Проходит ли звук метронома сквозь стены

15.2. Звукоизоляция. Принцип распространения звука.

Звукоизоляция перегородок. Звукозоляция перекрытий. Устройство дополнительной звукоизоляции

Шум оказывает вредное воздействие на человека, его организм, нервную систему, на общее состояние его здоровья. Поэтому внутренние помещения здания необходимо звукоизолировать. Источник шума может находиться вне здания, например движущиеся автомобили, в самом здании, например радиоприемники и телевизоры или шум иного рода.

Звук распространяется в любой среде. Если на его пути встретится какое-либо препятствие, например стена, то часть звука отражается от нее, часть проходит сквозь стену, перекрытие и пол, а часть поглощается (рис. 398). Поэтому необходимо преградить путь распространению звука во всех направлениях.

Рис. 398. Принцип распространения звука

1 — направление звуковой волны; 2 -отраженный звук; 3 — звук, проникающий в перекрытие; 4 — поглощенный звук; 5 — звук, проникающий сквозь кладку

Известно, что мягкие и пористые материалы сильнее поглощают звук, чем жесткие. Камень или железо — хорошие глушители звука при его передаче из воздуха в материал. Легкие материалы, наоборот, хорошо пропускают звук при передаче его из материала в материал. Поэтому лучше чередовать жесткие и мягкие материалы. Для устройства звукоизоляции применяют войлок, джут, резину, пробковые плиты (типа дамма, сордивит, эмпа и т. д.), маты из минеральной ваты и др.

Звукоизоляция перегородок. Легкие двойные перегородки имеют средний слой, например, в виде многослойных плит из толя, пропитанного битумной мастикой с одно- или двусторонней отделкой пробковой крошкой. Вначале возводят одну стенку перегородки и к ней вплотную приклеивают плиты; швы между ними покрывают полосами битумокартона шириной 10 см. Затем возводят другую стенку перегородки.

Если возводят двойную перегородку с воздушной прослойкой, то плиты прибивают к первой стене гвоздями с подкладками, а швы проклеивают. Другую стенку перегородки возводят на расстоянии 2-3 см от изоляции. Воздушную прослойку разбивают на высоте 75 см горизонтальными изоляционными полосами шириной 8-10 см.

Если в качестве звукоизоляции применяют маты из минеральной, базальтовой или стекловаты, то их крепят к перекрытию с помощью реек и опускают до пола. Швы закрывают битумокартоном. Затем возводят вторую стенку перегородки.

Примечание. Не следует забывать о необходимости изолировать перегородку от пола, перекрытия и боковых стен, в противном случае звук будет передаваться через эти конструкции.

Звукоизоляция перекрытий осуществляется путем применения тяжелой массивной конструкции с легкими эластичными изоляционными прокладками. Такой конструкцией является, например, железобетонное перекрытие со звукопоглощающими прокладками. В качестве упругой изоляции используют плиты дамма, сординит, изоплат, эмпа и др. Эластичные прокладки укладывают непосредственно на несущую конструкцию и при возведении всех типов стен доводят их до уровня пола (рис. 399). Пол, в том числе плинтус, не должен касаться стены во избежание образования звукового мостика.

Рис. 399. Звукоизоляция перекрытия

1 — штукатурка; 2 — железобетонная плита; 3, 4 — слои изоляции; 5 — кровельный пергамин; 6 — подстилающий бетон; 7 — бетон; 8 — чистый дощатый пол; 9 — нащельник; 10 — забетонированная планка

Устройство дополнительной звукоизоляции путем односторонней или двусторонней облицовки перегородок с воздушной изолирующей прослойкой. В перегородку забивают деревянные пробки, к которым привинчивают планки размером 2X5 см на расстоянии 50 см (в зависимости от размеров плит). Под планки помещают изолирующие прокладки. К планкам крепят плиты толщиной 2,5 см. Швы между ними предохраняют бандажами, поверх которых укладывают сетку и покрывают двумя слоями штукатурки. Первый слой — цементный раствор, накрывочный слой — известково-цементная штукатурка. При применении плит большей толщины их укладывают на раствор. Между старой перегородкой и новой стенкой из изоляционных плит оставляют промежуток шириной 3 см, в который помещают (подвешивают к перегородке) изоляционный мат (рис. 400).

