W2-Akustyka-2012-skoryg-po-3, Budownictwo, Akustyka budowlana
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
2.4. Propagacja dŅwiħku 2.4.1. Rozpraszanie, ugiħcie i dyfrakcja Rozpraszanie fali dŅwiħkowej nastħpuje na mikroniejednorodnoĻciach oĻrodka oraz na mikro- i makrowtrĢceniach, jak równieŇ skokach għstoĻci. Polega ono na róŇnokierunkowym odbiciu fal od tych elementów. „Przeszkody” powodujĢce rozproszenie fali dŅwiħkowej: • w ciałach stałych – mikro/makroszczeliny, na granicach ziaren, mikro/makrowtrĢcenia • w cieczach – pħcherzyki gazu, zawiesiny, • w gazach – czĢsteczki wody, zanieczyszczenia (pyły). -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 1 Ugiħcie fali moŇna tłumaczyę wg zasady Huygensa, która mówi, Ňe kaŇdy punkt czoła fali moŇe byę traktowany jako Ņródło nowej fali elementarnej. Ugiħcie fali nabiera istotnego znaczenia w obecnoĻci przeszkód współmiernych z długoĻciĢ fali (a Ä l ) i zachodzi tym silniej, im wiħksza jest przeszkoda w porównaniu z długoĻciĢ fali ( im wiħksza jest długoĻę fali tym w wiħkszym stopniu nastħpuje jej ugiħcie na granicy przeszkody , co wpływa na barwħ dŅwiħku za przeszkodĢ). Uginanie siħ fali dŅwiħkowej: 1 – przeszkoda, 2 – czoło fali przed przeszkodĢ, 3 – czoło fali za przeszkodĢ (fala uginajĢca siħ),A – Ņródło fali elementarnej Promienie dwu róŇnych fal przy ugiħciu siħ na przeszkodzie a – wymiar przeszkody -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 2 Zjawisko ugiħcia fali akustycznej staje siħ bardziej zauwaŇalne przy przechodzeniu fali przez wĢskĢ szczelinħ, zwłaszcza gdy rozmiar szczeliny jest współmierny z długoĻciĢ fali. Ugiħcie na dwóch stronach przeszkody i wynikajĢca stĢd interakcja fal ugiħtych nosi nazwħ dyfrakcji . Przechodzenie fali dŅwiħkowej przez szczeliny a) dla przypadku d < ¼ l , b) dla przypadku d ³ ¼ l , c) schemat do wzoru -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 3 OznaczajĢc przez g kĢt, jaki tworzy dwusieczna kĢta z prostĢ łĢczĢcĢ krawħdzie szczeliny, moŇna okreĻlię kĢt ugiħcia siħ fali z zaleŇnoĻci: l sin g= d Ze wzoru wynika, Ňe im wħŇsza jest szczelina tym wiħkszy kĢt g ugiħcia. Gdy szerokoĻę szczeliny równa siħ długoĻci fali, kĢt ugiħcia wynosi p /2, co oznacza, Ňe fale za szczelinĢ rozchodzĢ siħ we wszystkich kierunkach . Jest to warunek ekstremalny. Dalsze zmniejszenie szerokoĻci szczeliny nie wpływa juŇ na kĢt ugiħcia. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 4 2.4.2 Odbicie, załamanie i pochłanianie Fala dŅwiħkowa przechodzĢc z jednego oĻrodka do drugiego, zgodnie z zasadĢ Huygensa, podlega zjawiskom odbicia, pochłaniania oraz załamania. Odbicie i załamanie fali dŅwiħkowej Uproszczony mechanizm przechodzenia fali dŅwiħkowej przez przegrodħ I pad = I odb + I poch + I przen a 1 – kĢt padania wzglħdem normalnej do powierzchni granicznej a 2 - kĢt załamania wzglħdem normalnej do pow. granicznej j - kĢt padania równy kĢtowi odbicia gdzie: a 1 , a 2 – kĢt fali padajĢcej i załamanej c 1 , c 2 – prħdkoĻę fali padajĢcej i załamanej -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 5 Odbicie fali dŅwiħkowej - kĢt odbicia jest równy kĢtowi padania. Kształt przeszkody wpływa na kształt czoła fali odbitej. Przeszkoda wklħsła skupia fale, wypukła je rozprasza, a płaska odbija falħ bez zmiany kształtu jej czoła. Odbicie fali dŅwiħkowej od powierzchni: a) płaskiej, b) wklħsłej, c) wypukłej. Z – Ņródło dŅwiħku Zjawisko pokazane wyŇej odgrywa duŇĢ rolħ przy kształtowaniu akustyki wnħtrz urbanistycznych (muszli koncertowych, teatrów, amfiteatrów), jak teŇ zwykłych hal przemysłowych. Zastosowanie, np. powierzchni wklħsłych, moŇe spowodowaę nierównomiernoĻę pola akustycznego w danym pomieszczeniu poprzez skupianie fal odbitych na małej powierzchni, co prowadzi do lokalnego wzrostu natħŇenia dŅwiħku. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 6 b – stosunek energii fali akustycznej odbitej od danej powierzchni do energii fali akustyczne padajĢcej na tħ powierzchniħ. Współczynnik odbicia wyraŇony jest nastħpujĢco: Współczynnik odbicia d Ņ wi ħ ku I E odb odb b = = I E pad pad gdzie: I – natħŇenie dŅwiħku E – energia fali dŅwiħkowej a – stosunek energii fali akustycznej pochłoniħtej przez dana powierzchniħ do energii fali akustyczne padajĢcej na tħ powierzchniħ. Współczynnik pochłaniania dŅwiħku Współczynnik pochłaniania wyraŇony jest nastħpujĢco: I E poch poch a = I E pad pad -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 7 Pochłanianie (absorpcja) zaleŇy m. in. od: kĢta padania (maksimum przy padaniu prostopadłym), chropowatoĻci, elastycznoĻci i własnoĻci rezonansowych sprħŇystej powierzchni. Współczynnik pochłaniania naleŇy do przedziału od 0 (powierzchnia doskonale płaska i twarda) do 1 (powierzchnia otwartego okna). Współczynnik przenikania dŅwiħku t – stosunek energii fali akustycznej przenikajĢcej przez dana powierzchniħ do energii fali akustycznej padajĢcej na tħ powierzchniħ. Współczynnik przenikania dŅwiħku wyraŇony jest nastħpujĢco: I E przen przen t = = I E pad pad -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 8 DzielĢc wyraŇenie I pad = I odb + I poch + I przen przez natħŇenie fali padajĢcej otrzymamy: I I I poch przen odb 1 = + + ¼ b + a + t = 1 I I I pad pad pad W przypadku przegród budowlanych masywnych najczħĻciej cała intensywnoĻę dŅwiħku jest pochłoniħta ( t =0), czyli a + b =1. Współczynnik odbicia b jest zawsze uzupełnieniem a do jednoĻci. t uŇywa siħ wielkoĻci pochodnej zwanej izolacyjnoĻciĢ dŅwiħkowĢ przegrody . W akustyce zamiast współczynnika przenikania dŅwiħku -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 9 2.5. Ilustracja graficzna wybranych pojħę akustyki próg bólu, uszkodzenie słuchu 140 maszyny górnicze 134 hałas impulsowy (wybuch petardy) 130 przħdzarki, krosna 125 start odrzutowca (z odl. 100m) 120 walkman, młot pneumatyczny 120 dyskoteka, koncert 110 przejazd pociĢgu (100m) 105 stukanie młotkiem w metal 100 szkolny korytarz podczas przerwy 95 intensywny ruch uliczny 90 rozmowa podniesionym głosem 85 samochów osobowy (wewnĢtrz) 75 biuro, rozmowa 65 tzw. biały szum (morze, drzewa) 50 biblioteka, szept 40 30 sypialnia tło "mocne" 20 16 na spadochronie oddech człowieka 10 0 granica słyszalnoĻci [dB] 0 50 100 150 Poziomy dŅwiħku od poszczególnych Ņródeł hałasu -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 10 - hałasy powodujĢce trwałe uszkodzenia - hałasy bezwarunkowo szkodliwe - hałasy szkodliwe - hałasy uciĢŇliwe - hałasy denerwujĢce Krzywe równego poziomu głoĻnoĻci (jednakowej głoĻnoĻci) - izofony -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 11 Krzywe jednakowej głoĻnoĻci (izofony) ucha normalnego. Liczby przy krzywych oznaczajĢ poziom głoĻnoĻci w fonach (dB). -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 12 Zakresy czstotliwoci, poziomów natenia dwiku i cinie akustycznych dwików mowy i muzyki -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 13 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 14 3. Zasady rozprzestrzeniania si dwiku 3.1. Rozchodzenia si dwiku w przestrzeni otwartej Na otwartej przestrzeni fale dwikowe rozchodz si jednakowo we wszystkich kierunkach , przy czym w miar oddalania si od ródła dwiku intensywno tych fal ulega zmniejszeniu. Pole akustyczne to obszar przestrzeni, w której rozprzestrzeniaj si fale dwikowe. Na wielko poziomu dwiku w pewnej odległoci od ródła (załoenie - ródło kuliste) maj wpływ nastpujce czynniki: • odległo od punktu obserwacji • tłumienie dwiku w powietrzu • zmiany temperatury w poszczególnych warstwach atmosfery • zmiany wilgotnoci powietrza, mgła, dym • wiatr • przedmioty stałe (przegrody urbanistyczne, np. ziele, budynki) • ukształtowanie terenu -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Wykład 2 – ”Akustyka Budowlana”, Wydział Budownictwa LĢdowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej, prowadzĢcy: dr hab. inŇ. Henryk Nowak, prof. PWr. 15 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |