Az akusztika a fizika olyan ága, amely a hang termelését, továbbítását, tárolását, érzékelését és reprodukcióját tanulmányozza; Vagyis részletesen tanulmányozza az anyagon terjedő hanghullámokat, amelyek lehetnek gázos, folyékony vagy szilárd állapotban, mert a hang nem terjed vákuumban. A hang az akusztika elsődleges eleme, és olyan hanghullámokból áll, amelyek akkor keletkeznek, amikor a légnyomás rezgéseit mechanikai hullámokká alakítják.
Mi az Akusztika
Tartalomjegyzék
A fizika azon ága, amely a hanghullámok továbbjutása és rendeltetési helyén történő termelését és viselkedését, valamint összetételét tanulmányozza. Amikor arról beszélünk, hogy mi az akusztika, a fizikai terek vagy helyszínek tanulmányozására is utal, ahol a hang terjed, és többféle alkalmazási lehetőséggel rendelkezik események, stúdiók és nyilvános terek számára.
A zenében is ezt a kifejezést érthetjük meg olyan eszközök használatával, amelyek akusztikus hangokat produkálnak, elhagyva az elektromos vagy elektronikus elemeket, például az akusztikus gitárt.
Mit tanul az Akusztika
Úgy van amplitúdója (maximum és minimum értékeket a hullámzást), frekvencia (rezgések száma másodpercenként vagy ismétlés), sebesség (az az idő, hogy telik el, amikor keletkezik, amíg el nem éri a vevő), hossza (milyen hosszú a hullám vagy milyen távolság van benne két csúcs vagy völgy között), periódus (az egyes ciklusok ismétlésének ideje), amplitúdója (a jelenergia mennyisége nem jelent térfogatot), fázis (az egyik hullám helyzete a másikhoz képest) és teljesítmény (akusztikus energia mennyisége / forrás / idő).
Kétféle hullám létezik a közegen keresztül történő mozgásuk szerint: hosszanti (a mozgás párhuzamos lesz a terjedés irányával) és keresztirányú (a mozgás merőleges a terjedés irányára).
Az akusztikai jelenségen belül nemcsak az emberi fül által könnyen érzékelhető hangot, hanem az infrahangot és az ultrahangot is tanulmányozzák. Az infrahang azok a hangfrekvenciák, amelyek alacsonyabbak, mint amelyeket az emberi fül észlel (20 hertz), de egyes állatok esetében meglehetősen észrevehető, és nagy távolságok közötti kommunikációként használják őket; míg az ultrahang az a hullám, amely meghaladja a hallást, amelyet az ember érzékel, körülbelül 20 000 hertz.
Ennél a tanulmánynál a hang az energia transzportját képezi rezgés formájában, sebessége pedig a közeg sűrűségétől és a levegő hőmérsékletétől függ. A sebesség szilárd anyagokban és folyadékokban nagyobb lesz, mint gáznemű közegben (levegőben). A levegőben a hangsebesség körülbelül 344 méter másodpercenként, körülbelül 20 ° C-on, bár minden további hőmérsékleti Celsius-fok esetében az akusztikus hullám sebessége 0,6 m / s sebességgel növekszik. Folyadékokban, különösen vízben, a sebesség megközelítőleg 1440 m / s, míg szilárd anyagban, például acélban, körülbelül 5000 m / s lesz.
Az akusztika története
Marco Vitruvio Polión (80 / 70-15 AC) római építész és mérnök volt az építészeti akusztika előfutára, aki a színházakban zajló akusztikai jelenségekről írt, és ennek köszönhetően nyilvántartás volt olyan szempontokról, amelyek a színházi és zenei helyszínek építésénél vegye figyelembe az akusztikai teret.
Később a mérnök, fizikus és matematikus, Galileo Galilei (1564-1642) úgy fejezte be Pythagoras tanulmányait, hogy egyértelműbben meghatározta a hullámokat, élettani akusztikát váltott ki, és leírta, mint egy ingert, amelyet az elme hangként értelmez, a pszichológiai akusztikához. Marin Mersenne (1588-1648) francia filozófus és matematikus kísérleteket végzett a hang terjedésének sebességével; és Isaac Newton (1643-1727) szilárd anyagban megfogalmazta a hangsebességet. John William Strutt (1842-1919) fizikus, más néven Lord Rayleigh, a húrokon, cintányérokon és membránokon készített hangzásról írt.
