Понятие звука тесно связано с понятием волны.

Звуковые колебания – это передающиеся в пространстве механические колебания молекул вещества среды.

При определенном возмущении (например, гитарной струны) в данном месте возникает перепад давления: воздух в процессе движения сжимается, возникает избыточное давление, которое толкает окружающие слои воздуха.

Далее эти слои тоже сжимаются, вновь создается избыточное давление, которое влияет на следующие соседние слои воздуха. Таким образом последовательно происходит передача в среде первоначального возмущения из одной точки в другую.

Тело, создающее возмущение (колебания) воздуха, называют источником звука.

Источниками звука могут служить любые тела, совершающие колебания с частотой звука, например, закрепленная в тисках колеблющаяся линейка или камертон, издающий звук при ударе по его «ножкам» специальным молоточком (рисунок 1, а,б).

Чистым тоном называется звук источника, совершающего гармонические колебания строго определенной частоты.

Источники звука подразделяются на естественные и искусственные. Например, к естественным относятся голос, шелест листьев, шум прибоя и т.п., а к

искусственным – камертон, струна, колокол, мембрана и т.п.

Следует помнить, что звук передается в пространстве только в упругой среде, в вакууме звуковые волны не передаются. Звук является продольной волной.

Звук – это воспринимаемые человеческими органами слуха механические волны, которые вызывают звуковые ощущения.

Экспериментально установлено, что слух человека воспринимает звук в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Поэтому данный диапазон называется звуковым. Существуют в природе волны с частотой менее 16 Гц (инфразвуковые) и с частотой более 20 кГц (ультразвуковые).

Но эти области человеком не воспринимаются. Диапазоны инфразвука и ультразвука доступны некоторым животными и насекомым.

Звуковым волнам свойственно распространяться в среде во все стороны. Среда, как мы знаем, может быть газообразной, жидкой или твердой, здесь обязательным является присутствие частиц, которые способны передавать колебания, то есть передача звуковых волн осуществляется только при наличии вещества. Если его нет, то никакой звук не будет слышен.

Скорость распространения звука определяется средой, в которой он распространяется. В воздухе при условии нулевой температуры и нормального давления звук передается со скоростью 330 м/с, в морской воде – примерно 1500 м/с, в металлах скорость звука может достигнуть 7000 м/с. Звук – это волна, поэтому для расчета скорости звука кроме известной формулы .

Таким образом, для существования звука важны следующие условия: источник звука; среда; слуховой аппарат (приемник звука); частотный диапазон 16–20000 Гц; интенсивность звука.

Рассмотрим характеристики звуковых волн. Прежде всего звуки различаются по степени интенсивности и высоте.

Интенсивность звука (сила звука) - средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны, в единицу времени.

Высота звука– характеристика, которая определяется частотойколебаний.Чем больше частота у тела, которое производит колебания, тем звук будет выше.

Любой реальный звук (голос человека, звучание музыкального инструмента и т.д.) –это не просто одно гармоническое колебание, а смесь нескольких гармонических колебаний с разным набором частот.

Колебание, имеющее самую низкую частоту, называют основным тоном, другие – обертонами. Разное количество обертонов, присущих тому или иному звуку, придает ему особую окраску – тембр.

Именно по тембру мы можем легко различить, например, звуки скрипки и гитары, трубы и флейты, распознать голоса знакомых людей или животных, птиц.

Еще одна характеристика – громкость.

Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. Единицы измерения громкости и уровня громкости звука в СИ – 1 децибел (1 дБ).

Однако следует помнить, что чувствительность человеческого уха различна к звукам разной частоты. При одинаковых амплитудах более громкими воспринимаются звуки, частоты которых лежат в диапазоне от 1000 Гц до 5000 Гц. Поэтому, например, женский голос с частотой 1000 Гц будет восприниматься нами громче мужского голоса с частотой 300Гц при одинаковой амплитуде колебаний их голосовых связок. То есть громкость– это субъективная характеристика, зависящая к тому же и от индивидуальных свойств слушающего человека.