האקוסטיקה היא ענף בפיסיקה שחוקרת את הייצור, הולכה, אחסון, תפיסה ורבייה של קול; כלומר, הוא בוחן בפירוט את גלי הקול המתפשטים דרך חומר, שיכולים להיות במצב גזי, נוזלי או מוצק, מכיוון שהצליל אינו מתפשט בחלל ריק. צליל הוא היסוד העיקרי באקוסטיקה, ומורכב מגלי קול המופקים כאשר תנודות בלחץ האוויר מומרות לגלים מכניים.
מהי אקוסטיקה
תוכן עניינים
זה ענף הפיזיקה שחוקר את הייצור וההתנהגות במהלך העברתם ויעדם של גלי קול, כמו גם את הרכבם. כשמדברים על מהי אקוסטיקה, הכוונה היא גם לחקר מרחבים פיזיים או מקומות בהם מופץ צליל, ויש לו מספר יישומים לאירועים, אולפנים ומרחבים ציבוריים.
גם במוזיקה, זה המונח שמובן על ידי שימוש בכלים המפיקים צלילים בצורה אקוסטית, ומשאירים בצד אלמנטים חשמליים או אלקטרוניים, למשל, הגיטרה האקוסטית.
מה חוקרת אקוסטיקה
הם יש משרעת (מקסימום ערכי מינימום הגלי שלהם), תדר (מספר התנודות בשנייה או חזרות), מהירות (הזמן חולף מן כשזה מופק עד שהוא מגיע למקלט שלה), אורך (כמה זמן הגל הוא או איזה מרחק קיים בין שתי פסגות או עמקים בו), תקופה (זמן של כל מחזור לחזרתו), משרעת (כמות אנרגיית האות, אין פירושה נפח), שלב (מיקום של גל אחד ביחס לאחר) כוח (כמות אנרגיה אקוסטית לזמן למקור).
ישנם שני סוגים של גלים בהתאם לאופן התנועה שלהם דרך המדיה: אורכי (התנועה תהיה מקבילה לכיוון ההתפשטות) ורוחבית (התנועה מאונכת לכיוון ההתפשטות).
בתוך התופעה האקוסטית, לא רק את הצליל שניתן לתפוס בקלות על ידי האוזן האנושית, אלא גם אינפרסאונד ואולטראסאונד. האינפרא - סאונד הם אותם תדרים קוליים הנמוכים ממה שהאוזן האנושית יכולה לתפוס (20 הרץ), אך עבור בעלי חיים מסוימים זה די מורגש ומשמש כתקשורת למרחקים גדולים; בעוד שאולטראסאונד הוא הגלים הנמצאים מעל השמיעה הנתפסת על ידי האדם, בערך 20,000 הרץ.
לצורך מחקר זה, קול מהווה הובלת אנרגיה בצורת רטט, ומהירותו תלויה בצפיפות המדיום ובטמפרטורת האוויר. המהירות תהיה גבוהה יותר במוצקים ובנוזלים מאשר בתקשורת גזית (אוויר). מהירות הקול באוויר היא כ- 344 מטר לשנייה בכ- 20 מעלות צלזיוס, אם כי עבור כל מעלה נוספת של טמפרטורת צלזיוס, מהירות הגל האקוסטי תעלה בקצב של 0.6 מ / ש. בנוזלים, ובמיוחד במים, המהירות תהיה כ -1,440 מ 'לשנייה, ואילו במוצק כמו פלדה היא תהיה כ -5,000 מ' לשנייה.
היסטוריה של אקוסטיקה
מרקו ויטרוביו פוליון (80 / 70-15 AC), אדריכל ומהנדס רומאי, היה מבשר האקוסטיקה האדריכלית, וכתב על התופעות האקוסטיות שהתרחשו בתיאטראות, ובזכות זה היה תיעוד של היבטים לקחת בחשבון את התחום האקוסטי בעת בניית מקומות תיאטרון ומוסיקלי.
מאוחר יותר, המהנדס, הפיזיקאי והמתמטיקאי גלילאו גליליי (1564-1642), סיים את מחקריו של פיתגורס, על ידי הגדרת גלים בצורה ברורה יותר, מוליד אקוסטיקה פיזיולוגית, ותיאר אותה כגירוי המפורש על ידי הנפש כצליל, לאקוסטיקה פסיכולוגית. מרין מרסן (1588-1648), פילוסופית ומתמטיקאית צרפתית, ביצעה ניסויים במהירות התפשטות הצליל; ו אייזק ניוטון (1643-1727), ניסח את מהירות הקול מוצקים. הפיזיקאי ג'ון וויליאם סטרוט (1842-1919), הידוע גם בשם לורד ריילי, כתב על הפקת צליל על מיתרים, מצלתיים וממברנות.
אנשים מפורסמים אחרים בהיסטוריה שתרמו לתחום האקוסטי היו האסטרונום, המתמטיקאי והפיזיקאי פייר-סימון לפלס (1749-1827), עם מחקרים על התפשטות הצליל; הרמן פון הלמהולץ (1821-1894), פיסיקאי ורופא, חקר את הקשר בין צלילים לתדרים; אלכסנדר גרהם בל (1847-1922), ממציא ומדען, פיתח את הטלפון על ידי התבוננות כי כמה חומרים יכולים להפוך ולהעביר רעידות קול; תומאס אלווה אדיסון (1847-1931), הממציא, השיג את הגברת רעידות הקול עם התפתחות הפונוגרף.
ענפי אקוסטיקה
ישנם מספר סיווגים אשר יחד עוזרים להגדיר מהי אקוסטיקה, על פי אמצעי התפשטות הגלים ותועלתם המעשית. חלקם הם:
אקוסטיקה אקוסטיקה
זהו מונח מיותר, אם כי אנשים רבים סקרנים לגביו. אקוסטיקה קיימת בכל הסניפים. לדוגמא, באקוסטיקה הפיזית, העוסקת בניתוח תופעות קוליות, בחוקים שלפיה היא נשלטת, בהובלתה דרך המדיה ותכונותיה; בעוד שמטרולוגיה אקוסטית היא זו שאחראית על כיול מכשירים למדידת גודל אקוסטי כדי להקליט כימות של אותו או לייצר אותם.
אקוסטיקה פיזיולוגית
למד את האוזניים והגרון, כמו גם את אזור המוח שמפענח את הגלים. כאן כלולים גם הצלילים הנפלטים וגם תפיסתם והפרעות.
אקוסטיקה אדריכלית
היא אחראית על חקר האקוסטיקה במתחמים ובמרחבים, התנהגותם, כיצד להתאים ולהגדיר חללים אלה לשימוש אופטימלי במאפייני הצליל ויש להם התפשטות יעילה במרחב מבוקר. חטיבה זו סייעה בפיתוח מתחמים מתאימים למטרה זו, כמו המעטפת האקוסטית.
אקוסטיקה תעשייתית
הסניף הוא זה שאחראי להחליש את השפעות הרעש הנגרם על ידי פעילות תעשייתית, על מנת להגן על העובדים מפני זיהום רעש והתקפותיו, באמצעות בידוד אקוסטי כלשהו.
אקוסטיקה סביבתית
חקרו את הצלילים הקיימים בחיק הטבע, את הרעש בסביבה והשפעותיו על הטבע והאנשים. רעשים אלה נוצרים על ידי תנועה, סוגי תחבורה שונים, הנחות עסקיות, שכונות ופעילויות אנושיות יומיומיות שונות. ענף זה מקדם ניהול ושליטה ברעש, כדי להפחית את זיהום הרעש.
זיהום אקוסטי
אקוסטיקה מוזיקלית
זה שלומד את הצליל המופק על ידי כלי נגינה, את סולמותיהם, האקורדים, העיצור שלהם. כלומר, כוונון הסולם של אותו. בנוסף לאמור לעיל, ישנם ענפים נוספים, כגון:
- Aeroacoustics (צליל המופק על ידי תנועה באוויר)
- פסיכואקוסטיקה (תפיסת הצליל האנושית והשפעותיה)
- ביו-אקוסטיקה (לימודי שמיעה בבעלי חיים והבנת תפיסתם)
- מתחת למים (זיהוי עצמים עם קול, כגון מכ"מים)
- Slectroacoustics (חקר תהליכים אלקטרוניים ללכידת ועיבוד צליל)
- פונטיקה (אקוסטיקה של דיבור אנושי)
- מקרו-אקוסטיקה (לימוד צלילים חזקים)
- אולטרסאונד (חוקר סאונד בתדרים גבוהים בלתי נשמעים ויישומיו)
- רטט (מחקר של מערכות בעלות מסה וגמישות שיכולות לבצע תנועות תנודות)
- מבני (חוקר את הצליל שמתפשט דרך מבנים בצורת רעידות), בין היתר.
תופעות אקוסטיות
מדובר בעיוותים בגלי הקול, הנגרמים על ידי מכשולים או וריאציות הקיימות במדיום התפשטות המשפיעות על מאפייניהם. בין התופעות האקוסטיות הללו ניתן למנות:
- השתקפות: זה כאשר גל הקול פוגש מכשול איתן וזה גורם לו לסטות ממסלולו המקורי, וליצור אפקט "מקפיץ", המאפשר לו לחזור למדיום ממנו הוא מגיע.
- הד - מתרחש כאשר גל קופץ ומתבטא במחזורים חוזרים במרווח של כ- 0.1 שניות. כדי לתפוס אותו, מקור הקול והמשטח המשקף אותו, חייבים להיות מופרדים בלא פחות מ -17 מטרים.
- Reverb: זו היא תופעה דומה הד, עם ההבדל כי זמן ההחזרה הוא פחות מ 0.1 שניות, ואת האפקט שנוצר הוא צליל מתמשך. במקרה זה, המקור והמשטח המשקף חייבים להיות פחות מ- 17 מטר זה מזה.
- קליטה: היא כאשר הגל מגיע למשטח והוא מנטרל או סופג חלק ממנו והשאר משתקף. לפאנלים האקוסטיים המשמשים באולפנים יש תכונה זו, אם כי הם קולטים צליל כמעט לחלוטין.
- שבירה: הם העקמומיות שצולח צליל כאשר הוא עובר ממדיום אחד למשנהו, וכיוונו ומהירותו יהיו תלויים בטמפרטורה, בצפיפות ובאלסטיות של מדיום התפשטות.
- הפרעה: היא כאשר גל פוגש מכשול קטן מאורכו בדרכו, שגורם לו להקיף אותו ול"להתפזר ".
- הפרעה: מתרחשת כאשר שני גלים שונים או יותר מצטלבים או חופפים. בדרך כלל יש להם מסלולים מנוגדים ולכן הם "יתנגשו" זה בזה. ככל ששני הגלים שווים יותר מבחינת משרעתם, כך אינדקס ההפרעות גדול יותר.
- פעימות: נוצרות בנוכחות שני גלים בתדרים שונים אך קרובים מאוד, דבר שאינו מורגש לאוזן האנושית, ולכן הוא נתפס כתדר יחיד.
- אפקט דופלר: הוא זה הנתפס כאשר עולה או ירידה בתדירות הגל כאשר הפולט והמקלט מתקרבים או רחוקים יותר. דוגמה: כשאתה שומע אמבולנס או סיור מגיע, הוא עובר ונסע שוב.
מהו זיהום רעש
זו הגרסה האקוסטית של שינוי הסביבה במרחב מסוים. כשיש זיהום רעש, אז יובן שיש עודף של רעש או רעש שישנו את הסביבה.
מה זה קצף אקוסטי
ישנם שני סוגים של אלמנטים שנועדו לקלוט בקנה מידה מסוים: חומרים סופגי קול ואלמנטים סלקטיביים או המכונים גם תהודה.
הראשונים משמשים להשגת זמני הדהוד נאותים בפעילות המתבצעת בחלל, צמצום או ביטול של הדים ולמניעת רעשים מזהמים מחוץ לאתר. הנפוצים ביותר הם צמר אבן מצופה, סיבי פוליאסטר מצופים וקצף שרף מלמין גמיש.
השניות הן אלו המשמשות כשמבקשים להשיג ספיגה נהדרת של תדרים נמוכים, מה שמקטין באופן זמני את הדהוד. הם יכולים לשמש כתוספים לחומרים סופגים או בנפרד למטרה שתוארה לעיל.
סוגי התהודה הם:
- ממברנה או סרעפתית: חומרים לא נקבוביים וגמישים, כמו עץ.
- חלל פשוט: נוצר על ידי חלל אוויר סגור, המחובר לחדר באמצעות פתח צר.
- סעפת חלל המבוססת על לוחות מחוררים: פאנל של חומר לא נקבובי וקשיח שנקדח סדרת עיגולים או חריצים, אשר ימוקמו במרחק מסוים מקיר החדר, כך שיהיה מקום אוויר סגור שנוצר על ידי שני המשטחים.