A történelem további híres emberei, akik hozzájárultak az akusztikai mezőhöz, Pierre-Simon Laplace csillagász, matematikus és fizikus (1749-1827) voltak, a hang terjedésével kapcsolatos tanulmányokkal; Hermann von Helmholtz (1821-1894) fizikus és orvos tanulmányozta a hangok és a frekvenciák kapcsolatát; Alexander Graham Bell (1847-1922) feltaláló és tudós fejlesztette ki a telefont azzal, hogy megfigyelte, hogy egyes anyagok képesek átalakítani és szállítani a hangrezgéseket; Thomas Alva Edison (1847-1931) feltaláló a fonográf fejlesztésével érte el a hangrezgések erősítését.
Az akusztika ágai
Számos osztályozás létezik, amelyek együttesen segítenek meghatározni, hogy mi is az akusztika, a hullámok terjedési közege és gyakorlati hasznosságuk szerint. Néhány közülük:
Akusztika akusztikája
Ez felesleges kifejezés, bár sokan kíváncsiak rá. Az akusztika minden ágban jelen van. Például a fizikai akusztikában, amely a hangjelenségek, az általa irányított törvények, a médián keresztüli szállítás és tulajdonságainak elemzéséről szól; míg az akusztikus metrológia felelős az eszközök kalibrálásáért, hogy mérjék az akusztikai nagyságokat, hogy rögzítsék vagy előállítsák azok mennyiségét.
Élettani akusztika
Vizsgálja meg a füleket és a torkot, valamint az agy területét, amely megfejtette a hullámokat. Itt szerepelnek mind a kibocsátott hangok, mind azok észlelése és a rendellenességek.
Építészeti akusztika
Feladata az akusztika vizsgálata a zárt térben és a térben, viselkedésük, annak módja, hogyan lehet ezeket a tereket adaptálni és beállítani a hang jellemzőinek optimális kihasználása érdekében , és hatékonyan terjedni egy ellenőrzött térben. Ez a felosztás segített e célra megfelelő burkolatok, például az akusztikus héj kifejlesztésében.
Ipari akusztika
Az ágazat feladata az ipari tevékenység által okozott zaj hatásainak csillapítása annak érdekében, hogy valamilyen típusú hangszigeteléssel megvédjék a munkavállalókat a zajszennyezéstől és annak támadásaitól.
Környezeti akusztika
Tanulmányozza a szabadban jelenlévő hangokat, a környezet zaját és hatásait a természetre és az emberekre. Ezeket a zajokat a forgalom, a különféle közlekedési módok, a kereskedelmi helyiségek, a környékek és a mindennapi emberi tevékenység váltja ki. Ez az ág elősegíti a zaj kezelését és ellenőrzését a zajszennyezés csökkentése érdekében.
Akusztikus szennyezés
Zenei akusztika
Ez az, amelyik tanulmányozza a hangszerek által előállított hangot, mérlegüket, akkordjaikat, mássalhangzást. Vagyis az azonos skála hangolására. A fentieken kívül vannak más ágak is, például:
- Aeroakusztika (a levegőben történő mozgás által keltett hang)
- Pszichoakusztika (emberi hangfelfogás és hatásai)
- Bioakusztika (állatok hallását és felfogásuk megértését vizsgálja)
- Víz alatt (tárgyak érzékelése hanggal, például radarokkal)
- Slectroakusztika (a hang rögzítésének és feldolgozásának elektronikus folyamatait tanulmányozza)
- Fonetika (az emberi beszéd akusztikája)
- Makroakusztika (nagy hangok vizsgálata)
- Ultrahangos (hallhatatlan nagyfrekvenciás hang és alkalmazásainak vizsgálata)
- Vibrációs (olyan rendszerek vizsgálata, amelyeknek tömegük és rugalmasságuk oszcillációs mozgásokat képes végrehajtani)
- Strukturális (többek között a struktúrákon keresztül terjedő hangot vizsgálja rezgések formájában).
