Дыбыс

Дыбыс, кең мағынасында – газ, сұйықтық немесе қатты күйдегі серпімді орта бөлшектерінің толқын түрінде таралатын тербелмелі қозғалысы; тар мағынасында – адамдар мен жануарлардың арнаулы сезу органымен субъективті түрде қабылданатын құбылыс. Егер дыбыс таралатын орта болмаса дыбыс та болмайды.

Жалпы мәліметтер

Адам 16 Гц-тен 20 кГц-ке дейінгі жиіліктегі дыбысты ести алады. Дыбыс жөніндегі физикалық ұғым адам құлағына естілетін, естілмейтін дыбыстардың барлығын қамтиды. Жиілігі 16 Гц-тен төмен болатын дыбыс инфрадыбыс деп, 20 кГц-тен жоғары болатын дыбыс ультрадыбыс деп аталады. Ал 109 Гц-тен 1012 – 1013 Гц-ке дейінгі ең жоғары жиіліктегі серпімді толқындар гипердыбысқа жатады. Дыбысты қарапайым гармониялық тербелістерге жіктеу (жиіліктік дыбыс талдау) нәтижесінде алынатын спектр – дыбыстың маңызды сипаттамасы болып табылады. Егер дыбыс тербелісінің энергиясы жиіліктің кең аймағында таралып жатса, онда ол тұтас спектр деп, ал дискретті (үзілісті) жиілік құраушыларының жиынтығы болса, онда ол сызық спектр деп аталады. Тұтас спектрі бар дыбыс шу (мысалы, ағаштардың желдің әсерінен болатын сыбдыры, механизмдер дыбысы) ретінде қабылданады. Музыкалық дыбыс еселі жиіліктері бар сызықты спектрге жатады; мұнда естілетін дыбыстың негізгі жиілігі – дыбыс биіктігін, ал оның гармониялық құраушыларының жиыны – дыбыс тембрін анықтайды. Сөйлеу кезіндегі дыбыс спектрінде форманттар болады.

Дыбыс көздерінің тербелісін қоздыру, көбінесе, соққы (мысалы, қоңырау, шектер) арқылы жүзеге асырылады. Мұнда автотербеліс режимі (мысалы, үрлемелі музыкалық аспаптарда ауа ағыны есебінен) ұсталуы мүмкін. Табиғаттағы дыбыс, ауа ағыны қатты денелерді орай аққанда, құйындардың түзілуі және құйындардың сол денелерден бөлінуі (мысалы, жел соққан кездегі сымдар мен құбырлардағы дыбыс, т.б.) кезінде пайда болады. Төменгі және инфратөменгі жиіліктегі дыбыс жарылыс, опырылыс кезінде туады. Қазіргі кезде адам организміне және техникалық жабдықтарға зиянды әсері болатын өнеркәсіптік, көліктік шуларды және аэродинамикалық шу көздерін зерттеуге үлкен көңіл аударылып отыр. Дыбыс қабылдағыштар қабылдаған дыбыс энергиясын энергияның басқада түрлеріне түрлендіреді. Мысалы, адамдар мен жануарлардың есіту аппараты дыбыс қабылдағышқа жатады. Техникада дыбысты қабылдау үшін, көбінесе, электр акустикалық түрлендіргіштер (мысалы, ауада микрофон, суда гидрофон, ал жер қыртысында геофон) пайдаланылады. Дыбыс толқындарының таралуы, ең алдымен, дыбыс жылдамдығымен сипатталады. Газдар мен қатты денелерде қума толқындар (бөлшектердің тербеліс бағыты толқынның таралу бағытымен бағыттас) тарай алады. Ортаның біртекті болмауы да дыбыс толқындарын (мысалы, су көпіршігіндегі, теңіздің толқынданған бетіндегі, т.б. дыбыстың шашырауы) шашыратады. Дыбыстың таралуына атмосфера, теңіздегі қысым, температура, желдің күші мен жылдамдығы да әсер етеді.

Дыбыстың сипаттамалары

Дыбысты сипаттау үшін біздің дыбысты қабылдауымызбен байланысты дыбыс қаттылығы, тонның биіктігі, тембр сияқты арнайы физикалық шамалар енгізіледі.

Дыбыстың қаттылығы неге байланысты болатынын анықтау үшін камертонды пайдаланамыз. Камертон — доға тәрізді қысқа сапталған металл таяқша, оның көмегімен музыкалық дыбыс алуға болады.

Камертондардың немесе басқа гармоникалық тербеліс жасайтын денелердің шығаратын дыбыстары музыкалық дыбыстар деп аталады.

