Dom → Sad Zvučno polje i njegove karakteristike. Zvučno polje i njegove fizičke karakteristike

Zvučno polje i njegove karakteristike. Zvučno polje i njegove fizičke karakteristike

Pod zvučnim poljem se podrazumijeva ono ograničeno područje prostora u kojem se propagira hidroakustična poruka. Zvučno polje može postojati u bilo kojoj elastičnoj sredini i predstavlja vibracije njegovih čestica koje nastaju pod uticajem spoljašnjih remetilačkih faktora. Posebnost ovog procesa od bilo kojeg drugog uređenog kretanja čestica medija je da uz male poremećaje širenje valova nije povezano s prijenosom same tvari. Drugim riječima, svaka čestica oscilira u odnosu na poziciju koju je zauzimala prije poremećaja.

Idealna elastična sredina u kojoj se širi zvučno polje može se predstaviti kao skup apsolutno krutih elemenata povezanih međusobno elastičnim vezama (slika 2.2). Trenutno stanje oscilirajuće čestice ovog medija karakteriše njen pomak U u odnosu na ravnotežni položaj, oscilatorna brzina v i frekvencija oscilovanja. Brzina oscilatora određena je prvim vremenskim izvodom pomaka čestice i važna je karakteristika procesa koji se razmatra. Po pravilu, oba parametra su harmonijske funkcije vremena.

Čestica 1 (slika 1.1), pomjerena za količinu U od svoje ravnotežne pozicije,
rezanje elastičnih veza utiče na čestice koje ih okružuju, uzrokujući i njihovo pomeranje. Kao rezultat toga, poremećaj donesen spolja počinje da se širi na trku.
posmatrano okruženje. Ako je zakon promjene pomaka čestice 1 određen jednakošću U U sint, gdje je Um amplituda oscilacije čestice, a  frekvencija oscilacije, tada je zakon gibanja drugog i čestice se mogu predstaviti kao:

Ui Umi sin(t i), (2.1)

gdje je Umi amplituda vibracije i-te čestice, i je fazni pomak ovih vibracija. Kako se udaljavamo od izvora pobude medija (čestica 1), vrijednosti amplituda oscilacija Umi će se smanjivati zbog disipacije energije, a fazni pomaci i će se povećavati zbog ograničene brzine širenja pobude. Dakle, zvučno polje se može shvatiti i kao skup oscilirajućih čestica medija.

Ako u zvučnom polju odaberemo čestice koje imaju istu fazu oscilovanja, dobijamo krivulju ili površinu, koja se naziva front talasa. Valni front se konstantno udaljava od izvora smetnji određenom brzinom, koja se naziva brzinom širenja valnog fronta, brzinom prostiranja vala ili jednostavno brzinom zvuka u datom mediju. Vektor navedene brzine je okomit na površinu valnog fronta u tački koja se razmatra i određuje smjer zvučnog snopa duž kojeg se val širi. Ova brzina značajno zavisi od svojstava medija i njegovih trenutno stanje. U slučaju širenja zvučnog talasa u moru, brzina zvuka zavisi od temperature vode, njene gustine, saliniteta i niza drugih faktora. Tako se s porastom temperature za 1 0C brzina zvuka povećava za približno 3,6 m/s, a s povećanjem dubine za 10 m povećava se za približno 0,2 m/s. U prosjeku, u morskim uvjetima, brzina zvuka može varirati u rasponu od 1440 – 1585 m/s. Ako je medij anizotropan, tj. imaju različita svojstva u različitim smjerovima od centra smetnje, tada će i brzina širenja zvučnog vala biti različita, ovisno o ovim svojstvima.

Općenito, brzina širenja zvučnog vala u tekućini ili plinu određena je sljedećim izrazom:

s  K, (2.2) 0

gdje je K modul zapreminske elastičnosti medija, 0 je gustina neporemećenog medija, njegova statička gustina. Modul elastičnosti mase je numerički jednak naprezanju koje nastaje u mediju pri njegovoj jediničnoj relativnoj deformaciji.

