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Domande e compiti

1. Perché le finestre chiuse proteggono le stanze ai piani superiori di un edificio dal rumore della strada in modo molto più evidente rispetto a quelle inferiori?
2. Il legno è noto per condurre il suono meglio dell'aria. Perché la conversazione nella stanza accanto è attutita quando la porta di legno di questa stanza è chiusa?
3. Perché il suono è più forte se bussi non al muro, ma alla porta?
4. Dove va l'energia delle vibrazioni sonore quando il suono "si blocca"?
5. Perché la cabina del suggeritore è rivestita di feltro?
6. Quando un'orchestra si esibisce in una grande sala, la musica suona in modo diverso a seconda che la sala sia piena o vuota. Come può essere spiegato?
7. I nostri antenati potevano sentire il rumore lontano degli zoccoli, che lasciavano cadere l'orecchio a terra. Perché non si sentiva questo suono nell'aria?
8. Perché, nella nebbia, i segnali acustici, ad esempio dei treni o delle motonavi, si sentono a una distanza maggiore rispetto al bel tempo?
9. Un diapason che vibra nella mano suona dolcemente e se metti la sua gamba sul tavolo, il volume del suono aumenta. Come mai?
10. Il diapason "rumoroso" dell'attività precedente durerà più a lungo rispetto a quello "silenzioso"?
11. Come spiegare il fatto che a grande distanza si può udire una voce, ma non si possono distinguere le parole?
12. I membri delle spedizioni antartiche, quando hanno scavato gallerie nella neve, hanno dovuto gridare per essere ascoltati anche a una distanza di cinque metri. Tuttavia, l'udibilità è aumentata notevolmente quando le pareti del tunnel sono state pressate. Con cosa è collegato?
13. Perché non c'è eco in una stanza di dimensioni normali?
14. Perché l'eco di un suono acuto, come un urlo, di solito è più forte e più distinto rispetto a uno basso?
15. Volando accidentalmente attraverso la finestra, il pipistrello a volte si siede sulla testa delle persone. Come mai?
16. Nel modello della "galleria dei sussurri" mostrato in figura, le onde sonore del fischietto facevano tremolare la fiamma di una candela posta contro la parete opposta. Ma lo sfarfallio cessava se uno schermo stretto veniva posizionato vicino al muro a lato della fiamma e del fischietto. In che modo questo schermo ha bloccato il suono?
17. Perché a volte il "raggio" sonoro del localizzatore, diretto a un sottomarino da una breve distanza, non lo raggiunge?

Acustica della stanza.

Propagazione del suono in
gli spazi chiusi e aperti sono soggetti a leggi diverse.

Parte dell'energia viene assorbita
alcuni si riflettono, altri sono dispersi.

,                                           
(5.1)

,                                           
(5.2)

dove un_neg - coefficiente di riflessione,

un è il coefficiente di assorbimento.

Questi coefficienti sono
funzioni di frequenza. Se non c'è diffrazione, allora

,(5.3)

,(5.4)

Se c'è diffrazione, allora
le onde riflesse interferiscono con quelle incidenti e, di conseguenza, si formano dei punti
nodi e antinodi, cioè otteniamo onde stazionarie.

L'acustica della stanza nell'ambito della teoria statistica.

I processi di propagazione del suono in una stanza sono considerati un decadimento
energia di onde multiple riflesse. Se non c'è diffrazione, allora

,(5.5)

Se a è piccolo, allora c'è molta energia e
la sua distribuzione avviene senza nodi e antinodi, cioè densità di energia in
ogni punto della stanza è lo stesso. Tale campo è chiamato diffondere. Solo
per un tale campo, si può determinare la lunghezza media del percorso del raggio sonoro, che
tipico per le dimensioni della stanza "sezione aurea" (lunghezza, larghezza, altezza
dovrebbe essere correlato come: 2:1,41:1).

,                                 
                  (5.6)

dove è la lunghezza media
percorso del raggio sonoro,

V - il volume della stanza,

S - superficie
locali.

                                                  
(5.7)

,                                                  
(5.8)

dov'è la media
(statistico) tempo di percorrenza.

Tenere conto
stato stazionario, ovvero la quantità di energia irradiata è uguale alla quantità
energia assorbita per un certo tempo t.

,                                              
(5.9)

dov'è l'emesso
energia,

R_un–
potenza della sorgente sonora,

t è l'intervallo di tempo. Parte dell'energia verrà assorbita.

- energia nella stanza,
(5.10)

dove e_m – densità
energia sonora, un è il coefficiente di assorbimento.

,                                                
(5.11)

- stato stazionario, allora sarà
uguaglianza energetica, come accennato in precedenza.

,                                                  
(5.12)

è il valore di stato stazionario della densità
energia.

D'altra parte, è noto

,                                                    
(5.13)

,                                                    
(5.14)

,                                                  
(5.15)

,                                     
(5.16)

dov'è l'effettivo
pressione sonora nella stanza a regime,

R_un – potenza acustica.

Queste
i rapporti sono derivati ​​a condizione di un coefficiente di assorbimento molto piccolo,
limitazione della superficie, con aumento di a (sale, auditorium, abitazioni) e_mdiminuisce
compaiono nodi e antinodi. Quelli. la densità di energia non è distribuita
Le formule (5.10, 5.14) danno un valore medio se
ungrande.

,                                                    
(5.17)

- assorbimento totale dei locali (fondo
assorbimento). ,
.

1 Sabin (sab) - esso
assorbimento di 1 m2 di una finestra aperta senza tener conto della diffrazione. Fondi
l'assorbimento è un valore variabile e per stanze diverse sono valori diversi.

Dal momento che al chiuso
i coefficienti di assorbimento sono tutti differenti, introduciamo il concetto di coefficiente medio
acquisizioni:

,                                       
(5.18)

dove S_K- aree delle superfici della stanza, un_Ksono i loro coefficienti di assorbimento.

oggetti interni, persone
ecc. (la loro superficie assorbente è difficile da tenere in considerazione), quindi equivalenti
coefficienti di assorbimento un_n.

Per tenere conto di tutti gli articoli
valore, come assorbimento totale della stanza:

,                                       
(5.19)

dove un_nn_n
è il prodotto del coefficiente di assorbimento equivalente degli oggetti e del loro numero.

Considera il processo
attenuazione del suono nella stanza dopo aver spento la sorgente sonora.

 —
Ora di inizio

 —
dopo 1 riflessione

—
dopo 2 riflessioni

—
dopo n riflessioni (5.20)

dove T – elementare
momento del tempo.

,                                                 
   (5.21)

,                                                  
(5.22)

,                                             
(5.23)

dove e è la densità di energia in
vista generale.

Passiamo a
funzione esponenziale:

                                       
(5.24)

Introduciamo un sostituto:

                                                      
(5.25)

Perché nessuna diffrazione, quindi a_assorbire (un_mer) e a_neg
collegati tramite l'unità.

,                                                    (5.26)

,                                          
(5.27)

Descriviamo i processi di crescita
e l'attenuazione del suono nella stanza.

,                                        
 (5.28)

- così viene descritto il processo di decadimento
suono nella stanza.

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L'ASPETTO DEL SUONOIl suono è una vibrazione meccanica che si propaga in un mezzo elastico (solitamente aria) e colpisce gli organi uditivi.Se si esegue un forte spostamento delle particelle del mezzo elastico in un punto, ad esempio utilizzando un pistone, quindi la pressione aumenterà in questo luogo. Grazie ai legami elastici, la pressione viene trasferita alle particelle vicine e l'area di maggiore pressione, per così dire, si muove in un mezzo elastico. L'area di alta pressione è seguita dall'area di bassa pressione, e quindi si forma una serie di aree alternate di compressione e rarefazione, che si propagano nel mezzo sotto forma di onda. Ogni particella del mezzo elastico in questo caso oscillerà.

PRESSIONE SONORA E FREQUENZA Di norma, il valore quantitativo del suono è determinato dalla pressione sonora o dalla forza d'azione delle particelle d'aria per unità di superficie. Il numero di vibrazioni della pressione sonora al secondo è chiamato frequenza del suono ed è misurato in Hertz (Hz) o cicli al secondo La figura mostra due esempi di vibrazioni sonore con lo stesso livello di pressione e frequenza diversa.

ESEMPI DI SEGNALI SONORI DIVERSI La figura mostra tre tipi di segnali sonori differenti e le corrispondenti caratteristiche in frequenza: - un segnale sonoro periodico (tono puro); - un segnale unico (impulso rettangolare); - rumore (segnale irregolare).

