Caracteristicile fizice principale ale sunetului sînt frecvenţa, intensitatea şi timbrul.
Frecvenţa unui sunet determină aproximativ înălţimea lui.
Intensitatea unui sunet determină tăria cu care este perceput acest sunet. Urechea ordonează sunetul pe o scară de la „slabe” la „puternice”. Nivelul de tărie al unui sunet este nivelul de intensitate sonoră â unei vibraţii acustice de 10.00 Hz, apreciat de un ascultător otologic normal ca avînd aceeaşi tărie ca a sunetului considerat: Unitatea de măsură a nivelului de tărie este fonul.
Timbrul unui sunet.este determinat de numărul, ordinul şi amplitudinea armonicilor sunetului fundamehtele. El face ca urechea să poată distinge de la ce instrumente provin două sunete de aceeaşi înălţime şi tărie, avînd însă altă proporţie de armonici.
O ureche omenească normală nu poate percepe ca sunet decît oscilaţiile acustice cuprinse între 16 şi 20 000 Hz, adică aproximativ 10 octave – unde octava este intervalul dintre două sunete, al căror raport de frecvenţe este egal cu 2. De exemplu, între 500 Hz şi 1 000 Hz este un interval de 1 octavă.). Oscilaţiile cu frecvenţa mai mică decît 16 Hz se numesc infrasunete şi se pot percepe cu ajutorul simţului tactil sau cu ajutorul unor captoare de vibraţii. Oscilaţiile cu frecvenţa mai mare de 20 000 Hz se numesc ultrasunete şi pot fi puse în evidenţă cu ajutorul unor aparate speciale.
Pentru ca sunetul să poată fi perceput este necesar să aibă o anumită intensitate. Această intensitate minimă perceptibilă, variază cu frecvenţa, urechea fiind mai sensibilă la frecvenţe medii şi mai puţin sensibilă la frecvenţe înalte şi mai ales joase.
Limita inferioară a auzului se numeşte prag de audibilitate. La frecvenţa de 1 000 Hz, intensitatea sonoră minimă care poate fi percepută este de 10-16 W/cm2, ceea ce corespunde unei presiuni de 2 • 10-4 dyne/cm2.
Sunetele foarte puternice pot produce o senzaţie de durere, dacă depăşesc o intensitate de 10-3 W/cm2, adică o presiune sonoră de aproximativ 630 μb. Limita superioară a audibilităţii constituie pragul senzaţiei dureroase.
Deoarece senzaţia creşte cu logaritmul excitaţiei (legea Weber şi Fechner), şi datorită faptului că în acustică— ca şi în radioelectronică — se întîlnesc mărimi ale căror valori pot varia, în limite foarte mari, se folosesc, în mod curent, unităţi logaritmice. Astfel, considerînd două puteri P1 şi P2, prin definiţie, logaritmul zecimal al raportului celor două puteri exprimă numărul de beli corespunzător:
N = lg P1/P2 [B], (1.5)
Dacă P1 > P2 raportul fiind supraunitar, N va fi pozitiv, iar dacă P1 < P2, N va fi negativ.
Deoarece belul este o unitate de măsură prea mare, în practică se întrebuinţează decibelul, care este, o unitate de zece ori mai mică, adică:
N = 10 lg P1/P2 [dB], (1.6)
Nivelul de intensitate sonoră NI al unui sunet se poate scrie:
NI = 10 lg I/I0 [dB], (1.7)
unde s-a ales ca nivel de referinţă pragul de audibilitate la 1 000 Hz (I0 = 10-16 W/cm2).
În cazul a două presiuni (respectiv tensiuni) se poate scrie:
N = 20 lg p1/p2 [dB], (1.8)
Ca nivel de referinţă, în cazul presiunilor, se alege tot pragul de audibilitate, adică p0 = 2∙10-4 μB.
În telefonie se utilizează o altă unitate de măsură denumită neper (Np), care este egală cu logaritmul neperian (în baza e ≈ 2,72) al raportului puterilor.
Pragul de audibilitate diferă de la individ la individ. De .asemenea, persoanele în vîrstă nu mai aud frecvenţele înalte. Dintre persoanele avînd vîrsta între 40 si 49 ani numai 40% aud frecvenţa de 14 000 Hz.
Urechea, ca şi ochiul, este un organ cu o oarecare inerţie. Astfel, o senzaţie auditivă persistă şi după dispariţia •excitaţiei acustice. Această persistenţă este egală cu a douăzecea parte dintr-o secundă (50 ms). Deci, orice excitare a timpanului în acest interval de timp de către o sursă sonoră secundară, identică cu sursa primară care a produs senzaţia auditivă, nu dă naştere unui sunet distinct ci unei prelungiri a sunetului primar. Acest fenomen de prelungire a sunetului primar se petrece în încăperi datorită reflexiilor sunetului de pereţii acestuia şi se numeşte reverberaţie. Cu cît pereţii sînt mai reflectanţi, cu atît sunetul va fi mai prelungit şi intensitatea lui va fi mai mare. Dacă pereţii sînt foarte absorbanţi, atunci senzaţia auditivă se apropie de aceea din aer liber unde nu există reflexii.
În cazul cînd excitarea se produce după un timp mai mare de 50 ms, acest ultim sunet se percepe distinct şi, fiind o repetare a sunetului primar, se numeşte ecou.
O altă însuşire a organului auditiv constă în posibilitatea, localizării în spaţiu a sursei sonore, determinînd atît direcţia de unde vine sunetul cît şi distanţa pînă la sursă. Această însuşire este o consecinţă a audiţiei binaurale şi se bazează pe capacitatea de a distinge intervalul de timp dintre sosirea oscilaţiilor acustice cu aceleaşi faze la ambele urechi, care se manifestă în deosebi la frecvenţe cuprinse între 300 şi 1 000 Hz. La frecvenţe mai mici decît 300 Hz, nu se poate localiza direcţia sursei sonore. La frecvenţe mai mari decît 1 000 Hz, efectul de directivitate este determinat mai ales de diferenţele dintre volumul şi timbrul sunetului care soseşte la ambele urechi, diferenţe ce apar datorită acţiunii de ecranare a capului.
Articole din aceasi publicatie
