Ультразвук и инфразвук

Инфразвук и его губительное воздействие на людей

Ультразвук и инфразвук

Вторым по важности из органов чувств (после зрения) является слух. Однако, получая большой объем звуковой информации, мало кто задумывается, чем на самом деле является звук.

Источник изображения: pixabay.com

Как такового звука в природе самого по себе нет, а есть механические колебания упругой среды (воздуха, воды и прочего), которые воспринимаются человеческим ухом и преобразуются мозгом в слышимые звуки.

Однако слуховые рецепторы и мозг человека устроены таким образом, что способны преобразовывать колебания среды расположенные в пределах от 16 до 20 000 герц (1 герц это 1 колебание среды в секунду — частота). Эти колебания и являются слышимыми звуками.

Однако колебания упругой среды могут проходить с частотой ниже 16 Гц и выше 20 кГц. Такие колебания неслышимы для человека, но могут оказывать на него различное влияние.

В первом случае звуковые колебания имеют низкую частоту и называются инфразвуком, во втором варианте колебания высокой частоты именующиеся ультразвуком.

Инфразвук

Инфразвуковые волны обладают малой частотой и могут распространяться на очень большие расстояния. Средой его распространения являются обычно воздух, вода, земная кора.

Источники инфразвука самые различные — это землетрясения, ядерные взрывы, ветер, гром, вентиляторы и автомобили, человеческое тело (органы человека излучают волны различной частоты), часть криков животных.

Затухает инфразвук слабо, гасить его могут крупные объекты вроде скал иди больших зданий.

«Голос моря» — инфразвуковые волны, возникающие над поверхностью моря из-за вихреобразования за волновыми гребнями при воздействии на них сильного ветра. Источник изображения: wikimedia.org

Одним из проявлений инфразвука является так называемый «Голос моря», низкочастотные звуки иногда слышимые отдельными людьми. Они возникают при сильном ветре дующем над морской поверхностью.

В такой ситуации за гребнями волн возможно образование вихрей, они-то и порождают инфразвук.

Способность инфразвука распространяться на большие расстояния позволяет предсказывать такое грозное явление как цунами.

Воздействие инфразвука на человека и животных

Поскольку различные органы человеческого организма и животных имеют собственную частоту функционирования (тоже входящую в инфразвуковой диапазон), то вполне логичным будет предположение о взаимодействии внешнего инфразвука с органами человека и животных. Кроме того, слуховые органы человека и различных представителей животного мира между собой различаются очень сильно, так что можно ожидать от части животных способность слышать неслышимый для человека инфразвук.

Медузы чувствуют инфразвук, возникающий во время шторма. Источник изображения: iexplore.com

На самом деле индикатором приближающегося шторма или цунами могут служить медузы. Они способны слышать инфразвук в пределах от 8 до 13 Гц.

Звук в воде распространяется гораздо быстрее и на бОльшие расстояния, чем в воздухе. Шторм или цунами начались за сотни километров, придут к побережью часов через 15-20, но медузы уже его почувствовали и ушли с поверхности моря на глубину.

Уход медуз практически наверняка связан с предстоящими большими волнами.

Группа Эда Уолша из Омахи зафиксировала, что бенгальские, суматранские и уссурийские тигры издают инфразвук «слышимый» на расстоянии в несколько километров. Предполагается, что таким образом тигры могут обмениваться между собой информацией.

Слоны могут общаться друг с другом посредством инфразвуковых сигналов. Источник изображения: www.kotafoundation.

org

«Телепатия» слонов, о которой рассказывали некоторые известные ученые, также нашла свое подтверждение благодаря недавно доказанному обмену данных между слонами посредством инфразвука.

Давно установлено, что морские млекопитающие могут передавать друг другу информацию находясь на расстоянии в сотни километров. Раньше полагали, что передача осуществляется исключительно ультразвуком, но и инфразвук, как выяснилось, вносит свою лепту.

Человек не слышит инфразвуки по определению, но это не значит, что человеческий организм его не ощущает. Экспериментально доказано во время подготовки космонавтов к полетам, что облучаемые инфразвуком с частотой 4-8 Гц люди хуже решают задачи по математике. Также при этой частоте наступает явление резонанса, представляющее угрозу здоровью, в брюшной полости человека.

Инфразвук негативно влияет на состояние здоровья человеческого организма. Источник изображения: defense.gouv.tg

Самый сильный резонанс имеют легкие и сердце.

Когда частоты внешнего инфразвука и колебаний этих органов совпадают, то вследствие резонанса возможна остановка сердца или повреждения легких.

При воздействии инфразвука на мозг наблюдается его влияние схожее с действием алкогольных напитков. При этом работа мозга резко угнетается.

Из других эффектов звукового воздействия на человека отмечается падение артериального давления, сбой дыхания, увеличенная утомляемость, рвота и судороги.