Elastični val se naziva uzdužnim ako se vibracije dotičnih čestica javljaju u smjeru prostiranja vala. Talas se naziva poprečnim ako čestice osciliraju u ravninama okomitim na smjer širenja vala.

Poprečni talasi mogu nastati samo u medijumu koji ima elastičan oblik, tj. može izdržati smične deformacije. Ovo svojstvo imaju samo čvrsta tijela. Uzdužni valovi su povezani s volumetrijskom deformacijom medija, pa se mogu širiti kako u čvrstim tvarima, tako iu tekućim i plinovitim medijima. Izuzetak od ovog pravila su površinski valovi koji nastaju na slobodnoj površini tekućine ili na sučeljima medija koji se ne miješaju s različitim fizičkim karakteristikama. U ovom slučaju, čestice tekućine istovremeno izvode uzdužne i poprečne oscilacije, opisujući eliptične ili složenije putanje. Posebna svojstva površinskih valova objašnjavaju se činjenicom da sile gravitacije i površinske napetosti igraju odlučujuću ulogu u njihovom formiranju i širenju.

Tokom procesa oscilovanja u poremećenom mediju pojavljuju se zone povećanog i smanjenog pritiska i gustine u odnosu na ravnotežno stanje. Pritisak r r1 r0, gdje je r1 njegova trenutna vrijednost u zvučnom polju, a r0 statički pritisak medija u odsustvu pobude, naziva se zvučni pritisak i numerički je jednak sili kojom talas djeluje na jediničnu površinu postavljenu okomito na smjer njenog širenja. Zvučni pritisak je jedna od najvažnijih karakteristika stanja životne sredine.

Za procjenu promjena u gustoći medija koristi se relativna vrijednost, nazvana zbijanje , koja je određena sljedećom jednakošću:

1 0 , (2.3) 0

gdje je 1 trenutna vrijednost gustine medija u tački koja nas zanima, a 0 njena statička gustina.

Svi gore navedeni parametri mogu se odrediti ako je poznata određena skalarna funkcija, nazvana potencijalom oscilatorne brzine. U skladu s Helmholtzovom teoremom, ovaj potencijal u potpunosti karakterizira akustičke valove u tekućim i plinovitim medijima i povezan je s oscilatornom brzinom v sljedećom jednakošću:

v grad . (2.4)

Uzdužni zvučni val naziva se ravan ako njegov potencijal i druge povezane veličine koje karakteriziraju zvučno polje zavise samo od vremena i jedne od kartezijanskih koordinata, na primjer, x (slika 2.3).

Ako navedene veličine ovise samo o vremenu i udaljenosti r od neke tačke u prostoru, koja se naziva središte vala, uzdužni zvučni val naziva se sferni. U prvom slučaju, front talasa će biti

z Ravan talas z Sferni talas

Rice. 2.3 Talasni front

linija ili ravnina, u drugom - luk ili presjek sferne površine.

U elastičnim medijima, kada se razmatraju procesi u zvučnim poljima, može se koristiti princip superpozicije. Dakle, ako je sistem distribuiran u okruženju

talase određene potencijalima 1…n, tada će potencijal biti jednak zbiru naznačenih potencijala:

n i. 1

rezultujući talas

Međutim, kada se razmatraju procesi u snažnim zvučnim poljima, treba uzeti u obzir mogućnost nelinearnih efekata koji mogu učiniti neprihvatljivom korištenje principa superpozicije. Štaviše, na visokim nivoima

Utjecaj koji remeti okoliš može radikalno poremetiti elastična svojstva okoliša. Tako se u tečnom mediju mogu pojaviti praznine ispunjene zrakom, može se promijeniti njegova kemijska struktura itd. U modelu predstavljenom ranije (slika 2.2), ovo će biti ekvivalentno prekidu elastičnih veza između čestica medija. U ovom slučaju, energija potrošena na stvaranje vibracija praktički se neće prenijeti na druge slojeve, što će onemogućiti rješavanje jednog ili drugog praktičnog problema. Opisani fenomen se naziva kavitacija.1

Sa energetske tačke gledišta, zvučno polje se može okarakterisati protokom zvučne energije ili zvučne snage P, koja je određena količinom zvučne energije W koja prolazi kroz površinu okomitu na pravac prostiranja talasa u jedinici vremena:

R W . (2.6)

Snaga zvuka, vezana za površinu s površine koja se razmatra, određuje intenzitet zvučnog talasa:

I s st . (2.7)

U posljednjem izrazu pretpostavlja se da je energija ravnomjerno raspoređena po površini s.

Zvuk- psihofiziološki osjećaj uzrokovan mehaničkim vibracijama čestica elastične sredine. Zvučne vibracije odgovaraju frekvencijskom opsegu u opsegu od 20...20.000 Hz. Oscilacije sa frekvencijom manje od 20 Hz naziva se infrazvukom, i više od 20.000 Hz - ultrazvučni. Izloženost osobe infrazvučnim vibracijama izaziva neugodne senzacije. U prirodi se infrazvučne vibracije mogu javiti tokom morskih talasa i vibracija zemljine površine. Ultrazvučne vibracije se koriste u terapeutske svrhe u medicini iu elektronskim uređajima, kao što su filteri. Pobuđivanje zvuka izaziva oscilatorni proces koji mijenja pritisak u elastičnoj sredini u kojoj se naizmjenično mijenja slojevi kompresije i razrjeđivanja, koji se širi iz izvora zvuka u obliku zvučnih talasa. U tečnim i gasovitim medijima čestice medija osciliraju u odnosu na ravnotežni položaj u pravcu širenja talasa, tj. talasi su uzdužni. Poprečni valovi se šire u čvrstim tijelima jer čestice medija vibriraju u smjeru okomitom na liniju prostiranja vala. Prostor u kome se šire zvučni talasi naziva se zvučno polje. Pravi se razlika između slobodnog zvučnog polja, kada je utjecaj zatvorenih površina koje reflektiraju zvučne valove mali, i difuznog zvučnog polja, gdje je u svakoj tački zvučna snaga po jedinici površine ista u svim smjerovima. Širenje talasa u zvučnom polju odvija se određenom brzinom, koja se naziva brzina zvuka. Formula (1.1)

c = 33l√T/273, gdje je T temperatura na Kelvinovoj skali.

U proračunima se pretpostavlja c = 340 m/s, što približno odgovara temperaturi od 17°C pri normalnom atmosferskom pritisku. Površina koja povezuje susjedne tačke polja sa istom fazom oscilovanja (na primjer, tačke kondenzacije ili razrjeđivanja) naziva se talasni front. Najčešći zvučni talasi su sferni I ravni talasni frontovi. Prednja strana sfernog talasa ima oblik lopte i formira se na maloj udaljenosti od izvora zvuka ako su njegove dimenzije male u odnosu na dužinu emitovanog talasa. Prednja strana ravnog vala ima oblik ravni koja je okomita na smjer prostiranja zvučnog vala (zvučni snop). Talasi sa ravnim frontom formiraju se na velikim udaljenostima od izvora zvuka u odnosu na talasnu dužinu. Zvučno polje je karakterizirano zvučni pritisak, oscilatorna brzina, intenzitet zvuka I gustina energije zvuka.

Zvučni pritisak je razlika između trenutne vrijednosti okvirnog pritiska u tački medija kada zvučni talas prolazi kroz nju i atmosferskog pritiska ras u istoj tački, tj. r = r ac - r am. SI jedinica zvučnog pritiska je njutn po kvadratnom metru: 1 N/m 2 = 1 Pa (pascal). Pravi izvori zvuka stvaraju, čak i pri najglasnijim zvukovima, zvučne pritiske desetine hiljada puta manje od normalnog atmosferskog pritiska.

