Dacă o undă sonoră nu întâlnește obstacole în calea sa, se propagă uniform în toate direcțiile. Dar nu orice obstacol devine un obstacol pentru ea.

După ce a întâlnit un obstacol în calea sa, sunetul se poate îndoi în jurul lui, poate fi reflectat, refractat sau absorbit.

difracția sunetului

Putem vorbi cu o persoană care stă la colțul unei clădiri, în spatele unui copac sau în spatele unui gard, deși nu-l putem vedea. O auzim pentru că sunetul este capabil să se îndoaie în jurul acestor obiecte și să pătrundă în zona din spatele lor.

Se numește capacitatea unui val de a ocoli un obstacol difracţie .

Difracția este posibilă atunci când lungimea de undă a undei sonore depășește dimensiunea obstacolului. Undele sonore de joasă frecvență sunt destul de lungi. De exemplu, la o frecvență de 100 Hz, este de 3,37 m. Pe măsură ce frecvența scade, lungimea devine și mai mare. Prin urmare, o undă sonoră se îndoaie cu ușurință în jurul obiectelor pe măsura ei. Copacii din parc nu ne împiedică deloc să auzim sunetul, deoarece diametrele trunchiurilor lor sunt mult mai mici decât lungimea de undă a undei sonore.

Datorită difracției unde sonore pătrunde prin crăpăturile și găurile obstacolului și se propagă în spatele lor.

Să plasăm un ecran plat cu o gaură în calea undei sonore.

Când lungimea undei sonore ƛ mult mai mare decât diametrul găurii D , sau aceste valori sunt aproximativ egale, atunci în spatele găurii sunetul va ajunge în toate punctele zonei care se află în spatele ecranului (zona de umbră a sunetului). Frontul de undă de ieșire va arăta ca o emisferă.

Dacă ƛ doar puțin mai mic decât diametrul fantei, apoi partea principală a undei se propagă direct, iar o parte mică diverge ușor în lateral. Și în cazul când ƛ mult mai putin D , întregul val va merge în direcția înainte.

reflexia sunetului

În cazul unei unde sonore care lovește interfața dintre două medii, sunt posibile diferite opțiuni pentru propagarea ulterioară a acesteia. Sunetul poate fi reflectat de la interfață, poate merge pe alt mediu fără a schimba direcția, sau poate fi refractat, adică merge, schimbându-și direcția.

Să presupunem că pe calea undei sonore a apărut un obstacol, a cărui dimensiune este mult mai mare decât lungimea de undă, de exemplu, o stâncă abruptă. Cum se va comporta sunetul? Deoarece nu poate ocoli acest obstacol, se va reflecta din el. În spatele obstacolului se află zona de umbră acustică .

Sunetul reflectat de un obstacol este numit ecou .

Natura reflectării undei sonore poate fi diferită. Depinde de forma suprafeței reflectorizante.

reflecţie numită schimbare a direcției undei sonore la interfața dintre două medii diferite. Când este reflectată, unda revine la mediul din care a provenit.

Dacă suprafața este plană, sunetul este reflectat de ea în același mod în care o rază de lumină este reflectată într-o oglindă.

Razele sonore reflectate de o suprafață concavă sunt focalizate într-un punct.

Suprafața convexă disipează sunetul.

Efectul dispersiei este dat de coloane convexe, muluri mari, candelabre etc.

Sunetul nu trece de la un mediu la altul, ci este reflectat de el dacă densitățile mediilor diferă semnificativ. Deci, sunetul care a apărut în apă nu trece în aer. Reflectat de interfață, rămâne în apă. O persoană care stă pe malul râului nu va auzi acest sunet. Acest lucru se datorează diferenței mari de rezistență la val a apei și a aerului. În acustică, rezistența undelor este egală cu produsul dintre densitatea mediului și viteza sunetului în acesta. Deoarece rezistența la valuri a gazelor este mult mai mică decât rezistența la valuri a lichidelor și solidelor, atunci când lovește granița aerului și apei, o undă sonoră este reflectată.

Peștii din apă nu aud sunetul care apare deasupra suprafeței apei, dar disting clar sunetul, a cărui sursă este un corp care vibrează în apă.

refracția sunetului

Se numește schimbarea direcției de propagare a sunetului refracţie . Acest fenomen apare atunci când sunetul trece dintr-un mediu în altul, iar viteza de propagare a acestuia în aceste medii este diferită.

Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de reflexie este egal cu raportul vitezelor de propagare a sunetului în medii.

Unde i - unghiu de incidenta,

r este unghiul de reflexie,

v1 este viteza de propagare a sunetului în primul mediu,

v2 este viteza de propagare a sunetului în al doilea mediu,

n este indicele de refracție.

Refracția sunetului se numește refracţie .

Dacă unda sonoră nu cade perpendicular pe suprafață, ci sub un unghi diferit de 90°, atunci unda refractată se va abate de la direcția undei incidente.

Refracția sunetului poate fi observată nu numai la interfața dintre medii. Undele sonore își pot schimba direcția într-un mediu neomogen - atmosfera, oceanul.