Рис. 400. Звукоизоляция между старой и новой перегородками

Обсуждения

Вопросы и ответы об ультразвуке и отпугивателях

5 сообщений

Насколько эффективны отпугиватели?

Думаю, вы не раз задавали себе такой вопрос, рассуждая об ультразвуке, об этом непонятном и загадочном явлении. По какой причине крысы или мыши должны его бояться? Может эти отпугиватели ― всего лишь очередная раскручиваемая товарная новинка, моду на которую пытаются искусственно создать, продвигая на рынок в качестве эффективного средства от грызунов? Чтобы разобраться в этом, надо сначала понять, что вообще представляет собой ультразвук.

Ещё в 19-м веке люди начали использовать ультразвук. В Англии в 1883 году Гальтон создал первый ультразвуковой генератор. Основной деталью в нём, генерирующей ультразвук, являлся цилиндр с заострёнными краями, на которые подавался воздух. В последствии ультразвук стали использовать на флоте, как средство передачи сигналов на расстоянии. Затем ультразвуку нашлось более широкое применение в промышленности, в медицине и т. д.

На самом деле ультразвук не является изобретением человека. Это было очередное открытие человечества. В природе ультразвук всегда существовал и использовался такими животными, как летучие мыши, дельфины, луговые суслики и другие. Ультразвуковые отпугиватели в своей работе используют именно это природное явление, но более усовершенствованное и направленное непосредственно против крыс, мышей и комаров. Они создают высокочастотный сигнал, который не воспринимает человеческое ухо, но очень хорошо воспринимают грызуны. Человек слышит звуки в диапазоне частот от 16 герц до 20 килогерц (20 000 герц). Это среднестатистическая (осреднённая) характеристика человеческого слуха. Грызуны же способны воспринимать звуки гораздо более высоких частот, поэтому ультразвуковые отпугиватели создают раздражающие грызунов звуки в диапазоне 19 – 70 килогерц. К тому же генерируемый ультразвук имеет определённую силу (измеряемую в децибелах), благодаря чему оказывает на грызунов не просто раздражающее, а ещё и подавляющее действие. Кроме того современные ультразвуковые отпугиватели в процессе работы постоянно меняют частоту ультразвука и его интенсивность. Это исключает возможность привыкания грызунов к работе отпугивателя.

Дополнительным фактором, усиливающим действие ультразвукового отпугивателя, являются твёрдые поверхности в помещении, такие как пол (без мягкого покрытия), потолок, стены (не завешанные коврами), стёкла в окнах, а так же корпусная мебель. Многократно отражаясь от этих поверхностей ультразвук заполняет собой всё пространство помещения, в котором работает отпугиватель. В противовес этому, такие вещи, как мягкое покрытие на полу, ковры на стенах, занавески на окнах и мягкая мебель поглощают ультразвук и этим снижают эффективность работы отпугивателя. Поэтому, если в вашей квартире много ковров и мягкой мебели, то имеет смысл установить ультразвуковой отпугиватель большей мощности, с поправкой на поглощение ультразвука мягкими предметами.

В целом же практика показала, что при правильном использовании ультразвуковых отпугивателей желаемый эффект может быть достигнут даже раньше, чем это обещает сам производитель отпугивателя. Главное ― не забывать перед применением отпугивателя прочитать инструкцию от производителя и помнить наши рекомендации.

Ультразвук. Вопросы и ответы.

Что такое ультразвук?

Ультразвук — это звуковые волны с частотой свыше 20 кГц. Человек слышит звук в пределах от 20 Гц до 20 кГц, а у мышей и крыс диапазон слышимых частот гораздо выше.

Проходит ли ультразвук через стены?