Oscilatorna brzina predstavlja brzinu oscilovanja čestica medija oko njihovog mirovanja. Brzina vibracije se mjeri u metrima u sekundi. Ovu brzinu ne treba brkati sa brzinom zvuka. Brzina zvuka je konstantna vrijednost za dati medij, brzina vibracije je promjenjiva. Ako se čestice medija kreću u smjeru širenja vala, tada se oscilatorna brzina smatra pozitivnom, a kada se čestice kreću u suprotnom smjeru smatra se negativnom. Pravi izvori zvuka, čak i pri najglasnijim zvukovima, uzrokuju vibracione brzine nekoliko hiljada puta manje od brzine zvuka. Za ravan zvučni talas, formula za brzinu vibracije ima oblik (1.2)

V = p/ρ·s, gde je ρ gustina vazduha, kg/m3; s - brzina zvuka, m/s.

Proizvod ρ·s za date atmosferske uslove je konstantna vrijednost, naziva se akustični otpor.

Intenzitet zvuka- količina energije koja u sekundi prolazi kroz jediničnu površinu okomitu na pravac prostiranja zvučnog talasa. Intenzitet zvuka se mjeri u vatima po kvadratnom metru (W/m2).

Gustina energije zvuka je količina zvučne energije sadržana u jedinici volumena zvučnog polja: ε = J/c.

4. Sigurnosna pitanja

Glossary

Književnost

Zvučno polje je područje prostora u kojem se šire zvučni valovi, odnosno javljaju se akustične vibracije čestica elastičnog medija (čvrstog, tekućeg ili plinovitog) koje ispunjava ovo područje. Koncept zvučnog polja se obično koristi za područja čije su dimenzije reda ili veće od talasne dužine zvuka.

Sa energetske strane, zvučno polje karakteriše gustina zvučne energije (energija oscilatornog procesa po jedinici zapremine) i intenzitet zvuka.

Površina tijela koja vibrira je emiter (izvor) zvučne energije, koji stvara akustičko polje.

Akustično polje nazvano područje elastičnog medija, koje je sredstvo za prijenos akustičnih valova. Akustičko polje karakteriše:

· zvučni pritisak str sv, Pa;

· akustični otpor z A, Pa*s/m.

Energetske karakteristike akustičkog polja su:

· intenzitet I, W/m2;

· snaga zvuka W, W je količina energije koja u jedinici vremena prolazi kroz površinu koja okružuje izvor zvuka.

Važna uloga svira pri formiranju akustičnog polja karakteristika usmjerenosti zvučne emisije F, tj. kutna prostorna distribucija zvučnog pritiska generiranog oko izvora.

Sve ove veličine su međusobno povezane i zavise od svojstava medija u kojem se širi zvuk.

Ako akustičko polje nije ograničeno na površinu i proteže se gotovo do beskonačnosti, tada se takvo polje naziva slobodno akustičko polje.

U skučenom prostoru (na primjer, u zatvorenom prostoru), širenje zvučnih valova ovisi o geometriji i akustičnim svojstvima površina koje se nalaze na putanji valova.

Proces formiranja zvučnog polja u prostoriji povezan je sa fenomenom odjek I difuzija.

Ako izvor zvuka počne da radi u prostoriji, tada u prvom trenutku imamo samo direktan zvuk. Kada val dosegne zvučno reflektirajuću barijeru, obrazac polja se mijenja zbog pojave reflektiranih valova. Ako se objekt čije su dimenzije male u odnosu na dužinu zvučnog vala stavi u zvučno polje, tada se praktično ne uočava izobličenje zvučnog polja. Za efikasnu refleksiju potrebno je da dimenzije reflektirajuće barijere budu veće ili jednake dužini zvučnog talasa.

Zvučno polje u kojem se javlja veliki broj reflektirani valovi različitih smjerova, zbog čega je specifična gustina zvučne energije ista u cijelom polju, naziva se difuzno polje.

Nakon što izvor prestane da emituje zvuk, akustički intenzitet zvučnog polja opada na nulti nivo tokom beskonačnog vremena. U praksi se smatra da je zvuk potpuno oslabljen kada njegov intenzitet padne na 10 6 puta nivo koji postoji u trenutku kada je isključen. Svako zvučno polje kao element vibrirajućeg medija ima svoju karakteristiku prigušenja zvuka - odjek(“poslije zvuka”).

ZVUČNO POLJE- skup prostorno-vremenskih distribucija veličina koje karakterišu poremećaj zvuka koji se razmatra. Najvažniji od njih: zvučni pritisak p, vibraciona brzina čestica v, vibracijsko pomeranje čestica x, relativna promjena gustine (tzv. akustična kompresija) s=dr/r (gdje je r gustina medija), adijabatsko. promjena temperature d T, prateći kompresiju i razrjeđivanje medija. Prilikom uvođenja koncepta 3. p., medij se smatra kontinuiranim i ne uzima se u obzir molekularna struktura supstance. 3. predmeti se proučavaju ili metodom geometrijska akustika, ili na osnovu teorije talasa. Uz dovoljno glatku zavisnost veličina koje karakterišu 3. tačku o koordinatama i vremenu (tj. u odsustvu skokova pritiska i fluktuacija u brzini od tačke do tačke), određujući prostorno-vremensku zavisnost jedne od ovih veličina (npr. zvučni pritisak) u potpunosti određuje prostorno-vremenske zavisnosti svih ostalih. Ove zavisnosti su određene jednačinama 3. p., koje se u nedostatku disperzije brzine zvuka svode na talasnu jednačinu za svaku od veličina i jednačina koje te veličine povezuju jedna s drugom. Na primer, zvučni pritisak zadovoljava talasnu jednačinu

I s obzirom na poznato r možete odrediti preostale karakteristike 3. p.

Gdje With- brzina zvuka, g= c str/c V- odnos toplotnog kapaciteta na post. pritisak do toplotnog kapaciteta konstantno. zapremina, a - koeficijent. termičko širenje medija. Za harmonično 3. str. talasna jednačina prelazi u Helmholcovu jednačinu: D r+k 2 r= 0, gdje k= w /c je talasni broj za frekvenciju w, i izrazi za v i x ima oblik:

Osim toga, predmet 3. mora zadovoljiti granične uslove, odnosno zahtjeve koji se postavljaju za količine koje karakteriziraju 3. predmet, fizičke. svojstva granica - površine koje ograničavaju okolinu, površine koje ograničavaju prepreke postavljene u okolinu i sučelja dekompozicije. avg. Na primjer, na apsolutno krutoj granici, normalna komponenta oscilacija. brzina vn mora ići na nulu; na slobodnoj površini zvučni pritisak treba da nestane; na granici okarakterisan akustična impedansa, p/v n treba biti jednak specifičnoj akustici. granična impedancija; na granici između dva medija veličine r I vn na obje strane površine trebaju biti jednake u parovima. U stvarnim tečnostima i gasovima postoji komplementarnost. granični uslov: nestajanje tangentne komponente oscilacija. brzine na krutoj granici ili jednakosti tangentnih komponenti na granici između dva medija. U unutrašnjim čvrstim materijama napone karakteriše ne pritisak, već tenzor napona, koji odražava prisustvo elastičnosti medija u odnosu na promene ne samo u njegovom volumenu (kao u tečnostima i gasovima), već iu obliku. Shodno tome, i jednačina 3. i granični uslovi postaju komplikovaniji. Jednačine za anizotropne medije su još složenije. Jednačina 3. str i granični uslovi sami po sebi ne određuju vrstu talasa: u dekomp. situacije u istom okruženju pod istim graničnim uslovima, 3. predmeti će imati različite oblike. U nastavku opisujemo različite vrste 3. stavki koje se javljaju u različitim tipovima. situacije. 1) Slobodni talasi - 3. p., koji mogu postojati neograničeno. okruženje u nedostatku spoljašnjeg uticaji, npr. ravni talasi p=p(x 6ct), koji se kreće duž ose X u pozitivnom (znak "-") i negativnom (znak "+") smjeru. U avionskom talasu p/v= br With, gdje je r With - karakteristična impedansa okruženje. Stavite na mesta. zvučni pritisak pravac oscilovanja brzina u putujućem valu poklapa se sa smjerom prostiranja vala, na mjestima je negativna. pritisak je suprotan ovom pravcu, a na mestima gde se pritisak okreće na nulu on osciluje. brzina takođe nestaje. Harmonic Ravan putujući talas ima oblik: str=str 0 cos(w t-kx+ j), gdje r 0 i j 0 - amplituda talasa i njegov početak. faza u tački x=0. U medijima sa disperzijom brzine zvuka, harmonijska brzina. talasi With=w/ k zavisi od frekvencije. 2) Ograničene fluktuacije oblasti životne sredine u nedostatku spoljašnjih uticaje, na primjer 3. str., koji nastaju u zatvorenom volumenu na datim počecima. uslovima. Takve 3. tačke mogu se predstaviti u obliku superpozicije stajaćih talasa karakterističnih za datu zapreminu medija. 3) 3. stavke koje nastaju u neograničenom. okruženje na datom početnom uslovi - vrednosti r I v na nekom početku trenutak u vremenu (na primjer, 3. predmeti nastali nakon eksplozije). 4) 3. str. zračenje koje stvaraju oscilirajuća tijela, mlazovi tekućine ili plina, kolapsirajući mehurići, itd. prirodno. ili umjetnosti. acoustic emiteri (vidi Emisija zvuka Najjednostavnija zračenja u smislu oblika polja su sljedeća. Monopolno zračenje je sferno simetričan divergentni talas; za harmonično zračenja ima oblik: p = -i rwQexp ( ikr)/4p r, gdje je Q produktivnost izvora (na primjer, brzina promjene volumena pulsirajućeg tijela, mala u odnosu na talasnu dužinu), smještenog u centar vala, i r- udaljenost od centra. Amplituda zvučnog pritiska za monopolno zračenje varira s udaljenosti kao 1/ r, A

