V akustika je veja fizike, ki proučuje proizvodnjo, prenos, shranjevanje, zaznavanje in reprodukcijo zvoka; se pravi natančno preučuje zvočne valove, ki se širijo skozi snov, ki je lahko v plinastem, tekočem ali trdnem stanju, ker se zvok ne širi v vakuumu. Zvok je primarni element v akustiki in je sestavljen iz zvočnih valov, ki nastanejo, ko se nihanja zračnega tlaka pretvorijo v mehanske valove.
Kaj je akustika
Kazalo
To je veja fizike, ki preučuje proizvodnjo in vedenje med prenosom in ciljem zvočnih valov ter njihovo sestavo. Ko govorimo o tem, kaj je akustika, se nanaša tudi na preučevanje fizičnih prostorov ali prizorišč, kjer se širi zvok, in ima več aplikacij za prireditve, studie in javne prostore.
Tudi v glasbi je ta izraz razumljen z uporabo inštrumentov, ki zvočno proizvajajo zvoke, pri čemer ob strani ostanejo električni ali elektronski elementi, na primer akustična kitara.
Kaj preučuje Akustika
Imajo amplitudo (največje in najmanjše vrednosti pri valovanju), frekvenco (število nihanj na sekundo ali ponovitve), hitrost (čas, ki preteče od trenutka, ko je ustvarjen, dokler ne doseže sprejemnika), dolžino (koliko časa je val ali kakšna razdalja obstaja med dvema vrhovima ali dolinama v njem), obdobje (čas vsakega cikla za njegovo ponovitev), amplituda (količina signalne energije, ne pomeni glasnosti), faza (položaj enega vala glede na drugega) in moč (količina zvočne energije na čas na vir).
Glede na način premikanja skozi medij obstajata dve vrsti valov: vzdolžni (gibanje bo vzporedno s smerjo širjenja) in prečni (gibanje je pravokotno na smer širjenja).
Znotraj akustičnega pojava se preučuje ne samo zvok, ki ga človeško uho zlahka zazna, temveč tudi infrazvok in ultrazvok. Infrazvok so tiste zvočne frekvence, ki so nižje od človeško uho lahko zaznavajo (20 Hertz), vendar je za nekatere živali je zelo opazen in uporaba kot komunikacijo na velike razdalje; medtem ko so ultrazvok valovi, ki so nad sluhom in jih zazna človek, približno 20.000 herc.
V tej študiji zvok predstavlja prenos energije v obliki vibracij, njegova hitrost pa bo odvisna od gostote medija in temperature zraka. Hitrost bo večja v trdnih in tekočih snoveh kot v plinastih medijih (zrak). Hitrost zvoka v zraku je približno 344 metrov na sekundo pri približno 20 ° C, čeprav se bo pri vsaki nadaljnji stopinji Celzija hitrost akustičnega vala povečala s hitrostjo 0,6 m / s. V tekočinah, natančneje v vodi, bo hitrost približno 1.440 m / s, medtem ko bo v trdnem, kot je jeklo, približno 5.000 m / s.
Zgodovina akustike
Marco Vitruvio Polión (80 / 70-15 AC), rimski arhitekt in inženir, je bil predhodnik arhitekturne akustike, pisal je o akustičnih pojavih, ki so se dogajali v gledališčih, in zahvaljujoč temu je bilo zapisano nekaj vidikov upoštevati akustično polje pri gradnji gledaliških in glasbenih prizorišč.
Kasneje je inženir, fizik in matematik Galileo Galilei (1564-1642) zaključil Pitagorine študije, tako da je jasneje opredelil valove, kar je povzročilo fiziološko akustiko in jo opisal kot dražljaj, ki ga um razlaga kot zvok, do psihološke akustike. Marin Mersenne (1588-1648), francoski filozof in matematik, je izvedel poskuse na hitrosti širjenja zvoka; in Isaac Newton (1643-1727), oblikoval hitrost zvoka v trdnih snoveh. Fizik John William Strutt (1842-1919), znan tudi pod imenom Lord Rayleigh, je pisal o produkciji zvoka na godalih, činelah in membranah.