Спорадическое появление кораблей с мертвыми экипажами или необъяснимо брошенными своей командой («Летучих голландцев»), многие объясняют инфразвуком, возникшем в океане. Одна из самых популярных версий связанных с исчезновением смотрителей маяка на острове Эйлин Мор также связана с воздействием на персонал инфразвука порожденного морем.

Инфразвуковое оружие

Постер к к/ф «Белый шум». Источник изображения: movie.hu

Поскольку инфразвук негативно воздействует на человека, то идея попробовать использовать его, как военное средство выглядит заманчиво.

Во время Второй Мировой войны германские специалисты создали инфразвуковую пушку Luftkanone, целью которой являлось уничтожение самолетов союзников.

Чтобы убедить руководство люфтваффе в эффективности своего оружия, его создатель Циппермайер провел показательный эксперимент, на котором была расщеплена доска толщиной 10 см. Однако дальнейшие эксперименты не дали внятного эффекта, военного применения оружие не нашло.

Инфразвуковое оружие — оружие, использующее в качестве поражающего средства достаточно сильный инфразвук. Источник изображения: www.nautilus.org.

pl

В дальнейшем, перспективы развития инфразвукового оружия интересовали военных нескольких стран, но о прорыве в этой области никто пока не заявлял.

Правда есть сведения, что во время атаки Югославии войсками НАТО применялись опытные образцы инфразвукового оружия, но о результатах воздействия ничего не известно.

P.S. Именно воздействием инфразвуковой пушки на водителя некоторые исследователи объясняют автокатастрофу, приведшую к гибели леди Дианы и Доди аль Файеда. В этом случае стены тоннеля, в котором произошла авария, могли выступить в качестве резонатора.

Если вам понравилась статья,топоставьте лайкиподпишитесь на каналНАУЧПОП.Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5af18cff8c8be36795a8504e/5c49a71ee8ec5800ad623914

Ультра- и инфразвук и их использование

Ультразвук и инфразвук

Ультразвук:

  1. Что такое ультразвук;
  2. Влияние ультразвука на организм человека;
  3. Использование ультразвука в промышленности и хозяйстве;
  4. Перспективы использования ультразвука.

Инфразвук:

  1. Что такое инфразвук;
  2. Влияние инфразвука на организм человека;
  3. Инфразвуковые аномалии;
  4. Животные, использующие инфразвук;
  5. Перспективы использования инфразвука;
  6. Вывод

Ультразвук

1. Что такое ультразвук?

В последнее время все более широкое распространение в производстве находят технологические процессы, основанные на использовании энергии ультразвука. Ультразвук нашел также применение в медицине. В связи с ростом единичных мощностей и скоростей различных агрегатов и машин растут уровни шума, в том числе и в ультразвуковой области частот.

Ультразвуком называют механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости -20 кГц. Единицей измерения уровня звукового давления является дБ.

Единицей измерения интенсивности ультразвука является ватт на квадратный сантиметр (Вт/с2) Человеческое ухо не воспринимает ультразвук, однако некоторые животные, например, летучие мыши могут и слышать, и издавать ультразвук.

Частично воспринимают его грызуны, кошки, собаки, киты, дельфины. Ультразвуковые колебания возникают при работе моторов автомобилей, станков и ракетных двигателей.

Вследствие большой частоты (малой длины волны) ультразвук обладает особыми свойствами. Так, подобно свету, ультразвуковые волны могут образовывать строго направленные пучки.

Отражение и преломление этих пучков на границе двух сред подчиняется законам геометрической оптики. Он сильно поглощается газами и слабо — жидкостями.

В жидкости под воздействием ультразвука образуются пустоты в виде мельчайших пузырьков с кратковременным возрастанием давления внутри них. Кроме того, ультразвуковые волны ускоряют протекание процессов диффузии.

Эти свойства ультразвука и особенности его взаимодействия со средой обусловливают его широкое техническое и медицинское использование.

Ультразвук применяют в медицине и биологии для эхолокации, для выявления и лечения опухолей и некоторых дефектов в тканях организма, в хирургии и травматологии для рассечения мягких и костных тканей при различных операциях, для сварки сломанных костей, для разрушения клеток (ультразвук большой мощности). В ультразвуковой терапии для лечебных целей используют колебания 800-900 кГц.

2. Влияние ультразвука на организм человека

Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом, обрабатываемыми деталями или средами, где возбуждаются ультразвуковые колебания.

Ультразвуковые колебания, генерируемые ультразвуком низкочастотным промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека.

Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.

В поле ультразвуковых колебаний в живых тканях ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие (микромассаж клеток и тканей). При этом активизируются обменные процессы, повышаются иммунные свойства организма.

3. Использование ультразвука в промышленности и хозяйстве

Сегодня ультразвук применяется в огромном количестве отраслей. Среди них: медицина, геология, сталелитейная промышленность, военная промышленность и т.д. Чрезвычайно интенсивно ультразвук применяется в геологии, существует специальная наука – геофизика.

С помощью ультразвука геофизики находят залежи ценных ископаемых и определяют глубину их местонахождения. В металолитейной отрасли ультразвук применяется для диагностики состояния кристаллической решетки металла.

При “прослушивании” труб, балок у качественных изделий получается определенный сигнал, если же у изделия что-то отличается от нормы (плотность, дефект конструкции), сигнал будет другим, что и укажет инженеру на брак.

Окруженная вражескими суднами подводная лодка имеет только один безопасный способ связаться с базой – передать сигнал в водной среде. Для этого используется особенный условный ультразвуковой сигнал определенной частоты – перехватить такое послание практически невозможно, т.к.

для этого необходимо знать его частоту, точное время передачи и “маршрут”. Однако отправка сигнала с лодки также является сложнейшей процедурой – необходимо учитывать все глубины, температуру воды и т.д.

База, получая сигнал, и, зная время его прохождения, может высчитать расстояния до лодки, в результате – ее местонахождение.

Также в подводном флоте используют специальные короткие ультразвуковые импульсы, посылаемые гидролокатором прямо с подводной лодки; импульс отражается от предметов – скал, других судов, и с его помощью рассчитывают направление и расстояние до препятствия (прием, позаимствованный у ночных хищников — летучих мышей).

Также используются ультразвуковые ванны, как для дезинфекции инструментов, так и в косметических целях – массаж ступней ног, рук, лица. Очень эффективны ультразвуковые увлажнители воздуха и форсунки, а также дальномеры (во всем известных радарах скорости дорожной полиции также используются ультразвуковые импульсы).

4. Перспективы использования ультразвука

В перспективе предполагается более широкое использование ультразвуковых импульсов в косметических целях – ученые уже в ближайшем ультразвука для очистки пор, освежения, омоложения увядшей кожи – ультразвуковой пилинг. Ведутся работы по созданию ультразвукового оружия, а также разработки систем защиты от него. Предполагается более широкое использование ультразвука в бытовом хозяйстве.

Инфразвук

5. Что такое инфразвук?

Развитие техники и транспортных средств, совершенствование технологических процессов и оборудования сопровождаются увеличением мощности и габаритов машин, что обусловливает тенденцию повышения низкочастотных составляющих в спектрах и появление инфразвука, который является сравнительно новым, не полностью изученным фактором производственной среды.

Инфразвуком называют акустические колебания с частотой ниже 20 Гц. Этот частотный диапазон лежит ниже порога слышимости и человеческое ухо не способно воспринимать колебания указанных частот. Производственный инфразвук возникает за счет тех же процессов что и шум слышимых частот.

Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения).

Максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100-110 дБ.

6. Влияние инфразвука на организм людей

Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых следует отнести изменения в центральной нервной, сердечно- сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Имеются данные о том, что инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах. Выраженность этих изменений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности действия фактора.

Инфразвук отнюдь не является недавно открытым явлением. В действительности органистам он известен уже более 250 лет. Во многих соборах и церквях есть столь длинные органные трубы, что они издают звук частотой менее 20 Гц, не воспринимаемый человеческим ухом.

Но, как выяснили британские исследователи, такой инфразвук может вселить в аудиторию разнообразные и не слишком приятные чувства — тоску, ощущение холода, беспокойство, дрожь в позвоночнике.

Люди, подвергшиеся воздействию инфразвука, испытывают примерно те же ощущения, что и при посещении мест, где происходили встречи с призраками.

7. Инфразвуковые аномалии

Береговая линия Северной Америки в районе мыса Гаттерас, полуостров Флорида и остров Куба образуют гигантский рефлектор. Шторм, происходящий в Атлантическом океане, генерирует инфразвуковые волны, которые, отразившись от этого рефлектора, фокусируются в районе «Бермудского треугольника».

Колоссальные размеры фокусирующей структуры позволяют предположить наличие областей, где инфразвуковые колебания могут достигать значительной величины, что и является причиной происходящих здесь аномальных явлений. Как известно, сильные инфразвуковые колебания вызывают у человека панический страх вместе с желанием вырваться из замкнутого пространства.

Очевидно, такое поведение является следствием выработанной ещё в далеком прошлом «инстинктивной» реакции на инфразвук как предвестник землетрясения. Именно эта реакция заставляет экипаж и пассажиров в панике покидать свой корабль. Они могут сесть в шлюпки и уплыть от своего судна или выбежать на палубу и броситься за борт.

При очень большой интенсивности инфразвука, они могут и вовсе погибнуть — попадая в резонанс с биоритмами человека, инфразвук особо высокой интенсивности может вызвать мгновенную смерть.

Инфразвук может быть причиной резонансного колебания корабельных мачт, приводящих к их поломке (к аналогичным последствиям может привести воздействие инфразвука на элементы конструкции самолёта).

