Dźwięk, czyli fala z powietrza – pdf do pobrania

Trochę fizyki
Dźwięk przypomina nieco fale na powierzchni
wody. Nie widzimy ich, gdyż rozprzestrzeniają się
w niewidocznym powietrzu, istnieją jednak metody
wizualizacji fal akustycznych; można wówczas zobaczyć, jak hałas „przecieka” przez nieszczelności
w oknach czy kratkę wentylacyjną. Te niewidoczne
dla oka drgania powietrza są skutkiem drgań mechanicznych: strun wiolonczeli, oscylacyjnego wypływu
gazów spalinowych z silnika, uderzeń młota pneumatycznego o jezdnię. Cząsteczki powietrza, uderzane
mechanicznymi drganiami, rozchodzą się we wszystkich kierunkach, niczym bile na stole bilardowym. Gdy
wpadają do uszu – słyszymy dźwięk.
Poziom dźwięku mierzymy w decybelach (dB);
nazwa jednostki wywodzi się od wynalazcy telefonu
– Grahama Bella. Ponieważ ucho ludzkie odbiera
dźwięki w zakresie częstotliwości od 20 do 20 000
herców (Hz), ważne jest określenie swego rodzaju
średniej poziomu dźwięku w tym zakresie: jest to jednostka określana symbolem dB(A). Najważniejszym
przedziałem jest dla nas ten, w którym lokują się częstotliwości ludzkiego głosu – także śpiewu: od kilkuset
do kilku tysięcy Hz. Gdy w tym zakresie wystąpi choć
częściowe uszkodzenie słuchu, porozumiewanie się
z otoczeniem zaczyna być uciążliwe, zarówno dla słuchacza (który – nolens volens – musi się posiłkować
aparatem słuchowym), jak i dla mówiącego (który
musi wytężać głos, by zostać usłyszanym). Ubytek
słuchu może być naturalny: większość ludzi – niestety
– wraz z wiekiem słyszy coraz gorzej. Bywa też wywołany czynnikami zewnętrznymi. Głośne otoczenie
– powyżej 80 dB(A) – powoduje przy długotrwałej
ekspozycji chwilowe osłabienie słyszenia: nazywa
16
tadeusz juliszewski
dźwięk, czyli
fala z powietrza
trzy słowa o decybelach
się to czasowym podniesieniem progu słyszenia
(CPPS). Jeśli narząd słuchu nie zregeneruje się
w ciszy, chwilowe osłabienie utrwala się...
Hałas
Hałasem określa się każdy dźwięk uciążliwy dla
człowieka, niekoniecznie głośny. W tym znaczeniu
hałasem jest zatem dźwięk startującego samolotu,
ale także dźwięk kropel spadających z nieszczelnego
kranu. Kto nie wierzy, niech spróbuje zasnąć, gdy
za szafą słabiutko chroboce mysz. Gwar dyskotekowy nie jest hałasem dla nastolatków, lecz jest
hałasem dla nieszczęsnych mieszkańców bloku
sąsiadującego z dyskoteką. Wiek człowieka, chwilowy nastrój, zmęczenie, subiektywne upodobania
– to tylko niektóre z czynników decydujących o tym,
jak reagujemy na dźwięki docierające z otoczenia.
fot. : marcin klag
Dlaczego głos kochanej kobiety przyspiesza bicie serca mężczyzny, gdy krzyczy, ale i wtedy, gdy
cichutko szepce? Dlaczego ryk motocykla upaja easy
ridera, a przeraża przechodnia? Dlaczego muzyka
Schuberta miała przynosić ukojenie Mistrzowi i Małgorzacie? Dlaczego heavy metal wprawia w trans
nastolatków, a drażni emeryta? Przecież w każdym
przypadku to tylko dźwięki.
Reakcja psychiczna na hałas (np. rozdrażnienie)
zaczyna się już przy poziomie 40 dB(A). Przy
ok. 70 dB(A) reakcja obejmuje nerwowy układ
wegetatywny (ten, który steruje pracą serca, płuc
i innych wewnętrznych organów). Przy 120 dB(A)
hałas wywołuje fizyczny ból.