u zoni bez talasa ( kr<<1) v varira s udaljenosti kao 1/ r 2, iu talasu ( kr>>1) - kao 1/ r. Fazni pomak j između r I v monotono opada od 90° u centru vala do nule u beskonačnosti; tan j=1/ kr. Dipolno zračenje - sferno. divergentni val sa karakteristikom smjera osmice oblika:

Gdje F je sila primijenjena na medij u centru vala, q je ugao između smjera sile i smjera do točke posmatranja. Isto zračenje stvara sfera poluprečnika a<u=F/2 prw a 3. Zračenje klipa - 3. p., stvoreno translacijskim vibracijama ravnog klipa. Ako su njegove dimenzije >>l, onda je zračenje kvaziravni talas koji se širi u obliku granica. greda oslonjena na klip. Kako se udaljava od klipa, difrakcija zamagljuje snop, koji se na velikoj udaljenosti od klipa pretvara u višestruki divergentni sferni snop. talas. Sve vrste zračenja treće strane na velikoj udaljenosti od emitera (u tzv. dalekoj zoni ili Fraunhoferovoj zoni) asimptotski poprimaju oblik divergentnih sfernih čestica. talasi: r=A exp( ikr)R(q, j)/ r, Gdje A-konstanta, q i j su sferni uglovi. koordinatni sistemi, R(q, j) - karakteristika usmjerenosti zračenja. Dakle, polje asimptotski opada obrnuto proporcionalno udaljenosti tačke posmatranja od oblasti u kojoj se nalazi izvor zvuka. Početkom daleke zone obično se smatra udaljenost r=D 2 /l, gdje D- poprečne dimenzije sistema za zračenje. U tzv u bliskoj zoni (Fresnelova zona) za 3. str. u opštem slučaju nema k-l. određena zavisnost od r, i ang. zavisnost se menja prilikom promene r- karakteristika smjera još nije formirana. 5) 3. tačke fokusa - polja u blizini žarišta i nagrizajućih uređaja za fokusiranje, karakterizirana povećanim. vrijednosti zvučnog tlaka, koji se okreće (koristeći geometrijske akustičke aproksimacije) u beskonačnost u žarištu i kaustici (vidi. Fokusiranje zvuka). 6) 3. stavke koje se odnose na prisustvo ograničavajućih površina i prepreka u okruženju. Kada se ravni talasi reflektuju i lome na ravnim granicama, takođe nastaju ravni reflektovani i prelomljeni talasi. IN akustični talasovodi ispunjen homogenim medijumom, superpozicija ravnih talasa formira normalne talase. Kada se odrazi, harmonično ravni talasi sa ravnih granica, formiraju se stojni talasi, a rezultujuća polja se mogu ispostaviti da stoje u jednom pravcu, a putuju u drugom. 7) 3. tačke, prigušene zbog nesavršenosti medijuma - prisustvo viskoziteta, toplotne provodljivosti itd. (vidi. Apsorpcija zvuka Za putujuće valove, utjecaj takvog prigušenja karakterizira faktor exp a X, gdje je a prostorni koeficijent amplitude. slabljenje povezano sa faktorom kvaliteta Q medija relacijom: a =k/2 Q. Q stajaći talasi pojavljuje se množitelj exp (-d t >>

