Какой материал не пропускает звук: Какие материалы лучше обеспечивают шумоизоляцию?

Содержание

Победа над шумом, или Способы шумоизоляции дома — Дела Домашние

Шум негативно влияет на здоровье человека, поэтому от него необходимо вовремя избавляться. Существует такое понятие как бытовой шум, к нему можно отнести малоприятные звуки мотора стиральной машины, посудомоечной машины, фена, пылесоса и т.д. Чаще всего люди стараются убирать источники бытового шума подальше от себя (в котельную, санузел, чердак, подвал), однако при недостаточной шумоизоляции звуки начинают проникать через стены, пол, потолок.

Еще хуже, если источником шума является улица с потоком транспорта или расположенные поблизости производственные предприятия. А уж про ремонт у соседей и говорить нечего — постоянные жужжания и грохот за стеной выматывают нервы. Причем как только ремонт в одной квартире заканчивается, он тут же начинается в другой — закон подлости, да и только!

Как же победить шум, проникающий в наш дом? Как сберечь нервы и здоровье? Вот несколько советов.

Шумопоглощающие материалы и звукоизоляция стен

Для того, чтобы звук стал менее громким, применяют шумопоглощающие материалы. К ним можно отнести войлок, минеральную вату, стекловолокно. Деревянные конструкции для шумоизоляции на практике применяются довольно редко, но тоже имеют место. Однако не все знают — чтобы не пропускать звук, защитный звукоизоляционный материал должен быть уложен достаточно

плотным и толстым слоем.

Поролон, пенопласт и другие «вспененные» материалы, вопреки обывательскому мнению, шумы не поглощают. Они способны сохранять тепло, но при этом прекрасно пропускают звук.

С помощью усиленной кирпичной кладки, бетона, гипсокартона с прокладкой из стекловолокна можно неплохо уменьшить уровень шума в помещении. К примеру, стандартной толщины кирпичная стена уменьшает звуковое давление примерно в два раза. Этого вполне достаточно, чтобы защитить человека от обычного бытового шума. Однако такая преграда не в полной мере справляется с современными акустическими системами и прочим шумом от соседей.

Кстати, шум, доносящийся с улицы, неплохо блокируют современные оконные системы.

Шумоизоляция пола

Пол прекрасно пропускает звуки. Это на себе испытали люди, над которыми этажом выше проживают семьи с детьми. Топот детских ножек, стук мяча и скакалки, шум падающих игрушек — всё это отдается грохотом в квартире у нижних жильцов. Как можно заметить, в многоэтажных домах, молодежь, как правило, для проживания занимает верхние этажи, а старшее поколение живет на нижних этажах. Вот почему, если у вас есть дети, то шумоизоляция пола будет важной составляющей мирного и неконфликтного проживания в многоквартирном доме.

Если позволяет высота потолков, можно нарастить толщину пола, залив бетонную стяжку или самовыравнивающиеся смеси для пола.
Можно оборудовать так называемый «плавающий» (амортизирующий) пол. Основа пола застилается одним слоем минеральной ваты, а сверху заливается стяжка из смеси песка и цемента, толщиной примерно 8-10 сантиметров. Важно помнить, что звукоизоляция по периметру пола должна заходить с нахлестом на стены. Выполняя работы по шумоизоляции пола, в качестве верхнего слоя на стяжку лучше всего стелить так называемые «мягкие полы», к примеру, линолеум и ковролин. При укладке поверх стяжки ламината используют специальные звукоизолирующие прокладки.

В качестве дополнительной защиты пола от проникающего шума служат толстые и пушистые ковровые дорожки (http://www.kylymia.com.ua/catalog/kovrovye_dorozhki/47/), ковры, паласы. Это не только шумоизоляция, но и очень красивый, самобытный элемент интерьера. Дети обожают бегать по коврам, даже босиком им не будет холодно.

После установки такого пола, звук разбившегося об пол стакана воспринимается соседями снизу, как незначительный шум при падении монеты. Чего, собственно, мы и добивались.

Шумоизоляция потолка

Соседи живут не только под нами, но и над нами. Зачастую мы тоже оказываемся в ситуации, когда необходимо снизить уровень шума, идущего сверху. Если соседи не намерены выполнять шумоизоляцию своего пола, это уже становится нашей проблемой. Варианта тут два — или постелить шумоизоляционные полы в квартире соседей (что маловероятно и затратно), или что-то сделать со своим потолком. Перечислим варианты для потолка:

  • Подвесные потолки, заполненные внутри минеральной ватой. Стоит учесть, что потолки с минеральной ватой внутри не позволяют установку и эксплуатацию встроенного освещения. Допустимы только накладные светильники и люстры.
  • Натяжные потолки со слоем минеральной ваты, поддерживаемым паробарьером и каркасом из профиля.
  • Любые подвесные и натяжные потолки со звукоизолирующей мембраной. Здесь следует учитывать, что саму мембрану крепят на обрешетку на расстоянии 4-5 см от потолка, да еще необходимо оставить такое же расстояние от мембраны до материала потолка. В этом случае высота помещения снизится на 12-15 см, что весьма критично для квартир с низкими потолками.
  • Акустический натяжной потолок — новинка на рынке. К потолку крепятся специальные плиты из базальта, а непосредственно полотно потолка выполняет роль звукоизолирующей мембраны. Такие потолки способны поглотить 90% шумов, идущих сверху.

И наконец, последний, очень важный совет. Чтобы кардинально защитить свое жилище от шума, следует выполнять шумоизоляцию стен, пола и потолка в комплексе. И, конечно, не забудьте про установку окон, блокирующих уличный шум.

Удачи вам в обустройстве тихого и уютного семейного гнёздышка, в котором возможен полноценный отдых и сон!

Другие интересные статьи:

Материал пропускает воздух, но не звук — «Хакер»

Физики из Корейского института машиностроения и материалов и Национального университета Мокпо (Южная Корея) представили дизайн шумоподавляющего прозрачного материала, который пропускает воздух. Этот материал подходит для использования в вентилируемых окнах.

Опыты показали, что такая конструкция подавляет шум на всех частотах, уменьшая звук на 10-40 дБ, в зависимости от частоты и размера отверстий в окнах. Это очень хороший результат, тем более для первого эксперимента. Впрочем, обо всем по порядку.

Многие знают, как работает стандартный акустический резонатор (резонатор Гельмгольца). Это сосуд с узкой горловиной, который свободно пропускает через себя воздух, но хорошо поглощает звук на определенных частотах, в зависимости от сечения отверстия, длины отверстия и объема резонатора.

Эффект подавления звука с помощью акустических резонаторов широко используется в архитектуре, автомобилестроении и авиастроении. Сейчас почти все современные авиационные двигатели покрываются несколькими слоями звукопоглощающего покрытия из металлических листов с дырочками, это и есть акустические резонаторы.

Корейские физики изменили резонатор Гельмгольца таким образом, чтобы подавлять звук не на конкретной частоте, а в широком диапазоне частот. Для этого необходима сильная дифракция звуковых волн. Соответственно, свою конструкцию авторы назвали дифракционным резонатором.

Дифракционный резонатор изготовлен из кусков прозрачного акрилового стекла толщиной 5 мм. Каждый блок имеет размеры 150х150х40 мм, диаметр отверстий посредине блоков 20 или 50 мм, в отверстия вставляются воздушные фильтры.


Трехслойная панель из 36-ти дифракционных резонаторов (по 12 в каждом слое) с диаметром отверстии 20 мм (слева) и 50 мм (справа)

Опыты показали, что окна с отверстиями по 20 мм эффективно подавляют шум во всем диапазоне частот, в то время как окна с отверстиями по 50 мм действуют более тонко: они подавляют шум в диапазоне 700-2200 Гц (это, преимущественно, шум искусственного происхождения), оставляя практически в неприкосновенности «звуки природы» на низких частотах 0-500 Гц. При этом такие окна лучше вентилируют комнату, так что, по мнению авторов изобретения, именно они более полезны на практике.

На диаграмме внизу показано подавление шума на разных частотах дифракционными резонаторами с отверстиями 20 мм (красная линия) и 50 мм (синяя линяя).

Объекты, которые поглощают звук – ЭхоДизайн

В зависимости от силы и физических характеристик звука, он проходит по-разному через объекты. Правильная акустика важна в разных сферах повседневной жизни и во время особенных событий. Существуют объекты с большим уровнем шумопоглощения. В квартирах звукоизоляция отличается в зависимости от толщины стен и качества материалов. 

При помощи различных предметов можно снизить шум в помещении. Можно выделить как недостатки, так и преимущества звукопоглощающих объектов. В зависимости от того, как вы используете предметы или элементы для уменьшения уровня звука, результат получается разным. 

Это актуально как для жилых, так и для нежилых помещений. Грамотная установка объектов, поглощающих звук, позволит не только организовать необходимый уровень комфорта, но и направить траекторию звуковой волны в нужное русло.

 

Преимущества объектов, поглощающих звук

 

В пустой комнате большой площади звук отскакивает от стены громким эхо. В условиях квартиры, когда в помещении много предметов мебели и интерьера, такого эффекта звук не производит, так как все объекты обладают различным уровнем пористости, и впитывают в себя звук, поглощают его. 

Чтобы приглушить шум, сделать пребывание в комнате более приятным, важна правильная акустика в помещении, для этого необходимо грамотно расставить звукопоглощающие объекты. Если вы хотите добиться максимальной эффективности, снизить уровень шума, поступающего в помещение извне, рекомендуется использовать профессиональные материалы, обладающие всеми необходимыми характеристиками для создания правильной акустики. Таким материалом является акустический поролон. 

 

Качества объектов, поглощающих звук

 

Звук проходит по траектории, похожей на движение волны, и он либо отражается от поверхности, либо впитывается в нее. Лучшие качества звукопоглощающих объектов имеют предметы с неровными поверхностями,  обладающие выемками – порами, похожи по строению на губку или картон. Например, камень отражает от себя звук, а губка поглощает его, устраняя вибрации. Поэтому звукопоглощающие характеристики каждого помещения отличаются друг от друга, и это зависит от того, какие предметы находятся внутри. 

Наилучшими характеристиками звукопоглощения обладают современные материалы, специально созданные для устранения шума: акустический поролон, панели, шторы, экраны и другие изделия. 

 

Использование деталей, поглощающих звук

 

Если вы хотите оборудовать комнату таким образом, чтобы устранить излишний шум, необходимо на ее стенах разместить материал, поглощающий звук. С детства нам известны простые варианты такого материала – толстый ковер из натуральной шерсти, который наши родители или бабушки и дедушки вешали на стенах, чтобы уменьшить уровень шума в комнатах. 

Мода на ковры давно прошла, и правильная акустика в помещении сегодня создается при помощи современных материалов: акустических панелей, поролона, диффузоров, штор и одеял. Преимущество материала, в том, что звуковая волна встречает препятствие на своем и поглощается в нужной мере. Большой ассортимент акустических материалов для поглощения звука позволяет снизить шум в квартире и создать идеальные условия для звукозаписывающей студии. 

 

Недостатки объектов, поглощающих шум

 

Использование звукопоглотительных деталей может вызывать проблемы, если перед вами стоит задача перемещения звука на достаточно большие расстояния. Это касается помещений, предназначенных для профессиональных нужд. Например, театральная сцена должна быть обустроена так, чтобы звук передавался по сцене от задней до передней части. Театральные шторы, используемые в качестве занавеса, часто улавливают и заглушают звук, идущий со сцены. Поэтому актерам необходимо постоянно помнить о том, что звук голоса должен быть спроецирован наружу, чтобы зрители его услышали. В противном случае звуковая волна будет поглощена занавесом. 

Для создания нужного уровня шумопоглощения необходимо воспользоваться не только профессиональным материалом, например акустическим поролоном, но и услугами специалистов. Мастера по установке звукопоглощающих панелей знают все о свойствах материала. Исходя из ваших целей и нужд они произведут грамотную расстановку акустических панелей, чтобы создать нужные условия. 

Для жилых помещений важно снизить уровень шума, поступающего с улицы и от соседей. Для промышленных помещений важно соблюдать нормы допустимого уровня шума, чтобы создать комфортную рабочую обстановку для сотрудников. В специализированных звукозаписывающих студиях, театрах и концертных залах стоит более сложная задача. Необходимо не только убрать излишние шумы извне, не допускать проникновение звуков наружу, но и расставить акустические панели таким образом, чтобы задать звуковой волне нужное направление. 

Материал не пропускающий звук – Домострой

Нет. Цифры соответствуют действительности. Но дело в том, что подобные цифры получены не для “звукоизоляции вообще”, а только для так называемой “изоляции ударного шума”. Указанные значения справедливы только для случая, когда данное пробковое покрытие уложено под бетонной стяжкой или паркетной доской у “соседа сверху”. Тогда вы действительно слышите шаги соседа тише на 20 дБ по сравнению с тем, как если бы данной прокладки у соседа под ногами не было. Но для музыки или звука голоса соседа, а также для всех других случаев применения пробкового покрытия в других вариантах, данные цифры “звукоизоляции” не имеют, к большому сожалению, никакого отношения. Эффект не просто уменьшается, он равен нулю! Безусловно, пробковое покрытие — экологичный и теплый материал, но приписывать ему все возможные звукоизоляционные свойства не стоит.

Все вышесказанное также относится и к пенопласту, пенополиэтилену (ППЭ) , пенополиуретану и другим подобным материалам, имеющим разные торговые марки с началом на “пено-” и окончанием на “-фол”, “-фом” и “-лон”. Даже при увеличении толщины данных материалов до 50 мм, их звукоизоляционные свойства (за исключением изоляции ударного шума) оставляют желать лучшего.

Еще одно заблуждение, тесно связанное с первым. Обозначим его как Миф о возможности звукоизоляции тонкими конструкциями.

Почва для возникновения данного заблуждения — борьба за улучшение акустического комфорта помещения вместе с желанием сохранить исходные квадратные метры. Вполне понятно стремление сохранить высоту потолка и площадь комнаты, к тому же для типовых квартир с небольшим метражом и невысоким потолком. По данным статистических наблюдений подавляющее большинство людей готовы пожертвовать “на звукоизоляцию” увеличение толщины стены и потолка не более 10 — 20 мм. К этому еще существует требование получения жесткой лицевой поверхности готовой к покраске или оклейке обоями.

Здесь “на помощь” приходят все те же материалы: пробка, ППЭ, пенополиуретан толщиной до 10 мм. Отдельной строкой к ним добавляется термозвукоизол. Но для данного случая эти материалы зашиваются слоем гипсокартона, который выполняет функцию жесткой стенки, готовой к финишной отделке.

Термозвукоизол (ТЗИ) — торговая марка материала, представляющего собой рулонный материал, где в качестве оболочки (как пододеяльник) применяется полимерный материал “Лутрасил”, а в качестве набивки (одеяла) применяются волокна супертонкого стекловолокна. Толщина такого материала колеблется в районе 5 — 8 мм. Не берусь обсуждать теплоизоляционные качества ТЗИ, но что касается звукоизоляции:

Во-первых, ТЗИ — это не звукоизоляционный, а звукопоглощающий материал. Таким образом, о его собственной звукоизоляции речь идти не может, а только о конструкции, где он применен в качестве заполнителя.

Нет. Цифры соответствуют действительности. Но дело в том, что подобные цифры получены не для “звукоизоляции вообще”, а только для так называемой “изоляции ударного шума”. Указанные значения справедливы только для случая, когда данное пробковое покрытие уложено под бетонной стяжкой или паркетной доской у “соседа сверху”. Тогда вы действительно слышите шаги соседа тише на 20 дБ по сравнению с тем, как если бы данной прокладки у соседа под ногами не было. Но для музыки или звука голоса соседа, а также для всех других случаев применения пробкового покрытия в других вариантах, данные цифры “звукоизоляции” не имеют, к большому сожалению, никакого отношения. Эффект не просто уменьшается, он равен нулю! Безусловно, пробковое покрытие — экологичный и теплый материал, но приписывать ему все возможные звукоизоляционные свойства не стоит.

Все вышесказанное также относится и к пенопласту, пенополиэтилену (ППЭ) , пенополиуретану и другим подобным материалам, имеющим разные торговые марки с началом на “пено-” и окончанием на “-фол”, “-фом” и “-лон”. Даже при увеличении толщины данных материалов до 50 мм, их звукоизоляционные свойства (за исключением изоляции ударного шума) оставляют желать лучшего.

Еще одно заблуждение, тесно связанное с первым. Обозначим его как Миф о возможности звукоизоляции тонкими конструкциями.

Почва для возникновения данного заблуждения — борьба за улучшение акустического комфорта помещения вместе с желанием сохранить исходные квадратные метры. Вполне понятно стремление сохранить высоту потолка и площадь комнаты, к тому же для типовых квартир с небольшим метражом и невысоким потолком. По данным статистических наблюдений подавляющее большинство людей готовы пожертвовать “на звукоизоляцию” увеличение толщины стены и потолка не более 10 — 20 мм. К этому еще существует требование получения жесткой лицевой поверхности готовой к покраске или оклейке обоями.

Здесь “на помощь” приходят все те же материалы: пробка, ППЭ, пенополиуретан толщиной до 10 мм. Отдельной строкой к ним добавляется термозвукоизол. Но для данного случая эти материалы зашиваются слоем гипсокартона, который выполняет функцию жесткой стенки, готовой к финишной отделке.

Термозвукоизол (ТЗИ) — торговая марка материала, представляющего собой рулонный материал, где в качестве оболочки (как пододеяльник) применяется полимерный материал “Лутрасил”, а в качестве набивки (одеяла) применяются волокна супертонкого стекловолокна. Толщина такого материала колеблется в районе 5 — 8 мм. Не берусь обсуждать теплоизоляционные качества ТЗИ, но что касается звукоизоляции:

Во-первых, ТЗИ — это не звукоизоляционный, а звукопоглощающий материал. Таким образом, о его собственной звукоизоляции речь идти не может, а только о конструкции, где он применен в качестве заполнителя.

Исследовательская группа позирует с различными источниками шума и своим новым звукоизолятором.

Пластиковое кольцо свободно пропускает воздух, почти полностью задерживая нежелательные шумы.

Инженеры из Бостонского университета создали лёгкую звукоизоляцию, отфильтровывающую 94% шумов. При этом до 60% её поверхности может занимать отверстие, свободно пропускающее воздух.

Разработка описана в научной статье, опубликованной в журнале Physical Review B.

Мир полон шумных механизмов, будь то автомобили, поезда или МРТ-сканеры. Мы прячемся за беруши и наушники, мечтая обрести покой и послушать тишину без использования каких-либо приспособлений. Ведь предложение заткнуть уши, когда шумно, похоже на предложение зажать нос, когда плохо пахнет. Нужно удалять источники неприятных ощущений, а не лишать себя кислорода или всех звуков подряд.