Mamy oczywiście metody obrony przed hałasem
– hałas środowiskowy jest bowiem normowany. Przepisy określają dopuszczalny hałas w czytelni biblioteki,
sali operacyjnej, biurze, osiedlu mieszkaniowym, ale
także hałas ciągnika rolniczego i samochodu ciężarowego. Kto pamięta ciężarówki i autobusy sprzed
15-20 lat i porówna je ze współczesnymi, ten wie,
jak mocno zakneblowano te ryczące, mechaniczne
potwory. Normalizacja i przepisy są konsekwencją
utrapienia, jakim stał się hałas w miejscu pracy, zamieszkania, wypoczynku – wszędzie. W przyszłości
normowany będzie zapewne także poziom hałasu
w miejscach, które uznawano do tej pory za ostoję
ciszy, np. na wsiach. Zdarza się, że praca ciągników,
kombajnów i innych urządzeń rolniczych (suszarnie,
wentylatory) odbiera całą przyjemność agroturystyki...
Czy normy i przepisy są jednak przestrzegane? Tak,
jak wszystkie przepisy (Autor chce w tym miejscu
wyznać Czytelnikowi, iż od dawna jest przekonany
o drugorzędnym znaczeniu jakichkolwiek przepisów
w ludzkich poczynaniach, ale to już inna historia…).
Przestrzeń zamknięta
Przestrzenią zamkniętą jest sala filharmonii, teatru,
kina, McDonalda i sypialnia w mieszkaniu. Zamkniętą
– w sensie akustycznym, gdyż dźwięk wydobywający
się z pomieszczenia napotyka na przeszkody (ściany,
sufit, podłogę). Przeszkoda pochłania, przepuszcza lub
odbija dźwięki w zależności od materiału, z jakiego jest
wykonana, a także zależnie od jego kształtu i grubości.
Współczesna wiedza oraz dostępne materiały i konstrukcje pozwalają niemal dowolnie kontrolować ich
przepływ – do wnętrza lub na zewnątrz. Przykładem
są tu radiowe czy telewizyjne studia nagrań czy też
(byłe?) pomieszczenia przesłuchań więźniów.
Sprzeczki małżeńskie mieszkańców bloku można by zamknąć w obrębie mieszkania, gdyby ściany,
sufit i podłogę wyłożyć materiałami pochłaniającymi
i odbijającymi fale dźwiękowe. Dźwięki kłótni krążyłyby po pomieszczeniu aż do uspokojenia małżonków
– i na nic zdałoby się przykładanie uszu do ściany
przez wścibskich sąsiadów... Izolacja (obudowa)
źródła hałasu jest podstawową metodą zapobiegania
rozprzestrzenianiu się dźwięków. W sytuacji, gdy nie
daje nam spokoju hałas uliczny, wymieniamy stare
okna na nowoczesne (dźwiękoszczelne) – także
wtedy wykorzystując izolacyjność akustyczną materiałów (np. szyb okiennych). Izolacyjność tę określa
się jako różnicę poziomu dźwięku po obydwu stronach
przegrody (np. okna). Izolacyjność 20 dB(A) oznacza
np., że z hałasu zewnętrznego 90 dB(A) dotrze do nas
tylko 70 dB(A). Gdy wiemy, jaka częstotliwość dźwięku
dominuje w naszym otoczeniu zewnętrznym, możemy
dobrać odpowiadającą nam grubość i rodzaj szkła (lub
ilość szyb w oknie) i wybrać najbardziej skuteczne
ograniczenie przenikania hałasu do wnętrza pomieszczenia. Niestety, tylko przedstawiciele nielicznych firm
wymieniających stare okna na nowe potrafią rzeczowo
o tym porozmawiać.
Zamknięcie przestrzeni tak, aby dźwięki nie
przeszkadzały, lub wręcz nie zagrażały człowiekowi,
bywa jednak kłopotliwe (czytaj: kosztowne). Jak bowiem zamknąć przestrzeń wokół robotnika kruszącego
asfalt młotem? Zamknięcie uszu dla hałasu pozostaje
wówczas jedynym rozwiązaniem. Służą do tego tzw.
ochronniki słuchu (używa ich robotnik pracujący młotem pneumatycznym) lub stopery do uszu, ostatnia
deska ratunku przed wszechobecnym hałasem.
Stopery, zrobione z pszczelego wosku lub wykonane
z sztucznego tworzywa, można kupić w aptece lub
w kiosku. Czytelnika zainteresowanego zagadnieniami
izolacyjności akustycznej zachęcam do przeczytania
załączonej do nich ulotki – na ogół są one profesjonalnie opracowane (zarówno ulotki, jak i stopery).
