Номер 10, страница 45 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

10. Назовите основные физические и физиологические характеристики звука.

Звук, как волновое явление, характеризуется набором объективных физических параметров. Однако восприятие звука человеком и животными является субъективным процессом, поэтому также выделяют физиологические характеристики, которые связаны с физическими.

Основные физические характеристики звука

Это объективные, измеримые параметры звуковой волны.

• Частота — это количество колебаний в среде за единицу времени. Обозначается как $ \nu $ (ню) или $ f $. Единицей измерения в системе СИ является Герц (Гц). $1$ Гц равен одному колебанию в секунду. Частота определяет физическую высоту звука. Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне примерно от $20$ Гц до $20 000$ Гц.
• Интенсивность — это энергия, переносимая звуковой волной за единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения волны. Интенсивность звука $ I $ пропорциональна квадрату амплитуды колебаний $ A $ ($ I \propto A^2 $). Амплитуда — это максимальное смещение частиц среды от положения равновесия. Интенсивность измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м²). Эта характеристика определяет энергетический уровень звука.
• Акустический спектр (или спектральный состав) — это совокупность частот, из которых состоит звук. Любой сложный звук (например, речь, музыкальный аккорд) можно разложить на набор простых синусоидальных волн, называемых гармониками или обертонами. Спектр показывает распределение интенсивности (или амплитуды) по этим частотам. Основная, самая низкая частота в спектре называется основным тоном, а остальные — обертонами.

Основные физиологические характеристики звука

Это субъективные характеристики, описывающие восприятие звука слуховым аппаратом человека.

• Высота тона — это субъективное восприятие частоты звуковых колебаний. Чем больше частота основного тона, тем выше кажется звук. Например, писк комара — это звук высокой частоты и, соответственно, высокой высоты тона, а гул басовой струны — звук низкой частоты и низкой высоты тона.
• Громкость — это субъективная мера интенсивности звука. Восприятие громкости является логарифмическим. Для её измерения используют специальную шкалу уровней интенсивности звука, измеряемую в децибелах (дБ). Уровень интенсивности звука $ L $ определяется по формуле: $ L = 10 \lg \frac{I}{I_0} $, где $ I $ — интенсивность данного звука, а $ I_0 = 10^{-12} $ Вт/м² — порог слышимости (минимальная интенсивность звука, которую может услышать человек на частоте $1$ кГц). Громкость также зависит от частоты: звуки одинаковой интенсивности, но разной частоты могут восприниматься как имеющие разную громкость.
• Тембр — это качественная характеристика звука, его "окраска". Тембр позволяет различать звуки одинаковой высоты и громкости, но изданные разными источниками (например, скрипку и рояль, играющие одну и ту же ноту). Тембр определяется акустическим спектром звука, то есть количеством и интенсивностью обертонов, сопровождающих основной тон.

Ответ: Основные физические характеристики звука: частота, интенсивность (или амплитуда) и акустический спектр. Основные физиологические характеристики звука, соответствующие физическим: высота тона (соответствует частоте), громкость (соответствует интенсивности) и тембр (соответствует акустическому спектру).