Внести изменения в конструкцию, чтобы сделать систему более тихой, зачастую сложно. Можно звукоизолировать её, но как быть, если механизму нужен постоянный приток и отток воздуха? Невозможно ведь заткнуть выхлопную трубу автомобиля или запаковать в герметичный контейнер винт вертолёта и при этом надеяться, что машина продолжит работать.

Поэтому в последние годы инженеры работают над покрытиями, которые пропускают воздух, не пропуская звук. Однако до сей поры в подобных разработках отверстие для прохода воздуха занимало лишь небольшую часть от общей площади материала.

Специалисты из Бостона совершили прорыв, увеличив эту цифру до 60%. Это обеспечивает эффективный воздухообмен и позволяет оснащать такой защитой многие устройства.

Экспериментальный образец удивительной звукоизоляции имеет вид кольца, изготовленного на 3D-принтере. Оно напечатано из двух слоёв пластика с кардинально разными акустическими свойствами. Кольцо фактически состоит из метаматериала, то есть материала из нескольких компонентов с особой структурой, демонстрирующего уникальные свойства.

Структура кольца была рассчитана с помощью компьютерного моделирования. Она подобрана так, чтобы устройство отражало звуковые волны обратно к их источнику.

Испытания показали, что такая ячейка обращает вспять 94% энергии звуковой волны, делая громкий и неприятный шум неразличимым для человеческого уха.

Например, если разместить такой “щит” ниже винта дрона, то звук не будет уходить вниз и беспокоить людей (а с увеличением числа беспилотников над нашими головами их стрёкот грозит стать серьёзной проблемой). Вместо этого звуковые волны будут отражаться вверх, где не помешают никому, кроме разве что птиц.

Такой же звукозащитой можно оснастить другие транспортные средства, а также кондиционеры, МРТ-сканеры (пациентам, проходящим это обследование, сейчас приходится использовать беруши) и так далее.

Авторы подчёркивают, что звукозащитная ячейка не обязана иметь форму кольца. Ей можно придать, например, кубическую форму и сложить из таких блоков перегородку, позволяющую одновременно наслаждаться тишиной и свежим воздухом.

Испанские ученые смогли сделать материал, который не пропускает звук


www.podrobnosti.ua Испанские ученые изобрели материал, который абсолютно не пропускает звуковые волны
www.podrobnosti.ua

Испанские ученые изобрели материал, который абсолютно не пропускает звуковые волны, передает ВВС со ссылкой на журнал New Journal of Physics.

Испанцам удалось создать “звуковой кристалл”, заставляющий звук “обтекать” объект, который требуется изолировать от звука, как вода обтекает камень. Испытания показали, что около 200 слоев нового материала, состоящего из маленьких цилиндров, позволяет полностью изолировать объект от шума. Ученые заявили, что в зависимости от толщины изоляции можно блокировать те или иные частоты.

Работа испанских ученых основана на исследованиях ученых из США и Гонконга. В начале 2008 года американцы доказали, что для решения задачи полной звукоизоляции требуются искусственные материалы с определенными характеристиками, а китайцы уточнили, что защиту от шума можно сделать сферической.

Ранее ученым удалось создать материал, который делал объекты невидимыми для микроволн, т.е. неуловимым для радаров.

“Теория, которая позволяет это сделать, известна уже давно. Но до недавнего времени не было материалов, из которых можно построить “звуковую подушку”, – говорит профессор Джон Пендри из Лондонского Имперского колледжа.

Ученые считают, что новый материал будет востребован при строительстве звуконепроницаемых домов, концертных залов и военной техники.

Отметим, что после открытия нового материала, надежды многих ученых создать вещество, которое бы делало объект невидимым, получили новый толчок, однако эти разработки пока находятся в зачаточном состоянии.

Акустическая отделка студии звукозаписи

При открытии студии звукозаписи, стоит задуматься не только о том, какая музыка будет записана на электронных носителях, но еще и о том, как правильно продумать звукоизоляцию, для того чтобы не мешать окружающим, особенно если она располагается в доме, где есть жильцы, а не в отдельно стоящем здании. Именно поэтому, важно научиться правильно, выбирать материалы для звукоизоляции студии. Как правило, в качестве изоляции можно использовать звукопоглощающие панели для студии или материалы для отделки студий звукозаписи.

Стоит понимать, что материал можно использовать дешевый или более дорогой, но эффект от его использования может быть один и тот же.

Какой материал для звукоизоляции студии выбрать?

  •         Акустические шторы.  Материал наиболее эффективный, но по стоимости дороже. Кроме того, клиенты, которые использовали акустические шторы, говорят о том, что они неудобные в использовании, так как постоянно необходимо контролировать их нахождение;
  •         Широкое применение получил ковролин, который считается более эффективным материалом, обладает высокими акустическими свойствами. Кроме того, пользователи отмечают его выгодную стоимость. Остановив свой выбор на данном материале, стоит обратить внимание на правила выбора. Это должен быть материал, изготовленный из натуральных составляющих, так как за счет этого он не пропускает звук наружу помещения;
  •         Акустический поролон обладает высокими техническими характеристиками и возможностью звукоизоляции. Лучше, чтобы поролон был не ровной плитой, а маленькими квадратиками. Благодаря большому выбору, можно подобрать даже необходимый цвет для помещения. Фигурная плита необходима для того чтобы не требовалось устанавливать дополнительные материалы при параллельной  звукоизоляции.
  • Акустические панели являются лучшим вариантом отделки студии звукозаписи. Они создают отличную акустику в помещении и имеют разнообразный дизайн.

При необходимости проведения качественных работ в студии звукозаписи, стоит пользоваться услугами профессиональных сотрудников. Благодаря их знаниям, будет выбран необходимый материал, проделана большая работа по обустройству внутри помещения, что будет способствовать полному отсутствию звука на улице.

Качественный материал для изоляции, возможно, приобрести в нашей компании, по выгодным ценам. Установив качественную изоляцию в студии звукозаписи, клиент останется доволен.

Новое акустическое устройство погашает звук, но пропускает воздух

  • Автор: Елена
  • 14.03.2019, 09:30

Недавно команда инженеров-механиков из Бостонского университета разработала новое устройство, которое способно блокировать до 94% входящих звуковых волн, при этом не препятствуя прохождению воздуха.

В настоящее время звукоизоляция стен концертных залов и студий звукозаписи выполняется с помощью толстых панелей с полостями, которые поглощают звук и не пропускают воздух. Новое устройство может делать то же самое, но при этом оно менее громоздкое и объемное.

Как известно, звуковые волны – это микро-колебания воздуха, и цель исследователей – погасить эти вибрации. Ими была разработана математическая модель, а по ней изготовлено 3D-печатное акустическое устройство в форме кольца. Такая форма была выбрана не случайно, внешняя поверхность кольца отражает звуковые волны извне, а спиралевидные канавки на внутренней поверхности погашают звуковые волны, которые проходят через полый центр.

Для проверки эффективности устройства ученые установили его в один конец длинной трубы из ПВХ, а к другому концу приставили динамик и включили его на полную громкость. Несмотря на то, что труба вибрировала от громкого звука, на выходе трубы с кольцом-«глушителем» звук был еле слышен. Измерив уровень шума на выходе, исследователи пришли к выводу, что устройство способно блокировать до 94% звуковых волн.

Где может быть использована новая разработка ученых? Спектр возможных приложений достаточно широк. Например, такие устройства можно разместить вокруг выпускных отверстий реактивных двигателей, под вентиляторами на беспилотных аппаратах, с целью уменьшения уровня шума. Они найдут применение в вентиляционных системах отопления и охлаждения зданий. Такие звукоизоляционные кольца можно еще использовать в качестве декоративной плитки или дополнительного внутреннего слоя для строительства звукопоглощающих, но воздухопроницаемых стен и других конструкций.

По словам исследователей, акустическое устройство не обязательно должно быть круглым, оно может быть выполнено в форме шестиугольника или куба, или в любой произвольной форме. Еще одно важное преимущество устройства – оно работает по пассивной технологии шумоподавления.

фотоматериал: newatlas.com

Подписывайтесь на канал «Взавтра.Net» в Яндекс Дзен,
чтобы узнавать о новостях первыми.

Понравилась новость, поделись ей с друзьями:

Какие материалы лучше всего передают звуковые волны?

Легкие материалы передают звуковые колебания лучше, чем плотные тяжелые предметы. Эластичность или «упругость» материала также важна для передачи звука: менее эластичные материалы, такие как твердый пенопласт и бумага, с большей вероятностью поглощают звук, чем передают его. Лучшими материалами для переноса звуковых волн являются некоторые металлы, такие как алюминий, и твердые вещества, такие как алмаз.

Формула скорости звука

Формула скорости звука в различных свойствах имеет решающее значение для понимания того, почему определенные свойства лучше передают звук.Скорость звуковой волны равна квадратному корню из свойства упругости, деленному на плотность объекта. Другими словами, чем менее плотный объект, тем быстрее распространяется звук, и чем он более эластичен, тем быстрее распространяется звук. Следовательно, объект будет проводить звук медленнее, если он не очень эластичный и очень плотный.

Звук в алюминии

Звук распространяется по алюминию с одной из самых высоких скоростей – 6320 метров в секунду. Это связано с тем, что алюминий не особенно плотный (это означает, что он имеет небольшую массу в заданном объеме) и чрезвычайно эластичен и способен легко менять форму.Обратите внимание, что эластичность материала имеет тенденцию колебаться больше, чем его плотность, и поэтому считается более важной для понимания скорости звука в данном материале.

Звук в меди

Следующая по скорости скорость звука в меди составляет 4600 метров в секунду. Благодаря своей эластичности и, следовательно, способности легко вибрировать на месте, звук распространяется быстро. Однако он намного более плотный, чем алюминий, что объясняет, почему он почти на две трети медленнее алюминия.

Нетвердые вещества

Звук распространяется намного медленнее через газ и жидкости, потому что молекулы в каждом из них не такие жесткие, как в твердом теле, что значительно снижает эластичность каждого вещества. При нормальной комнатной температуре и давлении скорость звука составляет 343 метра в секунду, или примерно в 20 раз медленнее, чем в алюминии. Одним из параметров, влияющих на скорость, является температура: чем горячее что-то, тем быстрее проходит через него звук, поскольку он увеличивает скорость молекул.Например, звук на 12 метров в секунду быстрее при 40 градусах Цельсия, чем при 20 градусах Цельсия.

Что такое звук? Наука о звуке

 

Мы наслаждаемся звуком. Мы получаем от него сигналы и полагаемся на них — и для их захвата есть даже два хрящевых приемника, которые входят в стандартную комплектацию наших голов.

Но что такое звук? Из чего это сделано? Как может что-то вроде мягкого склеенного хлопка или слоя пены обеспечивать звукопоглощение, в то время как цельное стекло не поглощает его? Короткий ответ заключается в том, что звук — это вибрация, распространяющаяся через окружающую нас материю.Эти вибрации могут передаваться через твердые тела, жидкости и газы, такие как скрип половиц, вода и воздух.

Для создания звука, слышимого человеческим ухом, звуковая энергия приводит в движение молекулы вещества, через которое она проходит, и создает звуковые волны, которые распространяются по кругу, как рябь в пруду. По мере того, как звуковые волны удаляются от своего источника, их интенсивность, естественно, становится менее интенсивной.

Звук очень похож на воду. У него нет формы или формы, поэтому он приспосабливается к своему окружению и, подобно воде, может поглощаться одними материалами и удерживаться другими.Вот почему звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы могут остановить передачу звука в помещении или из одного помещения в другое.

Мы рассмотрим, что такое звук и как на самом деле работает поглощение звука, включая некоторую полезную информацию о таких вещах, как коэффициент звукопоглощения, контур равной громкости и звук по закону обратных квадратов. Но прежде чем мы перейдем к эффективным средствам поглощения звуковых волн, давайте узнаем, откуда берется звук и как он распространяется.

Распространение звука

Чтобы начать это путешествие в мир звуков, вам нужно переосмыслить мир вокруг себя. Во-первых, представьте воздух, окружающий вас прямо сейчас. Он состоит из триллионов и триллионов легко танцующих молекул, плывущих в пустом пространстве. Все твердое — столы, стены, столешницы — также состоит из атомов и молекул, только они более плотно упакованы и менее свободны в движении.

Все это является средой распространения звука.Это означает, что если что-то потревожит одну из этих молекул, двигая ее достаточно быстро, эта молекула отскочит от следующей молекулы, которая отскочит от следующей молекулы, которая отскочит от следующей молекулы… вы поняли картину. Это похоже на микроскопический эффект домино.

