AKUSTIKA

AKUSTIKA• = věda o šíření zvuku• Zvuk = podélné mechanické

vlnění vnímané sluchem• Frekvence f = 16(20) Hz – 16(20)kHz• Šíří se pouze hmotným prostředím

• Infrazvuk f < 16 Hz (příroda+stroje)• Ultrazvuk f > 16 kHz …………..

Definice akustiky

• = obor zabývající se fyzikálními ději, které jsou spojeny se

• vznikem zvukového vlnění

• jeho šířením

• vnímáním zvuku sluchem

Pojmy• Tóny = periodické zvuky o urč.f• Barva tónu je zp.počtem, f a amplitudou

vyšších harmonických (alikvotních) tónů• Hluk = nepravidelný, neperiodický zvuk• Zdroj zvuku – chvění těles• Rychlost zvuku závisí na prostředí a t• Rychlost zvuku ve vzduchu

vt = 331,82 + 0,61 t (m.s-1) t(oC)

• v - nezávisí na ρ, p, f ani I zvukového vlnění

RYCHLOST ZVUKU V LÁTKÁCH

Látka Rychlost zvuku v m/s

Voda 1500

Rtuť 1400

Beton 1700

Led 3200

Ocel 5000

Sklo 5200

Základní charakteristika

• Intenzita zvuku I = P/S (W.m-2)

• Číselně se = energii, kt.projde kolmo plochou 1m2 za 1 s

Hlasitost zvuku• = subjektivní hodnocení• Pro f = 1000 Hz stanoveny• Práh slyšení I = 10-12 W.m-2 … 0 dB• Práh bolesti I = 10 W.m-2 … 130 dB• 1Bell = jednotka hladiny intenzity zvuku• Logaritmická funkce• - zvýšení hladiny intenzity o 1 dB

odpovídá zvýšení I asi o 26 %• 2 zvuky o 40 dB, ale odlišné f slyšíme různě• Zvuk o 300 Hz slyšíme slaběji než o f = 1000 Hz

PŘÍKLADY INTENZITY ZVUKU

• Práh zvuku, slyšení - 0• Šelest listí (šum listí při slabém větru) - 10• Šum listí - 20

• Klidná zahrada - 20• Pouliční hluk (tiché předměstí) - 30• Šepot, velmi tichý byt a velmi tichá ulice - 30

• Relativní ticho v obsazeném hledišti kina - 30 - 35• Tlumený hovor 40• Malý šum v bytě - 40• Pouliční hluk (normální) - 50

PŘÍKLADY INTENZITY ZVUKU

• Televizor při běžné hlasitosti - 55

• Hlasitý hovor - 60

• Kvákání žáby - 64• Klapání psacího stroje - 70

• Silně frekventovaná ulice - 70

• Strojovna, hluč.hostinec, potlesk v sále - 70

• Křik - 80• Tunel metra - 80

PŘÍKLADY INTENZITY ZVUKU

• Velmi silná reprodukovaná hudba - 80

• Kohoutí kokrhání - 85

• Motorová vozidla - 90• Jedoucí vlak - 90

• Max.hluk motorky - 100

• Přádelna - 100

• Pneumatická sbíječka - 100• Hlasité obráb.stroje, kovárna kotlů - 110

PŘÍKLADY INTENZITY ZVUKU

• Diskotéka – 110• Startující letadlo - 120

• Práh bolestivosti - 130• Akustické trauma - 140

• Petardy - 170• Horní hranice hlasitosti dět.pistolek - 180

ZDROJE ZVUKU• Hlasivky

• Hudební nástroje

• Sirény• Píšťaly

• Kmitající části strojů

• Lidská řeč má f = 512 – 1624 Hz

VODIČE ZVUKU• Dobré – plyny

- Kapaliny- Kovy

- Sklo

• Špatné

– vata

- vlna

- korek

- polystyren

- textil

Vlivy + rizika hluku• Sluch – zdroj mnoha poznatků o světě

• Hluk velké I může vyvolat poruchy

• Sluchu• Rovnováhy

• Nervového systému

• Rychle klesá produktivita práce

roste únava + nebezpečí úrazu

! Mylná domněnka, že zvuková kulisa hudby nevadí

OCHRANA PŘED HLUKEM

• konstrukce strojů

• Volba materiálu

• Pružné uložení• Antivibrační nátěry

• Nerezonující kapotáž

• Stavba silnic, tratí a letišť

- mimo oblasti s hustým osídlením (vzdálenost)

• výsadba stromořadí …

• užití protihlukových m.

