Инфразвук и резонанс
Статья к заданиюСлуховая система человека
Основными объективными характеристиками звукового информационного канала являются частотный диапазон воспринимаемых звуков и динамический диапазон звукового давления воспринимаемых звуков.
Субъективным признаком частоты звука является его высота, чем больше частота звука, тем более высоким он воспринимается на слух. Нижний частотный слуховой порог органа слуха человека составляет примерно 16 Гц, верхняя граница частоты колебаний составляет 20 000 Гц, воспринимаемых ухом человека в возрасте до 20 лет. В возрасте 35 лет эта граница составляет примерно 15 000 Гц, в возрасте 50 лет – примерно 12 000 Гц. Дети воспринимают звуки с частотой до 22 000 Гц. Волны с частотой менее 16 Гц принято называть инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком.
Субъективным признаком звукового давления является громкость звука. Уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ). Диапазон воспринимаемых уровней интенсивности звука в среднем составляет 130 дБ. Значение 0 дБ соответствует среднестатистическому порогу слышимости человека для тона частотой 1000 Гц.
Порог слышимости (минимальная интенсивность звука, воспринимаемая ухом) различен для звуковых колебаний разных частот. Органы слуха человека наиболее чувствительны к частоте 1000–3000 Гц. Верхнюю границу интенсивности звука, которую человек ещё способен воспринимать, называют порогом болевого ощущения, так как восприятие звука такой интенсивности вызывает болевое ощущение. Отдых и сон считают полноценным, когда шум не превышает 25–30 дБ. Кратковременно допустим шум 80 дБ. Здоровые барабанные перепонки без ущерба могут переносить громкость в 110 дБ максимум в течение примерно 1,5 мин. В таблице указан уровень громкости от разных источников.
| Источники звука | Уровень громкости (дБ) |
| Шелест листьев | 10 |
| Шёпот | 20 |
| Разговор | 60 |
| Пневматический молоток | 90 |
| Поезд метро | 100 |
| Громкая музыка | 110 |
| Болевой порог | 120 |
| Смертельный уровень | 180 |
Согласно одной из гипотез, физиологическое действие инфразвука связано с возбуждением резонансных колебаний в организме. Светлану «укачивает» в семейном автомобиле, но она не испытывает неприятных ощущений даже при длительных поездках в железнодорожном поезде. Известно, что собственная частота вестибулярного аппарата человека близка к 6 Гц. Можно ли объяснить этот факт, исходя из приведённой гипотезы?
| Источник инфразвука | Частота, Гц |
|---|---|
| Автомобильный транспорт | Весь спектр инфразвукового диапазона |
| Железнодорожный транспорт, трамваи | 10–16 |
Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
| 8. Механизм восприятия инфразвука и его физиологического действия на человека пока полностью не установлен. Согласно одной из существующих гипотез действие инфразвука связано с возбуждением резонансных колебаний в организме. В таблице представлены интервалы инфразвуковых частот от некоторых видов транспорта.
Светлану «укачивает» в семейном автомобиле, но она не испытывает никаких неприятных ощущений даже при длительных поездках в железнодорожном поезде. Можно ли объяснить этот факт, исходя из приведённой выше гипотезы, если известно, что собственная частота нашего вестибулярного аппарата близка к 6 Гц? | ||||||
| |
Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.
Открыть разбор1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3
При каком соотношении частот возникает резонанс?
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
Сильные вынужденные колебания возникают, когда частота внешнего воздействия близка к собственной частоте системы.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
В автомобиле возможен инфразвук с частотой, близкой к 6 Гц, поэтому может возникать резонанс вестибулярного аппарата и ощущение укачивания. Частоты железнодорожного транспорта равны 10–16 Гц и заметно удалены от 6 Гц, поэтому резонанс и неприятные ощущения не возникают.