Все, что издает внезапный звук, естественным образом сдвинет более одной молекулы — оно сдвинет все молекулы, окружающие его. Подобно ряби от камня, брошенного в пруд, она распространяется во всех направлениях от источника возмущения.

Чтобы проиллюстрировать это, щёлкните пальцами. В тот самый момент, когда ваша кожа ударяется о себя, рождается ударная волна. Поскольку вы живете в трехмерном пространстве, эффект домино распространяется наружу по сфере, а не по кругу, как в случае с рябью на пруду, когда каждая молекула воздействует на следующую, пока возмущение в конце концов не достигнет ваших ушей. В этот момент ударная волна проходит по ушному каналу и воздействует на барабанную перепонку, которая вибрирует и передает информацию в ваш мозг.

Здесь следует отметить несколько моментов:

  • Звук движется как продольная волна. Это означает, что молекулы будут двигаться наружу вместе с ударной волной, но после этого они вернутся в исходное положение. Нет чистого движения молекул — вот почему звук не вызывает ветра.
  • Скорость звука определяется не громкостью или высотой звука. Скорее, это определяется физическими свойствами воздуха. Такие вещи, как плотность воздуха, давление и температура, играют роль в скорости звука.
  • Не все звуки движутся в сферическом направлении. Звук может быть направлен и в одном направлении.

Длина волны и громкость

Высота звука определяется его длиной волны. Помните эти вибрирующие молекулы воздуха? Чем больше раз они вибрируют в секунду, тем выше будет тон. Если они вибрируют сильнее, говорят, что у них более короткая длина волны. Если использовать аналогию с океанскими волнами, это расстояние от гребня одной волны до гребня следующей.

Звуковая волна, молекулы воздуха которой колеблются взад и вперед десять тысяч раз в секунду — или 10 000 герц (Гц), если использовать научную единицу, — будет звучать неприятно пронзительно, как собачий свисток.С другой стороны, звуковая волна, вибрирующая всего 30 раз в секунду, будет похожа на грохот землетрясения, который вы не только слышите, но и чувствуете. Этот тип звука имеет гораздо большую длину волны и, следовательно, более высокую скорость вибрации.

Громкость не связана с длиной волны. Гвозди на доске могут показаться громче, чем человек, напевающий с той же громкостью, но это не так — громкость вызвана исключительно силой звуковой волны, иначе известной как ее амплитуда. Представьте себе такой сценарий:

  • Вы сидите и мимо вас проходит звуковая волна частотой 41 герц.Между прочим, 41 Гц — это высота самой низкой басовой ноты в песне Queen «Another One Bites the Dust».
  • Для нашего примера вы можете увидеть, как крошечные молекулы воздуха колеблются взад-вперед — и, естественно, они качаются взад-вперед 41 раз в секунду.
  • Теперь громкость увеличена. Эти молекулы воздуха все еще качаются вперед и назад 41 раз в секунду — единственная разница в том, что теперь они каждый раз качаются все дальше влево и вправо. Это создает громкость.

Контуры равной громкости

Чтобы разобраться в психоакустическом восприятии «громкости», ученые провели интересное исследование. Представив испытуемым звуки различной высоты, чтобы увидеть, какие из них они считают равной громкости, ученые собрали данные и усреднили их в диаграмме, известной как контур равной громкости.

Напомним, что восприятие громкости людьми связано с другими факторами, а не с децибелами.На самом деле, на восприятие громкости влияют такие вещи, как высота тона, характер звуковой волны, ширина полосы частот и продолжительность воздействия звука.

Практический вывод контуров равной громкости заключается в том, что мы воспринимаем одни звуки громче других. Гитара с искажениями, например, может звучать громче акустической гитары при одинаковых уровнях звукового давления из-за сложности звуковой волны.

Уровень звука по сравнению с. Восприятие громкости звука

То, как мы воспринимаем звук, как и многие вещи, связанные с человеческой психологией, представляет собой странный и туманный мир, до конца не изученный учеными.Мы часто клянемся, что некоторые звуки, громкость которых может быть научно подтверждена, звучат громче. Он играет на уникальном коктейле восприятия и психологии каждого человека. Это сбивает с толку.

Но вот что мы знаем. Звук имеет объективно наблюдаемую амплитуду, и психоакустика в некоторой степени коррелирует с ней.

Уровень звука измеряется в децибелах, сокращенно дБ. Децибелы работают в логарифмической шкале, а не в линейной. На практике это означает, что увеличение на 10 дБ будет звучать примерно в два раза громче — следовательно, кухонный блендер на 80 дБ фактически будет звучать вдвое громче, чем пылесос на 70 дБ.Наш слух легко повреждается при длительном воздействии звуков выше этого уровня.

Закон обратных квадратов

Итак, если звук — это эффект домино, почему он не может распространяться вечно? Ответ заключается в том, что звуковая волна начинается с определенного количества энергии и не получает больше по мере своего распространения. На самом деле, он только теряет энергию с течением времени. Когда звук распространяется наружу, представьте, что сферическая ударная волна растет и увеличивается в размерах. Поскольку такое же количество энергии теперь распределяется по гораздо большей сферической поверхности, она, естественно, менее интенсивна — во многом подобно теплу от костра, которое быстро исчезает по мере того, как человек уходит дальше.

Оказывается, интенсивность звука падает обратно пропорционально объему сферы. Говоря простым языком, это означает, что она резко падает — примерно до величины, равной единице на квадрате расстояния.

Для наглядности снова щёлкните пальцами, на этот раз примерно в 6 дюймах от уха. Обратите внимание, что этот эксперимент лучше всего работает на открытом воздухе, где нет стен, отражающих звук обратно на вас. Если вы сейчас щёлкнете на 12 дюймов от уха или в два раза дальше, звук станет на четверть громче.Если вы переместитесь на 18 дюймов или в 3 раза дальше, звук упадет до одной девятой своей первоначальной громкости.

Звукопоглощение

Основная задача Soundproof Cow заключается в звукопоглощении. Это явление именно то, на что оно похоже — принятие входящего звука и его поглощение для достижения тишины.

Сложная часть звукопоглощения восходит к началу статьи, где мы говорили о звуковых волнах и вибрирующих молекулах. Когда звук проходит через одну среду и переходит в другую, например, из воздуха в твердую поверхность, часть звуковой волны неизбежно отражается обратно через воздух.Вот почему вы намного лучше слышите себя в помещении: стены отражают ваш собственный голос в ваших ушах.

