Akustika

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje

Akustika je znanstvena veda, ki se ukvarja s preučevanjem vseh mehanskih valovanj v plinih, tekočinah in trdnih snoveh. Vključuje tudi teme, kot so vibracije, zvok , ultrazvok in infrazvok. Znanstvenik, ki dela na področju akustike je akustik, medtem ko nekdo, ki dela na področju akustične tehnologije imenuje akustični inženir. Uporaba akustike je prisotna v skoraj vseh vidikih sodobne družbe, najbolj očitna pa je avdio akustika in kontrola hrupa industrij.

Umetni, vsesmerni zvok v gluhi sobi

Sluh je ena od najbolj ključnih sredstev za preživetje v svetu živali. Govor pa je ena izmed najbolj razpoznavnih značilnosti človeškega razvoja in kulture. Znanost akustike se širi čez številne vidike družbe, glasbe, medicine, arhitekture, industrijske proizvodnje, vojskovanja in še več. Živalske vrste, kot so ptice pevke in žabe, uporabljajo zvok in sluh kot ključen element parjenja ali označevanja ozemlja. Umetnost, obrt, znanost in tehnologija so se izzvali drug drugega, da napredujejo v številnih drugih področjih znanja. Delo Roberta Bruce Lindsaya »Wheel of acoustics« je dobro sprejet pregled področij akustike.

Beseda "akustika" izvira iz grške besede ἀκουστικός (akoustikos), kar pomeni, "za poslušanje, pripravljeno poslušati " in to izhaja iz ἀκουστός (akoustos), "slišal, zvočno," ki izhaja iz glagola ἀκούω (akouo), "slišim".

Zgodovina[uredi | uredi kodo]

Zgodnje raziskave v akustiki[uredi | uredi kodo]

Struna z osnovno frekvenco in prvih šest strun z višjimi harmoniki. Najstarejši zapisi pripadajo Pitagori v 6. stoletju pr. n. št.

V 6. stoletju pred našim štetjem, je filozofa Pitagoro zanimalo, zakaj se nekatere kombinacije glasbenih zvokov zdijo lepše od drugih, in odgovor je našel v številčnih razmerjih, ki predstavljajo serijo harmoničnih prizvokov na struni. Zasluge ima tudi po tem, da je odkril, da dolžino vibrirajoče strune lahko izrazimo kot razmerje celih števil (npr. 2 ali 3, 3 do 4), proizvedeni toni bodo harmonični. Manjša kot so cela števila, bolj harmonični je zvok. Če bi, na primer, struna z določeno dolžino zvenela harmonično z drugo struno, bi bila prva za polovico manjša od druge. Z drugimi besedami, če je struna uglašena na noto C, bi dvakrat daljša enaka struna zvenela kot C eno oktavo nižje. Aristotel (384-322 pred našim štetjem) odkrije, da zvok sestavlja krčenje in širjenje zraka »zrak je pahnjen naprej in ta pahne sosednji zrak in se vrne nazaj…«, je zelo dobra obrazložitev zvočnega vala. Približno 20 let pred našim štetjem je rimski arhitekt in inženir Vitruvij napisal razpravo o akustičnih lastnostih gledališča, vključno z razpravo o interferenci, odmevih in reverberaciji - začetki arhitekturne akustike. V njegovi peti knjigi De Architectura (deset knjig za arhitekturo), Vitruvij opisuje zvok kot valovanje, primerljivo z vodnim valom razširjenim v tri dimenzije, ki se ob trku v oviro odbijejo in ovirajo naslednje valove. Opisal je dvigujoče sedeže v antičnih gledališčih, da so oblikovani za preprečitev poslabšanja zvoka in priporočal je tudi, da se postavi bronaste posode ustreznih dimenzij v gledališčih, da bodo resonirale s četrto oktavo, peto oktavo in tako naprej, do dvojne oktave, da bi odmevalo v bolj zaželenih, harmoničnih notah. Fizikalno razumevanje akustičnih procesov je hitro napredovalo med in po znanstveni revoluciji. Predvsem Galileo Galilei (1564-1642), pa tudi Marin Mersenne (1588-1648), sta neodvisno odkrila popolne zakone vibrirajočih strun (dokončala sta, kar je Pitagora začel 2000 let prej). Galileo je napisal "Valovi so proizvaja vibracije zvočnega telesa in se širijo po zraku, to povzroči dražljaje v uhu, ki to interpretira kot zvok." Ta izjemna izjava kaže na začetke fizikalne in psihološke akustike. Eksperimentalne meritve hitrosti zvoka v zraku so bila uspešno izvedena med leti 1630 in 1680 s številnimi raziskovalci, večinoma Mersenne. Medtem Newton (1642-1727) postavi odnos za hitrost valovanja v trdnem stanju. To je temelj fizikalne akustike ( Principia , 1687).

Jakost in glasnost zvoka[uredi | uredi kodo]

Jakost zvoka je fizikalna količina, določena kot gostota energijskega toka zvočnega valovanja. Mednarodni sistem enot predpisuje za jakost zvoka izpeljano enoto W/. Ker se sluhovod akustično obnaša kot na eni strani odprta piščal, lahko pričakujemo, da je uho bolj občutljivo za tiste zvočne frekvence, pri katerih pride v sluhovodu do resonance.

Glasnost zvoka je definirana tako, da povzročita dva tona v ušesu približno enak občutek glasnosti ne glede na frekvenco. Občutljivost ušesa za zvok je približno logaritemsko odvisna od jakosti zvoka, kar je upoštevano pri definiciji glasnosti:

\textrm{glasnost} = 10 \log_{10}\frac{j}{j_0}

Pri tem je j0 najmanjša jakost zvoka, ki jo lahko z ušesom zaznamo. Enota za glasnost je fon.

Zveza med jakostjo in glasnostjo zvoka je v splošnem odvisna od frekvence. Odvisnost jakosti zvoka od njegove frekvence podajajo za poslušanje z obema povprečnima, zdravima ušesoma Fletcher-Munsonove krivulje.

Pogosto najdemo glasnost podano v decibelih (dB). Tako definirano glasnost dobimo, če v enačbo, s katero je določena glasnost, vstavimo j0=10-12 W/m2. To ustreza jakosti zvoka z glasnostjo nič fonov pri frekvenci 1000 Hz. Glasnost, izražena v decibelih, ni odvisna od frekvence zvoka.

Področja akustike[uredi | uredi kodo]

Akustika se deli v več vej:

Glej tudi[uredi | uredi kodo]

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]