Acustica studiază propagarea sunetului în încăperi. Acesta este împărțit în arhitectură, a cărui sarcină principală este de a crea condiții favorabile pentru cea mai completă percepție a sunetelor în teatru și alte facilități, precum și construcția, care decide limitarea răspândirii sunetelor nedorite, numite sufluri. Zgomotul provoacă iritarea oamenilor, face mai greu vorbirea și muzica să perceapă și, în unele cazuri, provoacă surzenie.
Astfel, designerii se confruntă cu două probleme opuse: prima - crearea condițiilor pentru cea mai bună percepție a vorbirii și a muzicii, iar al doilea - fiecare posibil de suprimare a zgomotului. Pentru a face față cu succes aceste provocări trebuie să fie conștienți de caracteristicile fizice și fiziologice ale modelelor de zgomot și zgomotul de distribuție a acestora în teritoriile și în zonele de caracteristicile surselor de zgomot, de planificare arhitecturală și modalități de proiectare pentru a obține și de suprimare a sunetului și a zgomotului, precum și cu privire la dispoziția acestor chestiuni documentele normative.
Sunetul ca fenomen fizic este o mișcare vibrațională ca undă care se propagă într-un mediu elastic (gazos, lichid sau solid).
Sursa sunetului este orice corp vibrator, cum ar fi un șir, o furcă de tuning etc. Oscilațiile sursei de sunet provoacă în mediile elastice oscilații ale particulelor sale, care propagă valuri ca la o anumită viteză sub forma undelor sonore. În acest caz, particulele mediului nu se mișcă împreună cu undele sonore, ci oscilează, alternând schimbând și revenind la poziția inițială de echilibru, așa cum se arată în Fig. 4.1.
Fig. 4.1. Fluctuațiile particulelor unui mediu elastic
În propagarea unui val sonor se disting două fenomene complet diferite:
mișcarea particulelor mediului în val și deplasarea valului însuși în mediu. Vitezele vibraționale ale particulelor în mediu sunt de câteva mii de ori mai mici decât viteza sunetului.
Regiunea mediei în care se propagă undele sonore se numește câmpul sonor.
În procesul de propagare a undelor sonore în aer și în lichide, deplasarea particulelor mediei are loc în direcția propagării undelor, astfel de unde se numesc unde longitudinale.
Atunci când undele se propagă în solide, undele transversale sunt produse atunci când particulele mediului sunt deplasate perpendicular pe direcția de propagare a undei sonore. În solide, sunt posibile oscilații ale undelor longitudinale și transversale. În structurile subțiri cu o grosime mai mică de 1/6 din lungimea de undă, apar valuri de îndoire.
Undele sonore, ca orice mișcare a undelor, se caracterizează prin lungimea de undă, frecvența oscilațiilor și viteza de propagare a acestora.
Distanța pe care o undă sonoră se deplasează în timpul unei oscilații complete sau a unei perioade de oscilație se numește lungimea de undă. Lungimea undei sonore l depinde de frecvența și viteza sunetului și poate fi determinată de formula
unde viteza de propagare a sunetului este m / s;
Dependența lungimilor de undă de frecvența este prezentată în Fig. 4.2.
Fig. 4.2. Dependența lungimii undelor sonore și a frecvenței sunetului
când se răspândește în aer
Frecventa se refera la numarul de vibratii ale particulelor intr-o secunda. Unitatea de măsurare a frecvenței este hertz (Hz), care exprimă o oscilație pe secundă.
În practică, spectrul de sunete percepute acoperă 8 octave. Datorită faptului că capturile urechii umane a crescut cu frecvență mai mică de 1,26 ori, însă fiecare octavă este împărțită în trei benzi: 1/3-octavă în care raportul de frecvență este egală cu această valoare.
Există trei tipuri de spectre de frecvență: frecvență joasă - în domeniul de frecvențe de până la 300 Hz, frecvență medie - în domeniul de frecvență de la 300 la 800 Hz și frecvență înaltă - peste 800 Hz.
Undele sonore se propagă cu o anumită rată, care depinde de mediul elastic. Cel mai rapid sunet este în solide, oarecum mai lent în lichide și mai lent în aer. Astfel, viteza sunetului în aer este de 340 m / s, în apă - 1450 m / s, în beton - 4000 m / s și în oțel - 5100 m / s.
Sursele de sunet se caracterizează prin puterea sonoră și intensitatea sunetului.
Puterea sonoră P este cantitatea totală de energie sonoră emisă de sursa de sunet per unitate de timp. Unitatea de măsurare a puterii de sunet este watt (W). Sunetul sonor este parametrul sunet care caracterizează sursa sunetului sau zgomotului.
Sub intensitatea sunetului. W / m. înțelegeți puterea sonoră propagată pe unitate de timp prin zona unității câmpului sonor S, m 2:
Când sursa sunetului oscilează în aer, apare o presiune, numită presiune sonoră. Presiunea sonoră este diferența dintre presiunea totală instantanee în momentul trecerii sunetului în mediu și presiunea medie a sunetului în mediu în absența câmpului sonor provenit de la sursa de sunet. Pentru unitatea de măsură a presiunii acustice, se adoptă un nouton pe metru pătrat (N / m).
Între intensitatea presiunii sonore și a sunetului există o relație determinată de formula
unde este densitatea mediei, kg / m;
- viteza sunetului în mediu, m / s.
Urechea persoanei poate simți sunetul numai atunci când rezistența sa nu este mai mică decât o anumită valoare, numită pragul de audibilitate. Limita superioară, care este percepută ca o senzație dureroasă, se numește pragul durerii. Caracteristicile sonore din limitele de prag sunt prezentate în tabelul. 4.1.
Utilizați valorile absolute ale diferite puternic cantități acustice extrem de incomod, astfel încât acustica tehnice luate pentru a evalua intensitatea sunetului, presiunea de sunet și puterea de sunet nu sunt absolute și în unități relative logaritmică - decibeli (dB), și a numit nivelul lor de intensitate a sunetului, presiunea acustică și puterea sonoră.
Pentru a obține nivelul caracteristicilor de sunet, este necesar ca raportul dintre valoarea absolută a intensității sunetului, a presiunii acustice sau a puterii acustice la valorile lor la pragul de audibilitate să fie acceptat condiționat ca unitate de comparație.
Valorile caracteristicilor sonore la pragul de audibilitate și la pragul durerii
Astfel, nivelul intensității sunetului. Nivelul presiunii acustice și nivelul de putere acustică pot fi determinate din următoarele expresii:
= 10lg () = 20lg (); (4.5)
în cazul în care. - respectiv intensitatea sunetului, a presiunii acustice și a puterii acustice în momentul în cauză;
, . - respectiv intensitatea sunetului, a presiunii acustice și a puterii sonore la pragul de audibilitate.
În cazul calculelor acustice ale frecvențelor, este necesar să se combine nivelul de presiune acustică a două sau mai multe surse de sunet sau să se găsească nivelurile medii de presiune acustică. Această adăugare de niveluri poate fi efectuată folosind nomograma prezentată în Fig. 4.3.
Fig. 4.3. Nomogramă pentru însumarea logaritmică a nivelelor
(- aditiv la un nivel superior)
Nivelurile de zgomot ale diferitelor surse sunt însumate secvențial. Prin diferență
nivelurile de zgomot și două surse utilizând o nomogramă, se determină o valoare de decibel care se adaugă la un nivel mai mare. rezultând un nivel total de zgomot al celor două surse. Presupunând că nivelul zgomotului primit este nivelul de zgomot al unei anumite surse echivalente, acesta este însumat cu nivelul de zgomot al celei de-a treia surse. Nivelul de zgomot al unei surse echivalente cu primele trei se calculează și așa mai departe până la stabilirea nivelului total de zgomot al tuturor surselor.
Nivelurile sonore, exprimate în decibeli (dB), reflectă caracteristica obiectivă a sunetului. Cu toate acestea, la același nivel de presiune acustică, dar la frecvențe diferite, sunetele determină o persoană să simtă o intensitate diferită. Luând în considerare această proprietate a auzului uman, este introdus conceptul de volum al sunetului, unitatea de măsură a acestuia fiind un fundal reprezentând nivelul volumului unui ton standard cu o frecvență de 1000 Hz și un nivel de presiune sonoră de 1 dB.
Între nivelul volumului și nivelul de presiune sonoră, există o anumită dependență reprezentată sub forma unor curbe de intensitate egală (Figura 4.4), care arată intensitatea relativă a sunetului oricărei frecvențe cu un sunet uniform la o frecvență de 1000 Hz.
Fig. 4.4. Curbe de intensitate egală pentru tonuri pure:
În Fig. 4.4 arată că pentru o frecvență de 1000 Hz nivelul volumului și nivelul de presiune acustică coincid. Cu cât frecvența este mai mică, cu atât este mai mare diferența dintre nivelul volumului și nivelul presiunii acustice. Rezultă că energia cu frecvență redusă este percepută mai bine decât înaltă și invers. Cu cât este mai mare nivelul presiunii acustice, cu atât mai puțin sensibilitatea auzului depinde de frecvența sunetului.
Trebuie remarcat faptul că scara nivelurilor de volum nu este o scală naturală, deoarece o schimbare a nivelului volumului de 2 ori nu înseamnă că percepția subiectivă a volumului sonor se modifică de același factor. În cea mai mare parte a intervalului audibil, în acest caz, se observă o creștere a nivelului de presiune acustică cu aproximativ 10 dB.
Pentru a evalua percepția subiectivă a volumului de sunet a introdus o scală a fiului, ale cărei valori numerice sunt determinate de formula
unde este nivelul volumului de fundal.
Volumul, egal cu 1 fiu, are un sunet cu un nivel de volum egal cu 40 de fundaluri. Formula (4.7) arată că atunci când nivelul volumului este mărit cu 10 fundaluri, volumul în sunete se modifică cu un factor de 2.
Între nivelurile de volum (în fundaluri) și valorile de intensitate (în sone), există o dependență prezentată în Fig. 4.5, care este acceptat ca un standard internațional.
Figura 4.5. Dependența valorilor de zgomot (în sunete) și a nivelurilor de intensitate (în fundaluri)
Din punct de vedere fiziologic, undele sonore sunt împărțite în sunete și zgomote utile, care provoacă un efect iritant asupra corpului. Limita nivelului de zgomot, a cărei efect pe termen lung nu duce la deteriorarea prematură a auzului, este egal cu 80-90 dB. Dacă nivelul presiunii sonore depășește 90 dB, acest efect sonor conduce treptat la o surzenie parțială sau chiar completă. Prin afectarea sistemului nervos central, zgomotul reduce atenția lucrătorilor și contribuie la creșterea leziunilor. Nivelul presiunii sonore de 134 dB se referă la pragul de durere.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: