Похожие презентации:
Строительная акустика. Звуковые волны. Спектры. Звуковое давление. Интенсивность звука
1. Строительная акустика
ПреподавательСоколов Александр
Николаевич
2. moodle.spbgasu.ru
2moodle.spbgasu.ru
Кафедры
Строительной
физики и
химии
Соколов.
Строительная
физика.
3. 1 Лекция - тезисы
31 Лекция - тезисы
Основные понятия
Звуковые волны
Спектры
Звуковое давление
Интенсивность звука
4.
4Литература
1. Архитектурная физика / Под ред Н.В.
Оболенского. – М.: Стройиздат, 1997. – 448 с. [с.
287 - Архитектурная акустика]
2. Ковригин С.Д. Архитектурно-строительная
акустика. – М.: Высш. шк., 1980. – 184 с.
5. Нормативные документы
5Нормативные документы
• СНИП 23-03-2003
«Защита от шума»
• СП 23-103-2003
«Проектирование звукоизоляции
ограждающих конструкций жилых и
общественных зданий»
6. Архитектурно-строительная акустика
6Архитектурно-строительная акустика
• Основной задачей архитектурной акустики
является исследование условий,
определяющих слышимость звука и музыки в
помещениях, и разработка архитектурных
планировочных и конструктивных решений,
обеспечивающих оптимальные условия
слухового восприятия.
• А так же, подавление шума (обеспечение
звукоизоляции и шумозащиты)
7. Свободные (собственные) колебания
7Свободные (собственные) колебания
Совершаются за счёт первоначально
сообщённой энергии при последующем
отсутствии внешних воздействий на систему,
совершающую колебания
8. Гармонические колебания
8Гармонические колебания
x A sin( 0t 0 )
x A cos( 0 t 0 )
A xmax - амплитуда колебания
0
0
- собственная частота колебаний
- начальная фаза
9. Гармонические колебания
9Гармонические колебания
10. Затухающие колебания
10Затухающие колебания
Колебания, амплитуда которых с течением
времени уменьшается из-за потерь энергии
реальной колебательной системой
2
d x
dx
2
2
x
0
0
2
dt
dt
11. Затухающие колебания
11Затухающие колебания
12. Вынужденные колебания
12Вынужденные колебания
F F0 cos t
d x
dx
2
2
x
f
cos
t
0
0
2
dt
dt
2
x A cos( t )
A
f0
( 0 ) 4
2
arctg
2 2
2
2
0
2
2
0 - собственная частота
- амплитуда
2
- фаза
- частота вынуждающей силы
13. Вынужденные колебания
13Вынужденные колебания
14. Резонанс
14Резонанс
Явление резкого возрастания амплитуды
вынужденных колебаний при приближении
частоты вынуждающей силы к собственной
частоте колебательной системы.
Резонансная частота
рез 0 2
2
2
15. Резонансные кривые
15Резонансные кривые
16. Основные понятия. Звуковые волны.
16Основные понятия. Звуковые волны.
Звук – это колебательное движение в любой
материальной, то есть обладающей
упругостью и инерционностью среде,
вызванное каким-либо источником.
Звуковой волной называют процесс
распространения колебательного движения в
среде.
17.
1718. Колебания частиц упругой среды
18Колебания частиц упругой среды
19.
19Фронтом звуковой волны называют
поверхность, проходящую через частицы
среды, совершающие колебания в одной и
той же фазе. Направление распространения
звука в каждой точке фронта является
нормалью к его поверхности.
20.
2021. Гармоническая волна или синусоидальная волна
21Гармоническая волна или
синусоидальная волна
Упругая волна называется гармонической,
если соответствующие ей колебания частиц
среды являются гармоническими.
22.
2223. Длина волны
23Длина волны
- Расстояние, измеренное вдоль направления
распространения волны, между ближайшими
частицами, колеблющимися в одинаковой
фазе (разность фаз их колебаний равна 2 π)
- Расстояние, за которое распространяется
волна за время равное периоду колебаний
V T
V
24. Волновая поверхность (фронт волны)
24Волновая поверхность (фронт волны)
- Геометрическое место точек, в которых фаза
колебаний имеет одно и то же значение
Направление распространения волны в
каждой точке волновой поверхности
является нормалью к ней
25. Волна называется
25Волна называется
• Плоской, если её волновые поверхности
представляют совокупность плоскостей,
параллельных друг другу
• Сферической (шаровой), если её волновые
поверхности имеют вид концентрических
сфер
• Цилиндрической, если её волновые
поверхности имеют вид боковых
поверхностей цилиндра
26.
2627. Уравнение бегущей волны
27Уравнение бегущей волны
Источник:
(0, t ) A cos t
точка, расположенная на расстоянии x от
источника колебаний в момент времени t:
x
( x, t ) A cos (t )
V
x
t
V
- время, необходимое для
прохождения волной расстояния x
28. Уравнение бегущей волны
28Уравнение бегущей волны
• Плоская волна
x
( x, t ) A cos (t )
V
• Сферическая волна
A0
r
(r, t ) cos (t )
r
V
29. Волновое уравнение
29Волновое уравнение
(в общем случае в однородной изотропной среде)
1
2
2
2
2
2
x
y
z
V t
2
2
2
2
для плоской волны
1
2
2
2
x
V t
2
2
30. Звуковые волны (звук)
30Звуковые волны (звук)
- упругие волны, т.е. механические
возмущения, распространяющиеся в упругой
среде, вызывающие у человека звуковые
ощущения
31. Частотные диапазоны
31Частотные диапазоны
Звук
Инфразвук
Ультразвук
Сотрясение (вибрация)
Звук
Диапазон слышимости
Около 16 Гц
10 Октав
Около 16000 Гц
Строительная акустика
100 Гц
5 Октав
Около 3200 Гц
32. Волна характеризуется
32Волна характеризуется
• Амплитудой
• Частотой
• Формой
33. Амплитуда
33Амплитуда
34. Частота
34Частота
35. Форма волны
35Форма волны
• Синусоидальная звуковая волна – чистый
тон
• Несинусоидальная звуковая волна
36. Сложение трёх синусоидальных колебаний одинаковой частоты и фазы
36Сложение трёх синусоидальных
колебаний одинаковой частоты и
фазы
37. Сложение двух синусоидальных колебаний одинаковой частоты, но противоположных по фазе
37Сложение двух синусоидальных
колебаний одинаковой частоты, но
противоположных по фазе
38. Сложение трёх синусоидальных колебаний одинаковой частоты и амплитуды, но несовпадающих по фазе
38Сложение трёх синусоидальных
колебаний одинаковой частоты и
амплитуды, но несовпадающих по фазе
39. Сложение двух синусоидальных колебаний с близкими частотами (биения)
39Сложение двух синусоидальных
колебаний с близкими частотами
(биения)
40. Сложение трёх синусоидальных колебаний с кратными частотами (1:2:3) (на примере скрипичного тона)
40Сложение трёх синусоидальных колебаний с
кратными частотами (1:2:3)
(на примере скрипичного тона)
41. Форма волны
41Форма волны
Тон: Звуковые колебания
синусоидальной формы.
Звучание: Наложение многих
тонов.
Шум: Нерегулярные колебания
без закономерной зависимости.
Громкий резкий короткий
звук: Кратковременный, очень
сильный быстро кончающийся
звуковой сигнал.
42. Восприятие звука в зависимости от свойств волны
42Восприятие звука в зависимости от
свойств волны
• Частота – определяет высоту тона
• Амплитуда – определяет громкость
• Форма волны – определяет окраску
звучания
43.
4344. Частотный спектр (или частотная характеристика)
44Частотный спектр
(или частотная характеристика)
- Распределение (зависимость) какой-либо
физической величины (звуковой энергии,
амплитуды, колебаний и т.п.) от частоты
45. Типы спектров
45Типы спектров
• Линейчатый (дискретный) спектр – а
• Сплошной спектр – б
• Смешанный спектр – в
46. Типы спектров
46Типы спектров
• Линейчатый дискретный спектр
периодические колебания сложной
формы
(представляются суммой синусоидальных колебаний с
различной амплитудой)
• Сплошной спектр
непериодические колебания сложной формы
(представляются в виде бесконечно большого числа
синусоидальных составляющих)
• Смешанный спектр
наложение линейчатого и сплошного спектров
47. Белый шум
47Белый шум
- равномерное распределение энергии в
звуковом диапазоне частот
48.
4849. Октава
49Октава
- полоса частот (от f1 до f2), в которой верхняя
частота в два раза больше нижней
Третьоктавная полоса
f2 3
2 1,26
f1
За среднюю частоту полосы принимают
среднегеометрическую частоту
f ср
f1 f 2
50. Частоты в октавных интервалах
50Частоты в октавных интервалах
51. Музыкальные интервалы
51Музыкальные интервалы
Октава
Квинта
Кварта
Большая терция
Малая терция
Большая секста
Малая секста
Большая секунда
Малый полутон
2:1
3:2
4:3
6:4
6:5
5:3
8:5
9:8
25:24
52. Музыкальные интервалы
52Музыкальные интервалы
53.
53Принятый ряд октавных полос частот
Граничные частоты полосы, Гц
45-90
90-180 180355
355710
Средняя частота, Гц
63
125
250
500
Граничные частоты полосы, Гц
7101400
14002800
28005600
560012000
Средняя частота, Гц
1000
2000
4000
8000
54.
54Среднегеометрическая Границы 1/3 –
частота 1/3 – октавной октавной полосы
полосы
50
45-56
63
57-70
80
71-88
100
89-111
125
112-140
160
141-176
200
177-222
250
223-280
315
281-353
400
354-445
500
446-561
630
562-707
800
708-890
1000
891-1122
55. Продольная волна
55Продольная волна
направление колебаний частиц среды
совпадает с направлением распространения
волны
Продольные волны связаны с объёмной
деформацией.
Могут образовываться и распространяться в
любой среде.
56. Поперечная волна
56Поперечная волна
частицы среды колеблются, оставаясь в
плоскостях, перпендикулярных направлению
распространению волны
Поперечные волны связаны с деформациями
сдвига.
Могут образовываться и распространяться
только в твёрдых телах
57. Упругие свойства среды характеризуются одной или двумя упругими постоянными
57Упругие свойства среды
характеризуются одной или двумя
упругими постоянными
• K – модуль объёмной упругости
• G – модуль сдвига
58. Скорость распространения
58Скорость распространения
• Продольной волны в однородной
газообразной среде или жидкости
K
v
• Поперечной волны в неограниченной
изотропной твёрдой среде
G
v
• Продольной волны в тонком стержне
E
v
• В пластине
E
v
(1 2 )
59.
59Материал
Модуль упругости
Eдинам , МН/м2
Плотность
ρ, кг/м3
Скорость звука
C, м/с
Сталь
208∙103
7800
5164
Стекло
52∙103
2500
4560
Дерево
7∙103 … 15∙103
600
3416…5000
Песок
0.02∙103 … 0.2∙103
2000
100…317
Бетон
48∙103
2400
4472
Лёгкий бетон
4∙103
1000
2000
Стеновой кирпич
1∙103 … 5∙103
600…2000
1290…1580
Силикатный
камень
3∙103 … 8∙103
600…1200
2236…2580
3∙103
900
1826
Гипсокартонные
листы
60. Скорость распространения звуковой волны в газе
60Скорость распространения звуковой
волны в газе
m
pV RT
m p
V RT
K p
K
p
RT
v
1,4 8,31 (273 20)
v
342,85 м/с
0,029
v 330 0,6t
v 330 0,6 20 342 м/с