صدا و تعریف آن
صدا ميتواند به طرق مختلف كه بستگي به نحوه مطالعه ما دارد تعريف شود. صدا يك موج فيزيكي، يا ارتعاشي مكانيكي و يا به زبان ساده، يك سري تغييرات فشار، در يك فراگير (Mediume) كشسان (Elastic) است. در مورد صداي هوابرد، فراگير كشسان هواست. براي صوت پيكري فراگير كشسان، بتن، فولاد، چوب، شيشه و تركيباتي از اين مواد است. در اين گفتار، صدا را ساده تر و محدود تر تعريف مينماييم. يعني صدا را با علائم قابل شنيدن تعريف ميكنيم. ولي اين بدان معنا نيست كه علائم مادون صوت و فراصوت، جزء صدا نيستند و حتي منظور اين نيست كه آيا صداهاي غيرقابل شنيدن براي انسان وجود دارد يا خير.
صداهايي كه نميتوانيم بشنويم معمولاً به اين بحث مربوط نميشوند. براي روشن تر شدن مطلب، هميشه فرض بر اين است كه شنونده، جواني است با قدرت شنوايي طبيعي در گستره 20 تا 20000 هرتز. با اين فرضيات، صدا به صورت يك سري از تغييرات فشار، تعريف ميشود. در هوا، اين تغييرات فشار شكل تراكم و انبساط را به خود ميگيرد. صداي يك زنگ، صوت خالص (Pure tone) را بطور يكنواخت در تمام جهات پخش ميكند، يعني از پخش اين صدا سطح موج دايره اي بوجود ميآيد.
بايد توجه داشت كه تغييرات فشار، حامل اطلاعات صوتي در جهت سطح موج حركت ميكند يعني طولي. اين بر خلاف علائم راديويي است، براي مثال در علائم راديويي، موج به صورت طولي حركت ميكند ولي اطلاعات يعني آمايش، بر حسب ارتفاع موج و شكل آن تشريح ميشود يعني عرضي. بنابراين صدا حركت موجي مكانيكي طولي است.
تعداد دفعاتي كه چرخه تراكم و انبساط هوا در واحد زمان روي دهد، تواتر صدا تعريف ميشود. براي مثال اگر 1000 چرخه در يك ثانيه روي دهد تواتر (Frequency) صدا CPS 1000 (1000 هرتز) است. در صدا، مفهوم تواتر اغلب به واژه اي به نام "نواك" (Pitch) كه از موسيقي گرفته شده است، اطلاق ميشود. هر قدر تواتر بيشتر باشد، نواك بيشتر است و بر عكس. گستره تقريبي تواتر براي شنوايي يك جوان سالم، بين 20 تا 20000 هرتز است. ولي با افزايش سن و به علت پديده سنگيني گوش (Presbycusis) قدرت شنوايي كاهش مييابد.
شناخت اين پديده در مدارس از اهميت ويژه اي برخوردار است، زيرا صداهايي با نواك خيلي بلند كه براي اكثر افراد بالغ غيرقابل شنيدن است (صداي مردان بيشتر از صداي زنان) ميتواند براي دانش آموزان آزاردهنده باشد. براي مثال، به گزارش دندانپزشكان استناد ميكنيم كه صداي ناشي از مته هاي توربيني با سرعت زياد و وسايل پاك كننده دندان براي بسياري از بيماران جوان ناراحت كننده است. اين وسايل صداهايي را در گستره 15 تا 20 كيلو هرتز ايجاد ميكنند. تواتر اصـلي صـداي گفتاري انسان تقريبا در گستره 100 تا 600 هرتز است، ولي تواتر هماهنگهاي (Harmonic) آن تا 7500 هرتز ميرسد. اطلاعات گفتاري، غالبا با تواترهاي زياد انجام ميگيرد. در حالي كه انرژي صوتي غالبا در تواترهاي پايين متمركز است. گستره بحراني ارتباطات گفتاري بين 300 تا 4000 هرتز است. هارمونيكهايي خارج از اين حد تواتر، به صداي گفتاري، ويژگي خاص ميدهد.
صوتي كه تنها از يك تواتر تشكيل شده باشد، نغمه خالص(Pure tone) (موج صوتي كه به وسيله حس شنوايي طبيعي قابل شنيدن است) خالص است، غير از صوتي كه توسط دياپازون (Diapason : اين واژه فرانسوي است كه معادل آن در زبان انگليسي است و به معني آلتي دو شاخه و فولادين كه براي امتحان ارتعاشات يا ميزان كردن صدا به كار ميرود) ايجاد ميگردد، نغمه خالص به ندرت يافت ميشود. اصوات موسيقي از يك تواتر اصلي و مضربهاي صحيح تواتر اصلي (هارمونيك) تشكيل شده است. صداهاي معمولي تركيبات مختلطي از تواترها هستند.
صدا بسته به نوع محيط انتشار، با سرعتهاي متفاوتي حركت ميكند. در هوا، در سطح دريا، سرعت صوت 344 m/s يا 113 fps است. اين مقادير معادل 770 مايل بر ساعت يا 1239 كيلومتر بر ساعت است. سرعت صوت در مقايسه با سرعت نور كه 186000 مايل بر ثانيه است، آهسته به نظر ميرسد. از آنجا كه صداعلاوه بر هوا در محيطهاي ديگر نيز منتشر ميشود، لازم است سرعت آن را در ساير محيط ها بدانيم. جدول 1 سرعت انتشار صدا را در محيط هاي مختلف نشان ميدهد از تغييرات سرعت در دما و ارتفاع صرف نظر ميشود و محاسبات تقريبي با خطاي 3% ، سرعت را در هوا fps 1100 و m/s 350 تعيين ميكند.
فاصله اي كه موج در يك چرخه طي ميكند يا فاصله بين دو نقطه مشابه از امواج پي درپي، طول موج ناميده ميشود. رابطه بين طول موج، تواتر و سرعت صوت در رابطه 1 ، بيان شده است.
رابطه : λ = c / f كه در اين رابطه λ = طول موج، بر حسب متر يا فوت c = سرعت صوت بر حسب m/s يا fps و f = تواتر بر حسب هرتز است. صداهاي كم تواتر با طول موج بلند و امواج با تواتر زياد با طول موج كوتاه مشخص ميشود. گستره طول موج قابل شنيدن براي انسان از 27/1 سانتي متر تا 24/15 متر است.
جدول 1 ـ سرعت انتشار صدا در محيط هاي مختلف
|
محيط
|
سرعت | |
|
متر بر ثانيه m/s |
فوت بر ثانيه ft/s | |
|
هوا |
344 |
1130 |
|
آب |
1410 |
6425 |
|
چوب |
3300 |
10825 |
|
آجر |
3600 |
11800 |
|
بتن |
3700 |
12100 |
|
فولاد |
4900 |
16000 |
|
شيشه |
5000 |
16400 |
|
آلومينيوم |
5800 |
19000 |
توجه : اعداد جدول تقريبي هستند، زيرا چگالي محيط ها متغير است. متوسط تواتر در نظر گرفته شده است.
كميّت علامت صوتي موضوع پيچيده تري است زيرا از عبارات مختلفي استفاده ميشود و اعداد و مقادير زيادي در اين ميان مطرح است. هنگامي كه از قدر مطلق صدا صحبت ميشود، ما به بلندي فكر ميكنيم كه كميتي ذهني (Subjective) و نشان دهنده واكنش غيرخطي گوش نسبت به كميّت فيزيكي صدا است. تراز (كميت) صدا برحسب توان صوتي، فشار صدا، تراز فشار صدا (SPL) ، شدت صوت و تراز شدت صدا (IL) تعريف ميشود كه تمام آنها با يكديگر و با كميّت ذهني بلندي نيز تفاوت دارند. به منظور درك اين مفاهيم، لازم است چگونگي شنيدن و نحوه انتشارصدا در فضاي آزاد را بدانيم.
آستانه شنوايي، يعني حداقل شدت صدايي كه يك گوش سالم ميتواند تشخيص دهد 10-16 W / cm2 است كه (عملا گوش همچنان كه شرح داده خواهد شد به فشار صدا جواب ميدهد). حداكثر شدت صدايي كه گوش بدون صدمه ميپذيرد تقريبا W/cm2103 است. گسترده اين دوآستانه 1013 است.
براي اندازه گيري ترازهاي صدا وسايل اندازه گيري مورد نياز است. يكي از اين وسايل تراز سنج صدا است. براي تعيين ميزان همبستگي مقادير اندازه گيري شده با احساس بلنـدي، اكثـر وسايل اندازه گيـري مجهـز به شبكه هاي حساسيت اند. شبكه A مطابق با منحني 40 فان است و تواترهاي پايين را از هم مجـزا ميكنـد. شبكه B با منحني 70 فان مطابق دارد و شبكه C حساسيتهاي خطي رانشان ميدهد. در عمل، شبكه هاي B و C به خوبي با نمودارهاي بلندي مطابقت ندارند. اين بدان علت است كه منحنيهاي بلندي براي نغمه هاي خالص بدست آمده است. در حالي كه صدا در محيط به صورت صداهاي مختلط است. شبكه A ، به عنوان مقياس اندازه گيري معيار براي بلندي صداهايي تا هر تواتر و هر شدتي تعيين شده است. اندازه گيريهايي كه با استفاده از شبكه A انجام ميگيرد و به صورت dBA نشان داده ميشود. هر صداسنج مجهز به دو وضعيت سريع و كند است. از اولي به هنگام تغييرات سريع تراز فشار صدا و از دومي هنگامي كه مقدار متوسط صدا تغييراتي بيش از 4 dB دارد، استفاده ميگردد، براي اندازه گيري صداي كوبه اي، وسايل مخصوصي نياز است.
اندازه گيريهاي دقيق تر صداهاي مختلط توسط دستگاه هاي دقيقي كه شدت را بر حسب بندهاي هنگامي اندازه ميگيرد امكان پذير است. چنين اندازه گيريهايي در استفاده صحيح از اثر جذب صدا وهمچنين استفاده از مواد كاهش دهنده صدا كه داراي ويژگيهاي غيرخطي در تمام بيناب تواتر هستند لازم به نظر ميرسد. در صورتي كه تراز صدا فقط بر حسب dB A اندازه گيري شود، تراز كلي ناميده ميشود كه فقط اطلاعات كلي و اوليه اي را ارائه ميدهد.
Reference: PUBLIC HEALTH EBOOK
مطالب مرتبط:
ارائه دقیق ترین و جالب ترین اطلاعات در مورد شما!!!
پاسخ تمام سوالات در مورد خصوصیات خودتان را در اینجا پیدا می کنید!!!
