Акустика


Аку́стика (от греч. ἀκούω (аку́о) — слышу) — в узком смысле слова — учение о звуке, то есть о волнах плотности в газах, жидкостях и в твёрдых телах, слышимых человеческим ухом (диапазон от 16 Гц до 20 кГц), а в широком смысле — область физики, изучающая свойства упругих колебаний и волн от низких частот (условно от 0 Гц) до предельно высоких частот 1012 — 1013 Гц, их взаимодействия с веществом и применение полученных знаний для решения широкого круга инженерных проблем. Термином «акустика» сейчас также часто характеризуют систему звуковоспроизводящей аппаратуры.

Знание закономерностей генерации акустических волн, их распространения в разных средах имеют значение практически во всех областях человеческой деятельности. Для общей характеристики роли акустики в современном мире очень удачным является созданное учёным-акустиком Робертом Линдси (Robert Bruce Lindsay) графическое изображение, известное как «колесо акустики Линдси»[1]. В нём выделены четыре области человеческой активности, в которых акустические знания имеют важное значение: науки о жизни, науки о Земле, искусство, техника. Центральное место в этой диаграмме занимают основополагающие исследования в акустике, которые объединены общим названием — физическая акустика.

Содержательный анализ истории формирования акустики как научной дисциплины представлены во многих работах разных авторов. Относительно короткое описание истории становления акустики представлено в работе акустика Р. Б. Линдси[2]. Формирование акустики как важного раздела современной физики началось задолго до начала письменной истории. Понимание того, что звук возникает при биении предмета о предмет и колебаниях различных тел, является одним из древнейших элементов в формировании научной картины мира. Важным этапом в развитии акустики было возникновение музыки. Некоторые археологические находки указывают на изготовление человеком флейты из кости с боковыми отверстиями около сорока тысяч лет назад. Считают, что первые научные исследования природы музыкальных звуков были проведены греческим философом Пифагором в VI веке до нашей эры. Его исследования связаны с изучением звуков, возникающих при колебании струн. Им была установлена зависимость между длиной струны и высотой тона. В школе Пифагора были определены количественные соотношения между частотами приятных для слуха звуков, которые были внесены в общие философские схемы гармонии в мире. Важные наблюдения относительно источников музыкальных звуков зафиксированы в Китае. Почти за две тысячи лет до нашей эры здесь была изготовлена система источников звука, которая отвечала за разделение октавы на двенадцать интервалов[3]. Первые акустические рекомендации при строительстве жилья содержались в Ветхом Завете.


Одесская опера. Оркестровая яма используется для лучшего направления в зрительный зал звукового потока
Колесо акустики Линдси, который показывает разделы акустики
Область воспринимаемых человеческим ухом звуков на плоскости давление — частота. Выделены области характерных звуков. Ось справа показывает величину плотности потока энергии в звуковых волнах с соответствующим значением величины давления
Ультразвуковое изображение плода в утробе матери