyszymy, to istnieje także hałas, na który składają się dźwięki o częstotliwościach, których nasze ucho nie słyszy. Oprócz dźwięków, które normalnie słyszy nasze ucho występują jeszcze tzw. infradźwięki, które obejmują częstotliwości poniżej 20 Hz, oraz ultradźwięki o częstotliwościach powyżej 20 kHz. Hałas infradźwiękowy występuje zazwyczaj w otoczeniu urządzeń przemysłowych, urządzeń przepływowych, takich jak sprężarki, młoty pneumatyczne, dmuchawy, czy silniki wysokoprężne.

Oprócz takich urządzeń infradźwięki mogą być jeszcze emitowane przez zapory wodne, systemy kanalizacyjne, a także wszelkiego rodzaju środki transportu lądowego, lotniczego i wodnego. W związku z tym, iż częstotliwości infradźwięków są małe długości tych fal mogą osiągać znaczne wartości - powyżej 17 metrów. Do tego mogą się rozchodzić w powietrzu na znaczne odległości, przez co stanowią zagrożenie także dla osób nie znajdujących się bezpośrednio w sąsiedztwie urządzeń je emitujących.

Co do natężenia dźwięku takiego rodzaju hałasu to w okolicach źródła może on dochodzić do 135 dB, a takie natężenie może już powodować niebezpieczne zjawisko rezonansu narządów znajdujących się wewnątrz naszego organizmu, powodując zaburzenia w pracy komórek, tkanek, a nawet całych narządów. Przy natężeniach powyżej 160 dB może już dojść do mechanicznych uszkodzeń narządów wewnętrznych.

Jeśli chodzi o hałas na który składają się ultradźwięki, to jest on emitowany głównie przez takie urządzenia jak lutownice ultradźwiękowe, sprężarki, zgrzewarki, maszyny włókiennicze a także inne. Przy wysokich natężeniach hałas ultradźwiękowy także może stanowić zagrożenie dla zdrowia człowieka. Jednak ultradźwięki mogą być także wykorzystywane w pożyteczny sposób. Stosuje się je między innymi w diagnostyce medycznej, w defektoskopii, a także w przemyśle spożywczym.

autor: Marek Broda
źródło, za zgodą: www.bryk.pl