LUNGHEZZA D'ONDA E VELOCITÀ DEL SUONO La lunghezza d'onda è definita come la distanza tra due punti adiacenti di un'onda sonora che si trovano nella stessa posizione vibrazionale (hanno la stessa fase). La relazione tra lunghezza d'onda e frequenza è data dalla seguente formula

dove c è la velocità di propagazione del suono nel mezzo

LIVELLO DI PRESSIONE SONORA TOTALE Secondo il diagramma, la pressione sonora totale combinata di due sorgenti sonore indipendenti è determinata come segue1.Viene calcolata la differenza tra i livelli di entrambe le sorgenti e viene fatto un segno corrispondente sull'asse OX2. Viene determinato il valore corrispondente sull'asse OY3. La pressione sonora totale si trova come somma del valore trovato e del valore della sorgente di rumore più forte.

FASCE DI FREQUENZA VOCALI E STRUMENTI MUSICALI

DISTRIBUZIONE DEL SUONO NELLO SPAZIO LIBERO Se la sorgente sonora è omnidirezionale, cioè l'energia sonora si propaga uniformemente in tutte le direzioni (come il suono di un aeromobile nello spazio aereo), la distribuzione della pressione sonora dipende solo dalla distanza e diminuisce di 6 dB con ogni raddoppio della distanza dalla sorgente sonora.

Se la sorgente sonora è direzionale, come un altoparlante, il livello di pressione sonora dipende sia dalla distanza che dall'angolo rispetto all'asse di emissione del suono.

Risposte

1. Maggiore è l'angolo di incidenza delle onde sonore, meno esse penetrano nel vetro.
2. Il legno conduce il suono più velocemente dell'aria, quindi c'è un angolo limite di incidenza dei raggi sonori, al di sopra del quale il suono non penetra affatto nel legno,
3. Con la stessa forza d'urto, la porta si deforma più del muro, quindi l'ampiezza delle sue vibrazioni è maggiore e il suono è più forte.
4. L'energia delle vibrazioni sonore viene convertita nell'energia del movimento termico delle molecole d'aria e degli oggetti circostanti.
5. Il feltro, che assorbe bene il suono, ne impedisce la diffusione nell'auditorium.
6. L'abbigliamento e il corpo umano assorbono le onde sonore in misura maggiore rispetto alle sedie larghe e al pavimento. Inoltre, il pubblico nella sala crea una sorta di superficie "irregolare" che disperde il suono in tutte le direzioni. Tutto questo insieme incide sulla percezione della musica in un auditorium pieno e vuoto.
7. La risposta non è che il suono viaggia più velocemente nel terreno, ma che viene disperso e assorbito in misura minore nel terreno che nell'aria.
8. Con la nebbia, l'aria è più omogenea: non c'è dispersione del suono sulle cosiddette nuvole acustiche create dalle correnti di convezione.
9. La gamba del diapason eccita le vibrazioni forzate nel piano del tavolo, le onde sonore vengono emesse da un'area più ampia, il che porta ad un aumento del volume.
10. No. Poiché la potenza del suono emesso dal diapason aumenta, consumerà rapidamente la sua energia) e si estinguerà.
11. L'intelligibilità del parlato è associata alla presenza di alte frequenze nel suono. Tuttavia, i coefficienti di assorbimento del suono nell'aria per queste frequenze sono maggiori rispetto a quelle basse, quindi le vibrazioni ad alta frequenza sono attenuate in misura maggiore rispetto alle vibrazioni a bassa frequenza.
12. La neve a debole coesione, piena di cavità d'aria, è un ottimo materiale fonoassorbente. Man mano che la neve si compatta, l'assorbimento dei suoni al suo interno si indebolisce e il riflesso aumenta.
13. Affinché l'eco sia distinto, il suono riflesso deve arrivare con un certo ritardo, cosa difficile da ottenere in stanze piccole.
14. I suoni ad alta frequenza rimbalzano meglio sugli ostacoli e sono più intensi al ritorno.
15. I capelli assorbono gli ultrasuoni emessi dal pipistrello e questo, non percependo le onde riflesse, non sente un ostacolo e inciampa sulla testa di una persona.
16. Continuamente riflesse dalla parete, le onde sonore si propagano lungo di essa in una cintura stretta, come in una guida d'onda. In questo caso, l'intensità del suono, come si è scoperto, diminuisce con la distanza molto più lentamente rispetto allo spazio aperto.
17. L'onda sonora viene deviata verso il basso a causa di una diminuzione della temperatura dell'acqua con la profondità, che è associata a una diminuzione della velocità del suono e, di conseguenza, a un aumento del suo indice di rifrazione.

