Akustická intenzita a hustota akustické energie

Autor: doc. Ing. Jan Kaňka, Ph.D., Stavební fakulta ČVUT Praha
následující text předchozí text

Akustickou rychlost (rychlost kmitavého pohybu části prostředí při vlnění) v [m.s−1] je možno stanovit jako derivaci rovnice (20) podle času.

vzorec 22(22)
 

Do rovnice (8) se dosadí vztah (20) a v dalším se přihlédne ke vztahu (22) a k definici rychlosti zvuku v komentáři ke vztahu (14)

vzorec 23(23)
 

kde Z = ρ ‧ c [kg.m−2.s−1] se nazývá vlnový odpor prostředí. Vlnový odpor vzduchu při teplotě 0 °C má hodnotu Z0 = 1,29 ‧ 331,5 = 428 kg.m−2.s−1.

Při akustickém vlnění dochází k přenosu energie. Mírou přenosu je akustický výkon P [W].

P = F ‧ v = p ‧ S ‧ v(24)
 

kde S [m2] je plocha vlny. Síla F [N], akustická rychlost v [m.s−1] a akustický tlak p [Pa] jsou veličiny časově proměnné a do vztahu (24) je proto nutno dosazovat jejich efektivní hodnoty. Například efektivní hodnotu akustického tlaku lze stanovit podle vztahu

vzorec 25(25)
 

kde vzorec 25a [s] je doba jedné periody. Specielně pro harmonické vlnění vzorec 25b

Akustická intenzita I [W.m−2] je plošná hustota akustického výkonu. S přihlédnutím ke vztahu (23) a (24) lze odvodit vztah mezi akustickou intenzitou a akustickým tlakem.

vzorec 26(26)
 

Například prahové (tj. pro člověka nejnižší slyšitelné) hodnotě akustické intenzity I0 = 10−12 W.m−2 odpovídá prahová hodnota akustického tlaku

vzorec 26a Pa
 

Sluchový vjem závisí na akustické intenzitě či na druhé mocnině akustického tlaku daného zvuku. Sluch však bezprostředně reaguje na objemovou hustotu akustické energie w [W.s.m−3] ve zvukovodu vnějšího ucha. Pro rovinnou vlnu platí

vzorec 27(27)
 

Působí-li současně více akustických vln z různých směrů, jejich objemová hustota akustické energie se sčítá

vzorec 28(28)
 

kde n je počet zvukových vln.

Jen za výjimečných podmínek nemusí vztah (28) platit v důsledku interference vlnění. Interference zvukových vln je příčinou narušení difúznosti zvukového pole v uzavřených prostorech, což může vnímáno jako změna barvy tónu zvuku v auditoriích. Vlnová akustika se zabývá kvalitou zvukového signálu přijímaného posluchači. Naproti tomu při akustických výpočtech sledujících ochranu lidí před hlukem zdrojů vyzařujících zvuk v širokém spojitém spektru je možné se na vztah (28) zcela spolehnout.

Na principu interference akustických vln je také založena představa aktivního snižování hluku pomocí antizvuku, kdy se do chráněného místa pomocí reproduktorů vysílají zvukové vlny s převráceným fázováním. V laboratoři již bylo předvedeno, jak vzájemným skládáním vlnění zvuku a antizvuku dochází k útlumu. Tento jev je však omezen jen na určitou část prostoru (např. na místo hlavy cestujícího v letadle) a neobejde se bez použití vyspělé výpočetní techniky a relativně značného počtu snímacích mikrofonů a reproduktorů. Je totiž třeba si uvědomit, že v prostoru se musí akustický pohyb vzduchové hmoty tlumit řízenou interferencí nejméně ve třech směrech. Pro vysokou finanční náročnost srovnatelnou například s cenou letadla, kde by takové zařízení bylo použito, dosud není tato metoda snižování hluku používána v praxi.

následující text předchozí text
 

Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk 

 
 

Aktuální články na ESTAV.czNemovitosti a ochranná pásma: Pásma vznikající vydaným rozhodnutímVinyl – materiál pro podlahoviny. Jak se vyrábí a recykluje?Jak vybrat a správně instalovat filtraci k bazénuRekonstrukce okálu s použitím technologie Activ´Air®