Tieto akustika je odvetvie fyziky, ktorá študuje výrobu, prenos, ukladanie, vnímanie a reprodukciu zvuku; to znamená, že podrobne študuje zvukové vlny, ktoré sa šíria hmotou, ktorá môže byť v plynnom, kvapalnom alebo tuhom stave, pretože zvuk sa nešíri vo vákuu. Zvuk je hlavným prvkom v akustike a pozostáva zo zvukových vĺn, ktoré vznikajú pri premene oscilácií v tlaku vzduchu na mechanické vlny.
Čo je to akustika
Obsah
Je to odvetvie fyziky, ktoré študuje produkciu a správanie sa počas prenosu a určenia zvukových vĺn, ako aj ich zloženie. Keď hovoríme o tom, čo je to akustika, odkazuje sa tiež na štúdium fyzických priestorov alebo priestorov, kde sa šíri zvuk, a má viac aplikácií pre udalosti, štúdiá a verejné priestory.
Aj v hudbe sa to pojmom rozumie použitie nástrojov, ktoré produkujú zvuky akusticky, okrem elektrických alebo elektronických prvkov, napríklad akustickej gitary.
Čo študuje Akustika
Majú amplitúdu (maximálna a minimálna hodnota v ich zvlnení), frekvenciu (počet kmitov za sekundu alebo opakovaní), rýchlosť (čas, ktorý uplynie od generovania do dosiahnutia prijímača), dĺžku (dĺžku vlny) alebo aká vzdialenosť existuje medzi dvoma vrcholmi alebo dolinami v ňom), perióda (čas každého cyklu na jeho opakovanie), amplitúda (množstvo energie signálu, to neznamená objem), fáza (poloha jednej vlny voči druhej) a výkon (množstvo akustickej energie za čas na zdroj).
Podľa spôsobu pohybu médiom existujú dva typy vĺn: pozdĺžne (pohyb bude rovnobežný so smerom šírenia) a priečne (pohyb je kolmý na smer šírenia).
V rámci akustického javu sa študuje nielen zvuk, ktorý je ľahko vnímateľný ľudským uchom, ale aj infrazvuk a ultrazvuk. Infrazvuk sú tie zvukové frekvencie, ktoré sú nižšie, než ľudské ucho môže vnímať (20 hertz), ale pre niektorých zvierat je celkom nápadný a použitie ako komunikáciu cez veľké vzdialenosti; zatiaľ čo ultrazvuk sú vlny, ktoré sú nad sluchom vnímané ľudskou bytosťou, okolo 20 000 hertzov.
Pre túto štúdiu predstavuje zvuk transport energie vo forme vibrácií a jeho rýchlosť bude závisieť od hustoty média a teploty vzduchu. Rýchlosť bude vyššia v pevných látkach a kvapalinách ako v plynných médiách (vzduch). Rýchlosť zvuku vo vzduchu je asi 344 metrov za sekundu pri asi 20 ° C, hoci pri každom ďalšom stupni teploty sa rýchlosť akustickej vlny zvýši rýchlosťou 0,6 m / s. V kvapalinách, konkrétne vo vode, bude rýchlosť okolo 1 440 m / s, zatiaľ čo v pevných látkach ako je oceľ bude okolo 5 000 m / s.
Dejiny akustiky
Marco Vitruvio Polión (80 / 70-15 AC), rímsky architekt a inžinier, bol predchodcom architektonickej akustiky, písal o akustických javoch, ktoré sa odohrávali v divadlách, a vďaka tomu sa zaznamenal záznam aspektov zohľadniť akustické pole pri budovaní divadelných a hudobných sál.
Neskôr inžinier, fyzik a matematik Galileo Galilei (1564-1642) uzavrel Pytagorove štúdie jasnejším definovaním vĺn, ktoré viedli k fyziologickej akustike a tým, že ju opísal ako stimul interpretovaný mysľou ako zvuk, na psychologickú akustiku. Marin Mersenne (1588-1648), francúzsky filozof a matematik, uskutočňoval experimenty na rýchlosti šírenia zvuku; a Isaac Newton (1643-1727) formulovali rýchlosť zvuku v pevných látkach. Fyzik John William Strutt (1842-1919), tiež známy ako Lord Rayleigh, písal o produkcii zvuku na strunách, čineloch a membránach.