Microesperienza

Il suono che ci viene da un vicino che rosicchia nell'aria si disperde molto più fortemente del suono che si propaga all'orecchio direttamente attraverso le ossa craniche.

Il materiale è stato preparato da A. Leonovich

propagazione del suono

Suono
le onde possono viaggiare nell'aria
gas, liquidi e solidi. V
le onde spaziali senz'aria non lo sono
presentarsi.Questo è facile da verificare
semplice esperienza. Se il campanello elettrico
messo sotto ermetico
tappo da cui viene evacuata l'aria, noi
non sentiremo alcun suono. Ma non appena
il tappo è pieno d'aria, c'è
suono.

Velocità
propagazione di movimenti oscillatori
da particella a particella dipende dal mezzo.
Nei tempi antichi, i guerrieri si applicavano
orecchio a terra e così scoperto
cavalleria nemica molto prima,
di quanto non si vedesse. UN
famoso scienziato Leonardo da Vinci
15° secolo scrisse: “Se tu, essendo in mare,
abbassare il foro del tubo nell'acqua e l'altro
metti la fine al tuo orecchio, lo sentirai
il rumore delle navi molto lontane da te”.

Velocità
propagazione del suono nell'aria per la prima volta
fu misurato nel XVII secolo dall'Accademia di Milano
Scienze. Su una delle colline
cannone, e dall'altro si trova
posto di osservazione. il tempo è stato registrato e
al momento dello scatto (con il flash) e al momento
ricezione del suono. Per distanza tra
posto di osservazione e cannone e
tempo di origine velocità del segnale
calcolare già la propagazione del suono
non è stato difficile. Si è rivelata
pari a 330 metri al secondo.

V
velocità del suono dell'acqua
fu misurato per la prima volta nel 1827 in poi
Lago di Ginevra. C'erano due barche
l'uno dall'altro a una distanza di 13847 metri.
Alla prima era appesa una campana sotto il fondo,
e dal secondo abbassarono il più semplice
idrofono (corno). Sulla prima barca
dato alle fiamme nello stesso momento in cui è stata suonata la campana
polvere da sparo, al secondo osservatore in questo momento
i flash avviarono il cronometro e divennero,
attendere il segnale sonoro da
campane. Si è scoperto che il suono nell'acqua
spalmare più di 4 volte
più veloce che nell'aria, cioè con velocità
1450 metri al secondo.

Eco

eco —
suono riflesso.
Gli echi vengono generalmente notati se anche loro sentono
suono diretto dalla sorgente quando in uno
punto nello spazio può essere più volte
sentire il suono da una fonte,
venendo lungo un sentiero rettilineo e riflessa
(forse più volte) da altri
Oggetti. Dal riflesso del suono
l'onda perde energia, quindi l'onda sonora
da una sorgente sonora più forte
rimbalzare sulle superfici (es.
case una di fronte all'altra o
muri) molte volte, passando per uno
punto, che causerà più echi
(una tale eco può essere osservata dal tuono).

Eco
a causa di quel suono
le onde possono
riflessa da superfici dure
associato al quadro dinamico
rarefazione e guarnizioni d'aria vicine
superficie riflettente. Se
la fonte del suono è vicina
da tale superficie si volse verso di lui
sotto diretto
angolo (o
ad angolo vicino a una linea retta), suono,
riflessa da una tale superficie,
come cerchi
riflessa sull'acqua
dalla riva, ritorna alla sorgente.
Grazie all'eco, l'altoparlante può insieme
con altri suoni per ascoltare i tuoi
discorso, come se fosse ritardato per alcuni
volta. Se la sorgente sonora lo è
ad una distanza sufficiente dal riflettente
superfici diverse dalla sorgente sonora
non ci sono extra nelle vicinanze
sorgenti sonore, l'eco diventa
il più distinto. l'eco diventa
udibile se l'intervallo tra
onda sonora diretta e riflessa
è 50-60 ms, che corrisponde a
15-20 metri quale onda sonora
viaggia dalla sorgente e ritorno
condizioni normali.

È curioso che

... i metodi diagnostici, da tempo noti in medicina - percussioni e ascolto - hanno trovato applicazione nel rilevamento di difetti acustici, che consente di determinare la presenza di disomogeneità nel mezzo mediante la diffusione e l'assorbimento di un segnale sonoro inviato nel mezzo in fase di studio.

... la soluzione all'effetto "whisper gallery" descritto nel problema 16 fu trovata nel 1904 dal famoso Lord Rayleigh durante le sue osservazioni ed esperimenti nella Cattedrale di St. Paul a Londra. Quasi cento anni dopo, questo tipo di onda divenne oggetto di ricerca e applicazione in ottica, ad esempio per la stabilizzazione della frequenza dei laser o la conversione della frequenza di un raggio luminoso.

... le onde infrasoniche sono molto debolmente attenuate nell'atmosfera, nell'oceano e nella crosta terrestre. Così, un potente disturbo a bassa frequenza causato dall'eruzione nel 1883 del vulcano indonesiano Krakatoa fece il giro del globo due volte.

... con la distanza dall'epicentro di un'esplosione nucleare, l'onda d'urto si trasforma in acustica e le onde corte decadono più velocemente di quelle lunghe e solo le oscillazioni a bassa frequenza rimangono a grandi distanze. Il rilevamento di tali onde - infrasoniche - fu proposto a metà degli anni '50 dall'accademico I.K.

... L'invenzione del telefono da parte di Bell è stata preceduta da uno studio approfondito dell'acustica e da molti anni di lavoro nella scuola di Boston per sordomuti, che intendeva anche gli amplificatori del suono e i dispositivi da lui progettati per insegnare la comprensione del parlato.

... la particolarità della neve appena caduta di assorbire principalmente le alte frequenze è stata notata dal fisico inglese Tyndall, che ha unito la ricerca acustica e quella ottica. E Rayleigh, che stava cercando qualcosa di comune in tutti i processi oscillatori, è stato in grado di spiegare l'aumento del tono dell'eco in una pineta con una migliore dispersione e riflessione delle onde sonore corte da parte di aghi sottili rispetto a quelle lunghe, come nella dispersione di luce nell'atmosfera.

…in uno dei locali del Conservatorio nella città australiana di Adelaide, era impossibile ascoltare il pianoforte: la sala risuonava in modo così penetrante e acuto. Hanno trovato una via d'uscita da questa situazione appendendo al soffitto diverse strisce larghe mezzo metro di twill - tessuto di cotone con una speciale finitura superficiale che consente un buon assorbimento acustico.

... vibrazioni sonore con una frequenza di 200-400 hertz a livelli sufficientemente elevati della loro intensità possono mascherare quasi tutte le frequenze sovrastanti in modo molto forte. Ad esempio, le melodie dell'organo e del contrabbasso sono chiaramente udibili nell'orchestra, sebbene il loro volume relativo non superi strumenti dal suono acuto come il violino e il violoncello.

... se "suona" le condutture per il trasporto di carichi alla rinfusa - farina, polvere di carbone, minerale frantumato - con sirene, la loro produttività aumenta. Tali dispositivi sono utilizzati nei porti per scaricare materiali in polvere dalle stive delle navi mercantili. Il loro unico inconveniente è il loro ululato penetrante.

…le oscillazioni della frequenza del suono possono essere utilizzate per essiccare vari materiali a temperature relativamente basse, anche a causa del loro riscaldamento locale durante l'assorbimento delle onde acustiche.

…l'ultrasuono è in grado di "mescolare" mercurio o olio con l'acqua, polverizzare i solidi nella produzione di medicinali, praticare un foro quadrato nel metallo, tagliare e forare vetro e quarzo, unire materiali "senza saldature" e molto altro ancora, ma ecco come creare un'arma ad ultrasuoni, ahimè, è impossibile. Le caratteristiche della propagazione e dell'assorbimento degli ultrasuoni portano ad un'attenuazione così forte che anche a una distanza di poche decine di metri trasmette energia sufficiente per far funzionare solo... una lampadina da una torcia.

