Akustiikka on haara fysiikan, joka tutkii tuotantoa, siirtoa, varastointia, käsitys ja toistolaitteet; toisin sanoen se tutkii yksityiskohtaisesti aineen läpi eteneviä ääniaaltoja, jotka voivat olla kaasumaisessa, nestemäisessä tai kiinteässä tilassa, koska ääni ei etene tyhjiössä. Ääni on ensisijainen elementti akustiikassa, ja se koostuu ääniaalloista, jotka syntyvät, kun ilmanpaineen värähtelyt muuttuvat mekaanisiksi aalloiksi.
Mikä on akustiikka
Sisällysluettelo
Fysiikan haara tutkii ääniaaltojen tuotantoa ja käyttäytymistä lähetyksen ja määränpään aikana sekä niiden koostumusta. Kun puhutaan akustiikasta, se viittaa myös fyysisten tilojen tai paikkojen tutkimiseen, joissa ääntä levitetään, ja sillä on useita sovelluksia tapahtumiin, studioihin ja julkisiin tiloihin.
Myös musiikissa termi ymmärretään käyttämällä instrumentteja, jotka tuottavat ääniä akustisesti jättäen sähköiset tai elektroniset elementit, esimerkiksi akustisen kitaran.
Mitä akustiikka tutkii
Niillä on amplitudi (enimmäis- ja vähimmäisarvot aaltoilussaan), taajuus (värähtelyjen määrä sekunnissa tai toistoja), nopeus (aika, joka kuluu sen syntymisestä siihen asti, kun se saavuttaa vastaanottimensa), pituus (kuinka kauan aalto on tai mikä etäisyys siinä on kahden huipun tai laakson välillä), jakso (jokaisen syklin aika sen toistamiseksi), amplitudi (signaalienergian määrä, ei tarkoita tilavuutta), vaihe (yhden aallon sijainti toiseen nähden) ja teho (akustisen energian määrä / aika / lähde).
Aaltoja on kahden tyyppisiä sen mukaan, miten ne kulkevat väliaineen läpi: pitkittäiset (liike on yhdensuuntainen etenemissuunnan kanssa) ja poikittaiset (liike on kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden).
Sisällä akustinen ilmiö, ei vain ääntä, joka voidaan helposti mieltää ihmisen korva tutkitaan, mutta myös infraääni ja ultraääni. Infraääni ovat ne äänen taajuudet, jotka ovat alhaisempia kuin ihmisen korva voi havaita (20 hertsiä), mutta jotkut eläimet on varsin huomattava ja käyttöä viestinnän pitkiä matkoja; kun taas ultraääni on aaltoja, jotka ovat ihmisen havaitseman kuulon yläpuolella, noin 20000 hertsiä.
Tässä tutkimuksessa ääni muodostaa energiansiirron värähtelyn muodossa, ja sen nopeus riippuu väliaineen tiheydestä ja ilman lämpötilasta. Nopeus on suurempi kiinteissä aineissa ja nesteissä kuin kaasumaisissa väliaineissa (ilmassa). Äänen nopeus ilmassa on noin 344 metriä sekunnissa noin 20 ºC: ssa, vaikka jokaisen lämpötilan lisäasteen mukaan akustisen aallon nopeus kasvaa 0,6 m / s. Nesteissä, erityisesti vedessä, nopeus on noin 1 440 m / s, kun taas kiinteissä, kuten teräksessä, se on noin 5000 m / s.
Akustiikan historia
Roomalainen arkkitehti ja insinööri Marco Vitruvio Polión (80 / 70-15 AC) oli arkkitehtonisen akustiikan edelläkävijä, joka kirjoitti teattereissa esiintyneistä akustisista ilmiöistä, ja tämän ansiosta siellä oli ennätys näkökohdista ota huomioon akustinen kenttä teatteri- ja musiikkipaikkojen rakentamisessa.
Myöhemmin insinööri, fyysikko ja matemaatikko Galileo Galilei (1564-1642) saattoi päätökseen Pythagorasin tutkimukset määrittelemällä aallot selkeämmin, synnyttäen fysiologisen akustiikan ja kuvailemalla sitä mielen tulkitsemaan ärsykkeenä äänenä, psykologiseen akustiikkaan. Marin Mersenne (1588-1648), ranskalainen filosofi ja matemaatikko, kokeili äänen etenemisnopeutta; ja Isaac Newton (1643-1727), muotoilivat äänen nopeuden kiinteissä aineissa. Fyysikko John William Strutt (1842-1919), joka tunnetaan myös nimellä Lord Rayleigh, kirjoitti äänen tuottamisesta kielillä, symbaaleilla ja kalvoilla.
Muita historian kuuluisia ihmisiä, jotka vaikuttivat akustiseen kenttään, olivat tähtitieteilijä, matemaatikko ja fyysikko Pierre-Simon Laplace (1749-1827), äänen etenemistä koskevia tutkimuksia; Fyysikko ja lääkäri Hermann von Helmholtz (1821-1894) tutki äänten ja taajuuksien suhdetta. Keksijä ja tutkija Alexander Graham Bell (1847-1922) kehitti puhelinta havaitsemalla, että jotkut materiaalit voisivat muuttaa ja kuljettaa äänen värähtelyjä; Keksijä Thomas Alva Edison (1847-1931) saavutti äänen värähtelyjen vahvistumisen äänitteiden kehityksellä.
Akustiikan haarat
On olemassa useita luokituksia, jotka yhdessä auttavat määrittelemään, mitä akustiikka on, aaltojen etenemiskeinojen ja niiden käytännön hyödyllisyyden mukaan. Jotkut niistä ovat:
Akustiikan akustiikka
Tämä on tarpeeton termi, vaikka monet ihmiset ovat siitä uteliaita. Akustiikkaa on läsnä kaikilla aloilla. Esimerkiksi fyysisessä akustiikassa, joka koskee äänenilmiöiden, lakien, joiden nojalla sitä hallitaan, analysointia median läpi ja ominaisuuksien analysointia; kun taas akustinen metrologian on yksi vastaa kalibrointiin mittaamiseen akustinen suuruudet kirjaamiseksi kvantitatiivinen niitä tai tuottaa niitä.
Fysiologinen akustiikka
Tutki korvat ja kurkku sekä aivojen dekoodaava aivojen alue. Tähän sisältyvät sekä lähetetyt äänet että niiden havaitseminen ja häiriöt.
Arkkitehtoninen akustiikka
Se on vastuussa koteloiden ja tilojen akustiikan tutkimuksesta, niiden käyttäytymisestä, siitä, miten nämä tilat voidaan sovittaa ja asettaa äänen ominaisuuksien optimaaliseen käyttöön ja tehokkaan etenemisen hallitussa tilassa. Tämä jako auttoi kehittämään tähän tarkoitukseen sopivia koteloita, kuten akustisen kuoren.
Teollinen akustiikka
Se on ala, joka on vastuussa teollisen toiminnan aiheuttaman melun vaimentamisesta työntekijöiden suojelemiseksi melusaasteelta ja sen hyökkäyksiltä tietyntyyppisen äänieristyksen avulla.
Ympäristön akustiikka
Tutki ulkona esiintyviä ääniä, ympäristön melua ja sen vaikutuksia luontoon ja ihmisiin. Nämä melut syntyvät liikenteestä, erilaisista liikennetyypeistä, toimitiloista, lähiöistä ja erilaisista päivittäisistä ihmisen toiminnoista. Tämä haara edistää melun hallintaa ja hallintaa melusaasteen vähentämiseksi.
Akustinen saaste
Musiikkiakustiikka
Se tutkii soittimien tuottamaa ääntä, niiden asteikoita, sointuja, konsonanssia. Eli saman asteikon viritys. Aiemmin mainittujen lisäksi on muita haaroja, kuten:
- Aeroakustiikka (ilmassa liikkumisen tuottama ääni)
- Psykoakustiikka (ihmisen käsitys äänestä ja sen vaikutuksista)
- Bioakustiikka (tutkii eläinten kuulemista ja ymmärrystä eläimistä)
- Vedenalainen (esineiden havaitseminen äänellä, kuten tutkat)
- Slectroacoustics (tutkii äänen sieppaamiseen ja käsittelyyn liittyviä elektronisia prosesseja)
- Fonetiikka (ihmisen puheen akustiikka)
- Makroakustiikka (voimakkaiden äänien tutkimus)
- Ultraääni (tutkii kuulematonta korkeataajuista ääntä ja sen sovelluksia)
- Värinä (tutkimus järjestelmistä, joilla on massa ja kimmoisuus, jotka voivat suorittaa värähtelyliikkeitä)
- Rakenteellinen (tutkii rakenteiden läpi etenevää ääntä värähtelyjen muodossa) mm.
Akustiset ilmiöt
Ne ovat niitä ääniaaltojen vääristymiä, jotka johtuvat etenemisväliaineessa olevista esteistä tai vaihteluista, jotka vaikuttavat niiden ominaisuuksiin. Näitä akustisia ilmiöitä ovat:
- Heijastus: tämä on silloin, kun ääniaalto kohtaa vankan esteen ja tämä saa sen poikkeamaan alkuperäisestä kurssistaan luoden "pomppiva" -efektin, jonka avulla se voi palata väliaineeseen, josta se tulee.
- Kaiku - tapahtuu, kun aalto pomppii ja heijastuu toistuvissa jaksoissa noin 0,1 sekunnin välein. Sen havaitsemiseksi äänilähde ja sitä heijastava pinta on erotettava vähintään 17 metrillä.
- Kaiku : Tämä on samanlainen ilmiö kuin kaikulla, sillä erotuksella, että toistoaika on alle 0,1 sekuntia, ja tuloksena oleva vaikutus on pitkittynyt ääni. Tällöin lähteen ja heijastavan pinnan on oltava alle 17 metrin päässä toisistaan.
- Absorptio: kun aalto saavuttaa pinnan ja se neutraloi tai absorboi osan siitä ja loput heijastuvat. Studioissa käytetyillä akustisilla paneeleilla on tämä ominaisuus, vaikka ne absorboivat äänen melkein kokonaan.
- Taittuminen: ne ovat kaarevuuksia, jotka ääni ottaa, kun se kulkee väliaineesta toiseen, ja sen suunta ja nopeus riippuvat etenemisväliaineen lämpötilasta, tiheydestä ja kimmoisuudesta.
- Diffraktio: kun aalto kohtaa polussaan pituutta pienemmän esteen, mikä saa sen ympäröimään sen ja aalto "hajaantumaan".
- Häiriö: tapahtuu, kun kaksi tai useampia eri aaltoja leikkaa tai menee päällekkäin. Yleensä heillä on vastakkaiset liikeradat, joten ne "törmäävät" toisiinsa. Mitä yhtäläisemmät molemmat aallot ovat amplitudiltaan, sitä suurempi on häiriöindeksi.
- Pulssit: ne syntyvät kahden eri taajuuden, mutta hyvin lähellä olevan aallon läsnä ollessa, mikä on huomaamaton ihmiskorvalle, joten se koetaan yhtenä taajuutena.
- Doppler-vaikutus: se havaitaan, kun aallon taajuus kasvaa tai pienenee, kun emitteri ja vastaanotin siirtyvät lähemmäksi tai kauemmas. Esimerkki: kun kuulet ambulanssin tai partion tulemisen, se ohittaa ja ajaa pois.
Mikä on melusaaste
Se on akustinen versio ympäristön muutoksesta tietyssä tilassa. Kun on melusaastetta, ymmärretään, että ääntä tai melua on liikaa, joka muuttaa ympäristöä.
Mikä on akustinen vaahto
On olemassa kaksi luokkaa elementtejä, jotka on suunniteltu absorboimaan tietyssä mittakaavassa: ääntä vaimentavat materiaalit ja selektiiviset elementit tai kutsutaan myös resonaattoreiksi.
Ensimmäisiä käytetään riittävien jälkikaiunta-aikojen saavuttamiseen avaruudessa tapahtuvassa toiminnassa , kaikujen vähentämisessä tai poistamisessa sekä saastuttavan melun poistamiseksi alueen ulkopuolella. Yleisimmin käytettyjä ovat päällystetty kivivilla, päällystetty polyesterikuitu ja taipuisa melamiinihartsivaahto.
Sekunteja käytetään niitä, kun halutaan saavuttaa suuri matalien taajuuksien absorptio, mikä lyhentää jälkikaiunta-ajat periaatteessa. Niitä voidaan käyttää lisäaineina absorboiville materiaaleille tai erikseen edellä kuvattuun tarkoitukseen.
Resonaattorityypit ovat:
- Kalvo tai kalvo: huokoiset ja taipuisat materiaalit, kuten puu.
- Yksinkertainen ontelo: muodostaa suljettu ilmaontelo, joka on yhdistetty huoneeseen kapealla aukolla.
- Uralevyihin perustuva ontelosarja: huokoisesta ja jäykästä materiaalista valmistettu paneeli, johon on porattu useita ympyröitä tai uria, jotka sijaitsevat tietyllä etäisyydellä huoneen seinämästä niin, että tilaa on molempien pintojen muodostama suljettu ilma.
