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Dúvidas e tarefas

1. Por que as janelas fechadas protegem os cômodos dos andares superiores de um prédio do ruído da estrada de forma muito mais perceptível do que nos andares inferiores?
2. A madeira é conhecida por conduzir o som melhor do que o ar. Por que a conversa que está acontecendo na sala ao lado está abafada quando a porta de madeira desta sala está fechada?
3. Por que o som é mais alto se você não bate na parede, mas na porta?
4. Para onde vai a energia das vibrações sonoras quando o som "congela"?
5. Por que a cabine do prompter é estofada com feltro?
6. Quando uma orquestra se apresenta em um grande salão, a música soa diferente dependendo se o salão está cheio de pessoas ou vazio. Como isso pode ser explicado?
7. Nossos ancestrais podiam ouvir o barulho distante de cascos, derrubando a orelha no chão. Por que esse som não foi ouvido no ar?
8. Por que, em neblina, bipes, por exemplo, trens ou navios a motor, são ouvidos a uma distância maior do que em tempo claro?
9. Um diapasão vibrando na mão soa suave e, se você colocar a perna sobre a mesa, o volume do som aumenta. Por quê?
10. O diapasão “ruidoso” da tarefa anterior durará mais do que o “silencioso”?
11. Como explicar o fato de que a grande distância uma voz pode ser ouvida, mas as palavras não podem ser compreendidas?
12. Membros das expedições antárticas, quando cavavam túneis na neve, tinham que gritar para serem ouvidos mesmo a uma distância de cinco metros. No entanto, a audibilidade aumentou acentuadamente quando as paredes do túnel foram socadas. Com o que está conectado?
13. Por que não há eco em uma sala de tamanho normal?
14. Por que o eco de um som agudo, como um grito, geralmente é mais alto e mais distinto do que um som grave?
15. Acidentalmente voando pela janela, o morcego às vezes fica na cabeça das pessoas. Por quê?
16. No modelo da "galeria dos sussurros" mostrado na figura, as ondas sonoras do apito faziam a chama de uma vela colocada contra a parede oposta tremeluzir. Mas a cintilação parava se uma tela estreita fosse colocada perto da parede ao lado da chama e do apito. Como essa tela bloqueou o som?
17. Por que às vezes o "feixe" sonoro do localizador, direcionado a um submarino a uma curta distância, não o alcança?

Acústica do quarto.

Propagação do som em
espaços fechados e abertos está sujeito a leis diferentes.

Parte da energia é absorvida
alguns se refletem, outros se dispersam.

,                                           
(5.1)

,                                           
(5.2)

Onde uma_negativo - coeficiente de reflexão,

uma é o coeficiente de absorção.

Esses coeficientes são
funções de frequência. Se não houver difração, então

,(5.3)

,(5.4)

Se houver difração, então
as ondas refletidas interferem nas incidentes e, consequentemente, formam-se pontos
nós e antinodos, isto é temos ondas estacionárias.

Acústica de salas no quadro da teoria estatística.

Os processos de propagação do som em uma sala são considerados como um decaimento
energia de ondas multirrefletidas. Se não houver difração, então

,(5.5)

Se a é pequeno, então há muita energia e
sua distribuição ocorre sem nós e antinodos, ou seja. densidade de energia em
cada ponto na sala é o mesmo. Tal campo é chamado difuso. Somente
para tal campo, pode-se determinar o comprimento médio do caminho do feixe sonoro, que
típico para o tamanho da sala "seção áurea" (comprimento, largura, altura
deve ser relacionado como: 2:1,41:1).

,                                 
                  (5.6)

onde é o comprimento médio
caminho do feixe de som,

V - o volume da sala,

S – área de superfície
instalações.

                                                  
(5.7)

,                                                  
(5.8)

onde está a média
tempo de viagem (estatístico).

Considerar
estado estacionário, ou seja, a quantidade de energia irradiada é igual à quantidade
energia absorvida por algum tempo t.

,                                              
(5.9)

onde é emitido
energia,

R_uma–
potência da fonte de som,

t é o intervalo de tempo. Parte da energia será absorvida.

- energia no quarto,
(5.10)

Onde e_m - densidade
energia sonora, uma é o coeficiente de absorção.

,                                                
(5.11)

- estado estacionário, então será
igualdade de energia, como mencionado anteriormente.

,                                                  
(5.12)

é o valor de estado estacionário da densidade
energia.

Por outro lado, sabe-se

,                                                    
(5.13)

,                                                    
(5.14)

,                                                  
(5.15)

,                                     
(5.16)

onde está o efetivo
pressão sonora na sala em estado estacionário,

R_uma – potência acústica.

Esses
as razões são derivadas sob a condição de um coeficiente de absorção muito pequeno,
limitando a superfície, com aumento de a (salões, auditórios, alojamentos) e_mdiminui
nós e antinós aparecem. Aqueles. a densidade de energia não é distribuída
uniformemente. As fórmulas (5.10, 5.14) fornecem um valor médio se
umaexcelente.

,                                                    
(5.17)

- absorção total das instalações (fundo
absorção). ,
.

1 Sabin (Sáb) - isto
absorção de 1 m2 de uma janela aberta sem levar em conta a difração. Fundos
absorção é um valor variável e para salas diferentes são valores diferentes.

Desde dentro de casa
coeficientes de absorção são todos diferentes, introduzimos o conceito de coeficiente médio
aquisições:

,                                       
(5.18)

Onde S_K- áreas das superfícies da sala, uma_Ksão seus coeficientes de absorção.

objetos internos, pessoas
etc. (sua superfície absorvente é difícil de levar em conta), portanto, equivalente
coeficientes de absorção uma_n.

Para contabilizar todos os itens
valor, como a absorção total da sala:

,                                       
(5.19)

Onde uma_nN_n
é o produto do coeficiente de absorção equivalente de objetos e seu número.

Considere o processo
atenuação do som na sala depois de desligar a fonte de som.

 —
hora de início

 —
após 1 reflexão

—
após 2 reflexões

—
após n reflexões (5,20)

Onde t – elementar
momento do tempo.

,                                                 
   (5.21)

,                                                  
(5.22)

,                                             
(5.23)

Onde e é a densidade de energia em
visão geral.

Vamos seguir para
função exponencial:

                                       
(5.24)

Vamos introduzir um substituto:

                                                      
(5.25)

Porque sem difração, então um_absorver (uma_Casar) e um_negativo
vinculados pela unidade.

,                                                    (5.26)

,                                          
(5.27)

Vamos descrever os processos de crescimento
e atenuação do som na sala.

,                                        
 (5.28)

- é assim que o processo de decaimento é descrito
som na sala.

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Fundamentos de acústica Princípios básicos de propagação do som

Princípios Básicos de Propagação SonoraFundamentos de PsicoacústicaInsonorizaçãoAcústica IndustrialAcústica Arquitetônica

Costas

Avançar

A APARÊNCIA DO SOM O som é uma vibração mecânica que se propaga em um meio elástico (geralmente o ar) e afeta os órgãos auditivos. Se você fizer um deslocamento brusco das partículas do meio elástico em um lugar, por exemplo, usando um pistão, então aumentará neste lugar. Graças a ligações elásticas, a pressão é transferida para partículas vizinhas e a área de pressão aumentada, por assim dizer, se move em um meio elástico. A área de alta pressão é seguida pela área de baixa pressão, e assim se forma uma série de áreas alternadas de compressão e rarefação, propagando-se no meio em forma de onda. Cada partícula do meio elástico neste caso irá oscilar.

PRESSÃO E FREQUÊNCIA SONORA Via de regra, o valor quantitativo do som é determinado pela pressão sonora ou pela força de ação das partículas de ar por unidade de área. O número de vibrações da pressão sonora por segundo é chamado de frequência do som e é medido em Hertz (Hz) ou ciclos por segundo.A figura mostra dois exemplos de vibrações sonoras com o mesmo nível de pressão e frequência diferente.

EXEMPLOS DE DIFERENTES SINAIS SONS A figura mostra três tipos de sinais sonoros diferentes e suas características de frequência correspondentes: - um sinal sonoro periódico (tom puro); - um sinal único (pulso retangular); - ruído (sinal irregular).

COMPRIMENTO DE ONDA E VELOCIDADE DO SOM O comprimento de onda é definido como a distância entre dois pontos adjacentes de uma onda sonora que estão na mesma posição vibracional (têm a mesma fase). A relação entre comprimento de onda e frequência é dada pela seguinte fórmula

onde c é a velocidade de propagação do som no meio

NÍVEL TOTAL DE PRESSÃO SONORA De acordo com o diagrama, a pressão sonora total combinada de duas fontes sonoras independentes é determinada da seguinte forma1.A diferença entre os níveis de ambas as fontes é calculada e uma marca correspondente é feita no eixo OX2. O valor correspondente no eixo OY3 é determinado. A pressão sonora total é encontrada como a soma do valor encontrado e o valor da fonte de ruído mais alta.

FAIXAS DE FREQUÊNCIA DE VOZ E INSTRUMENTOS MUSICAIS

DISTRIBUIÇÃO DO SOM NO ESPAÇO LIVRE Se a fonte sonora for omnidirecional, ou seja, a energia sonora se propaga uniformemente em todas as direções (como o som de uma aeronave no espaço aéreo), então a distribuição da pressão sonora depende apenas da distância e diminui em 6 dB com cada duplicação da distância da fonte sonora.

Se a fonte sonora for direcional, como um alto-falante, o nível de pressão sonora depende tanto da distância quanto do ângulo em relação ao eixo de emissão do som.

Respostas

1. Quanto maior o ângulo de incidência das ondas sonoras, menos elas penetram no vidro.
2. A madeira conduz o som mais rápido que o ar, então há um ângulo limite de incidência dos raios sonoros, acima do qual o som não penetra na madeira,
3. Com a mesma força de impacto, a porta se deforma mais que a parede, então a amplitude de suas vibrações é maior e o som é mais alto.
4. A energia das vibrações sonoras é convertida na energia do movimento térmico das moléculas do ar e dos objetos circundantes.
5. O feltro, que absorve bem o som, evita que ele se espalhe no auditório.
6. A roupa e o corpo humano absorvem as ondas sonoras mais do que as cadeiras soltas e o chão. Além disso, o público na sala cria uma espécie de superfície "desigual" que espalha o som em todas as direções. Tudo isso junto afeta a percepção da música em um auditório cheio e vazio.
7. A resposta não é que o som viaja mais rápido no solo, mas que é espalhado e absorvido em menor grau no solo do que no ar.
8. Em tempo de neblina, o ar é mais homogêneo - não há dispersão do som nas chamadas nuvens acústicas criadas pelas correntes de convecção.
9. A perna do diapasão excita vibrações forçadas no tampo da mesa, as ondas sonoras são emitidas de uma área maior, o que leva a um aumento de volume.
10. Não. Como a potência do som emitido pelo diapasão aumenta, ele gasta sua energia mais rapidamente) e diminui.
11. A inteligibilidade da fala está associada à presença de altas frequências no som. No entanto, os coeficientes de absorção do som no ar para essas frequências são maiores do que para as baixas, de modo que as vibrações de alta frequência são atenuadas em maior extensão do que as vibrações de baixa frequência.
12. A neve solta, repleta de cavidades de ar, é um excelente material de absorção de som. À medida que a neve se compacta, a absorção de sons diminui e a reflexão aumenta.
13. Para que o eco seja distinto, o som refletido deve chegar com um certo atraso de tempo, o que é difícil de conseguir em salas pequenas.
14. Sons de alta frequência rebatem melhor nos obstáculos e são mais intensos ao retornar.
15. O cabelo absorve o ultra-som emitido pelo morcego, e este, não percebendo as ondas refletidas, não sente um obstáculo e tropeça na cabeça de uma pessoa.
16. Refletidas continuamente da parede, as ondas sonoras se propagam ao longo dela em um cinturão estreito, como em um guia de ondas. Nesse caso, a intensidade do som, como se viu, diminui com a distância muito mais lentamente do que em espaço aberto.
17. A onda sonora é desviada para baixo devido à diminuição da temperatura da água com a profundidade, o que está associado à diminuição da velocidade do som e, consequentemente, ao aumento do seu índice de refração.