Akusztikus jelenségek
Ezek azok a torzulások a hanghullámokban, amelyeket a terjedési közegben meglévő akadályok vagy variációk okoznak, amelyek befolyásolják jellemzőiket. Ezen akusztikai jelenségek között szerepelnek:
- Visszaverődés: ilyenkor a hanghullám szilárd akadályba ütközik, és ennek következtében eltér az eredeti pályától, létrehozva egy "visszapattanó" hatást, amely lehetővé teszi, hogy visszatérjen arra a közegre, amelyből származik.
- Visszhang - Akkor fordul elő, amikor egy hullám lepattan, és kb. 0,1 másodpercenként ismétlődő ciklusokban tükröződik. Észleléséhez a hangforrásnak és az azt visszatükröző felületnek legalább 17 méteres távolságra kell lennie.
- Reverberation: Ez egy hasonló jelenség, echo, azzal a különbséggel, hogy az ismétlési idő kevesebb, mint 0,1 másodperc, és a kapott hatás egy elnyújtott hang. Ebben az esetben a forrásnak és a fényvisszaverő felületnek egymástól kevesebb mint 17 méterre kell lennie.
- Abszorpció: amikor a hullám felszínre ér, és semlegesíti vagy elnyeli annak egy részét, a többi pedig visszaverődik. A stúdiókban használt akusztikus panelek rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal, bár szinte teljesen elnyelik a hangot.
- Törés: ezek azok a görbületek, amelyeket a hang akkor kap, amikor egyik közegből a másikba halad, iránya és sebessége pedig a terjedési közeg hőmérsékletétől, sűrűségétől és rugalmasságától függ.
- Diffrakció: amikor egy hullám a hosszánál kisebb akadályba ütközik az útjában, aminek következtében körülveszi és a hullám "szétszóródik".
- Interferencia: akkor fordul elő, amikor két vagy több különböző hullám keresztezi vagy átfedi egymást. Általában ellentétes pályák vannak, ezért "ütköznek" egymással. Minél egyenlőbb mindkét hullám amplitúdóját tekintve, annál nagyobb az interferencia index.
- Pulzációk: két különböző frekvenciájú, de nagyon közeli hullám jelenlétében keletkeznek, ami az emberi fül számára észrevehetetlen, ezért egyetlen frekvenciaként érzékeli.
- Doppler-effektus: akkor érzékelhető, amikor a hullám frekvenciájának növekedése vagy csökkenése akkor következik be, amikor az emitter és a vevő közelebb vagy távolabb mozog. Példa: amikor hallja, hogy jön egy mentő vagy járőr, az elmegy, és újra elhajt.
Mi a zajszennyezés
Ez egy bizonyos térben a környezet megváltoztatásának akusztikus változata. Amikor zajszennyezés van, akkor meg kell érteni, hogy túl sok a hang vagy a zaj, amely megváltoztatja a környezetet.
Mi az akusztikus hab
Két elemosztály létezik, amelyeket egy bizonyos méretarányban képesek elnyelni: hangelnyelő anyagok és szelektív elemek, vagy más néven rezonátorok.
Az előbbieket az űrben végzett tevékenységek megfelelő visszhangjának megszerzésére, a visszhangok csökkentésére vagy megszüntetésére, valamint a helyszínen kívüli szennyező zaj megszüntetésére használják. A legszélesebb körben bevont kőgyapot, bevont poliészter szál és rugalmas melamingyanta hab.
A másodperceket kell használni, amikor alacsony frekvenciák nagy abszorpciójára törekszünk, ami elvben csökkenti a visszhangzási időket. Használhatók abszorbens anyagok kiegészítéseként vagy külön-külön a fent leírt célra.
A rezonátorok típusai a következők:
- Membrán vagy rekeszizom: nem porózus és rugalmas anyagok, például fa.
- Egyszerű üreg: zárt légüreg alkotja, amelyet keskeny nyílás köt össze a helyiséggel.
- Üreges elosztó réselt paneleken: nem porózus és merev anyagból készült panel, amelyet körök vagy rések sorozatával fúrtak, és amelyek a helyiség falától bizonyos távolságra helyezkednek el, így van hely mindkét felület által képzett zárt levegő.