În atmosferă, refracția este cauzată de modificările temperaturii aerului, ale vitezei și direcției de mișcare a maselor de aer. Și în ocean, apare datorită eterogenității proprietăților apei - presiune hidrostatică diferită la diferite adâncimi, temperaturi diferiteși salinitate diferită.

absorbția sunetului

Când o undă sonoră lovește o suprafață, o parte din energia sa este absorbită. Și câtă energie poate absorbi un mediu poate fi determinată cunoscând coeficientul de absorbție a sunetului. Acest coeficient arată ce parte din energia vibrațiilor sonore este absorbită de 1 m 2 din obstacol. Are o valoare de la 0 la 1.

Unitatea de măsură pentru absorbția sunetului se numește sabin . Ea și-a luat numele de la fizician american Wallace Clement Sabin, fondatorul acusticii arhitecturale. 1 sabin este energia care este absorbită de 1 m 2 din suprafață, al cărei coeficient de absorbție este 1. Adică o astfel de suprafață trebuie să absoarbă absolut toată energia undei sonore.

Reverberaţie

Wallace Sabin

Proprietatea materialelor de a absorbi sunetul este utilizată pe scară largă în arhitectură. Cercetând acustica sălii de curs, parte a Muzeului Fogg, Wallace Clement Sabin a ajuns la concluzia că există o relație între dimensiunea sălii, condițiile acustice, tipul și aria materialelor fonoabsorbante, și timpul de reverberație .

Reverb numit procesul de reflectare a unei unde sonore din obstacole și atenuarea treptată a acesteia după oprirea sursei sonore. Într-un spațiu închis, sunetul poate sări de pe pereți și obiecte de mai multe ori. Ca urmare, apar diverse semnale de ecou, ​​fiecare sună ca separat. Acest efect se numește efect de reverb .

Cea mai importantă caracteristică a unei camere este timpul de reverberație , care a fost introdus și calculat de Sabin.

Unde V - volumul camerei,

DAR – absorbția generală a sunetului.

Unde un i este coeficientul de absorbție a sunetului al materialului,

Si este aria fiecărei suprafețe.

Dacă timpul de reverberație este lung, sunetele par să „rătoarcă” prin cameră. Se suprapun unul pe altul, îneacă sursa principală de sunet, iar sala devine în plină expansiune. Cu un timp scurt de reverberație, pereții absorb rapid sunetele și devin surzi. Prin urmare, fiecare cameră trebuie să aibă propriul calcul exact.

Pe baza rezultatelor calculelor sale, Sabin a aranjat materialele fonoabsorbante în așa fel încât „efectul de ecou” să fie redus. Și Boston Symphony Hall, la care a fost consultant acustic, este încă considerată una dintre cele mai bune săli din lume.

Viteza de propagare a sunetului în aer c \u003d 331,45 rădăcină T / 273

331 m/s la 0˚s

Interferența undelor sonore - vibratii impunatoare. din mai multe surse

Câmpul sonor este regiunea spațiului din pisică. unde sonore.

Presiunea sonoră - P-diferența dintre valoarea instantanee a presiunii totale și presiunea medie observată în mediu în absența unui câmp sonor

р=Pm sin (wt+ φ) ˂p˃=Pa= n/m²

R eff=Рm root2 Рm- amplitudinea presiunii

Interferență - fenomen fizic, care se observă atunci când se suprapun mai multe procese ondulatorii și constă în abateri locale ale intensității totale de la suma intensităților undelor de intrare.

Propagarea sunetelor în atmosferă este influențată de mulți factori: temperatura la diferite înălțimi, curenții de aer. Ecoul este sunetul reflectat de pe o suprafață. Undele sonore pot fi reflectate de pe suprafețe solide, din straturi de aer în care temperatura diferă de temperatura straturilor învecinate.

difracția sunetului(lat. diffractus - literalmente spart, spart) - un fenomen care poate fi considerat ca o abatere de la legile opticii geometrice în timpul propagării undelor. Inițial, conceptul de difracție se referea doar la rotunjirea obstacolelor prin unde, dar în interpretarea modernă, mai largă, o gamă foarte largă de fenomene care apar în timpul propagării undelor în medii neomogene, precum și în timpul propagării undelor limitate. în spațiu, sunt asociate cu difracția.

Viteza sunetului- viteza de propagare a undelor sonore în mediu.

De regulă, viteza sunetului în gaze este mai mică decât în ​​lichide, iar în lichide viteza sunetului este mai mică decât în solide.

Viteza sunetului în orice mediu este calculată prin formula:

unde β este compresibilitatea adiabatică a mediului; ρ - densitate.

Pentru gaze, această formulă arată astfel:

unde γ este indicele adiabatic: 5/3 pentru gazele monoatomice, 7/5 pentru gazele biatomice (și pentru aer), 4/3 pentru gazele poliatomice; k- constanta lui Boltzmann; R- constanta universala a gazului; T- temperatura absolută în kelvin; t- temperatura in grade Celsius; m- masa moleculara; M - Masă molară. În ordinea mărimii, viteza sunetului în gaze este apropiată de viteza medie mișcarea termică a moleculelor și, în aproximarea exponentului adiabatic constant, este proporțională cu rădăcină pătrată din temperatura absolută.

Pentru solide, viteza sunetului poate fi calculată ca:

Unde K- modul de compresie integral; E- modulul Young; ν - raportul lui Poisson.

În aer, în condiții normale, viteza sunetului este de 331,46 m/s (1193 km/h).

În apă, viteza sunetului este de 1485 m/s. (vezi Experiența Colladon-Sturm)

La solide, viteza sunetului este de 2000-6500 m/s.