Migliorare il suono senza passi radicali

Naturalmente, la sala ideale per un sistema Hi-Fi/High End deve essere trattata acusticamente. Solo ora, nel concetto di "elaborazione acustica" ci sono molte sfumature. Puoi ordinare una soluzione professionale: per diversi milioni di rubli, prenderanno le misure per te, prenderanno il design e faranno tutto chiavi in ​​mano. Bene, se vuoi risparmiare denaro, non c'è modo di avviare una riparazione a tutti gli effetti: leggi il nostro articolo.Sette semplici passaggi possono migliorare notevolmente il suono della tua stanza senza un buco nel tuo portafoglio.

1. Compriamo un tappeto

Un tappeto ampio e spesso sul pavimento è la chiave per una buona qualità dei bassi, riducendo al minimo le risonanze e il "martellamento" della linea delle basse frequenze. La soluzione ideale è un tappeto naturale con un pelo spesso e fitto. Se hai molta paura della polvere, puoi trovare tappeti privi di pelucchi (ce ne sono per soldi relativamente umani, ad esempio, in IKEA). Danno meno polvere, ma influiscono anche sul suono in modo meno radicale.

2. Appendiamo tende pesanti

La principale fonte di risonanza in un normale soggiorno sono le finestre. Anche quando si utilizzano moderne finestre con doppi vetri, le risonanze del vetro possono sembrare piuttosto dolorose per l'orecchio. Ottieni tende più spesse e più spesse e usale per coprire le finestre mentre ascolti: otterrai una gamma media più chiara e una migliore risoluzione delle alte frequenze.

3. Orientare il sistema lungo la parete lunga della sala

Spesso le famiglie chiedono di installare il complesso lungo il muretto della stanza: ciò consente di risparmiare spazio. Ma, e influisce molto peggio sul suono: è tutta una questione di lunghezza delle onde basse. Con questa impostazione, l'onda del basso ha spazio per girare e creare molte risonanze spiacevoli. Installa il sistema lungo la lunga parete della sala e ottieni bassi molto più precisi e strutturati.

4. Usa bass trap

Non c'è quasi una stanza priva di modalità dei bassi senza un pavimento galleggiante a tutti gli effetti e un silenziatore di dieci centimetri sulle pareti. Il modo più semplice per sbarazzarsene è installare trappole per basso tubolari verticali negli angoli della sala: i modelli commerciali possono costare più di mille dollari e, per risparmiare denaro, è possibile utilizzare rotoli di gomma sintetica espansa (alti almeno un metro ). Per non rovinare il design, puoi cucire loro fodere in tessuto in stile hall.

5. Un divano pesante è la chiave del successo

Il divano non è solo il principale centro ergonomico della stanza di ascolto, ma può anche migliorare notevolmente il suono del tuo sistema. Più pesante e voluminoso è il modello, migliori sono le costruzioni riempite di schiuma poliuretanica (senza molle) che funzionano alla grande per migliorare la qualità del suono. In realtà, abbiamo pubblicato un articolo separato sui divani.

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Prestiamo attenzione al rack per le apparecchiature e ai supporti per gli altoparlanti. La maggior parte dei supporti Hi-Fi può essere riempita con sabbia o pallini

Non trascurare questo: in questo modo aumenterai significativamente la massa del sistema e ridurrai le sue risonanze. In realtà, avvicinati allo stesso modo ai supporti per diffusori da scaffale e puoi mettere lastre di marmo o granito su misura sotto i diffusori da pavimento. La connessione sarà ancora migliore.

La maggior parte dei supporti Hi-Fi può essere riempita con sabbia o pallini. Non trascurare questo: in questo modo aumenterai significativamente la massa del sistema e ridurrai le sue risonanze. In realtà, avvicinati allo stesso modo ai supporti per diffusori da scaffale e puoi mettere lastre di marmo o granito su misura sotto i diffusori da pavimento. La connessione sarà ancora migliore.

7. Verifica e configura tutto con il software Dirac Live

Per lavorare con Dirac Live, avrai bisogno di un PC e di un microfono USB miniDSP umik-1, ma il gioco vale la candela. Sarai in grado di effettuare misurazioni da solo in vari punti della sala e identificare possibili problemi con la risposta in frequenza. Quindi prova a spostare il sistema, i mobili e migliora le prestazioni. È del tutto possibile!

Denis Repin
14 ottobre 2019