Низкочастотные звуковые колебания могут быть причиной появления над океаном быстро возникающего и также быстро исчезающего густого («как молоко») тумана.

И, наконец, инфразвук частотой 5—7 герц может попасть в резонанс с маятником механических, ручных часов, имеющих тот же период колебаний.

Очевидно, подобные фокусирующие структуры имеются и в других областях земного шара. По всей видимости, панический страх, вызываемый интенсивными инфразвуковыми колебаниями в одной из таких структур, послужил в качестве «отправной точки» мифа о сиренах…

Инфразвук может распространяться под водой, а фокусирующая структура — образовываться рельефом дна. Источником инфразвуковых колебаний могут быть подводные вулканы и землетрясения.

Естественно, форма «ландшафтных» отражателей весьма далека от совершенства. Поэтому следует говорить о системе отражающих элементов, конкретной для каждого случая.

При размерах, соизмеримых с длиной волны, структура может быть резонирующей.

8. Животные, использующие инфразвук

Американские учёные обнаружили, что тигры и слоны используют для коммуникации друг с другом не только рычание, мурлыкание или рев и трубные позывы, но также и инфразвук, то есть звуковые сигналы очень низкой частоты, неслышные для человеческого уха.

По мнению учёных, инфразвук позволяет животным поддерживать связь на расстоянии до 8 километров, поскольку распространение инфразвуковых сигналов почти не чувствительно к помехам, вызванным рельефом местности, и мало зависит от погодных и климатических факторов вроде влажности воздуха.

Теперь учёные намерены выяснить, обладают ли частотные спектры тигриных индивидуальными особенностями, позволяющими идентифицировать животных. Это существенно облегчило бы учёт их поголовья.

Изучая поведение группы слонов в зоопарке города Портленд в штате Орегон, группа исследователей «ощутила» в воздухе необычные колебания.

Используя сложную электронную систему звукоулавливания, исследователи обнаружили, что это инфразвуковые волны, которые испускают слоны. Наблюдая за слонами, живущими на свободе в Кении, исследователи с помощью той же аппаратуры зарегистрировали точно такой же вид волн.

Ученые пришли к выводу, что звуки низкой частоты животные используют для связи друг с другом на расстоянии в несколько километров.

Ученые надеются в будущем, определив значение инфразвуковых сигналов, перейти к самой увлекательной стадии экспериментов – установлению с их помощью контакта со слонами.

9. Перспективы использования инфразвука

Сейчас учеными ведется разработка так называемого “инфразвукового ружья”. Низкочастотные звуковые волны здесь планируется использовать в качестве “генератора паники”.

В этом случае инфразвук намного удобнее высокочастотных волн, так как он сам по себе представляет угрозу для здоровья человека. Частоты нашей нервной системы и сердца лежат в диапазоне инфразвука — 6 Гц.

Эмулирование этих частот приводит к плохому самочувствию, беспричинному страху, панике, сумасшествию, и, наконец, смерти.

10. Вывод

Выполнив данную работу — собрав, обработав и обобщив большое количество материала по данной проблеме, мы узнали много нового о природе звука. Об опасности, которую он может представлять для организма человека, и о том, насколько широко его можно использовать в хозяйстве.

Наиболее интересной для нас оказалась гипотеза о природе “благоговейного ужаса”, трепета людей в храме.

Очень перспективными мы считаем исследования способов коммуникации животных и, конечно использование инфразвука в целях прогнозирования места и времени будущих извержений и землетрясений.

Презентация.

8.06.2015

Источник: https://urok.1sept.ru/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/657186/

Ультразвук, инфразвук

Ультразвук и инфразвук

Ультразвук – упругие колебания с частотой выше 20 тыс.Гц. Может возникать от механических, электромагнитных и тепловых источников.

С увеличением частоты ультразвуковых колебаний увеличивается их поглощение средой и уменьшается глубина проникновения в ткани человека. Поглощение ультразвука сопровождается нагреванием среды.

Ультразвук подразделяется:

· низкочастотный;

· высокочастотный;

· воздушный;

· контактный.

Низкочастотные звуковые колебания хорошо распространяются в воздухе.

В настоящее время ультразвук широко применяется в различных областях техники и промышленности, в особенности для анализа и контроля: дефектоскопия, структурный анализ вещества, определение физико-химических свойств материалов и др.

Технологические процессы: очистка и обезжиривание деталей, механическая обработка твёрдых и хрупких материалов, сварка, пайка, лужение, электролитические процессы, ускорение химических реакций — используют ультразвуковые колебания низкой частоты от 18 до 30 КГц и высокой мощности – до 6-7 Вт/см². Наиболее распространёнными источниками ультразвука являются пьезоэлектрические и магнитные преобразователи. Кроме того, в производственных условиях НЧ ультразвук часто образуется при аэродинамических процессах: работа реактивных двигателей, газовых турбин, мощных пневмодвигателей и др.