Microexperiência

O som que chega até nós de um vizinho roendo no ar se espalha com muito mais força do que o som que se propaga para o ouvido diretamente através dos ossos cranianos.

O material foi elaborado por A. Leonovich

propagação do som

Som
as ondas podem viajar pelo ar
gases, líquidos e sólidos. V
ondas espaciais sem ar não são
surgir.Isso é fácil de verificar em
experiência simples. Se a campainha elétrica
colocar sob hermeticamente
tampa da qual o ar é evacuado,
não ouviremos nenhum som. Mas assim que
a tampa está cheia de ar, há
som.

Velocidade
propagação de movimentos oscilatórios
de partícula para partícula depende do meio.
Nos tempos antigos, os guerreiros aplicavam
ouvido no chão e assim descoberto
cavalaria inimiga muito antes,
do que ela apareceu. UMA
renomado cientista Leonardo da Vinci
século XV escreveu: “Se você, estando no mar,
abaixe o furo do tubo na água, e o outro
coloque a ponta no ouvido, você vai ouvir
o barulho de navios muito distantes de você.”

Velocidade
propagação do som no ar pela primeira vez
foi medido no século 17 pela Academia de Milão
Ciências. Em uma das colinas
canhão, e por outro está localizado
posto de observação. tempo foi registrado e
no momento do disparo (por flash) e no momento
recepção de som. Por distância entre
posto de observação e canhão e
tempo de origem velocidade do sinal
propagação do som já calcule
não foi difícil. Ela acabou
igual a 330 metros por segundo.

V
velocidade do som na água
foi medido pela primeira vez em 1827 em
Lago genebra. Dois barcos foram
um do outro a uma distância de 13847 metros.
Na primeira, um sino foi pendurado sob o fundo,
e a partir do segundo eles baixaram o mais simples
hidrofone (buzina). No primeiro barco
incendiado ao mesmo tempo que o sino foi tocado
pólvora, para o segundo observador no momento
flashes iniciaram o cronômetro e se tornaram,
aguarde o sinal sonoro de
sinos. Descobriu-se que o som na água
espalhar mais de 4 vezes
mais rápido do que no ar, ou seja, com velocidade
1450 metros por segundo.

Eco

eco —
som refletido.
Os ecos geralmente são percebidos se eles também ouvirem
som direto da fonte quando em um
ponto no espaço pode ser várias vezes
ouvir o som de uma fonte,
vindo por um caminho reto e refletido
(talvez várias vezes) de outros
Itens. Desde o reflexo do som
onda perde energia, então a onda sonora
de uma fonte de som mais forte
ricocheteie em superfícies (ex.
casas de frente uma para a outra ou
paredes) muitas vezes, passando por uma
ponto, o que causará vários ecos
(tal eco pode ser observado do trovão).

Eco
devido ao fato de que o som
ondas podem
refletido por superfícies duras
associado com a imagem dinâmica
rarefação e selos de ar próximos
superfície refletiva. Se
a fonte do som está próxima
de tal superfície voltada para ele
sob direto
canto (ou
em um ângulo próximo a uma linha reta), som,
refletido de tal superfície,
como círculos
refletido na água
da costa, retorna à fonte.
Graças ao eco, o alto-falante pode juntos
com outros sons para ouvir o seu próprio
discurso, como se atrasado por algum
Tempo. Se a fonte de som for
a uma distância suficiente do refletor
superfícies diferentes da fonte sonora
não há extras por perto
fontes de som, o eco torna-se
o mais distinto. eco se torna
audível se o intervalo entre
onda sonora direta e refletida
é de 50-60 ms, o que corresponde a
15-20 metros que onda sonora
vai da fonte e volta
condições normais.

É curioso que

... os métodos de diagnóstico há muito conhecidos na medicina - percussão e escuta - encontraram aplicação na detecção de falhas acústicas, o que permite determinar a presença de heterogeneidades no meio por dispersão e absorção de um sinal sonoro enviado ao meio sob estudar.

... a solução para o efeito "galeria de sussurros" descrito no problema 16 foi encontrada em 1904 pelo famoso Lord Rayleigh durante suas observações e experimentos na Catedral de St. Paul em Londres. Quase cem anos depois, esse tipo de onda passou a ser objeto de pesquisa e aplicação em óptica, por exemplo, para estabilização de frequência de lasers ou conversão de frequência de um feixe de luz.

... as ondas infrassônicas são muito fracamente atenuadas na atmosfera, no oceano e na crosta terrestre. Assim, um poderoso distúrbio de baixa frequência causado pela erupção em 1883 do vulcão indonésio Krakatoa deu duas voltas ao globo.

... com a distância do epicentro de uma explosão nuclear, a onda de choque se transforma em acústica, e as ondas curtas decaem mais rapidamente do que as longas, e apenas as oscilações de baixa frequência permanecem em grandes distâncias. A detecção de tais ondas - infrassônicas - foi proposta em meados da década de 1950 pelo acadêmico I.K.

... A invenção do telefone por Bell foi precedida por um estudo completo de acústica e muitos anos de trabalho na escola de Boston para surdos e mudos, que também pretendia os amplificadores de som e dispositivos projetados por ele para ensinar a compreensão da fala.

... a peculiaridade da neve recém-caída de absorver principalmente altas frequências foi notada pelo físico inglês Tyndall, que combinou pesquisas acústicas e ópticas. E Rayleigh, que buscava algo comum em todos os processos oscilatórios, foi capaz de explicar o aumento do tom do eco em uma floresta de pinheiros pela melhor dispersão e reflexão de ondas sonoras curtas por agulhas finas do que longas, como na dispersão de luz na atmosfera.

…em uma das dependências do Conservatório na cidade australiana de Adelaide, era impossível ouvir o piano tocando – o salão ressoava tão penetrante e agudamente. Eles encontraram uma saída para essa situação pendurando no teto várias tiras de sarja de meio metro de largura - tecido de algodão com um acabamento superficial especial que permite uma boa absorção do som.

... vibrações sonoras com uma frequência de 200-400 hertz em níveis suficientemente altos de sua intensidade podem mascarar muito fortemente quase todas as frequências sobrejacentes. Por exemplo, as melodias do órgão e do contrabaixo são claramente audíveis na orquestra, embora sua intensidade relativa não exceda instrumentos tão sonoros como o violino e o violoncelo.

… se você “sondar” oleodutos para transporte de cargas a granel – farinha, pó de carvão, minério triturado – com sirenes, seu rendimento aumenta. Tais dispositivos são usados ​​nos portos para descarregar materiais em pó dos porões dos navios de carga. Sua única desvantagem é o seu uivo penetrante.

…as oscilações de frequência sonora podem ser usadas para secar diversos materiais em temperaturas relativamente baixas, inclusive devido ao seu aquecimento local durante a absorção de ondas acústicas.

…o ultrassom é capaz de “misturar” mercúrio ou óleo com água, pulverizar sólidos na fabricação de medicamentos, perfurar um buraco quadrado em metal, cortar e perfurar vidro e quartzo, unir materiais “sem solda” e muito mais incrível, mas aqui está como para criar uma arma ultra-sônica, infelizmente, é impossível. As características da propagação e absorção do ultra-som levam a uma atenuação tão forte que, mesmo a uma distância de apenas algumas dezenas de metros, transmite energia suficiente para operar apenas ... uma lâmpada de uma lanterna.

Melhorando o som sem passos radicais

É claro que a sala ideal para um sistema Hi-Fi/High End deve ser tratada acusticamente. Só aqui, no conceito de "processamento acústico" existem muitas nuances. Você pode solicitar uma solução profissional - por vários milhões de rublos, eles farão medições para você, farão o design e farão tudo em regime turnkey. Bem, se você deseja economizar dinheiro, não há como iniciar um reparo completo - leia nosso artigo.Sete passos simples podem melhorar drasticamente o som do seu quarto sem um buraco na sua carteira.

1. Compramos um tapete

Um tapete grande e espesso no chão é a chave para uma boa qualidade de graves, minimizando ressonâncias e “batidas” da linha de baixa frequência. A solução ideal é um tapete natural com uma pilha espessa e densa. Se você tem muito medo de poeira, pode encontrar tapetes sem fiapos (existem por dinheiro relativamente humano, digamos, na IKEA). Eles dão menos poeira, mas também afetam o som de forma menos radical.

2. Penduramos cortinas pesadas

A principal fonte de ressonâncias em uma sala comum são as janelas. Mesmo ao usar janelas modernas com vidros duplos, as ressonâncias do vidro podem soar bastante dolorosas para o ouvido. Obtenha cortinas mais grossas e mais grossas e use-as para cobrir suas janelas enquanto estiver ouvindo - você obterá um alcance médio mais claro e melhor resolução de agudos.

3. Orientar o sistema ao longo da longa parede do corredor

Muitas vezes, as famílias pedem para instalar o complexo ao longo da parede curta da sala - isso economiza espaço. Mas, e isso afeta o som muito pior - é tudo sobre o comprimento das ondas graves. Com esta configuração, a onda de graves tem espaço para girar e criar muitas ressonâncias desagradáveis. Instale o sistema ao longo da longa parede do salão - e obtenha um baixo muito mais preciso e texturizado.

4. Use armadilhas de graves

Dificilmente há uma sala sem modos de graves sem um piso flutuante completo e um absorvedor de som de dez centímetros nas paredes. A maneira mais fácil de se livrar deles é instalar armadilhas de graves tubulares verticais nos cantos do salão - os modelos comerciais podem custar mais de mil dólares e, para economizar, você pode usar rolos de borracha sintética espumada (pelo menos um metro de altura ). Para não estragar o design, você pode costurar capas de tecido estilo hall para eles.

5. Um sofá pesado é a chave para o sucesso

O sofá não é apenas o principal centro ergonômico da sala de audição, mas também pode melhorar significativamente o som do seu sistema. Quanto mais pesado e volumoso o modelo, melhor, as construções preenchidas com espuma de poliuretano (sem molas) funcionam muito bem para melhorar a qualidade do som. Na verdade, publicamos um artigo separado sobre sofás.

6

Prestamos atenção ao rack para equipamentos e suportes para alto-falantes. A maioria dos suportes Hi-Fi podem ser preenchidos com areia ou tiro

Não negligencie isso - desta forma você aumentará significativamente a massa do sistema e reduzirá suas ressonâncias. Na verdade, aproxime-se dos suportes para alto-falantes de prateleira da mesma maneira e você pode colocar lajes de mármore ou granito sob os alto-falantes de piso. A conexão será ainda melhor.

A maioria dos suportes Hi-Fi podem ser preenchidos com areia ou tiro. Não negligencie isso - desta forma você aumentará significativamente a massa do sistema e reduzirá suas ressonâncias. Na verdade, aproxime-se dos suportes para alto-falantes de prateleira da mesma maneira e você pode colocar lajes de mármore ou granito sob os alto-falantes de piso. A conexão será ainda melhor.

7. Verifique e configure tudo com o software Dirac Live

Para trabalhar com o Dirac Live, você precisará de um PC e um microfone miniDSP umik-1 USB - mas o jogo vale a pena. Você mesmo poderá fazer medições em vários pontos da sala e identificar possíveis problemas com a resposta de frequência. Em seguida, tente mover o sistema, os móveis - e melhorar o desempenho. Isso é bem possível!

Denis Repin
14 de outubro de 2019