Ďalšími slávnymi ľuďmi v histórii, ktorí sa podieľali na akustickom poli, boli astronóm, matematik a fyzik Pierre-Simon Laplace (1749-1827) so štúdiami šírenia zvuku; Hermann von Helmholtz (1821-1894), fyzik a lekár, študoval vzťah medzi tónmi a frekvenciami; Alexander Graham Bell (1847-1922), vynálezca a vedec, vyvinul telefón pozorovaním, že niektoré materiály môžu transformovať a prenášať zvukové vibrácie; Thomas Alva Edison (1847-1931), vynálezca, dosiahol s využitím gramofónu zosilnenie zvukových vibrácií.
Odvetvia akustiky
Existuje niekoľko klasifikácií, ktoré spolu pomáhajú definovať, čo je akustika, podľa spôsobu šírenia vĺn a ich praktickej využiteľnosti. Niektoré z nich sú:
Akustika Akustika
Toto je nadbytočný pojem, aj keď je veľa ľudí zvedavých. Akustika je prítomná vo všetkých odvetviach. Napríklad vo fyzickej akustike, ktorá sa zaoberá analýzou zvukových javov, zákonmi, podľa ktorých sa riadi, jej prenosom cez médiá a jej vlastnosťami; zatiaľ čo akustická metrológia je zodpovedná za vykonávanie kalibrácií v prístrojoch na meranie akustických veličín na zaznamenávanie ich kvantifikácií alebo ich výrobu.
Fyziologická akustika
Študujte uši a hrdlo, ako aj oblasť mozgu, ktorá dešifruje vlny. Sem patria jednak vydávané zvuky, jednak vnímanie a poruchy.
Architektonická akustika
Zodpovedá za štúdium akustiky v uzavretých priestoroch a priestoroch, ich správania, ako tieto priestory prispôsobiť a nastaviť pre optimálne využitie charakteristík zvuku a efektívneho šírenia v kontrolovanom priestore. Táto divízia pomohla vyvinúť na tento účel vhodné kryty, ako napríklad akustický plášť.
Priemyselná akustika
Je to odvetvie, ktoré je zodpovedné za tlmenie účinkov hluku produkovaného priemyselnou činnosťou s cieľom ochrany pracovníkov pred znečistením hlukom a jeho útokmi pomocou určitého druhu akustickej izolácie.
Akustika životného prostredia
Študujte zvuky prítomné v exteriéri, hluk v prostredí a jeho účinky na prírodu a ľudí. Tieto zvuky generuje doprava, rôzne druhy dopravy, obchodné priestory, štvrte a rôzne každodenné ľudské činnosti. Táto vetva podporuje riadenie a kontrolu hluku, aby sa znížilo hlukové znečistenie.
Akustické znečistenie
Hudobná akustika
Je to ten, ktorý študuje zvuk produkovaný hudobnými nástrojmi, ich stupnicami, akordmi, konsonanciou. To znamená, že ladenie stupnice rovnaké. Okrem vyššie spomenutých existujú aj ďalšie odvetvia, napríklad:
- Aeroakustika (zvuk produkovaný pohybom vo vzduchu)
- Psychoakustika (vnímanie zvuku človekom a jeho účinky)
- Bioakustika (štúdium sluchu na zvieratách a porozumenie ich vnímania)
- Pod vodou (detekcia zvukových objektov, napríklad radarov)
- Slectroacoustics (studuje elektronické procesy na zachytávanie a spracovanie zvuku)
- Fonetika (akustika ľudskej reči)
- Makroakustika (štúdium hlasných zvukov)
- Ultrazvuk (študuje nepočuteľný vysokofrekvenčný zvuk a jeho aplikácie)
- Vibračné (štúdium systémov s hmotnosťou a pružnosťou, ktoré dokážu vykonávať oscilačné pohyby)
- Štrukturálne (okrem iného študuje zvuk, ktorý sa šíri štruktúrami vo forme vibrácií).
Akustické javy
Sú to tie skreslenia zvukových vĺn spôsobené prekážkami alebo zmenami existujúcimi v rozmnožovacom médiu, ktoré ovplyvňujú ich vlastnosti. Medzi tieto akustické javy patria:
- Odraz: to je prípad, keď zvuková vlna narazí na pevnú prekážku, čo spôsobí, že sa odkloní od pôvodného kurzu, čím sa vytvorí efekt „odrazu“, ktorý mu umožní návrat na médium, z ktorého vychádza.
- Echo - Vyskytuje sa, keď sa vlna odrazí a odráža sa v opakujúcich sa cykloch v intervale približne 0,1 sekundy. Aby ste to vnímali, zdroj zvuku a povrch, ktorý ho odráža, musia byť od seba vzdialené najmenej 17 metrov.
- Dozvuk: Toto je jav podobný ozvenu, s tým rozdielom, že čas opakovania je menej ako 0,1 sekundy a výsledným efektom je predĺžený zvuk. V takom prípade musia byť zdroj a odrazná plocha od seba vzdialené menej ako 17 metrov.
- Absorpcia: je to, keď vlna dosiahne povrch a ten neutralizuje alebo absorbuje jeho časť a zvyšok sa odráža. Akustické panely používané v štúdiách majú túto vlastnosť, aj keď takmer úplne absorbujú zvuk.
- Lom: sú to zakrivenia, ktoré zvuk berie pri prechode z jedného média na druhé, a jeho smer a rýchlosť budú závisieť od teploty, hustoty a pružnosti rozmnožovacieho média.
- Difrakcia: je to, keď sa vlna na svojej ceste stretne s prekážkou menšou ako je jej dĺžka, čo spôsobí, že ju obklopí a vlna sa „rozptýli“.
- Rušenie: nastáva, keď sa pretínajú alebo prekrývajú dve alebo viac rôznych vĺn. Spravidla majú opačné dráhy, takže sa navzájom „zrazia“. Čím sú obe vlny rovnomernejšie z hľadiska amplitúdy, tým väčší je index interferencie.
- Pulzácie: vznikajú v prítomnosti dvoch vĺn rôznych frekvencií, ale veľmi blízkych, čo je pre ľudské ucho nepostrehnuteľné, takže sa vníma ako jedna frekvencia.
- Dopplerov efekt: je to ten, ktorý je vnímaný, keď dôjde k zvýšeniu alebo zníženiu frekvencie vlny, keď sa vysielač a prijímač posunú bližšie alebo ďalej od seba. Príklad: keď počujete prichádzať sanitku alebo hliadku, prechádza okolo a odchádza znova.
Čo je to hlukové znečistenie
Je to akustická verzia zmeny prostredia v určitom priestore. Ak dôjde k znečisteniu hlukom, bude zrejmé, že existuje nadmerný zvuk alebo hluk, ktorý mení prostredie.
Čo je to akustická pena
Existujú dve triedy prvkov určených na absorpciu v určitej mierke: materiály pohlcujúce zvuk a selektívne prvky alebo tiež nazývané rezonátory.
Prvé sa používajú na získanie primeraného času dozvuku pri činnostiach vykonávaných vo vesmíre, na redukciu alebo elimináciu ozvien a na elimináciu znečisťujúcich zvukov mimo lokality. Najčastejšie sa používa potiahnutá kamenná vlna, potiahnuté polyesterové vlákno a pružná pena z melamínovej živice.
Sekundy sú tie, ktoré sa používajú pri hľadaní dosiahnutia veľkej absorpcie nízkych frekvencií, čo v zásade skracuje doby dozvuku. Môžu byť použité ako doplnky k absorpčným materiálom alebo samostatne na vyššie popísané účely.
Typy rezonátorov sú:
- Membrána alebo membrána: neporézne a pružné materiály, napríklad drevo.
- Jednoduchá dutina: tvorená uzavretou vzduchovou dutinou, ktorá je s miestnosťou spojená úzkym otvorom.
- Dutinové potrubie založené na štrbinových paneloch: panel z neporézneho a tuhého materiálu, ktorý bol vyvŕtaný radom kruhov alebo štrbín, ktoré budú umiestnené v určitej vzdialenosti od steny miestnosti, takže bude k dispozícii priestor uzavretý vzduch tvorený obidvomi povrchmi.
