Энергия человеческого голоса

Голосовой аппарат человека, как и любой источник звука, передает энергию в окружающую среду, но эта энергия очень мала. Представьте себе, что вы на стадионе, где одновременно говорят и кричат 100 000 человек. Если превратить поток энергии этих голосов в энергию электрическую, то ее едва хватит на лампочку маленького электрического фонарика. Мощность одновременного разговора всех людей на земном шаре едва ли больше мощности автомобиля «Москвич».

Уже давно придуманы устройства, позволяющие слышать голос на далеком расстоянии. Благодаря свойству отражаться от препятствий звуковые волны можно специальными устройствами направлять в определенную сторону, подобно лучу прожектора.

Желая окликнуть кого-либо, находящегося в отдалении, мы обычно подносим ко рту ладони и тем самым направляем поток звуковой энергии в нужную нам сторону. Поэтому же принципу устроен рупор. Он создает направленную звуковую волну так, что поток ее энергии не рассеивается во все стороны, а концентрируется в одном направлении.

Греческий полководец Александр Македонский пользовался во время сражений рупором. В грохоте боя трудно было бы слышать слова команды, но, если отдавать ее через рупор, она хорошо слышна и на большом расстоянии.

Ухо и восприятие звука человеком

Наше ухо

В органе слуха различают наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо — это ушная раковина и начало слухового прохода до барабанной перепонки. За ней — область среднего уха: полость, заполненная воздухом, и три слуховые косточки. Первая из них, молоточек, одним концом сочленена с барабанной перепонкой, другим — со второй косточкой — наковальней. Наковальня соединена с третьей косточкой — стременем, которое упирается в перепонку, отделяющую среднее ухо от внутреннего. Молоточек, наковальня и стремя — это своеобразный рычажный механизм, передающий колебания барабанной перепонки во внутреннее ухо. Внутреннее ухо (лабиринт)— это полость, свернутая улиткой и наполненная жидкостью. Внутри лабиринта есть мембрана, соприкасающаяся c о слуховыми нервами.

При тишине давление воздуха с обеих сторон барабанной перепонки одинаково и она находится в состоянии покоя. Когда же в наружном ухе давление воздуха увеличивается, барабанная перепонка прогибается внутрь. При этом воздух, находящийся в среднем ухе, сжимается. Если давление воздуха в наружном ухе уменьшается, упругий воздух в среднем ухе прогибает барабанную перепонку в область наружного уха.

Любое периодическое изменение акустического давления в пределах от 16 гц до 20 кгц приводит к периодическим колебаниям барабанной перепонки. Ее колебания передаются молоточку, наковальне и стремени. Стремя передает колебания перепонке, отделяющей внутреннее ухо от среднего. В жидкости лабиринта возникают упругие волны, и они приводят в движение мембрану улитки. Мембрана соприкасается с кончиками нервных корешков, которые передают раздражение в мозг. Эти раздражения и воспринимаются мозгом как звук.

Загадка нашего слуха

Движение в виде волн встречается почти во всех областях физических явлений. Звуковые волны, как и волны в любых других физических явлениях, оказывают переменное во времени давление на предмет, стоящий на их пути.

Благодаря звуковому давлению мы и можем слышать звук. Оно ничтожно. Мы легко улавливаем чуть слышный шорох, хотя его звуковое давление на барабанную перепонку уха равно всего лишь 3•10-5 н/м ², т. е. в 3•1010 раз меньше давления атмосферного. Такое давление соответствует нагрузке примерно трем десятимиллионным грамма на 1 см². Наше ухо гораздо чувствительнее, чем самые точнейшие химические весы!

Такая чувствительность уха уже сама по себе загадочна. Физиологи рассчитали, исходя из физической упругости барабанной перепонки, на какую величину она смещается под давлением самого слабого звука, который можно еще отчетливо услышать. И получилась трудно понимаемая величина: такой слабый звук прогибает барабанную перепонку на расстояние меньше, чем... размеры атома! Науке еще не вполне ясно, как осуществляется в нашем ухе передача и восприятие столь слабых звуков.