Akustický slovník
Stavební akustika
Stavební akustika je obor, který se zajímá o parametry hlukových dálostí včetně vibrací ve stavebím sektoru a zkoumá vliv na konečného uvatele staveb. Lze říci, že chrání konečného uživatele před hlukem a vibracemi. Ochrana proti hluku má svá zákonná ustanovení ve Vyhlášce č.268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby. Jde v pořadí o 5. základní požadavek na stavbu.
Akustika stavebních konstrukcí
Akustika stavebních konstrukcí, jak už sám název napovídá, zkoumá vliv vnitřních a vnějších dělicích konstrukcích na vnitřní prostředí konečného uživatele staveb. Akustiku stvebních konstrukcí lze teoreticky vypočítat nebo ji lze v reálu diagnostikovat měřením vzduchové neprůzvučnosti konstrukcí, či kročejové neprůzvučnosti konstrukcí. Akustika stavebních konstrukcí ctí základní požadavkovou normu ČSN 730532 Akustika. Hodnocení zvukové izolace stavebních konstrukcí a v budovách. Požadavky.
Prostorová akustika
Prostorová akustika - nabízí vám zlepšení poslechu v uzavřeném prostoru, který můžete ovlivnit i vy sami.
Jde tedy o obor, který řeší šíření a vlastnosti akustických signálů v uzavřeném prostoru.
Šíření zvuku v prostoru je kromě charakteristik zdroje dáno velikostí, náklony, tvarem a povrchovou úpravou všech ohraničujících stěn prostoru.
Aby bylo možné vzájemné porovnání uzavřených prostor z hlediska prostorové akustiky, byla stanovena s ohledem na dominantní postavení dozvukové složky signálů v subjektivním hodnocení prostor, veličina "doba dozvuku T".
Jedině komplexním návrhem prostorové akustiky lze zabezpečit vysokou srozumitelnost řečového signálu a kvalitní přenos hudebních signálů.
Prostorovou akustikou se zabývají normy ČSN 73 0525, ČSN 73 0526 a ČSN 73 0527.
termíny s ní spojené: zvuková pohltivost, doba dozvuku
Za zakladatele prostorové akustiky je historicky považován americký fyzik Wallace Clement Sabine.
Zvuková pohltivost je vlastnost konstrukce pohlcovat část akustického výkonu, který dopadá na konstrukci. Zvukovou pohltivost označujeme písmenem A. Výstižnějším názvem, který se též používá, je pojem ekvivalentní pohltivá plocha.
Dosud jsme si říkali o pohltivosti konstrukce homogenní i složené. Pokud však máme uzavřený prostor, je ohraničen jednotlivými konstrukcemi. V prostoru se však nacházejí různá tělesa s absorbčním i odrazivým charakterem. S těmi se stanoví celková pohltivost daného prostoru.
Celkovou pohltivost lze stanovit měřením. Měřením veličiny, které říkáme doba dozvuku.
Doba dozvuku je vypočtený, nebo změřený čas, za který poklesne hladina ustálené hodnoty akustické energie po vypnutí zdroje zvuku o 60dB.
Tento pojem je velmi rozšířený v prostorové akustice.
Urbnistická akustika
Zvuk
Zvuk je každé podélné (v pevných látkách také příčné) mechanické vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vyvolat v lidském uchu sluchový vjem. Frekvence tohoto vlnění leží v rozsahu přibližně 20 Hz až 20 kHz Hz, za jeho hranicemi člověk zvuk sluchem nevnímá. V širším smyslu lze za zvuk označovat i vlnění s frekvencemi mimo tento rozsah.
Zvuk s frekvencí nižší než 20 Hz (který slyší např. sloni) nazýváme infrazvuk.
Zvuk s frekvencí vyšší než 20 kHz nazýváme ultrazvuk.
Sluchové pole
Zvuková vlna v podstatě představuje periodické stlačování a rozpínání pružného prostředí. Změnu tlaku vzduchu (vody, pevné látky) tak vnímáme jako změny tzv. hlasitosti. Lidské ucho je citlivé na tlakové změny v rozsahu několika řádů.
Nejnižší hranicí našeho lidského vnímání zvuku je nejnižší hladina akustického tlaku určitého zvuku, jenž u nás vyvolává námi známý sluchový vjem, a říkáme jí práh slyšení, což je Dp = 10-5 Pa.
Nejvyšší hranicí našeho lidského vnímání zvuku je nejvyšší hladina akustického tlaku určitého zvuku, jenž u nás vyvolává pocit bolesti, říkáme jí práh bolesti, kterému odpovídá Dp = 102 Pa. Dojde-li k překročení této hranice, vzniká v ušním zvukovodu bolestivý pocit. Překročení tohoto prahu bolesti může mít za následek i vážné poškození sluchového orgánu.
Zvuk je jedním ze základních dějů, které v přírodě probíhají. Je to taky jeden ze zdrojů informací lidského vnímání světa. Pro grafické znázornění tohoto děje se vraťme ke stejnému schématu, na kterém jsme si vysvětlili pojem „akustika“.
Základní popis přenosu zvuku
Zdroj zvukového vlnění se stručně nazývá zdroj zvuku a hmotné prostředí, ve kterém se toto vlnění šíří, jeho vodič. Vodič zvuku, obyčejně plyn, pevné těleso, kapalina, zprostředkuje spojení mezi zdrojem zvuku a jeho přijímačem. Zdrojem zvuku může být každé chvějící se těleso. Zvuk vzniká kmitáním částic prostředí. Šíří se vlněním. O vlnění v okolí zdroje zvuku však nerozhoduje jen jeho chvění, ale i okolnost, jestli je tento předmět dobrým nebo špatným zvukovodičem.
Zdrojem zvuku mohou být kromě těles kmitajících vlastními kmity i tělesa kmitající kmity vynucenými. K nim patří již zmiňované reproduktory, sluchátka a další zařízení pro generování nebo reprodukci zvuku. Zvuk je ovlivněn vlastnostmi zdroje zvuku a působí na něj prostředí, kterým se zvukové pole šíří. Proto lze zvuky charakterizovat nejen objektivními fyzikálními veličinami, ale i veličinami kvalimetrickými, které charakterizují spíše subjektivní pocity. Nejdůležitější z nich jsou výška, barva a hlasitost zvuku. Například výška zvuku je určena jeho frekvencí.
Rychlost zvuku
Rychlost zvuku je rychlost, jakou sezvuk šíří prostředím. První, kdo se pokusil změřit rychlost zvuku ve vzduchu, byl Marin Mersenne. Pomocí pokusů s kanónem naměřil rychlost šíření zvuku 428 m.s-1. Rychlost zvuku ve vodě poprvé přesně měřili Jean-Daniel Colladon a Charles Strum. Na Ženevském jezeře postavili v roce 1827 dvě loďky do vzdálenosti 13 487 m. Speciální zařízení zároveň uhodilo do zvonu ponořeného do vody a odpálilo nálož střelného prachu. Pozorovatel na druhé loďce naměřil rozdíl mezi akustickým a optickým signálem 9,4 s, což odpovídá rychlosti 1 435 m.s-1. Jak vidíme, zvukové vlnění má v různých látkách různou rychlost.
Rychlost zvuku ve vzduchu závisí jednak na složení vzduchu (nečistoty, vlhkost apod.), ale především na teplotě. Pro teplotu t v ideálním plynu vyplývá, že rychlost zvuku c v suchém vzduchu je následující:
c = (331,82 + 0,61 t ) [m/s].
Rychlost zvuku ve vzduchu je tedy při běžných teplotách 340 m.s-1. Je to hodnota, kterou v praktickém životě zdánlivě nepoužíváme, ale opak je pravdou. Vzpomeňme si jen, kolikrát jsme na obloze hledali letadlo, které letělo větší rychlostí než zvuk a ne a ne ho najít. Nebo ruku na srdce, kdo z nás s příchodem blížící se bouřky a slyšitelných hromů neodpočítával dobu mezi zábleskem a hromobitím.
V kapalinách a pevných látkách je rychlost zvuku daleko vyšší než ve vzduchu, například ve vodě je rychlost zvuku okolo c = 1 435 m.s-1a v oceli například je c = 4 980 m.s-1.
Název látky či skupenství Rychlost [m.s-1]
Kyslík (25 °C) 316
Destilovaná voda (25 °C) 1497
Mořská voda (13 °C) 1500
Led (-4 °C) 3250
Sklo (20 °C) 5200
Ocel (20 °C) 5000
Vakuum 0
K šíření zvuku je vždy potřeba nějaké látkové prostředí – kapalina, plyn, pevné těleso. Toto prostředí je složené z částic, díky nimž se zvukové vlnění šíří. Vakuum neobsahuje žádné částice. Rychlost zvuku je zde proto nulová. Pokud se budeme blížeji zabývat vakuem, jde o takový fyzikální stav, v němž není přítomna žádná částice hmoty (elektron, proton) ani záření (fotony). Jedná se tedy o část prostoru, která neobsahuje hmotu. Takové vakuum bývá označováno za dokonalé. O vakuu neobsahujícím žádné částice se obecně hovoří jako o prázdném prostoru. Vakuum ale ve skutečnosti není prázdné. Podle kvantové teorie pole v něm neustále vznikají a zanikají páry částic a antičástic. Ale to už je jiný vědní obor.
Zvuková vlna
Mechanické vlnění vzniká v prostředí pevných, kapalných a plynných látek. Jeho příčinou je existence vazebných sil mezi částicemi prostředí, kterým se vlnění šíří. Kmitání jedné částice se vazebnými silami přenáší na další částice. Takové prostředí označujeme za pružé prostředí.
Touto definicí se tedy osvětluje nemožnost šíření zvuku ve vakuu. Zvuk je nutně závislý na jakýchkoliv částicích v prostředí. Představme si takové prostředí jako dlouhou kovovou tyč, na níž jsou s puntičkářskou pravidelností zavěšena naprosto shodná kyvadélka, a to o stejné délce a o stejné hmotnosti. Takto můžeme simulovat přímou řadu hmotných bodů, jejichž vazebné síly jsme pro názornost zobrazili pružinami mezi jednotlivými kyvadélky.
Jestliže první kyvadélko vychýlíme ve směru osy y, začnou tímto směrem kmitat i ostatní kyvadélka. Soustavou se začne šířit postupné vlnění příčné.
Jestliže první kyvadélko vychýlíme ve směru osy x, začnou takto opět kmitat i ostatní kyvadélka. Soustavou se začne šířit postupné vlnění podélné.
Součtem podélného a příčného kmitání může dojít k vlnění, které nazýváme ohybové vlnění. Jde vlastně o vektorový součet obou předešlých složek kmitání. Pomůckou demonstrující takového vlnění je vlnostroj. Jedním z nejznámějších fyziků, kteří se zvukovým vlněním zabývali, je český rodák z Chrlic u Brna Ernst Mach.
Poznámka autora: objektivní fyzikální veličiny jsou takové veličiny, jejichž hodnoty lze změřit nebo spočítat!