Aby ocenić głośność otoczenia, w którym
przebywamy, proponuję przyjrzeć się następującej, podręcznikowej skali. Proszę wykorzystać
skalę do pomiaru głośności podczas koncertu
rockowego, podczas rozmowy w gwarnym pubie,
ale także wtedy, gdy w użyciu jest discman!
Hałas
(dB)
Głos
Odległość
(m)
45
55
normalny
normalny
podniesiony
głośno
podniesiony
głośno
krzyk
głośno
krzyk
krzyk
3
1
2
4
0,7
1,5
3
0,3
1
0,3
65
85
Porozumiewanie
się mową
swobodne
dobre
dobre
dobre
przerywane
przerywane
przerywane
złe
złe
złe
Przestrzeń półotwarta (półzamknięta)
Hałas komunikacyjny, do niedawna uciążliwy
tylko w miastach, rozlał się dziś wszędzie tam,
gdzie asfalt i beton wytyczają drogi samochodom
osobowym i ciężarówkom. Autostrady i wszystkie
inne drogi kołowe przyspieszają wprawdzie podróżowanie, ale także rozstrój nerwowy mieszkańców
pobliskich wiosek i miast. To ich skargi i protesty
spowodowały, że w kosztach budowy każdej
drogi szybkiego ruchu mieści sie koszt budowy
ekranów akustycznych. Kilometry betonowych,
stalowych lub plastikowych ścian o wysokości
kilku metrów, ciągnące się po obydwóch stronach
drogi, to typowy element krajobrazu w krajach Unii
Europejskiej. Ekrany akustyczne tworzą swego ro-
17
dzaju półzamkniętą przestrzeń wokół drogi. Stąd
hałas wydobywa się w kierunku nieba... może
wołając o pomstę na konstruktorów i producentów
piekielnie hałaśliwych pojazdów?
Przestrzeń wspólna
Dźwięki przynoszą nam informacje od ludzi
i z otoczenia. Mogą działać kojąco, a mogą drażnić.
Przy pomocy dźwięków nauczyciel wlewa wiedzę
do głów uczniów. Za pośrednictwem dźwięków indoktrynuje nas telewizja i radio (wystarczy zajrzeć
do „Roku 1984” Orwella). Reklama dźwiękowa
uwodzi nas nachalnie i za nasze pieniądze. Spośród
wszystkich uciążliwych czynników środowiskowych
hałas wymieniany jest najczęściej.
Ale przecież nie każdy dźwięk jest hałasem:
są takie, których wyczekujemy z utęsknieniem, które
nas cieszą, gdy je usłyszymy. Mało kto nazwie hałasem
gaworzenie niemowlaka, telefon od ukochanej osoby,
piosenkę w wykonaniu ulubionego artysty, „Cztery pory
roku” Vivaldiego, szum lasu czy dzwoneczki sań! Jeśli po trzech godzinach oczekiwania rozlega się głos
informujący o przyjeździe opóźnionego pociągu, nie
drażni on udręczonych pasażerów, choćby osoba
zapowiadająca kaleczyła język ojczysty, a głośniki
skrzeczały... Najlepszym czujnikiem wskazującym, czy
dźwięk jest, czy nie jest hałasem, jesteśmy my sami.
Kłopot jedynie w tym, że nasze reakcje na różne
dźwięki są zróżnicowane, a niekiedy nawet sprzeczne.
I tu zaczyna się rzeczywisty problem.
Dlatego jeśli szanujemy siebie, swoich sąsiadów, kolegów w pracy i każdego nieznajomego,
próbujmy obniżyć poziom produkowanych przez
nas dźwięków, jakiekolwiek byłoby ich znaczenie
dla nas samych. Brzmienia – podobnie jak dotyk
– łatwo naruszają prywatność otaczających nas
osób, zwłaszcza gdy są dla nich niepożądane.
Krzyk, głośne hamowanie samochodu pod blokiem
czy głośna muzyka puszczana nocą to niemiłe
„dotknięcia”, na które hałasujący skazuje (czasem
nieświadomie) swoje otoczenie. Niemiłe i rażące
jak plucie na chodnik, wyrzucanie niedopałków
papierosa na ulicę, a śmieci – do ogródka sąsiada.
Nie wypluwajmy i nie wyrzucajmy dźwięków, których
sami nie znosimy. Za to przypomnijmy sobie czasem
pierwsze słowa „Dezyderaty”: „Przechodź spokojnie
przez hałas i pośpiech/ I pamiętaj, jaki spokój można
znaleźć w ciszy…”