23. Câmp sonor și principal mărimi fizice caracterizând-o. (Presiunea sonoră, densitatea câmpului sonor). Puterea sunetului, intensitatea sunetului.

Densitatea câmpului sonor, D este energia sonoră conținută într-o unitate de volum a mediului D \u003d p² / pc² p este densitatea mediului kg / m³; c este viteza sunetului în mediu

Sunet de putereși numărul p energie sonoră emis de sursa de sunet pe unitatea de timp

Caracter. sursa de sunet sau zgomot cantitatea de energie sonoră care trece în 1s prin zona S care înconjoară sursa de sunet ˂p˃=Vm

Intensitatea sunetului, I - cantitatea de energie sonoră propagată în câmpul sonor pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață (dacă undele din câmpul sonor merg într-o singură direcție)

I=r²/rs ˂I˃=W/m²; p-densitatea mediului rs-rezistența acustică a mediului (impedanță) kg/m²s

Câmp sonor, o regiune a spațiului în care se propagă undele sonore, adică vibrațiile acustice ale particulelor dintr-un mediu elastic (solid, lichid sau gazos) care umplu această regiune. Unda sonoră este complet determinată dacă, pentru fiecare dintre punctele sale, este cunoscută modificarea în timp și spațiu a oricăreia dintre mărimile care caracterizează unda sonoră: deplasarea unei particule oscilante dintr-o poziție de echilibru, viteza de oscilație a particulei, sau presiunea sonoră în mediu; în unele cazuri, sunt de interes modificări ale densității sau temperaturii mediului în prezența unei unde sonore.

Pe partea energetică, energia sonoră se caracterizează prin densitatea energiei sonore (energia procesului oscilator pe unitate de volum); în acele cazuri în care transferul de energie are loc în unda sonoră, acesta este caracterizat de intensitatea sunetului, adică energia medie în timp transferată pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe direcția de propagare a undei.

Modelul undelor sonore în cazul general depinde nu numai de puterea acustică și caracteristicile de directivitate ale emițătorului — sursa de sunet — ci și de poziția și proprietățile interfețelor dintre diferite medii elastice, dacă există astfel de suprafețe. Într-un mediu omogen nemărginit, câmpul static este câmpul unei unde care se deplasează. Departe de o sursă în zona de presiune sonoră a aproape orice emițător, presiunea sonoră scade conform legii 1/ r(Unde r- distanta fata de sursa.

Intensitatea sunetului (absolută) - o valoare egală cu raportul fluxului de energie sonoră dP printr-o suprafață perpendiculară pe direcția de propagare a sunetului către zonă dS aceasta suprafata:

Pentru comparații cantitative ale volumului, este necesar să se introducă conceptul de intensitate a sunetului. Intensitatea unei unde sonore este definită ca fluxul mediu de energie printr-o unitate de suprafață a frontului de undă pe unitate de timp. Cu alte cuvinte, dacă luăm o singură zonă (de exemplu, 1 cm 2), care ar absorbi complet sunetul și o plasăm perpendicular pe direcția de propagare a undei, atunci intensitatea sunetului este egală cu energia acustică absorbită într-o secundă. . Intensitatea este de obicei exprimată în W/cm2 (sau W/m2).

Presiunea sonoră - diferența dintre presiunea existentă în mediu p nunta la acest moment, și presiunea atmosferică p ATM.

Se măsoară în pascali (o forță de 1 N aplicată pe o suprafață de 1 mp). Presiunea atmosferică ~10 5 Pa. Presiunile sonore ale vorbirii și muzicii sunt de până la 100 Pa.

Ca orice forță, presiunea sonoră are o direcție. Cu toate acestea, presiunea se referă la o forță perpendiculară pe suprafață.

Viteza undei sonore (viteza sunetului) cu stele în mediu depinde de masa moleculelor sau atomilor și de distanța dintre ele. Și ei, la rândul lor, depind de compoziție chimică substanță, temperatura acesteia și pentru gaze și presiune. Pentru calcule tehnice, este suficient să luați în considerare

,

unde T - temperatura, K. La normal presiune atmosferică iar T=290 K (17 0 С) viteza sunetului 340 m/s.

Densitatea energiei sonore e este energia conținută într-o unitate de volum a mediului de propagare.

Timpul de parcurs al unei unde de lungime unitară de-a lungul fasciculului 1/s sv => e =I/s sv; [e]=[W/m2]/[m/s]=[W*s/m3]=[J/m3].

Densitatea energiei prin presiune:

.

Densitatea de energie, spre deosebire de intensitate, este o valoare scalară și, prin urmare, poate fi folosită și în cazurile în care este dificil sau imposibil să se determine razele și fronturile de undă, de exemplu, când undele sonore se propagă în încăperi.

25. Nivelul intensității sonore și nivelul presiunii sonore. Nivel de putere sonoră. Nivel de presiune sonoră echivalent și nivel de sunet echivalent.