Predavanje 6 ZAŠTITA OD BUKE

Među osnovnim ljudskim čulima, sluh i vid imaju najvažniju ulogu – omogućavaju osobi da ovlada zvučnim i vizuelnim informacionim poljima.

Već i površna analiza sistema čovjek-mašina-okruženje daje razlog da se problem zagađenja okoliša bukom smatra jednim od prioritetnih problema interakcije čovjeka sa životnom sredinom, posebno na lokalnom nivou (radionica, lokacija).

Dugotrajno izlaganje buci može dovesti do gubitka sluha i, u nekim slučajevima, do gluvoće. Zagađenje bukom na radnom mjestu ima negativan učinak na radnike: pažnja se smanjuje, potrošnja energije raste sa istim fizička aktivnost, usporava se brzina mentalnih reakcija itd. Kao rezultat, smanjuje se produktivnost rada i kvaliteta obavljenog posla.

Poznavanje fizičkih zakona procesa zračenja i širenja buke omogućit će donošenje odluka koje imaju za cilj smanjenje njenog negativnog utjecaja na čovjeka.

Zvuk. Osnovne karakteristike zvučnog polja. Širenje zvuka

Koncept zvuk , u pravilu se povezuje sa slušnim osjećajima osobe sa normalnim sluhom. Slušni osjećaji su uzrokovani vibracijama elastičnog medija, a to su mehaničke vibracije koje se šire u plinovitom, tekućem ili čvrstom mediju i koje utječu na organe sluha čovjeka. U ovom slučaju, vibracije okoline se percipiraju kao zvuk samo u određenom frekventnom opsegu (16 Hz - 20 kHz) i pri zvučnim pritiscima koji prelaze prag ljudskog sluha.

Frekvencije vibracija medija koje se nalaze ispod i iznad opsega čujnosti nazivaju se respektivno infrasonic I ultrazvučni . Oni nisu povezani sa slušnim osjećajima osobe i percipiraju se kao fizički utjecaji okoline.

Zvučne vibracije čestica elastične sredine su složene prirode i mogu se predstaviti kao funkcija vremena a = a(t)(Sl. 1, A).

Rice. 1. Vibracije čestica vazduha.

Najjednostavniji proces je opisan sinusoidom (slika 1, b)

Gdje a max- amplituda oscilacija;

w = 2 str f - ugaona frekvencija;

f- frekvencija oscilovanja.

Harmonične vibracije sa amplitudom a max i frekvencija f nazivaju se ton.

U zavisnosti od načina pobuđivanja vibracija, razlikuju se:

Ravni zvučni val koji stvara ravna oscilirajuća površina;

Cilindrični zvučni val stvoren radijalno oscilirajućom bočnom površinom cilindra;

Sferni zvučni val stvoren tačkastim izvorom vibracije kao što je pulsirajuća lopta.

Glavni parametri koji karakterišu zvučni talas su:

Zvučni pritisak str sv, Pa;

Intenzitet zvuka I, W/m2.

Zvučna talasna dužina l, m;

Brzina prostiranja talasa s, m/s;

Frekvencija oscilovanja f, Hz.

Ako su oscilacije pobuđene u kontinuiranom mediju, one divergiraju u svim smjerovima. Jasan primjer su vibracije valova na vodi. Sa fizičke tačke gledišta, širenje vibracija se sastoji od prijenosa impulsa s jednog molekula na drugi. Zahvaljujući elastičnim međumolekularnim vezama, kretanje svake od njih ponavlja kretanje prethodne. Za prijenos impulsa potrebno je određeno vrijeme, zbog čega se kretanje molekula na tačkama promatranja događa sa zakašnjenjem u odnosu na kretanje molekula u zoni pobude vibracija. Dakle, vibracije se šire određenom brzinom. Brzina zvučnog talasa With je fizičko svojstvo okoline.

Zvučne vibracije u zraku dovode do njegove kompresije i razrjeđivanja. U područjima kompresije tlak zraka raste, a u područjima razrjeđivanja opada. Razlika između tlaka koji postoji u poremećenom mediju str Sri trenutno i atmosferski pritisak str bankomat, zvao zvučni pritisak (Sl. 2). U akustici je ovaj parametar glavni kroz koji se određuju svi ostali.

str sv = str sri - str atm.

Rice. 2. Zvučni pritisak

Medij u kojem se širi zvuk ima specifičan akustični otpor Z A, koji se mjeri u Pa*s/m (ili u kg/(m 2 *s) i predstavlja omjer zvučnog pritiska str zvuk prema brzini vibracije čestica medija u:

zA = p zvuk /u =r*Sa,

Gdje sa - brzina zvuka , m; r - gustina medija, kg/m3.

Za različite vrijednosti okruženja ZA su različiti.

Zvučni val je nosilac energije u smjeru njegovog kretanja. Količina energije koju zvučni val prenese u jednoj sekundi kroz dio površine 1 m 2 okomito na smjer kretanja naziva se intenzitet zvuka . Intenzitet zvuka je određen omjerom zvučnog pritiska i akustičkog otpora medija W/m2:

Za sferni talas iz izvora zvuka sa snagom W, W intenzitet zvuka na površini sfere poluprečnika r je jednako:

I= W / (4p r 2),

odnosno intenzitet sferni talas smanjuje se sa povećanjem udaljenosti od izvora zvuka. U slučaju ravni talas intenzitet zvuka ne zavisi od udaljenosti.

6.1.1 . Akustičko polje i njegove karakteristike

Površina tijela koja vibrira je emiter (izvor) zvučne energije, koji stvara akustičko polje.

Akustično polje nazvano područje elastičnog medija, koje je sredstvo za prijenos akustičnih valova. Akustičko polje karakteriše:

- zvučni pritisak str sv, Pa;

- akustični otpor Z A, Pa*s/m.

Energetske karakteristike akustičkog polja su:

- intenzitet I, W/m2;

- snaga zvuka W, W je količina energije koja u jedinici vremena prolazi kroz površinu koja okružuje izvor zvuka.

Važnu ulogu u formiranju akustičkog polja igra karakteristika usmjerenosti zvučne emisije F , tj. kutna prostorna distribucija zvučnog pritiska generiranog oko izvora.

Sve ove veličine su međusobno povezane i zavise od svojstava medija u kojem se širi zvuk. Ako akustičko polje nije ograničeno na površinu i proteže se gotovo do beskonačnosti, tada se takvo polje naziva slobodno akustičko polje. U skučenom prostoru (na primjer, u zatvorenom prostoru), širenje zvučnih valova ovisi o geometriji i akustičnim svojstvima površina koje se nalaze na putanji valova.

Proces formiranja zvučnog polja u prostoriji povezan je sa fenomenom odjek I difuzija.

Zvučno polje u kojem se pojavljuje veliki broj reflektiranih valova u različitim smjerovima, zbog čega je specifična gustina zvučne energije ista u cijelom polju, naziva se difuzno polje.

ovo je zanimljivo: