V každém okamžiku v kterémkoli bodě místnosti je intenzita zvuku rovna součtu intenzity přímého zvuku přímo vycházejícího ze zdroje a intenzity zvuku odraženého od okolních povrchů místnosti:
Při šíření zvuku v atmosférickém vzduchu a v jakémkoli jiném prostředí dochází ke ztrátám intenzity. Tyto ztráty jsou způsobeny absorpcí zvukové energie ve vzduchu a okolních plochách. Zvažme použití pohlcování zvuku vlnová teorie.
Absorpce zvuk je jev nevratné přeměny energie zvukové vlny na jiný druh energie, především na energii tepelného pohybu částic média. K pohlcování zvuku dochází jak ve vzduchu, tak při odrazu zvuku od okolních povrchů.
A)Absorpce zvuku ve vzduchudoprovázené poklesem akustického tlaku. Nechte zvuk šířit se ve směrurze zdroje. Pak podle vzdálenostirvzhledem ke zdroji zvuku se amplituda akustického tlaku snižuje podleexponenciální zákon:
kde p – počáteční akustický tlak přir = 0
– absorpční koeficientzvuk. Vzorec (63) vyjadřujezákon absorpce zvuku.
Fyzický významsoučinitel je, že koeficient absorpce je číselně roven převrácené hodnotě vzdálenosti, ve které klesá akustický tlake = 2,71jednou:
Vzhledem k tomu, že síla (intenzita) zvuku je úměrná druhé mocnině akustického tlaku, pak totéž zákon absorpce zvukulze napsat jako:
kde I – síla (intenzita) zvuku v blízkosti zdroje zvuku, tjr = 0:
Grafy závislostí phvězda(r)иI(r)jsou uvedeny na Obr. 16.
Ze vzorce (63*) vyplývá, že pro hladinu intenzity zvuku platí rovnice:
Jednotkou SI absorpčního koeficientu je tedy: neper na metr
Navíc se dá počítat v belah za metr(b/m) Nebodecibelů na metr(dB/m).
Poznámka:: Zvukovou absorpci lze charakterizovatztrátový faktorkterý je
kde – vlnová délka zvuku, produkt – лkoeficient ogaritmického útlumuzvuk. Hodnota rovna převrácené hodnotě ztrátového koeficientu
volal faktor kvality.
Úplná teorie absorpce zvuku ve vzduchu (atmosféře) zatím neexistuje. Četné empirické odhady poskytují různé hodnoty koeficientu absorpce.
První (klasickou) teorii zvukové absorpce vytvořil Stokes a je založena na zohlednění vlivu viskozity (vnitřní tření mezi vrstvami média) a tepelné vodivosti (vyrovnání teplot mezi vrstvami média). Zjednodušený Stokesův vzorecmá tvar:
kde – viskozita vzduchu, – Poissonův poměr, – hustota vzduchu při 0 0 C, – rychlost zvuku ve vzduchu. Za normálních podmínek bude mít tento vzorec tvar:
Stokesův vzorec (63) nebo (63*) je však platný pouze pro monatomickýplyny, jejichž atomy mají tři translační stupně volnosti, tj. kdy = 1,67.
pro plyny o 2, 3 nebo víceatomových molekuláchhodnota podstatně více, protože zvuk budí rotační a vibrační stupně volnosti molekul. Pro takové plyny (včetně vzduchu) je vzorec přesnější
kde Tн = 273,15 To – absolutní teplota tání ledu („trojitý bod“),pн = 1,013 . 10 5 Pa – normální atmosférický tlak,Tиp– skutečná (naměřená) teplota a atmosférický tlak, = 1,33 pro dvouatomové plyny, = 1,33 pro trojatomové a víceatomové plyny.
B) Absorpce zvuku uzavřenými plochaminastává, když se od nich odráží zvuk. V tomto případě se část energie zvukové vlny odrazí a způsobí vznik stojatých zvukových vln a druhá energie se přemění na energii tepelného pohybu částic překážky. Tyto procesy jsou charakterizovány koeficientem odrazu a koeficientem absorpce uzavírací konstrukce.
Koeficient odrazuzvuk z překážky jebezrozměrná veličina rovna poměru části energie vlnění Wnegativní , odražené od překážky, na celou energii vlny Wpad pád na překážku
Absorpce zvuku překážkou se vyznačuje absorpční koeficient–bezrozměrná veličina rovna poměru části energie vlnění Wpohlcující pohlcena překážkou(a přeměněna na vnitřní energii bariérové látky),na veškerou energii vln Wpad pád na překážku
Průměrný absorpční koeficient zvuk všech okolních ploch je stejný
kde i – koeficient zvukové pohltivosti materiálu ipřekážka, Si – náměstí ipřekážky, S – celková plocha překážek, n – množství různých překážek.
Z tohoto výrazu můžeme usoudit, že průměrný koeficient absorpce odpovídá jedinému materiálu, který by mohl pokrýt všechny povrchy bariér místnosti při zachování celková absorpce zvuku (А), rovnat se
Fyzikální význam celkové absorpce zvuku (A): číselně se rovná koeficientu zvukové pohltivosti otevřeného otvoru o ploše 1 m2.
Jednotka zvukové pohltivosti se nazývá sabin:
jev nevratného přechodu energie zvukové vlny na jiný druh energie a zejména na teplo. Charakterizováno koeficientem. absorpce a, která je definována jako převrácená hodnota vzdálenosti, při které se amplituda zvukové vlny zmenší e = 2,718 krát. Coeff. a je vyjádřeno v cm-1, tj. v neperech na 1 cm nebo v decibelech na 1 m (1 dB/m=1,15•10-3 cm-1). P. z. je také charakterizován koeficientem. ztráta e=al/p (kde l je vlnová délka zvuku) nebo faktor kvality Q=1/e. Hodnota al je logaritmická. úbytek tlumení.
kde r je hustota prostředí, c je rychlost zvuku v něm, w je kruhová frekvence zvukové vlny, m) a z je koeficient. smyková, respektive objemová viskozita, c – koeficient. tepelná vodivost, Cp a Cv – tepelná kapacita média při konstantní. tlak a objem. Pokud žádný z koeficientů h, z, c nezávisí na frekvenci, což se v praxi často dělá, pak a=w2. Hodnota a/f2, kde f=w/2p, yavl. xap-koy in-va, definující P. z. V kapalinách je zpravidla méně než v plynech a v pevných látkách. těles pro podélné vlnění je menší než u kapalin. Například ve vzduchu při normálu tlak pro frekvence od 100 do 400 kHz a/f2=3,0•10-13 cm-1s2 a ve vodě ve frekvenčním rozsahu od 0,1 do 1000 kHz a/f2=3,5•10-16 cm-1s2.
Pokud průchod zvuku naruší rovnovážný stav média, P. z. se ukáže být významně větší než hodnota určená pomocí f-le (1). Takový P. z. volal relaxace (viz AKUSTICKÁ RELAXACE) a je popsána
kde t je relaxační čas, c0 a c je rychlost zvuku při wt 1, v tomto pořadí. V tomto případě P. z. doprovázené rozptylem zvuku.
V plynech udává tepelná vodivost a smyková viskozita v P. z. řádově stejně velký příspěvek. P. z. závisí na tlaku v plynu, protože relaxační frekvence klesá s klesajícím tlakem. V kapalinách P. z. je určena především viskozitou a příspěvek tepelné vodivosti je zanedbatelný. Ve většině kapalin pro P. z. relaxace je nezbytná. procesy. Relaxační frekvence v kapalinách, tj. hodnota wr=1/t, je obvykle velmi vysoká a relaxační oblast se ukazuje, že leží v oblasti vysokých ultrazvukových a nadzvukových frekvencí. Coeff. P. z. obvykle silně závisí na teplotě a přítomnosti nečistot.
P. z. v televizi orgány jsou určeny především interně. tření a tepelná vodivost média a při vysokých frekvencích a při nízkých teplotách – různé. procesy generování zvuku z vnitřních vzrušení v televizi těleso (fonony, vodivostní elektrony, spinové vlny atd.). Hodnota P. z. v televizi tělo závisí na krystal stavu látky (u monokrystalů bývá PZ menší než u polykrystalů), z přítomnosti defektů (nečistoty, dislokace apod.), z premis. zpracování materiálu. V předupravených kovech. mechanické zpracování (kování, válcování atd.), P. z. často závisí na amplitudě zvuku. Na mnoha TV. těles na nepříliš vysokých frekvencích a=w, proto hodnota činitele jakosti nezávisí na frekvenci a může sloužit jako charakteristika materiálových ztrát. Nejmenší P. z. při pokojové teplotě byl objeven například v určitých dielektrikách. v topazu, beryl a=15 dB/cm při f=9 GHz, yttriový železný granát a=25 dB/cm při stejné frekvenci. V kovech a polovodičích P. z. vždy větší než u dielektrik, protože existuje komplementarita. absorpce spojená s interakcí zvuku s vodivostními elektrony. U polovodičů může tento efekt vést k záporu absorpce“, tedy k zesílení zvuku za předpokladu, že rychlost driftu nosičů náboje překročí rychlost šíření zvukové vlny (podrobněji viz AKUSTO-ELEKTRONICKÁ INTERAKCE)). S rostoucí teplotou se P. z. zpravidla zvyšuje. Přítomnost nehomogenit v médiu vede ke zvýšení PZ. V rozkladu porézní a vláknité látky P. z. je velká, což umožňuje jejich použití pro tlumení zvuku a zvukovou izolaci. S nárůstem intenzity zvuku se objevuje nelineární PZ, která závisí na amplitudě vlny a je způsobena tím, že se energie přenáší do vyšších, silně pohlcovaných složek vlnového spektra.
Fyzický encyklopedický slovník. — M.: Sovětská encyklopedie. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1983
– jev nevratného přechodu energie zvukových vln na jiné druhy energie, hlavně teplo. -1, tj. v neperech na metr nebo v decibelech na metr (1 dB/m = 0,115 Np/m ). V hydroakustice se často používá jednotka dB/km. 11, m-1 s 2