Unități de nivel sonor Nivelul de intensitate a sunetului este măsurat în zecimi de Bell (B) - decibeli (dB)

Pentru diverse niveluri presiunea sonoră - diverse conditii percepția sunetului:

124-ciocan pneumatic

94- în interiorul vagonului de metrou

85-în interiorul autobuzului

25 dormitoare noaptea

Adăugarea nivelurilor de intensitate a sunetului

Fie n surse sonore, fiecare dintre ele într-un punct dat al câmpului având aceeași intensitate a sunetului I(primul), cu un nivel de intensitate L(primul) L=lg·I(primul). Intensitatea totală a sunetului I=I(primul) n; Nivel total de intensitate a sunetului:

Semnificația lui 10lgn:

24. Legea lui Weber - Fechner și interpretarea sa în acustică. Unități ale nivelului de intensitate a sunetului. Adăugarea nivelurilor de intensitate a sunetului.

Pentru toate simțurile umane, senzația este proporțională cu logaritmul stimulului, valorificat în unități ale pragului de senzație.

Proprietățile logaritmilor log6a este exponentul lui b care trebuie crescut numărul b pentru a obține numărul a.

Nivelul intensității sunetului și nivelul presiunii sonore. Interval de presiune sonoră

Nivel de intensitate a sunetului

Nivelul intensității sunetului exprimat în termeni de presiune sonoră

Lp=20 lg (p/pₒ)

Pragul de presiune acustică pₒ corespunde pragului de intensitate sonoră Iₒ

рₒ=2 10(*in (-5) grade)* Pa; I0 \u003d 10 (* în - 12 grade *) W / m²; pₒ = 10 (* în - 12 grade) W;

corespunzător pragului de auz la o frecvenţă de 1000 Hz

La valori de prag, nivelul intensității sunetului și nivelul presiunii = 0

Nivel de putere sonoră Lp=10 lg(p/pₒ) prag de durere: p=2 10²Pa I=10² W/m² L=140 dB

Conversație normală - 50-60 dB

Practic silențios - 10 dB

Pragul de audibilitate liniște moartă - 0dB

DAR: mai puțin de 20db este greu de obținut

Intensitatea undei I se numește valoarea numeric egală cu energia medie în timp E, transportată de undă pe unitatea de timp prin suprafața unitară a suprafeței, situată perpendicular pe direcția de propagare a undei:

unde S este aria suprafeței prin care trece valul, t este timpul trecerii sale prin această suprafață. Unitatea de intensitate a undei: J / (m 2 s) \u003d W / m 2.

Sunetul este un obiect al senzațiilor auditive, de aceea este, de asemenea, evaluat subiectiv de către o persoană. Caracteristicile subiective ale sunetului sunt: ​​înălțimea - determinată de frecvența tonului, timbrul - determinată de compoziția spectrală a sunetului, volumul - nivelul senzației auditive, în funcție în primul rând de intensitatea sunetului. Prin urmare, caracteristicile obiective ale sunetului sunt: ​​frecvența, intensitatea, spectrul acustic. Urechea umană percepe sunete la o frecvență de 1 kHz cu o intensitate de cel puțin I 0 =10 -12 W/m 2 și se numește intensitate la pragul auzului. Intensitatea maximă a sunetului la o frecvență de 1 kHz, percepută de o persoană I b \u003d 10 W / m 2, se numește pragul durerii, deoarece provoacă durere. Diferența dintre I 0 și I b este foarte mare (I b / I 0 \u003d 10 13), deci este convenabil să folosiți o scară logaritmică pentru măsurători. În acest sens, se introduce valoarea nivelului de intensitate a sunetului, egală cu logaritmul zecimal al raportului dintre intensitatea sunetului studiat I și intensitatea I 0 la pragul de auz.

Nivelul de intensitate a sunetului este măsurat în bels. bel - există o unitate a scalei nivelurilor de intensitate a sunetului, corespunzătoare unei modificări a intensității de 10 ori. De obicei, se folosește o unitate de 10 ori mai mică, numită decibel (dB). Atunci formula (4.11) ia forma .

Dacă L=1 dB, atunci , a . Astfel, un decibel corespunde acestor două niveluri, ale căror intensități diferă cu un factor de 1,26.

Conform legii Weber-Fechner, creșterea forței senzației este proporțională cu logaritmul raportului dintre intensitățile a doi stimuli comparabili.

Legea Weber-Fechner stă la baza creării scalei nivelului de volum, precum și a scalei nivelului de intensitate. Ca urmare, zona de auz este limitată atât deasupra cât și dedesubt de curbe. Aceste curbe se bazează pe măsurători efectuate cu persoane care au cele mai sensibile organe ale auzului. Pentru majoritatea oamenilor, zona de auz este mai mică; pentru mulți, limita de frecvență apare la 18, 15 și chiar la 10 kHz. De asemenea, o intensitate de 10 -12 W/m 2 nu este resimțită de fiecare persoană. Odată cu vârsta, zona auzului se îngustează. Dacă urechea este deteriorată, poate deveni destul de mică, iar cu surditate se micșorează până la un punct.

Pentru a găsi o corespondență între volumul și intensitatea sunetului la frecvențe diferite, se folosesc curbe de volum egal. Se poate observa că urechea umană medie este cea mai sensibilă la frecvențe de 2500 - 3000 Hz. Fiecare curbă intermediară corespunde aceluiași volum, dar intensității sonore diferite pentru frecvențe diferite. Folosind un set de curbe de intensitate egală, este posibil să se găsească intensități pentru diferite frecvențe corespunzătoare unei anumite intensități. De exemplu, să fie intensitatea unui sunet cu o frecvență de 100 Hz de 60 dB

26. Spectrul de frecvență al sunetului. Benzi de frecventa. Un număr de benzi de frecvență de octave. Un număr de benzi de frecvență de o treime de octavă.

Sunet- fluctuatii se numește mișcarea în orice mediu material elastic. orice sursă, manifestată. sub formă de perioadă. modificări de presiune.

Spectrul de frecvență al sunetului- reprezentarea amplitudinilor oscilatiilor sinusoidale sau a altor marimi, caracter. energia sonoră în funcție de frecvență.

Periodic oscilații - suma sinusoidelor cu amplitudini diferite.

Amplitudine versus frecventa. La spectru continuu nivelul spectrului presiunii sonore B - nivelul intensității sunetului în banda de frecvență de 1 Hz.

Zgomotul alb este un sunet cu un nivel de spectru B constant la toate frecvențele.

Benzi de frecventa

Frecvențe de tăiere: f 1 - inferioară, f 2 - lățime superioară Δ f \u003d f 2 - f 1

Mediu frecvente geometrice

f cf =
Gama acceptată de benzi de frecvență de octave

Frecvențe joase: până la 355; medie: 500-1000 (la bărbați, frecvențele joase sunt prezente într-un număr mai mare decât la femei)

Banda de frecvență, a cărei limită superioară este de două ori limita inferioară, adică f 2 = 2 f 1 se numește octavă.

Pentru un studiu mai detaliat al zgomotului, se folosesc uneori benzi de frecvență de a treia octava, pentru care

f 2 \u003d 2 1/3 f 1 \u003d 1,26 f 1

Banda de octavă sau a treia octavă este de obicei dată de frecvența medie geometrică:

27. Organul auzului uman. Percepția subiectivă a sunetului de către o persoană. Nivel de volum, fundal și scale de somn.

(Organele auzului uman sunt capabile să perceapă vibrații cu o frecvență de la 15-20 herți la 16-20 mii de herți. Vibrațiile mecanice cu frecvențele indicate se numesc sonore sau acustice. Sunet- sunt vibratii mecanice care se propaga in medii elastice - gaze, lichide si solide, percepute de organele auzului. Principalele caracteristici fizice ale sunetului sunt frecvența și intensitatea vibrațiilor. Ele afectează, de asemenea, percepția auditivă a oamenilor.)

Nivelul volumului în fundal: L f = 20 lg(p|/p0)

p | - presiunea sonoră a unui ton cu o frecvență de 1000 Hz este egală cu puternică cu cea luată în considerare (urechea noastră nu corespunde direct legilor fizice)

Curba de intensitate egală-geom. Plasați puncte de volum egal. Ele arată zgomot comparativ.

Nivel de volum, fundal și scale de somn.

Comparația impactului sonor

Volumul în 1 nume de vis sună cu nivel de volum în 40 de telefon

S=2 =2 2 =4fiu

difracția sunetului- capacitatea undelor sonore de a se îndoi în jurul unui obstacol atunci când se propagă.

Sunetul se propagă de la sursa sunetului

Reverberația este procesul de reducere treptată a intensității sunetului, deoarece acesta este reflectat de mai multe ori. (după ce sunetul se oprește)

(Timpul de reverberație acceptat în mod convențional este timpul în care nivelul sunetului scade cu 60 dB. Pentru a calcula timpul de reverberație, utilizați formula:

, Unde V este volumul camerei A- fondul total de absorbție a sunetului, un i- coeficientul de absorbție a sunetului (depinde de material, de caracteristicile sale dispersate sau de frecare), Si este aria fiecărei suprafețe.

28. Reflexia si absorbtia sunetului in incaperi. Coeficienți de absorbție, reflexie și transmisie a sunetului. Absorbția totală a sunetului din cameră.

Căzând la suprafață, unda sonoră este parțial reflectată de ea, parțial absorbită de materialul de suprafață, transformându-se în energie termală, poate trece parțial dincolo de suprafață. Energia rămasă în cameră după reflectarea undei sonore se caracterizează prin coeficientul de reflexie , energia pierdută în cameră după reflexie,  - prin coeficientul de absorbție a sunetului, energia undei sonore care a trecut prin suprafață , τ - prin conductivitatea sonoră a încăperii. E pad - energia sonoră incidentă la suprafață; E neg - energia sunetului reflectată de la suprafață; E pr - energia undei sonore care a trecut prin suprafață în camera adiacentă; E absorb - energia undei sonore pierdută în cameră la reflexie. Valorile coeficienților ,  și  depind de materialul și caracteristicile de proiectare ale suprafeței, frecvența și unghiul  incidenței undei sonore asupra obstacolelor.

Zona echivalentă de absorbție a sunetului

Suprafata cu coeficient absorbant sunet =1 (absorbție totală a sunetului), care absoarbe. același număr de sunete energetice ca suprafața sau obiectul dat.

29. Caracteristici ale abordării undelor în analiza câmpului sonor al încăperii.

Reverberaţie este procesul de scădere treptată a nivelului presiunii sonore din aer. volumul de stocare după ce sunetul se oprește (timpul de reverb este timpul necesar pentru ca nivelul presiunii sonore să scadă cu 60 dB)

(Teoriile de bază ale lui Sabin Wallace au fost deduse experimental)

Datorită interferențelor (vibrații impuse din mai multe surse), procesul de reverberație nu este monoton.

Din poziție teoria valurilor aer volumul camerei luate în considerare. Cum sistem liniar cu o definitie gama de proprietăți. frecvențele de oscilație. Când sunt expuse la un semnal emis de o sursă de sunet, oscilațiile naturale sunt excitate în volumul de aer al încăperii. Spectrul de frecvențe naturale este destul de simplu de calculat numai pentru camere cu forme geometrice simple. De exemplu, pentru camere în formă cuboid(cu suprafețe reflectorizante ideal rigide) lungime l, lățime b și înălțime h frecvențe naturale:

g, q, r-intregi(0,1,2…)

La valori mici de l, b h , în încăperi mici, frecvența proprie. fluctuațiile sunt semnificativ diferite. unul de altul. În regiunea frecvențelor înalte, frecvențele proprii sunt apropiate și cu cât intervalul de frecvență va fi mai mare rezonanța.

(pentru spatii mici)

30.Abordare geometrică în analiza câmpului sonor al încăperii.

Câmpul sonor este o regiune a spațiului în care sunt observate unde sonore (care provin de la o sursă pe calea cea mai scurtă până în acest punct)

Principal metode (abordări) pentru analiza câmpului sonor al unei încăperi:

1.undă 2.statică 3.geometrică

Reverberația este procesul de scădere treptată a nivelului presiunii sonore din aer. volumul după ce sunetul se oprește (timpul de reverb este timpul necesar pentru ca nivelul presiunii sonore să scadă cu 60 dB)

În loc de unde sonore, luați în considerare. fascicule de sunet în direcție pe care le propagă sunetele. valuri .

Admisibilitatea utilizării geometriei. metoda depinde de lungimea de undă, dimensiunea reflexiei. suprafata si amplasarea acesteia in raport cu la sursa de sunet și la punctul de recepție.

Lungimea de undă trebuie să fie superioară. cea mai mică dimensiune de reflexie suprafata de cel putin 1,5 ori. Pentru reflecție, posedă. curbura naim. raza de curbură trebuie să depăşească în 2r.

Construcția frontului de reflexie. Valuri din avion.

Analiza distribuției. Primele reflecții.

Teoria geometrică este mai aplicabilă analizei proceselor acustice din încăperi dimensiuni mari- săli de concert și teatru, studiouri mari. Dimensiunile optime ale holului (garsoneriei) sunt determinate pe baza analizei reflexiilor initiale.

(Teoria geometrică (fascicul) a proceselor acustice din încăperi se bazează pe legile opticii geometrice. Mișcarea undelor sonore este considerată ca mișcarea razelor de lumină. În conformitate cu legile opticii geometrice, atunci când sunt reflectate de suprafețele oglinzilor, unghiul de reflexie b este egal cu unghiul de incidență a, iar razele incidente și reflectate se află în același plan.)

Câmpul sonor din cameră este aproape de difuz.

Câmpul sonor se numește difuz dacă densitatea energiei sonore mediată în timp este aceeași în orice punct al câmpului D (x, y, z) = const

Toate direcțiile de sosire a fluxurilor de energie sonoră în orice punct sunt la fel de probabile, iar fluxul de energie sonoră mediat în timp este același în orice direcție (este imposibil de înțeles de unde provine sunetul).

Calea liberă medie L=l/n(l1+l2+....ln)

L=4V/Stotal; Volumul camerei V

mier timp liber de rulare

r = l/c =4 V (c Stotal)

Аtot = ΣαiSi+ΣA

Coeficientul mediu de absorbție a sunetului αav=ΣαiSi/Stot=Atot/Stot

T=0,161 V/ - ln(1- αav) Sdefiniția totală a timpului de reverberație

T=0,161 V/ αav* Stot

α – valoare mică α≤0,2

Influența umidității

Cu cât umiditatea este mai mare, cu atât absorbția fonică este mai mare T=0,161 V/ - ln(1- αav) Stot+4mV

Dificultăți în calcularea timpului de reverb

unu). Premise disproporționate

2). Cu podea si tavan sigilate

3). Absorbția sunetului este concentrată pe tavan sau pe pereții opuși

patru). În fundul camerei

din neta: Câmp sonor, o regiune a spațiului în care se propagă undele sonore, adică au loc vibrații acustice ale particulelor dintr-un mediu elastic (solid, lichid sau gazos) care umplu această regiune. cercetarea reverberației. Formula lui Eyring are forma:

Pentru a determina experimental timpul de reverberație, Sabin a folosit cele mai simple dispozitive: țevi de orgă ca sursă de sunet și un cronometru. El a descoperit că timpul de reverberație T este direct proporțional cu volumul încăperii V și invers proporțional cu produsul dintre coeficientul mediu de absorbție a av și aria tuturor obstacolelor S:

Rata medie de absorbție:

unde a 1 , a 2 ,... - coeficienți de absorbție diverse materiale;

S \u003d S 1 + S 2 + ... - suprafața totală a obstacolelor; n este numărul de obstacole diferite.

Din această expresie, putem concluziona că coeficientul mediu de absorbție corespunde unui singur material care ar putea acoperi toate suprafețele barierelor încăperii menținând în același timp absorbția acustică totală A = a cf S. Unitatea de absorbție este considerată a fi 1 m 2 a unei deschideri deschise care absoarbe complet toată energia incidentă asupra acesteia (excluzând difracția). Această unitate a fost numită sabin (Sat).

biletul 32 Materiale și structuri fonoabsorbante.