• osobní ochr.prostředky

VYUŽITÍ ULTRAZVUKU

• Lékařství

• Zkoumání vad materiálu

• Čištění• Výzkum

• Ultrazvukem se dá měřit například hloubka mořského dna

• Zdrojem ultrazvuku jsou ultrazvukové generátory

Ultrazvuk v lékařství• využívá k vyšetření lidského těla uvnitř,

kde není normálně vidět

• přístroj se nazývá sonograf

POJÍZDNÉ PRACOVIŠTĚ

PRACOVIŠTĚ S ULTRAZVUKEM

Snímek dítěte v matčině lůně

Lékařská diagnostika = ultrasonografie

• V ultrasonografii jednoznačně převládají tzv. duplexní zobrazovací systémy (spojení ultrazvukové tomografie = dvojrozměrné zobrazení akustického rozhraní od nichž se odrážejí ultrazvukové impulsy) s měřením relativního pohybu krve vůči sondě vysílající ultrazvuk, kdy je tok krve zobrazován pomocí různobarevných polí uvnitř řezů cévami nebo srdcem. Lze také rozpoznat patologické proudění krve. V místech řezů můžeme získat i jiné diagnosticky cenné informace. S moderními ultrazvukovými přístroji se stále častěji provádějí mimo běžných vyšetření i invazivní (operativní) zákroky. Přibývá punkcí (tělních dutin, cyst ve tkáních), nástřik různých léčiv do hluboce uložených tkání, zavádění cévek, ultrazvuková vyšetření srdečně-cévního systému (při arterosklerotických změnách cévních stěn), lze i sledovat přihojování transplantátů či odmítavou reakci organismu na ně.

V průmysluV průmyslu

Zkoumání materiálu -Zkoumání materiálu - mikroskopické trhliny mikroskopické trhlinyŘezání a vrtání tvrdých materiálů ultrazvukem s vysokou intenzitouv chem.půmyslu při vypuzování plynů z roztavených kovů a nebo sklaK tvorbě koloidních roztoků a emulzíK tvorbě koloidních roztoků a emulzíPoužívá se v roztocích na urychlování rozptýlení nebo srážení částic v roztoku (vytváření emulze)

V konzervárenstvíV konzervárenství

ULTRAZVUKOVÁ VANIČKA

ULTRAZVUKOVÁ VANIČKA

ČIŠTĚNÍ

• Ultrazvuk se dá využít i k čištění např.

• Brýlí• Starých mincí

• Při odmašťování

ČIŠTĚNÍ• Optici a výrobci skla• čištění a odmašťování skla nebo čoček• Automobilový průmysl• čištění vstřikovacích trysek, karburátorů,

stříkacích pistolí, tlumičů, součástek motorů, plošných spojů, atd.

• Jemná mechanika• čištění nerezových, mosazných a hliníkových

dílů

ČIŠTĚNÍ• Servis• čištění počítačových součástí• Restaurace• čištění a odmašťování sifonů• Medicínská technika• čištění protéz, implantátů a kloubů• Strojírenství• čištění a odmašťování ložisek, poloos, oboustranných

desek, dílů a filtrů

Ultrazvuk v příroděV přírodě se s ním setkáme u některých zvířat, které jej využívají k orientaci.

Jsou to např.

Netopýr, velryby, delfíni

• Odhánění hlodavců a hmyzu. Na živočichy ultrazvuk působí

nepříznivě hlavně při velké intenzitě.

Základy hudební akustiky I.

• 2 současně znějící hud.zvuky = dvojzvuk

• některé dvojzvuky jsou pro lidský sluch lahodné (souzvučné)

• jiné naopak nepříjemné (nesouzvučné )

• Euklides - 2 souzvučné tóny sch.spojování se v 1 celek, a my s uspokojením poznáváme, že tyto 2 tóny patří k sobě

• je zaj., že na tomto velmi starém poznatku je založena celá hudební akustika

Základy hudební akustiky I.

• 2 souzvučné tóny = jejich frekvence jsou v poměru celých a malých čísel, která nejsou větší než 6

• If např. f 2 tónů jsou v poměru 4 : 3 ⇒ vždy na každé 3 kmity hlubšího tónu připadají právě 4 kmity tónu vyššího

• Tzn., že se vlnění obou 2 tónů skládají ve výsledné vlnění, jehož T se rovná 3x T tónu hlubšího a současně 4x T tónu vyššího

Akustika v místnosti

Prostorová akustika poslucháren

Akustické obložení pro studio nebo režii

Chvění struny

a)přivedené do chvění smyčcem

b)přivedené do chvění brnknutím

c)přivedené do chvění úderem kladívka

Akustické měření