Ультразвук не может проходить сквозь стены, перегородки, стекла. Он хорошо отражается от твердых материалов и покрытий (дерево, бетон, стекло и т.д.). Если поставить прибор в одну комнату или в коридор, а двери в другие помещения будут открыты, то ультразвук заполнит собой все помещения на площадь на которую рассчитан прибор.

Может ультразвук воздействовать на вредителей в стенах?

Нет. Ультразвук определенно направлен и не может проникать внутрь чего-либо твердого.

Ультразвук убивает вредителей?

Нет. Он их отгоняет, создает сигнал опасности, вызывает чувство страха и тревоги. Действие ультразвука воспринимается грызунами аналогично непрерывному действию на человека гула реактивного самолета. В результате мыши и крысы покидают помещение примерно через 2-3 недели.

Привыкают ли грызуны к прибору?

Нет. Для предупреждения эффекта привыкания грызунов к ультразвуковому излучению в приборах предусмотрено автоматическое изменение диапазона излучаемых частот ультразвука, эффективно воздействующих на грызунов.

О вредном воздействии ультразвуковых отпугивателей.

К нам иногда обращаются люди с вопросом о вредном воздействии ультразвуковых отпугивателей на человека. Данная статья была написана в качестве ответа на этот вопрос.

Чтобы увидеть, какое воздействие ультразвук оказывает на здоровье человека, надо сначала понять, что ультразвук ― это всё равно звук. То есть, это не всепроникающая радиация и не вездесущие электромагнитные волны. Это звук. И он подчиняется всем законам физики звука. Большинство из нас сейчас уже и не вспомнит, что это за законы такие, поэтому постараюсь объяснить, что называется, «на пальцах», без формул и заумных книжных формулировок.

Что вообще такое звук? Что такое звук и звуки, которые мы слышим каждый день вокруг себя?

Звук ― это колебания воздуха. Это воздушные волны, состоящие из воздуха и двигающиеся по воздуху. Чтобы представить себе это, возьмём для аналогии воду. Выйдите на набережную реки и бросьте в реку камень. Вы увидите, как по воде в разные стороны пошли волны. Это водяные волны. Они состоят из воды и двигаются только по воде. И распространяться они могут только в пределах воды. Они, например, не переходят в воздух и не продолжают двигаться там. Они не переходят в твёрдый берег реки и не продолжают двигаться по суше. Вы увидите, как столкнувшись с гранитом набережной, они отражаются от него и начинают двигаться в обратном направлении. Они не продолжают двигаться по твёрдому граниту. То есть сама набережная не начинает от этого идти волнами.

То же происходит и с воздушными волнами, которыми и является звук. Они распространяются по воздуху и в пределах воздушного пространства. Уберите воздух, и вы не услышите никакого звука. В безвоздушном пространстве звуков нет, поскольку нет воздуха, с помощью которого звук и распространяется. Это точно так же, как нет водяных волн там, где нет воды. Думаю, это понятно.

Теперь о вредности звука. На сколько звук может быть вреден для нас с вами?

Когда мы слышим какой-то звук, то у нас в отношении этого звука обычно всегда есть какое-то мнение. Например, звук может нравиться, или не нравиться. Если он не нравится, и мы не можем его выключить или другим способом избавиться от него, то он начинает нас раздражать. Или, говоря другими словами, начинает действовать на нервы. (Собственно говоря, отпугиватели именно по этому принципу и работают, действуя на нервы грызунам.) В этом и заключается весь вред, который может причинить звук ― он может раздражать людей и портить им настроение. Это если человек слышит раздражающий звук. А если звук неслышим, то о каком вреде может идти речь? Попробуйте неприятным звуком испортить настроение глухому.

Вы можете возразить: «Мы же хотим знать не о вреде звука, а о вреде ультразвука». Хорошо. Пришло время разобраться, чем же отличается просто звук от ультразвука. На самом деле отличие это существует лишь с точки зрения человека. Те воздушные колебания (волны), которые человек может слышать, называются звуком. Обычно это колебания с частотой до 18 — 20 кГц (килогерц). Колебания более высокой частоты человеческое ухо обычно уже не воспринимает. И этот более высокий диапазон звука принято называть ультразвуком, то есть находящимся за пределами слышимости. Хотя, с точки зрения физики, это тот же самый звук, просто человек его уже не может слышать из-за ограниченных возможностей слуха. С точки зрения крысы, например, нет никакого разделения звуков на звук и ультразвук. Она совершенно нормально слышит звуки с частотой аж до 60 — 70 кГц. Поэтому для крысы всё, что исходит из отпугивателя, является просто невыносимым и раздражающим звуком. Человек же к этому раздражающему звуку остаётся совершенно глух из-за вышеупомянутых ограничений слуха. О каком вреде тут вообще можно говорить? Ведь это всё равно, что пытаться раздражать глухонемого фальшивой игрой на ненастроенной скрипке. Какой ему от этого вред, если весь этот ужас он просто-напросто не слышит?

Как спастись от звука дрели, зная принцип распространения акустических волн

МОСКВА, 16 окт — РИА Новости, Ольга Коленцова. Всем известно, что в каждом доме своя слышимость. В одних домах люди даже не подозревают о существовании по соседству шумного ребенка и огромной овчарки, а в других можно проследить маршрут передвижения по квартире даже маленькой кошки.

Звуковая волна представляет собой колебания частиц, при которых происходит перенос энергии. То есть частицы меняют свое положение относительно равновесия, вибрируя вверх-вниз или влево-вправо. В воздухе частицы, помимо колебаний, находятся в постоянном хаотическом движении. Когда мы говорим, то заставляем молекулы воздуха колебаться с определенной частотой, которую регистрирует наш орган слуха. Благодаря беспорядочному движению молекул они быстрее, чем их «собратья» в твердом теле, «теряют» частоту, в пределах которой двигались ранее.

А что насчет твердых тел? Если ударить молотком по стене или полу дома, звуковая волна побежит по твердой конструкции, заставляя колебаться атомы или молекулы, из которых она состоит. Однако следует помнить, что в твердых телах частицы «упакованы» более плотно, так как они располагаются ближе друг к другу. И скорость звука в плотных средах в несколько раз выше, чем скорость звука в воздухе. При 25 градусах Цельсия средняя скорость его распространения 346 метров в секунду. А в бетоне это значение достигает 4250-5250 метров в секунду. Разница более чем в 12 раз! Неудивительно, что звуковая волна способна передаваться на большие расстояния именно в твердых телах, а не в воздухе.

Колебания молекул воздуха довольно слабы, поэтому их может поглотить толстая, например, бетонная стена. Конечно, чем она толще, тем качественнее изолирует обитателей квартиры от знакомства с секретами соседей.

Но если движение молекул воздуха остановит стена, то внутри нее звук промчится без преград. Колебания молекул твердых тел намного более «энергичны», поэтому без труда передают энергию воздушным средам. Предположим, человек на пятом этаже решил прибить полочку к стене. Движение сверла дрели заставляет колебаться молекулы, из которых состоит вся твердая поверхность. Сам человек слышит как воздушный шум, так и ударный. А вот его соседи парой этажей выше слышат только ударный шум, возникающий вследствие распространения звуковой волны по конструкции здания.

Допустим, соседи сверху топают, прыгают, стучат мячом до середины ночи, а еще их крупный кот любит перескакивать с полки шкафа на пол как раз над вашей головой. В этом случае людям обычно рекомендуют делать звукоизоляцию потолка. Но чаще всего она не помогает или помогает очень слабо. Почему? Просто звуковая волна при ударе распространяется по материалу. Она успешно побежит не только по потолку, но и по стенам и даже по полу. Поэтому для эффективной борьбы с шумом необходимо делать изоляцию всех стен комнаты. Конечно, загасить звуковую волну в самом начале намного проще и эффективнее. Ведь в случае возгорания полотенца, неудачно положенного рядом с конфоркой, мы тушим сразу полотенце, а не ждем, пока загорится вся кухня. Поэтому лучше сразу выбирать соседей сверху с шумоизолированным полом. Или при ремонте придется делать полную изоляцию спальни.

Мой дом уже не крепость: технологии, позволяющие смотреть сквозь стены

В начале 2015 года в прессе с подачи USA Today прокатилась волна публикаций о ручном радаре Range-R, применяемом американской полицией и другими государственными службами. Этот аппарат позволяет «видеть сквозь стены». А если точнее, фиксировать движение внутри закрытых помещений. Чувствительность прибора такова, что он способен почувствовать даже дыхание человека, притаившегося где-то в глубине здания за несколькими перегородками.

Существование подобного устройства для многих журналистов, описывающих возможности Range-R, оказалось сюрпризом. Между тем такие радары уже давно массово выпускаются для нужд военных и спецслужб. Они применяются ФБР в операциях по освобождению заложников, пожарными при поиске людей в завалах, Службой федеральных маршалов, отлавливающей беглых преступников, и так далее.

Раньше эта техника была доступна лишь государственным службам, да и то не всем. Сейчас благодаря совершенствованию технологий и сопутствующему снижению цен ситуация меняется. Тот же Range-R стоит около $6000, а экспериментальные модели новых радарных систем вообще строятся на основе недорогих и общедоступных Wi-Fi-модулей.

Поэтому не будет удивительным, если завтра подобное оборудование возьмут на вооружение преступники. Следовательно, самое время присмотреться поподробнее к этой технике и ее возможностям.

Есть кто живой?

Категория устройств, к которым относится Range-R, получила название through-thewall sensors (TTWS). Как и большинство других радаров, они «подсвечивают» поле зрения радиоволнами, а потом регистрируют отраженное излучение.

Легко это сделать только в теории. На практике создателям TTWS приходится комбинировать в одном устройстве сразу множество технологий и продвинутых методов обработки данных. А операторам приборов — долго учиться интерпретировать их показания.

Большинство TTWS-радаров работают на частотах от 1 до 10 ГГц — излучение в этом диапазоне относительно неплохо проникает через стены (бетон, дерево, пластик, стекло). Чтобы в этом убедиться, просто посмотрите на обширный список Wi-Fi-сетей, переполняющих эфир в вашем доме или офисе.

Чем выше частота, тем хуже излучение проходит через стены. Но зато тем точнее с его помощью получается оценить размеры и расстояния до объектов. Кроме того, некоторые материалы избирательно поглощают радиоволны в каком-то узком диапазоне. Поэтому продвинутые сканеры обычно умеют перебирать частоту на ходу или использовать сразу широкий участок спектра.

Range-R: http://t.co/btC5eOEZCF. Новый радар спецслужб может отслеживать движение внутри дома. pic.twitter.com/eEiOf1Tc83

Работа с короткими импульсами позволяет оценить расстояние до объекта по времени прохождения волны туда-обратно. А для регистрации движений используется эффект Доплера: отраженная от движущегося объекта волна чуть-чуть меняет частоту, и это позволяет, например, обнаружить незначительное перемещение грудной клетки при дыхании.

Конечно, у TTWS-устройств есть много ограничений. Самое главное — радиоволны не проникают через металл. Поэтому почувствовать человека в закрытом автомобильном кузове или в доме, обшитом алюминиевым сайдингом, никак не получится. Похожими свойствами обладает и вода, так что мокрый пористый бетон будет довольно эффективной защитой.

Да и вообще, толстый слой бетона или кирпичной кладки здорово ослабляет сигнал. При суммарной толщине стен, разделяющих радар и объект, больше 30 сантиметров разглядеть обычно уже ничего не получается.

Дальность действия большинства устройств составляет 15–20 метров, хотя приборы с большими антеннами и мощным питанием могут «бить» и метров на 70. Двигаться внутри дома может не только человек, но и собака, штора на сквозняке — далеко не всегда объекты удается однозначно различить. Особенно в условиях нехватки времени — стандартный замер занимает примерно минуту.

Большинство радаров выпускают в ручном исполнении. Во время работы их прислоняют к стене дома, чтобы исключить ошибки от тремора рук оператора. Однако бывают ситуации, когда к стене не очень-то и подойдешь, — некоторые модели крепятся на штативах, роботизированных платформах и даже дронах.

Самые простые TTWS просто показывают, есть кто живой (движущийся) в помещении или нет. Более сложные устройства определяют расстояние и направление на объект или объекты в двух или трех измерениях, строят приближенную схему помещения и так далее.

Экспериментальные решения обещают уже намного больше, по крайней мере в лабораторных условиях. Например, подвижная радарная система на базе Wi-Fi-модулей, смонтированная на паре роботов, позволяет создать план неизвестного помещения аж с двухсантиметровой погрешностью. Для серийных устройств это пока фантастика.

Как защититься: лучшая защита от «TTWS-прослушки» — экранированное помещение. Если у вас в доме хорошие толстые железобетонные перекрытия, то и делать ничего не нужно. В противном случае хороши алюминиевый сайдинг или металлизированные обои. Еще можно держать дома нескольких догов — серийные устройства больше трех целей пока не различают.

Этот (не)страшный терагерц

Если вы следите за научно-популярными новостями, то наверняка что-нибудь слышали о терагерцовых детекторах, которые и сквозь стены видят, и бомбы издалека чуют. Публикации подобного рода периодически появляются в Сети после очередного бодрого пресс-релиза какой-нибудь научной лаборатории, в который раз сообщившей о «значительном успехе на пути к…».

Мой дом уже не крепость: технологии, позволяющие смотреть сквозь стены #шпионаж #безопасность

На самом деле терагерцевые радары сегодня успешно прижились только в устройствах для досмотра пассажиров в аэропортах. В этой роли они прославились на публике благодаря способности «раздевать людей», то есть создавать довольно подробную картинку человеческого тела, скрытого под одеждой.

Большинство прочих применений «терагерца» (диапазон 300 ГГц — 10 ТГц) остаются пока в разделе «Научная фантастика». В реальности остается слишком много нерешенных проблем — от затухания сигнала на препятствиях до конструирования компактных источников излучения высокой мощности.

Еще одна городская легенда — заглядывающие через стены инфракрасные камеры. Вопреки распространенному мнению ничего подобного тепловые детекторы не умеют. Даже слой матового стекла или фанерная перегородка непрозрачны для инфракрасного детектора.

Как защититься: снять шапочку из фольги. Или, наоборот, надеть — по вкусу.

И какие вам видятся голоса?

Все, кто хоть раз смотрел фильмы про шпионов, знают, что разговор можно подслушивать издалека, через комнатное стекло. Под действием звуковых колебаний стекло вибрирует, и эти движения можно считывать лазером. В ответ придумали недорогие и эффективные «глушилки», которые крепятся на стекло и генерируют случайные помехи.

Современным шпионам жить становится проще. Они могут узнать содержание разговора в помещении, проанализировав беззвучную видеозапись со случайным фрагментом комнаты в кадре. Общий принцип работы здесь тот же, только в роли мембраны выступает любой восприимчивый к вибрациям объект внутри помещения — пакетик чипсов, поверхность воды в стакане или листья домашнего фикуса.

Стандартные оконные глушилки подобной «звукосъемке» не помешают. Правда, для того, чтобы расшифровать разговор, съемка должна проводиться специальной камерой — со скоростью записи несколько тысяч кадров в секунду (она должна быть выше, чем частота тона голоса).

Впрочем, скоростные камеры проникают в нашу жизнь быстро. Многие современные смартфоны уже умеют снимать видео с повышенной скоростью кадров, позволяющей извлекать ценную информацию (например, могут помочь идентифицировать личности участников разговора).

А в окно заглянуть в наше время совершенно не проблема — благо дроны с каждым днем становятся все дешевле и круче.

Как защититься: штора или жалюзи надежно закроют возможность «видеопрослушивания». Важно только, чтобы занавеска не могла сама выступить в качестве звуковой мембраны. Так что лучше выбирать что-нибудь потяжелее — или закрепить на шторе вышеупомянутую «глушилку».