Что такое звук, легко представить как ощущение. Что такое звук как физическое явление легче понять в сравнениях.
Если человек имеет здоровый слух, то он ощущает звуки и днем и ночью. Глаза можно закрыть, но уши, сколько не затыкай, все равно будешь слышать как минимум собственную речь. Это происходит потому, что для распространения звука нужна упругая среда. Свет распространяется в вакууме, а звук нет. Когда мы слышим себя, то упругой средой для звука в первую очередь является наше собственное тело и кости черепа.
Таким образом, главным свойством звука является способность распространяться в виде упругой волны. Соответственно, для возникновения упругой волны нужна упругая среда и механическое воздействие (колебания). Поэтому звук определяется как механические колебания, распространяющиеся в виде волн в упругой среде.
Звуковые волны
Колебания в газах всегда продольные (то есть воздух сжимается и заставляет сжиматься следующий участок воздуха). В жидкостях и твердых телах, колебания могут так же быть продольными, но могут быть и поперечными. Если выйти на берег моря, то мы можем даже посмотреть на эти поперечные волны. Многие люди слово «волны» по-другому себе и не представляют.
Если мы измерим время, которое проходит пока волна прикатится вслед за предыдущей, то мы узнаем такое физическое свойство звука, как «период». У морских волн он большой – несколько секунд. Соответственно частота волн очень маленькая – меньше одного колебания волны в секунду. Слышимые же звуки колеблются от десятков до десятков тысяч раз в секунду. В честь немецкого физика Генриха Герца эта величина так же названа герцем. То есть, если звуковое давление за секунду совершило 440 периодов (поднялось и опустилось), то частота такого звука равна 440 Гц (или 440 Hz).
Соответственно период такого звука составляет 1/440 секунды.
440 Hz – международный эталон ноты частоты a1 (ля первой октавы)
Слух людей несколько отличается, поэтому нельзя точно определить диапазон частот слышимых человеком. В среднем:
для звукового давления 2х10-5 Па (0 Дб) человек слышит звуки 1000 Гц – 6000 Гц
для звукового давления 2х10-4 Па (20 Дб) человек слышит звуки 200 Гц – 15000 Гц.
Для того, чтобы кто-то расслышал часто указываемый диапазон 20 Гц – 20000 Гц, нужна громкость не менее 70 Дб.
Болевой порог находится на уровне 20 Па (120 Дб). При этом регулярное длительное прослушивание даже на уровне громкости в 90 Дб портит слух. Исследования показывают резкое падение возрастной планки ухудшения слуха в области высоких частот за последние десятилетия.
Восприятие звука очень интересная область, которая требует отдельного разговора.
В заключение хочется предложить небольшой эксперимент. Когда будет гроза, то Вы сможете измерить расстояния до разрядов молнии в километрах. Для этого достаточно время в секундах от вспышки до грома разделить на три, так как скорость звука в воздухе составляет приблизительно 1/3 километра в секунду.