Amortizoare poroase; - amortizoare poroase cu ecrane perforate si alte; - structuri absorbante de joasă frecvență; - bucăți (volume) absorbante de sunet (din plasă: În cazurile în care materialul fonoabsorbant nu poate fi utilizat pe structurile de închidere (de exemplu, dacă acestea sunt translucide) sau zona lor este insuficientă pentru a obține efectul dorit, piesa suspendată ( volum) se folosesc absorbante de sunet.De cele mai multe ori sunt plăci plate din materiale fibroase acoperite cu vopsea poroasă, acoperite cu țesături sau închise în foi metalice perforate.Asemenea structuri sunt foarte eficiente acustic, deoarece, suspendate pe verticală, absorb sunetul de pe ambele suprafețe. Dacă aceste absorbante sunt suspendate astfel încât să formeze forme închise în plan (pătrate, triunghiuri etc.), atunci absorbția fonică crește datorită absorbției rezonante în aer între verticalele panourilor.); - amortizoare de tip rocker; - absorbante de sunet rezonante si stratificate

poros

Când o undă sonoră cade pe un material poros, aerul din pori începe să oscileze și energia oscilațiilor este transformată în căldură.

Un strat poros pe o suprafață tare reflectorizante. Răspunsul în frecvență scade la frecvențe joase

Un strat poros departe de suprafețele rigide este un spațiu de aer în loc să crească grosimea stratului poros. (din plasă: sunt realizate sub formă de plăci care se prind de suprafețele de închidere direct sau la distanță, din materiale minerale ușoare și poroase - piesă ponce, vermiculit, caolin, zgură etc. cu ciment sau alt liant. Astfel de materialele sunt suficient de puternice și pot fi folosite pentru a reduce zgomotul în coridoare, foaiere, scari ale clădirilor publice și industriale.)

poros e cu ecrane perforate

Tipuri: - acoperire cu peliculă; - paravane din material textil

(crește) cfp la frecvențe joase și (scad) la frecvențe înalte (crește) creșterea masei efective. Absorbante de joasă frecvență: - materiale perforate sub formă de panouri subțiri cu diferite grade de perforare, care pot fi realizate din plăci de gips carton, MDF, lemn etc.;

rezonant

bruiaj anumitor frecvente (din retea: Pentru a obtine o valoare mare a coeficientului de absorbtie a sunetului (0,7 ... 0,9) intr-un domeniu larg de frecvente se folosesc structuri rezonante multistrat, formate din 2-3 ecrane paralele cu perforatii diferite cu un aer. goluri de diferite grosimi); - structuri rezonante din materiale poroase/fibroase, ecrane perforate/tesatura si un intrefier. Coeficientul de absorbție al acestor materiale este în intervalul 0,3 - 1,0 în domeniul de frecvență joasă (63 - 500 Hz).

Combinat din rezonatoare

diferite frecvențe sunt atenuate pe diferite straturi

Absorbante într-o gamă largă de frecvențe:
- structuri rezonante multistrat, formate din mai multe ecrane paralele cu diferite grade de perforare si un intrefier de diferite grosimi;

Frecventa joasa

Placa, în spatele căreia există un spațiu de aer, cu cât masa este mai mare, cu atât este mai mică frecvența la care are loc absorbția sunetului

Pentru (sus) eficient

Amortizoare basculante

De pe net: Amortizoarele de tip rocker asigură o absorbție mai mare decât placajele plate care ocupă aceeași zonă a suprafeței interioare a sălii.

Materiale fonoabsorbante - materiale acustice care se folosesc la căptușelile fonoabsorbante: - pentru reducerea nivelului de zgomot al spațiilor industriale și al dispozitivelor tehnice; și, de asemenea, - să creeze condiții optime pentru auz și să îmbunătățească proprietățile acustice ale spațiilor clădirilor publice.
Capacitatea de absorbție a sunetului a materialelor se datorează structurii lor poroase și prezenței un numar mare pori interconectați deschisi. Materialele fonoabsorbante sunt împărțite în funcție de diferite criterii. Mai des decât alte semne, ele preiau natura absorbției sunetului, tipul și tehnologia de fabricație și natura suprafeței produselor. Toate aceste materiale sunt de obicei și finisaje, deoarece contribuie la crearea expresivității arhitecturale exterioare a spațiilor.

Propagarea zgomotului în clădire

protecţie împotriva zgomotului suportat de structură - pardoseli

tip de „pardoseală plutitoare” pe o garnitură elastică solidă

tavan suspendat pe arcuri - amortizoare

de pe net: protecția împotriva zgomotului prin metode acustice de construcție ar trebui asigurată de:

în clădiri rezidențiale și publice:

soluție rațională de arhitectură și planificare a clădirii; utilizarea structurilor de închidere care asigură o izolare fonică standard; utilizarea căptușelilor fonoabsorbante (în spațiile clădirilor publice); utilizarea amortizoarelor de zgomot în sistemele de ventilație forțată și aer condiționat;

izolarea vibrațiilor a echipamentelor tehnice și sanitare ale clădirilor;

utilizarea sistemelor de amplificare a sunetului, avertizare și transmitere a informațiilor.

Măsurile de protecție împotriva zgomotului ar trebui prevăzute în proiecte:

« Protecție împotriva zgomotului»în etapa proiectului de planificare detaliată a cartierului orașului - hărți de zgomot pe teritoriu, calcule ale zgomotului așteptat la fațadele clădirilor (rezidențial, administrativ, pentru copii). instituții preșcolare, școli, spitale), zone de recreere; tipurile și amplasarea clădirilor de protecție împotriva zgomotului pe străzile principale; instalarea de ecrane de zgomot pe tronsoane de drumuri de mare viteză; instalarea benzilor de protecție fonică a spațiilor verzi; folosirea ferestrelor de protecție împotriva zgomotului pe fațadele clădirilor cu vedere la străzile principale.

Calcul acustic trebuie făcută în următoarea ordine:

identificarea surselor de zgomot și determinarea caracteristicilor lor de zgomot; selectarea punctelor în incintă și pe teritoriile pentru care este necesar să se efectueze calculul (puncte calculate); determinarea traseelor ​​de propagare a zgomotului de la sursă (surse) până la punctele calculate și a pierderilor de energie sonoră de-a lungul fiecărei căi (reducere prin distanță, ecranare, izolare fonică a structurilor de închidere, absorbție fonică etc.); determinarea nivelurilor de zgomot preconizate la punctele de proiectare; determinarea reducerii necesare a nivelurilor de zgomot pe baza unei comparații a nivelurilor de zgomot așteptate cu valorile acceptabile; dezvoltarea măsurilor pentru asigurarea reducerii zgomotului necesar; verificarea calculului nivelurilor de zgomot preconizate la punctele de proiectare, ținând cont de implementarea măsurilor constructive și acustice.

intrebarea 34.

Condiții necesare pentru crearea unui mediu acustic confortabil în holuri.

Sunet intens direct; - distribuția corectă și întârzierea acceptabilă a reflexiei sunetului; - difuzie suficientă a câmpului sonor; - timp optim de reverberatie; - modul de zgomot normativ; - cerinte de izolare fonica a halelor; + oferind vizibilitate

Distribuție corectă și întârziere permisă

⌂l=logr-lpr

⌂l =(⌂l/c)*1000 ms

Pentru vorbire: ⌂t=20ms, dar nu mai mult de 30ms

Pentru muzică: ⌂t=25 ms, dar nu mai mult de 35 ms

Primele reflecții ar trebui să acopere întreaga zonă a locurilor de ascultare, începând de la dist. rpr

Rpr este domeniul de sunet direct, adică distanță, dincolo de care sunetul direct trebuie să fie susținut de prima reflexie.

discurs: . rr = 8-9 m

muzică. rpr=10-12m

Verificarea admisibilității utilizării geometriei. Reflectați.

Garduri suprapuse

Încălcarea distribuției corecte a sunetului reflectat, în prezența unor suprafețe mari concave în sală

Metode de relaxare:

Defalcarea elementelor de gard

Finisaj absorbant sunet

Combinate

cele mai eficiente divizii

suspensie reflector

efectul de împrăștiere al domului înalt

Proprietățile acustice ale camerei afectează în mod semnificativ natura reproducerii sunetului în ea. De aceea, sălile destinate, de exemplu, prelegerilor sau concertelor, trebuie să aibă proprietăți acustice diferite.
Unul dintre criteriile principale de evaluare a calității acustice a unei încăperi este timpul de reverberație. Cu o valoare mare, percepția muzicii este distorsionată, inteligibilitatea vorbirii scade, cu o valoare foarte mică, apare efectul „neviețuirii” încăperii, „uscăciunii” lucrărilor reproduse. În cele mai multe cazuri, materialele și construcțiile acustice moderne fac posibilă asigurarea timpului optim de reverberație (sau reglarea acestuia), cu ajutorul căruia se creează o absorbție suplimentară a sunetului în cameră.

Pentru a asigura absorbția fonică necesară, cea mai mare atenție este acordată spațiului din tavan. Prin urmare, tavanele „acustice” care absorb sunetul au fost produse de destul de mult timp. În încăperile mari, unde doar spațiul din tavan nu este suficient pentru a îmbunătăți acustica, se recomandă și utilizarea panourilor de perete fonoabsorbante.

Alegerea materialului acustic pentru tavan sau pereți depinde de diverși parametri: scopul camerei, volumul acesteia, prețul materialului, caracteristicile interioare etc., precum și de ce zonă anume a intervalului de frecvență are nevoie. a fi corectat.

Condițiile pentru apariția unui ecou „fâlfâit” sunt prezența unor suprafețe mari plane paralele sau a unui dom pe o suprafață plană.

Ecou teatral– adiacent peretele din spate al holului de tavan la un unghi de 90º sau mai puțin.

Asigurarea unei difuzii suficiente a campului sonor

Fără suprafețe paralele sau concave

Respectarea proporțiilor sălii

Împărțirea suprafețelor (dacă este necesar).

Lungimea maximă a halelor

Săli de conferințe (audiențe) -24-25m

Teatrul de Operă și Balet 30-32

Sala de concerte, muzica de camera 20-22

Muzică simfonică, coruri și concerte de orgă 42-46

Muzică pop contemporană 48-50

Săli polivalente cu o capacitate de peste 1000 de locuri 30-34

L≤Ladd; B=S/L; H=V/S; unu

Împărțirea sălii (efect în frecvențe 200-600Hz.)