Drugi znani ljudje v zgodovini, ki so prispevali k akustičnemu področju, so bili astronom, matematik in fizik Pierre-Simon Laplace (1749-1827) s študijami o širjenju zvoka; Hermann von Helmholtz (1821-1894), fizik in zdravnik, je preučeval razmerje med toni in frekvencami; Alexander Graham Bell (1847-1922), izumitelj in znanstvenik, je razvil telefon z opazovanjem, da lahko nekateri materiali preoblikujejo in prenašajo zvočne vibracije; Thomas Alva Edison (1847-1931), izumitelj, je z razvojem fonografa dosegel ojačanje zvočnih vibracij.
Podružnice akustike
Obstaja več klasifikacij, ki skupaj pomagajo opredeliti, kaj je akustika, glede na medij širjenja valov in njihovo praktično korist. Nekateri med njimi so:
Akustika Akustika
To je odvečen izraz, čeprav ga mnogi zanimajo. Akustika je prisotna v vseh panogah. Na primer, v fizični akustiki, ki gre za analizo zvočnih pojavov, zakonov, v skladu s katerimi se upravlja, njenega prenosa skozi medije in njegovih lastnosti; medtem ko je akustično meroslovje tisto, ki je odgovorno za umerjanje instrumentov za merjenje akustičnih veličin, da bi jih zabeležilo ali izdelalo.
Fiziološka akustika
Preučite ušesa in grlo ter področje možganov, ki dekodira valove. Tu so vključeni tako oddani zvoki kot njihovo dojemanje in motnje.
Arhitekturna akustika
Odgovoren je za proučevanje akustike v zaprtih prostorih in prostorih, njihovega vedenja, kako prilagoditi in nastaviti te prostore za optimalno uporabo značilnosti zvoka in učinkovito širjenje v nadzorovanem prostoru. Ta oddelek je pomagal razviti ustrezne ograde za ta namen, kot je zvočna lupina.
Industrijska akustika
Podružnica je tista, ki je odgovorna za zmanjšanje učinkov hrupa, ki ga povzroča industrijska dejavnost, z namenom zaščite delavcev pred onesnaževanjem s hrupom in njegovimi napadi s pomočjo neke vrste zvočne izolacije.
Okoljska akustika
Preučite zvoke, prisotne na prostem, hrup v okolju in njegove učinke na naravo in ljudi. Te hrupe ustvarjajo promet, različne vrste prevoza, trgovski prostori, soseske in različne vsakodnevne človeške dejavnosti. Ta panoga spodbuja upravljanje in nadzor hrupa, da bi zmanjšala onesnaževanje s hrupom.
Akustično onesnaženje
Glasbena akustika
Je tisti, ki preučuje zvok, ki ga proizvajajo glasbila, njihove lestvice, akorde, sozvočje. Se pravi uglasitev obsega istega. Poleg zgoraj omenjenih obstajajo še druge podružnice, kot so:
- Aeroakustika (zvok, ki ga ustvarja gibanje v zraku)
- Psihoakustika (človeško dojemanje zvoka in njegovih učinkov)
- Bioakustika (proučuje sluh pri živalih in razumevanje njihovega zaznavanja)
- Pod vodo (zaznavanje predmetov z zvokom, kot so radarji)
- Elektroakustika (preučuje elektronske procese za zajem in obdelavo zvoka)
- Fonetika (akustika človeškega govora)
- Makroakustika (preučevanje glasnih zvokov)
- Ultrazvočni (preučuje neslišen visokofrekvenčni zvok in njegove aplikacije)
- Vibracijski (preučevanje sistemov z maso in elastičnostjo, ki lahko izvajajo nihajna gibanja)
- Strukturni (med drugim preučuje zvok, ki se širi skozi strukture v obliki vibracij).
Akustični pojavi
So tista izkrivljanja v zvočnih valovih, ki jih povzročajo ovire ali spremembe v razširjevalnem mediju in vplivajo na njihove značilnosti. Med temi akustičnimi pojavi so:
- Odsev: takrat zvočni val naleti na trdno oviro in zaradi tega odstopi od prvotnega toka, kar ustvari učinek "odbijanja", ki mu omogoča vrnitev v medij, iz katerega prihaja.
- Odmev - Pojavi se, ko se val odbije in se odraža v ponavljajočih se ciklih v intervalu približno 0,1 sekunde. Da bi ga zaznali, morata biti vir zvoka in površina, ki ga odbija, ločena za najmanj 17 metrov.
- Odmev: To je pojav, podoben odmevu, s to razliko, da je čas ponavljanja manjši od 0,1 sekunde, posledični učinek pa je podaljšan zvok. V tem primeru morata biti vir in odsevna površina oddaljeni manj kot 17 metrov.
- Absorpcija: je, ko val doseže površino in ta del nevtralizira ali absorbira, ostalo pa se odbije. Akustične plošče, ki se uporabljajo v studiih, imajo to lastnost, čeprav skoraj v celoti absorbirajo zvok.
- Lom: to so ukrivljenosti, ki jih zvok zavzame, ko prehaja iz enega medija v drugega, njegova smer in hitrost pa bosta odvisni od temperature, gostote in elastičnosti razmnoževalnega medija.
- Difrakcija: je, ko val na svoji poti naleti na oviro, manjšo od njegove dolžine, zaradi česar ga obkroži in val "razprši".
- Interferenca: pojavi se, ko se dva ali več različnih valov seka ali prekriva. Na splošno imajo nasprotne poti, zato bodo "trčili" med seboj. Bolj kot imata amplitudi oba vala, večji je indeks motenj.
- Pulsacije: nastanejo v prisotnosti dveh valov različnih frekvenc, vendar zelo blizu, kar je za človeško uho neopazno, zato ga dojemamo kot eno frekvenco.
- Dopplerjev učinek: je tisti, ki se zazna, ko pride do povečanja ali zmanjšanja frekvence vala, ko se oddajnik in sprejemnik približata ali oddaljujeta. Primer: ko slišite, da prihaja reševalno vozilo ali patrulja, gre mimo in se spet odpelje.
Kaj je onesnaževanje s hrupom
Je akustična različica spreminjanja okolja v določenem prostoru. Ko pride do onesnaženja s hrupom, se razume, da je presežek zvoka ali hrupa, ki bo spremenil okolje.
Kaj je akustična pena
Obstajata dva razreda elementov, zasnovanih za absorpcijo v določenem obsegu: materiali, ki absorbirajo zvok, in selektivni elementi ali imenovani tudi resonatorji.
Prvi se uporabljajo za doseganje ustreznih odmevnih časov pri dejavnostih, ki se izvajajo v vesolju, zmanjšanje ali odstranjevanje odmevov in za odpravo onesnaževalnega hrupa zunaj lokacije. Najpogosteje se uporabljajo prevlečena kamena volna, prevlečena poliestrska vlakna in prožna pena iz melaminske smole.
Sekunde so tiste, ki se uporabljajo pri iskanju velike absorpcije nizkih frekvenc, kar načeloma zmanjša čas odmeva. Uporabljajo se lahko kot dodatki vpojnim materialom ali ločeno za zgoraj opisani namen.
Vrste resonatorjev so:
- Membrana ali prepona: neporozni in prožni materiali, kot je les.
- Preprosta votlina: tvori jo zaprta zračna votlina, ki je s prostorom povezana z ozko odprtino.
- Vdolbinica na osnovi ožlebljenih plošč: plošča iz neporoznega in togega materiala, ki je bila izvrtana v vrsto krogov ali utorov, ki bodo na določeni razdalji od stene prostora, tako da bo prostor zaprt zrak, ki ga tvorita obe površini.