Значительное распространение ультразвук получил в медицине для лечения заболеваний позвоночника, суставов, периферической нервной системы, а также для выполнения хирургических операций и диагностики.

В 2002 году американскими учёными был разработан метод удаления опухолей головного мозга, не поддающихся обычному хирургическому лечению.

В его основе принцип, использующийся при удалении катаракты – дробление патологического образования фокусированным ультразвуком.

В 2006 году медики из канадского университета Альберты разработали технологию, с помощью которой научились пульсирующим ультразвуком низкой интенсивности стимулировать повторный рост выбитых и выпавших зубов.

Интенсивно используется в течение трёх десятилетий диагностический ультразвук во время беременности и при заболеваниях отдельных органов. Ультразвук, натыкаясь на препятствие в виде органов человека или плода, определяет их наличие и размеры.

Интенсивность применяемого терапевтического ультразвука чаще всего не превышает 0,2-0,4 Вт/см²; частота колебаний ультразвука, применяемая для диагностики, колеблется от 800 КГц до 20 МГц, интенсивность варьируется от 0,01 до 20 Вт/см² и более.

В нейрохирургии используется электронная аппаратура с мощным сфокусированным высокочастотным (порядка 1000 КГц) пучком.

Биологический эффект воздействия на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров тела, подвергаемого воздействию ультразвука.

Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечнососудистой, эндокринной системы, слухового и вестибулярного анализаторов.

У людей, работающих на ультразвуковых установках, отмечают выраженную астению, сосудистую гипотонию, снижение электрической активности сердца и мозга. Наблюдаются изменения ЦНС рефлекторного характера – чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве; резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре.

Наиболее характерны вегетососудистая дистония с жалобами на резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, бессонницу.

Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызвать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани.

Инфразвук – упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоты ниже слышимых человеком. Обычно за верхнюю границу инфразвукового (ИЗ) диапазона принимают 16-25 Гц, нижняя граница не определена.

Инфразвук содержится в шуме атмосферы, леса, моря. Источниками ИЗ-колебаний являются грозовые разряды (гром), взрывы, орудийные выстрелы.

В земной коре наблюдаются ИЗ-колебания, возбуждаемые разными источниками, в том числе землетрясениями, взрывами, обвалами и транспортными средствами.

Инфразвук слабо поглощается в различных средах, поэтому может распространяться на очень большие расстояния.

Это находит практическое применение при определении местоположения эпицентра землетрясения, сильного взрыва или стреляющего орудия.

Распространение ИЗ на большие расстояния в море даёт возможность предсказывать стихийные бедствия (цунами). Взрывы, порождающие большой спектр ИЗ-частот, применяются для исследования верхних слоёв атмосферы, свойств водной среды.

Развитие промышленного производства и транспорта привело к значительному увеличению источников инфразвука в окружающей среде и возрастанию его уровня. Основные техногенные источники инфразвука в городе приведены в таблице (таблица 3):

Таблица 3

Источник инфразвука Частота, Гц Уровень, Дб
Автомобильный транспорт   Железнодорожный транспорт и трамваи Промышленные установки аэродинамического и ударного действия Вентиляционные установки для промышленных помещений и метрополитенов Реактивные самолёты Весь спектр   10-16     8-12     3-20 ~20 Снаружи 70-90, внутри 120     85-120 (внутри и снаружи)     До 90-105     До 75-95 До 130

В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, а в ряде случаев – с низкочастотной вибрацией.

В конце 60-х годов французский исследователь Гавро обнаружил, что инфразвуковые волны определённых частот могут вызывать у человека тревожность и беспокойство, головную боль, снижать внимание и работоспособность, нарушать функцию вестибулярного аппарата и вызывать кровотечение из носа и ушей. Профессор Гавро высказал предположение, что биологическое действие инфразвука проявляется, в случае, если частота волны совпадает с альфа-ритмом головного мозга человека.

Механизм восприятия инфразвука и его физиологическое действие на человека пока полностью не установлен. Возможно, что он связан с возбуждением резонансных колебаний в организме.

Так, собственная частота нашего вестибулярного аппарата близка к 6 Гц, и многим знакомы неприятные ощущения при длительной езде в автобусе, поезде, плавании на корабле или качания на качелях. Инфразвук частотой 7 Гц смертелен.

Свойство инфразвука вызывать страх используется полицией в ряде стран мира: для разгона толпы включаются мощные генераторы, частоты которых отличаются на 5-9 Гц. Излучения, возникающие вследствие различия частот этих генераторов, имеют ИЗ-частоту и вызывают у многих людей неосознанное чувство страха, желание поскорее уйти.

Под воздействием инфразвука зрительные картинки, создаваемые левым и правым глазом, могут отличаться, начинает искажаться горизонт, возникают проблемы с ориентацией в пространстве. Подобные ощущения вызывает и пульсация света частотой 4-8 Гц.

Ещё египетские жрецы, чтобы подавить психику и добиться признания у пленника, связывали его и с помощью зеркал направляли в глаза пульсирующий солнечный луч.

Через некоторое время у пленника появлялись судороги, начинала идти пена изо рта, и он отвечал на вопросы.

При воздействии инфразвука на организм уровнем 110-150 Дб могут возникать нарушения в ЦНС, сердечнососудистой системе, дыхательной системе, вестибулярном анализаторе.

Отмечают жалобы на головные боли, головокружение, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности.

Может появиться чувство страха, сонливость, затруднение речи, нарушение равновесия, появление тревожности и неуверенности, эмоциональная неустойчивость.

Источник: https://studopedia.su/1_10955_ultrazvuk-infrazvuk.html

Ультразвук и инфразвук

Ультразвук и инфразвук

Ультразвук — это звук, у которого частота выше верхнего предела слышимости для нормального человеческого уха. Ультразвуковые устройства работают с частотой от $20$ кГц до нескольких гигагерц.

Рисунок 1. Частотные диапазоны

Ультразвук в живой природе

Летучие мыши используют высокую частоту (малая длина волны) ультразвуковых волн для того, чтобы повысить их способность охотиться. Типичной жертвой летучей мыши является моль — объект не намного больше, чем сама летучая мышь. Летучие мыши используют ультразвуковые методы эхолокации, чтобы обнаружить своих сородичей в воздухе.

Рисунок 2. Летучие мыши используют ультразвук для навигации в темноте

Но почему ультразвук? Ответ на этот вопрос лежит в физике дифракции. Так как длина волны становится меньше, чем препятствие, с которым она сталкивается, волна уже не в состоянии рассеиваться вокруг него, и вследствие чего отражается.

Летучие мыши используют ультразвуковые волны с длинами волн, меньшими, чем размеры их добычи.

Эти звуковые волны будут сталкиваться с добычей, и вместо того, чтобы дифрагироваться вокруг добычи, они будут отражаться от добычи, что позволить мыши охотиться с помощью эхолокации.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Собаки с нормальным слухом могут слышать ультразвук.

Зубатые киты, включая дельфинов, могут слышать ультразвук и использовать такие звуки в их навигационной системе (биосонаре).

Способы получения ультразвука

  1. Механический способ — вибрационные системы (струны, эластичные пластины, трубы).
  2. Термический способ — от электрических разрядов в жидкостях и газах, путем постоянного повышения температуры или импульсного тока.
  3. Оптический способ — лазер может производить упругие волны в широком диапазоне ультразвуковых частот.

Инфразвук

Определение 1

Инфразвук — звуковые волны, которые человеческое ухо не способно услышать, потому что их частота слишком мала.

Рисунок 3. Ветряные электростанции производят инфразвук

Инфразвук характеризуется способностью преодолевать большие расстояния и способность обходить препятствия, а также имеет очень большую длину волны — свыше $17$ м.

Природными источниками инфразвука являются: бури, волны, лавины, землетрясения, вулканы, водопады, молнии.

Воздействие инфразвуком

Инфразвуковые частоты измеряются от $0,1$ до $20$ Гц. Инфразвук, или звуковые частоты ниже $20$ Гц, ухо не воспринимает.

Замечание 1

Исследования о воздействии инфразвука в основном проводятся на животных, поэтому не в полной мере можно понимать влияние инфразвука на организм человека.

Многие исследования показывают, что при воздействии высоких уровней инфразвука могут возникнуть: ощущение давления в ушах, дискомфорт, чрезмерная утомляемость, сонливость и даже апатия и депрессия.

Исследования на животных показали, что инфразвук с очень высокой интенсивностью воздействия может привести к серьезному повреждению структуры уха. Тем не менее, нет никаких достоверных исследований указывающих на вред источников инфразвука в повседневной жизни.

Только воздействие очень высоких частот этого типа звука может быть опасно для вашего здоровья. Результаты предыдущих исследований в этой области являются неоднозначными, а чувствительность индивидуальна для каждого человека.

Животные, как известно, воспринимают инфразвуковые волны, проходящие, через землю в результате стихийных бедствий и могут использовать их в качестве предупреждения. Недавним примером этого явления является землетрясение и цунами в Индийском океане $2004$.

Животные начали бежать фактически перед цунами у берегов Азии. Не известно наверняка, было ли это точной причиной, но некоторые полагают, что это, возможно, было влияние электромагнитной волны, а не инфразвуковых волн, которые побудили этих животных бежать.

Пример 1

Летучая мышь летит перпендикулярно к стене со скоростью $6,0\ {м}/{с}$, издавая ультразвук частотой $v=45\ кГц$. Какие две частоты звука $v_1$ и $v_2$ слышит летучая мышь? Скорость распространения звука в воздухе $c=340\ {м}/{с}$.

Решение:

По принципу Доплера частота звука, воспринимаемая наблюдателем, определяется формулой

\[v,=\frac{c+u_2}{c-u_1}v\ (1)\]

По условию

\[u_1=u_2=u\ (2)\]

(2) — скорость летучей мыши.

Летучая мышь будет слышать звук и отраженный от стены. Для прямого звука из формулы (1) имеем

\[v_1=\frac{c+u}{c+u}v=v=45\ кГц\]

Аналогично для отраженного звука

\[{{\mathbf v}}_{{\mathbf 2}}{\mathbf =}\frac{{\mathbf c}{\mathbf +}{\mathbf u}}{{\mathbf c}{\mathbf +}{\mathbf u}}{\mathbf v}{\mathbf =}{\mathbf 46},{\mathbf 6}{\mathbf \ кГц}\]

Ответ:$\ v_1=45\ кГц$, ${{\mathbf v}}_{{\mathbf 2}}{\mathbf =}{\mathbf 46},{\mathbf 6}{\mathbf \ кГц}$.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/mehanika_mehanicheskie_kolebaniya_i_volny_zvuk/ultrazvuk_i_infrazvuk/

Ультразвук и инфразвук (стр. 1 из 4)

Ультразвук и инфразвук

Ультразвук — это звук диапазона, выше предела слышимости человека, т.е. с частотой звуковой волны свыше 20 КГц.

Инфразвук — это звук диапазона, ниже предела слышимости человека, т.е. с частотой звуковой волны менее 20 Гц.

Ультразвук, инфразвук и человек

В последнее время все более широкое распространение в производстве находят технологические процессы, основанные на использовании энергии ультразвука. Ультразвук нашел также применение в медицине. В связи с ростом единичных мощностей и скоростей различных агрегатов и машин растут уровни шума, в том числе и в ультразвуковой области частот.

Ультразвуком называют механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости -20 кГц. Единицей измерения уровня звукового давления является дБ. Единицей измерения интенсивности ультразвука является ватт на квадратный сантиметр (Вт/см2).

Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом, обрабатываемыми деталями или средами, где возбуждаются ультразвуковые колебания.

Ультразвуковые колебания, генерируемые ультразвуком низкочастотным промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека.

Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Наиболее характерным является наличие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома.

Степень выраженности изменений зависит от интенсивности и длительности воздействия ультразвука и усиливается при наличии в спектре высокочастотного шума, при этом присоединяется выраженное снижение слуха. В случае продолжения контакта с ультразвуком указанные расстройства приобретают более стойкий характер.

При действии локального ультразвука возникают явления вегетативного полиневрита рук (реже ног) разной степени выраженности, вплоть до развития пареза кистей и предплечий, вегетативно-сосудистой дисфункции.

Характер изменений, возникающих в организме под воздействием ультразвука, зависит от дозы воздействия.

Малые дозы — уровень звука 80-90 дБ — дают стимулирующий эффект — микромассаж, ускорение обменных процессов. Большие дозы — уровень звука 120 и более дБ — дают поражающий эффект.

Основу профилактики неблагоприятного воздействия ультразвука на лиц, обслуживающих ультразвуковые установки, составляет гигиеническое нормирование.

В соответствии с ГОСТ 12.1.01-89 «Ультразвук. Общие требования безопасности», «Санитарными нормами и правилами при работе на промышленных ультразвуковых установках» (№ 1733-77) ограничиваются уровни звукового давления в высокочастотной области слышимых звуков и ультразвуков на рабочих местах (от 80 до 110 дБ при среднегеометрических частотах третьоктавных полос от 12,5 до 100 кГц).

Ультразвук, передающийся контактным путем, нормируется «Санитарными нормами и правилами при работе с оборудованием, создающим ультразвуки, передающиеся контактным путем на руки работающих» № 2282-80.

Меры предупреждения неблагоприятного действия ультразвука на организм операторов технологических установок, персонала лечебно-диагностических кабинетов состоят в первую очередь в проведении мероприятий технического характера.

К ним относятся создание автоматизированного ультразвукового оборудования с дистанционным управлением; использование по возможности маломощного оборудования, что способствует снижению интенсивности шума и ультразвука на рабочих местах на 20-40 дБ; размещение оборудования в звуко-изолированных помещениях или кабинетах с дистанционным управлением; оборудование звукоизолирующих устройств, кожухов, экранов из листовой стали или дюралюминия, покрытых резиной, противошумной мастикой и другими материалами.

При проектировании ультразвуковых установок целесообразно использовать рабочие частоты, наиболее удаленные от слышимого диапазона — не ниже 22 кГц.

Чтобы исключить воздействие ультразвука при контакте с жидкими и твердыми средами, необходимо устанавливать систему автоматического отключения ультразвуковых преобразователей при операциях, во время которых возможен контакт (например, загрузка и выгрузка материалов). Для защиты рук от контактного действия ультразвука рекомендуется применение специального рабочего инструмента с виброизолирующей рукояткой.

Если по производственным причинам невозможно снизить уровень интенсивности шума и ультразвука до допустимых значений, необходимо использование средств индивидуальной защиты — противошумов, резиновых перчаток с хлопчатобумажной прокладкой и др.

Развитие техники и транспортны) средств, совершенствование технологических процессов и оборудования сопровождаются увеличением мощности и габаритов машин что обусловливает тенденцию повышения низкочастотных составляющих в спектрах и появление инфразвука, который является сравнительно новым, не полностью изученным фактором производственной среды.

Инфразвуком называют акустические колебания с частого! ниже 20 Гц. Этот частотный диапазон лежит ниже порога слышимости и человеческое ухо не способно воспринимать колебания указанных частот.

Производственный инфразвук возникает за счет тех же процессов что и шум слышимых частот.

Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения).

Максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100-110 дБ.

Исследования биологического действия инфразвука на организм показали, что при уровне от 110 до 150 дБ и более он может вызывать у людей неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых следует отнести изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Имеются данные о том, что инфразвук вызывает снижение слуха преимущественно на низких и средних частотах. Выраженность этих изменений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности действия фактора.

В соответствии с Гигиеническими нормами инфразвука на рабочих местах (№ 2274-80) по характеру спектра инфразвук подразделяется на широкополосный и гармонический. Гармонический характер спектра устанавливают в октавных полосах частот по превышению уровня в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам инфразвук подразделяется на постоянный и непостоянный.

Нормируемыми характеристиками инфразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления в децибелах в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16 Гц.

Допустимыми уровнями звукового давления являются 105 дБ в октавных полосах 2, 4, 8, 16 Гц и 102 дБ в октавной полосе 31,5 Гц. При этом общий уровень звукового давления не должен превышать 110 дБ Лин.

Для непостоянного инфразвука нормируемой характеристикой является общий уровень звукового давления.

Наиболее эффективным и практически единственным средством борьбы с инфразвуком является снижение его в источнике.

При выборе конструкций предпочтение должно отдаваться малогабаритным машинам большой жесткости, так как в конструкциях с плоскими поверхностями большой площади и малой жесткости создаются условия для генерации инфразвука.

Борьбу с инфразвуком в источнике возникновения необходимо вести в направлении изменения режима работы технологического оборудования — увеличения его быстроходности (например, увеличение числа рабочих ходов кузнечно-прессовых машин, чтобы основная частота следования силовых импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона).

Должны приниматься меры по снижению интенсивности аэродинамических процессов — ограничение скоростей движения транспорта, снижение скоростей истечения жидкостей (авиационные и ракетные двигатели, двигатели внутреннего сгорания, системы сброса пара тепловых электростанций и т.д.).

В борьбе с инфразвуком на путях распространения определенный эффект оказывают глушители интерференционного типа, обычно при наличии дискретных составляющих в спектре инфразвука.

Выполненное в последнее время теоретическое обоснование течения нелинейных процессов в поглотителях резонансного типа открывает реальные пути конструирования звукопоглощающих панелей, кожухов, эффективных в области низких частот.

В качестве индивидуальных средств защиты рекомендуется применение наушников, вкладышей, защищающих ухо от неблагоприятного действия сопутствующего шума.

К мерам профилактики организационного плана следует отнести соблюдение режима труда и отдыха, запрещение сверхурочных работ. При контакте с ультразвуком более 50% рабочего времени рекомендуются перерывы продолжительностью 15 мин через каждые 1,5 часа работы. Значительный эффект дает комплекс физиотерапевтических процедур — массаж, УТ-облучение, водные процедуры, витаминизация и др.

Сонар дельфина

То, что у дельфина необычайно развитый слух, известно уже десятки лет. Объемы тех отделов мозга, которые заведуют слуховыми функциями, у него в десятки(!) раз больше, чем у человека (при том, что общий объем мозга примерно одинаков).

Дельфин способен воспринимать частоты звуковых колебаний, в 10 раз более высокие (до 150 кГц), чем человек (до 15-18 кГц), и слышит звуки, мощность которых в 10-30 раз ниже, чем у звуков, доступных слуху человека, каким бы хорошим ни было зрение дельфина, его возможности ограничены из-за невысокой прозрачности воды.

Поэтому основные сведения об окружающей обстановке дельфин получает с помощью слуха. При этом он использует активную локацию: слушает эхо, возникающее при отражении издаваемых им звуков от окружающих предметов. Эхо дает ему точные сведения не только о положении предметов, но и об их величине, форме, материале.

Иными словами, слух позволяет дельфину воспринимать окружающий мир не хуже или даже лучше, чем зрение.

Источник: https://mirznanii.com/a/312984/ultrazvuk-i-infrazvuk

Booksm
Добавить комментарий