Камертонның бір тармағын таяқшамен ұрсақ, белгілі бір дыбыс естиміз. Камертонның екі тармағы да тербеліп, қоршаған ауада дыбыс толқынын тудырады. Енді оның тармақтарының біріне инені бекітейік, осыдан кейін оның ине бекітілген тармағын қарайтылған әйнек үстімен жүргізсек, дыбыс шығарып тұрған камертонның гармоникалық (синусоидалық) тербелісінің графигін аламыз. Гармоникалық тербеліс —тербелістердің ең қарапайым түрі болып табылады, сондықтан камертонның гармоникалық дыбысын да қарапайым дыбыс деп санаймыз. Әдетте, мектеп камертондары бірінші октаваның "ля" нотасына сәйкес келетін дыбыс шығарады.

Дыбыстың шағылуы

Дыбыс көзінен шыққан дыбыс толқындары барлық бағытта тарайтыны өздеріңе жақсы таныс. Ал осы дыбыс толқындары тарала отырып, өзінің жолында қандай да бір бөгетті кезіктірсе, онда олар шағылады. Дыбыс толқындарының таралуы материялық бөлшектердің қозғалысына ұқсас болғандықтан, оның шағылуы серпімді соққыдан (мысалы, қабырғаға соғылған доптың кері серпілуінен) онша ерекшеленбейді. Қарапайым бақылау дыбыстың шағылуы кезінде а түсу бұрышы оның в шағылу бұрышына тең болатынын көрсетеді.

Жаңғырық

Тауда естілетін жаңғырық та дыбыстың бөгеттен шағылу нәтижесі болып табылады.

Жаңғырық — қандай да бір кедергіден шағылған және бастапқы таралған орнына қайта оралған дыбыс толқындары.

Дыбыс кедергілерден шағыла отырып, бақылаушыға сәл кідіріп жетеді. Шағылған дыбысты біз дыбыс көзі мен кедергі арасындағы қашықтықты дыбыс толқындары екі рет (дыбыс көзінен кедергіге жетуі және қайтып оралуы) жүріп өткен кезде естиміз. Шағылған дыбыстың барлығын біз жаңғырық ретінде қабылдай бермейді екенбіз. Адам құлағы алғашқы дыбыс пен шағылған дыбысты жеке-жеке қабылдаған кезде ғана жаңғырық пайда болады. Бұл екі дыбыстың қабылдану уақытының арасы 0,1 с-тан кем болмаған кезде ғана дыбыстар жеке-жеке қабылданады екен. Бұдан біз жаңғырықты дыбыс кезі мен бөгеттің арасы едәуір алыс болған кезде ғана ести алатынымыз байқалады.

Егер ауада дыбыс жылдамдығы 340 м/с болса, онда дыбыс 0,1 с аралығында бөгетке дейін және одан қайтып оралғанша 2s-ке тең жол жүреді. Онда бұл қашықтық шамамен

s = vt/2 ; s = (340м/с * 0,1с) /2 = 17 м.

Дыбыс жақын аралықтағы кедергілерден шағылған кезде, ол алғашқы дыбыспен қосылады да, оны күшейтеді. Сондықтан үйдің ішіндегі дыбыс сырттағы дыбыстан қаттырақ болып естіледі.

Тыңдаушылар аз жиналған кең залда баяндамашының сөзі жаңғырып, түсініксіз болады. Қабырғалардан, орындықтардан шағылған дыбыс тындаушыларға бір мезгілде жетпейді. Осының нәтижесінде, алғашқы дыбысқа қарағанда тыңдаушыларға естілетін дыбыс ұзағырақ болып естіледі.

Дыбыстың әр түрлі кедергілерден шағылуы барысында естілу ұзақтығының артуы реверберация деп аталады.

Жұмсақ жиһаздары бар, кілем төселген және адам көп жиналған бөлмелер дыбыс толқындарын жақсы жұтады, мұндай орындардың реверберациясы аз болады. Сонымен қатар реверберация уақытын өте азайтып жіберуге де болмайды. Өйткені ол кезде дыбыс тез өшеді, олардың жеткілікті дәрежедегі қаттылығы мен айқындығы болмайды. Әншілер мен музыканттар жұмсақ жиһаздарға толы шағын бөлмелерде өлең айтудың, аспапта ойнаудың қолайсыздығын жақсы біледі.

Ультрадыбыс

Тербеліс жиілігі 16 Гц-тен төмен дыбыс толқындары инфрадыбыстар, ал 20 000 Гц-тен жоғарысы ультрадыбыстар деп аталады.

Бұл дыбыстарды адам құлағы қабылдамайды, бірақ олар белгілі бір дәрежеде адам организміне әсер етеді. Мысалы, 5 Гц-тен 9 Гц-ке дейінгі жиілік аралығында инфрадыбыстар бауырдың, асқазанның, көкбауырдың тербеліс амплитудаларын арттырады, көкірек қуысында ауыртпалық туғызады, ал 12—14 Гц жиіліктерде құлақта шуыл пайда болады. Инфрадыбыстардың адам организміне кері әсері болғандықтан, олар техникада кеңінен қолданыс таппаған.

Алайда инфрадыбыстардың бірнеше жүздеген километрге таралу мүмкіндігі оның әскери мақсатта, балық аулау кәсібінде пайдаланылуына жол ашты. Теңізде туындайтын инфрадыбыстарды медуза, су шаяны тәріздес теңіз жәндіктері жақсы қабылдайды.

Форманттар

Форманттар – белгілі бір фонетикалық элементтерге сәйкес келетін жиілік құраушыларының тұрақты тобы. Ішіндегі қысымы не механикалық кернеуі өзгерген денелер (газ, сұйықтық, қатты) дыбыс көзіне айналады. Практикада қатты денелердің тербелісі түріндегі дыбыс көздері (мысалы, дыбыс зорайтқыштың диффузоры мен телефонның мембранасы, музыкалық аспаптардың ішектері, пьезоэлектрлік немесе магнитострикциялық материалдардан жасалған пластинкалар мен стерженьдер) кең тараған. Ортаның шектелген көлемінің тербелісі де (мысалы, орган түтіктерінде, үрлемелі аспаптарда, ысқырғыштарда, т.б.) дыбыс көзі бола алады. Адамдар мен жануарлардың дыбыстық аппараты күрделі тербелмелі жүйеге жатады.

Aкустика

Адам өміріне дыбыс толқындарының, сондай-ақ, оларды зерттейтін ғылым – акустиканың атқаратын рөлі орасан зор. Дыбыстың барлық сипаттамаларын зерттеу ақпарат берудің (жеткізудің) жетілген жүйелерін жасауға, сигналдау жүйесін дамытуға, жетілдірілген музыкалық аспаптарды жасауға мүмкіндік береді. Дыбыс толқындары су асты байланысында, навигацияда, локацияда қолданылады. Төменгі жиілікті дыбыс жер қыртысын зерттеудің негізгі бір әдісі болып есептеледі. Ультрадыбыстың практикада қолданылуы қазіргі техниканың тұтас бір саласы – ультрадыбыс техникасының пайда болуына ықпал етті. Қазіргі кезде жоғары жиілікті дыбыс толқындары, әсіресе гипердыбыс, қатты дене физикасында зерттеулер жүргізудің аса маңызды құралы болып отыр.

Дыбыс қаттылығы

Дыбыс қаттылығы (Громкость звука) — дыбыс әсерін әр адам организмінің өзінше қабылдауы. Оны фонмен өлшейді. Бірдей белсенділік жағдайда дыбыстың ең күштілігі 700-6000 Гц жиілік аралығында болады.

Дыбыстық қысым

Дыбыстық қысым (Звуковое давление) — толқындар жоқ кездегі қысыммен салыстырғандағы толқындар таралған ортадағы қысымның өлшемі. Децибелмен өлшенеді.

Дыбыс өткізбеу

Дыбыс өткізбеу (Звукоизоляция) - ауада таралған әр түрлі бөтен шулардан сақтау. Таралған шу адам өміріне көптеген технологиялық әсер тигізіп, олардың агрессивтілігін көтеріп, әлеуметтік денсаулығын нашарлатады. Сондықтан Дыбыс өткізбеу деңгейі мөлшерлі дыбыстан артық болмауы тиіс.

Дыбыс шығару

Дыбыс шығару (Звуковое излучение) — серпімді (қатты, сұйық, газды) ортада дыбыс толқындарын қозғау. Естілетін дыбыс 16 Гц — 20 кГц, инфрадыбыс — 16 Гц-дан төмен, ультра- дыбыс — 21 кГц — 1 ГГц және гиперды- быс — 1 ГГц-дан жоғары.

Дыбыстық ақпарат

Дыбыстық ақпарат (Звуковая информация) — дыбыс толқындарын қабылдау арқылы организмнің қоршаған орта туралы мәлімет алуы. Адам өзін қоршаған орта туралы барлык ақпаратының 7%-ын есту арқылы алады.

Дыбыстың күштілігі

Дыбыстың күштілігі - берілген дыбыстан есту түйсігін сипаттайтын және оның қарқандылығы мен жиілігіне. Сонымен бірге тербелу түріне тәуелді болатын мөлшер.