Правильное звукопоглощение минимизирует это отражение. Такие материалы, как пенопласт, нетканый хлопок, стекловолокно и некоторые виды резины, поглощают гораздо больше звука, чем отражают. Материалы также чрезвычайно устойчивы к передаче звука, поэтому, попав внутрь материала, звуковая волна быстро и эффективно гасится.

Разборчивость речи

Наши уши — более мощные инструменты, чем мы часто думаем.Они способны принимать огромное количество информации — каждую частоту примерно от 20 до 20 000 Гц — и обрабатывать ее, преобразовывать в сигналы мозга и отправлять в наши процессоры, чтобы делать с ними то, что мы хотим, и все это за долю секунды. Второй.

Будучи социальными существами, мы очень чувствительны к нюансам речи. Человеческий голос представляет собой мешанину различных частот, столь же уникальных, как отпечатки пальцев, и мы полагаемся на то, что слышим их все, чтобы понять смысл того, что говорится и как это подразумевается.

Когда мы не можем слышать определенные частоты, мы начинаем терять способность понимать, что нам говорят. Как мы увидим, фоновый шум может играть большую роль в этой проблеме.

Отношение сигнал/шум

Когда есть звук, который мы хотим услышать или записать, мы боремся с окружающим шумом, который угрожает затмить его в звуковом плане. В идеале нам нужно высокое отношение сигнал/шум, то есть хорошее количество сигнала при низком уровне шума.

В помещении с фоновым шумом 50 дБ человека, говорящего на уровне 60 дБ, может быть трудно понять.Это потому, что 50 дБ шума, который мы называем «минимальным уровнем шума», поскольку он является базовым уровнем тишины в комнате, конкурируют с голосом в 60 дБ за частоты.

Минимальный уровень шума присутствует не только в окружающей нас среде, но и в каждом электронном аудиоустройстве, которым мы владеем. Подобно трению в физике, шум в электронике невозможно полностью устранить — каждый провод, усилитель и другая часть схемы добавляют немного шума. Более того, минимальный уровень шума нельзя убрать, просто увеличив громкость, так как это повысит уровень шума на ту же величину.

Уровень окружающего звука фонового шума

Звуки, которые постоянно находятся на заднем плане нашей жизни, создают низкий гул, который наш мозг довольно хорошо подавляет. Вот почему тикающие часы на стене не сводят вас с ума — извините, что упомянул об этом и заставил вас осознать это сейчас.

Уровень окружающего фонового шума меняется в зависимости от местоположения. В городских районах окружающий фоновый шум может варьироваться от 60 дБ до более чем 80 дБ, или примерно от уровня звука в офисе до рева реактивного самолета в 3 милях над головой.Однако в пригородных районах уровень окружающего звука обычно колеблется в пределах 45-50 дБ.

Однако есть одно интересное замечание. Если вы думаете, что вам может понравиться отсутствие фонового шума, подумайте еще раз. Комната без фонового шума может отправить даже самые медитативные умы обратно в хаос реального мира. В одной комнате, спроектированной так, чтобы блокировать 99% всех фоновых звуков, посетитель никогда не оставался дольше 45 минут. Они склонны сходить с ума, когда все, что они слышат, — это биение собственного сердца, бульканье собственного желудка и даже кровь, бегущую по венам.

Все в меру. Уменьшение окружающего фонового шума в повседневной жизни — отличный способ занять свое личное пространство и освободить место для любимых звуков, таких как музыка, развлечения и даже тишина.

Влияние утечки звука на звукоизоляцию перегородки

Представьте, что вы звукоизолировали всю стену своего дома, чтобы не допускать шума с улицы. Все готово к работе, за исключением одной щели под дверью — но она не может пропускать столько шума, не так ли?

Оказывается, небольшая утечка может существенно снизить эффективность звуковой перегородки.Вот почему важно закончить работу дверными уплотнителями и зачистками, которые могут спасти вашу работу по звукоизоляции и сохранить чистоту и тишину.

Добавление децибел

Помните, что при добавлении децибел небольшие приращения, такие как +3 дБ или -3 дБ, могут создавать заметные различия в громкости. Те, кто занимается профессиональным микшированием музыки, знают это лучше всего — если нужно немного больше чего-то, они, как правило, прибавляют всего на пару децибел.

Количество энергии, которую имеет звук, значительно возрастает по мере продвижения вверх по шкале децибел.Например, представьте, что воспроизводится звук. Если воспроизводится другой звук с такой же мощностью, разница между ними составляет 0 дБ. Однако, скажем, звук воспроизводился с в миллион раз большей мощностью. Это всего на 60 дБ выше.

Коэффициенты шумоподавления

Представим, что мы хлопаем в ладоши перед тонкой деревянной стеной. Звуковая волна будет распространяться по воздуху и ударяться о стену. Часть волны отскочит к нам обратно, а другая часть передастся через стену на другую сторону.Поскольку древесина жесткая и подвержена вибрациям, через нее будет проходить много звука, но мало поглощаться.

Чтобы быть хорошим абсорбером, материал должен иметь высокий коэффициент абсорбции. Это число находится в диапазоне от 0 до 1, где 0 — идеальный передатчик, а 1 — идеальный поглотитель. Такие материалы, как дерево, стекло и бумага, имеют низкий коэффициент звукопоглощения, в то время как студийная пена и звукоизоляционная изоляция имеют коэффициент ближе к 1.

Скорость звука

Как мы уже говорили ранее, скорость звука не зависит от длины волны или амплитуды звука — она полностью связана со свойствами среды, через которую проходит звук.

Скорость звука в воздухе составляет около 343 метров в секунду. Это зависит от температуры, ветра и влажности, но это надежное правило. Звук передается при столкновении одной молекулы воздуха с другой, поэтому вполне логично, что скорость звука в жидкостях и твердых телах выше, чем в газах. Молекулы находятся рядом друг с другом, поэтому им нужно пройти меньшее расстояние для передачи звука, чем в газах.

Что такое шум?

Шум определяется как любая музыка, которая вам не нравится.Нет, это глупая шутка, но и в ней есть доля правды.

В научных и электронных приложениях шум — это наличие нежелательной энергии или сигналов, которые ухудшают четкость данных. Он может исходить из многих источников — оборудования, электрических помех и окружающего фонового излучения, и это лишь некоторые из них. Вместо того, чтобы просто видеть результат, искомые данные обычно находятся в море фонового шума, который необходимо отфильтровать.

Вернемся к нашей глупой шутке.Звуковой шум не сильно отличается. Есть звуки, которые мы хотим услышать, и звуки, которые неизбежно достигнут наших ушей, нравится нам это или нет, — и эта последняя категория называется шумом.

Выпускается в форме:

  • Проезжающие автомобили
  • Электроприборы
  • Самолеты летят над головой
  • Телевизор соседа
  • Лающие собаки
  • Кондиционер
  • Дождь на крыше
  • Ветер против оконных стекол

Сама суть звукопоглощения, которая лежит в основе миссии Soundproof Cow, заключается в поглощении шума, чтобы вы могли наполнить свою жизнь звуками, которые вы хотите.

Шумоподавление

Когда мы не слышим друг друга, мы склонны говорить громче, чтобы компенсировать это, что вредно как для нашего голоса, так и для наших ушей. Это одна из причин, по которой снижение окружающего фонового шума так важно. Для тех из нас, кому для работы нужна тишина — например, для студийных инженеров, музыкантов и многих других — это также профессиональная необходимость.

Вот где просвечивает Soundproof Cow. Мы специализируемся на шумоподавлении. Наша изоляционная пена и другие продукты улавливают шум и максимально сокращают его до того, как он достигнет ваших ушей.Снижая уровень шума, мы помогаем вам создать тихий дом, рабочее место или студию.

Шумовые помехи речевой связи

Человеческая речь охватывает широкий диапазон частот. Женский голос обычно имеет частоты от 350 до 17 000 Гц, а мужской — от 100 до 8 000 Гц. Ошеломляющее количество этих частот задействовано одновременно при разговоре, и когда мы начинаем терять способность различать их, речь становится менее разборчивой.

Шум — один из главных виновников помех речи.Окружающий фоновый шум эффективно бомбардирует наши уши всевозможными частотами, в результате чего он блокирует обработку сигнала ушами и вытесняет частоты, которые мы хотим слышать.

Например, буква «с» имеет частоту в середине тысяч. Если вы разговариваете с кем-то и где-то поблизости работает воздушный компрессор, вы, вероятно, слышите много звуков в одном и том же регистре. В результате вам будет трудно различить, когда ваш собеседник произносит «с», из-за фонового шума.

Направленность речи: ориентация говорящего и слушателя

Мы приспособлены говорить друг с другом лицом к лицу. Это происходит не только из-за нашей способности читать язык тела и выражение лица, но и потому, что наши голоса естественным образом звучат прямо изо рта.

Когда люди слушают, что кто-то говорит в направлении, противоположном им, очевидно, что понять говорящего становится труднее. Когда фоновый шум мешает речевому общению, гораздо труднее слышать других, если только они не смотрят прямо на вас.

Конфиденциальность речи

С другой стороны, этот эффект можно перевернуть с ног на голову для конфиденциальности. Когда частные разговоры должны происходить в людных местах, шумовая машина может эффективно обеспечить тишину, которая не позволит разговорам распространяться слишком далеко.

Маскирующие звуковые системы

Обычно для этого используется маскирующая звуковая система. Динамики обычно не видны, и их шум не очень заметен, но они будут издавать мягкий «свистящий» звук, похожий на ветерок сквозь листву или работающую воздушную систему.Часто это белый шум или розовый шум. Белый шум — это все слышимые частоты, присутствующие одновременно, а розовый шум — это белый шум с ослабленными более высокими частотами. Они полезны в:

  • Открытые офисы
  • Больницы
  • Приложения для рабочего места

Передача звука

Звук распространяется по воздуху, но он также очень хорошо распространяется — даже лучше — через такие материалы, как твердые тела и жидкости. Это потому, что атомы и молекулы более плотно упакованы в твердых и жидких телах.Каждому атому приходится меньше путешествовать, чтобы столкнуться со своим соседом, и, следовательно, информация может передаваться между ними быстрее.

Однако звук также передается между различными носителями. Звуковая волна, проходящая через воздух, неизбежно ударится о что-то вроде стены. Волна давления воздуха воздействует на поверхность, передавая ей часть своей энергии. Образовавшаяся волна затем распространяется через стену и сталкивается с воздухом с другой стороны. Несмотря на значительное снижение мощности, исходный звук все еще различим.

Резонансные частоты

Тема резонанса увлекательна. Со звуковыми волнами это часто вступает в игру. Давайте посмотрим на пример.

Представьте, что вы поете ровную низкую ноту в комнате. Звуковые волны проходят через комнату и отражаются от стены, отражаются обратно к вам, затем отскакивают от стены позади вас и продолжают движение по схеме. Волны накладываются друг на друга, когда они проходят вперед и назад, и если вы нажмете точно нужную ноту, они могут даже точно совпадать в своем расположении и движении.

Это означает, что волна, движущаяся к стене, будет толкать воздух с той же частотой, что и волна, движущаяся по ней назад. Это вызывает заметное увеличение громкости на этой конкретной ноте, которая называется «резонансной частотой комнаты».

Класс передачи звука

Класс передачи звука (STC) — это оценка того, насколько хорошо перегородка блокирует звук, исходящий из воздуха. Он дается звукоизоляционным перегородкам и очень полезен при определении того, что будет эффективно.

Звукоизоляция

Если вы хотите изолировать звук — то есть, если вы хотите сделать что-то вроде записи вокального трека без проникновения посторонних звуков — вам понадобятся звукоизоляционные материалы. Это также полезно для таких мест, как домашние кинотеатры, лекционные залы и конференц-залы, где звук в комнате должен быть единственным слышимым звуком.

Звукоизоляция может быть достигнута несколькими способами. Будь то за счет использования плотной изоляции, специальной пены или какого-либо другого материала, Soundproof Cow может помочь вам двигаться в правильном направлении.

Приходите в компанию Soundproof Cow для решения проблем со звуком

Обращайтесь в компанию Soundproof Cow с любыми вопросами о звукоизоляции. Мы предоставляем полный комплекс услуг по акустическому анализу, и вы можете заполнить анкету по звукоизоляции, чтобы получить конкретную помощь в решении вашей проблемы. Кроме того, ознакомьтесь с нашим широким выбором продуктов, чтобы взять под контроль шумовую среду.

Делаем непрозрачные материалы полностью прозрачными — ScienceDaily

Большинство встречающихся в природе материалов имеют неупорядоченную атомную структуру, которая препятствует распространению как звуковых, так и электромагнитных волн.Когда волны вступают в контакт с этими материалами, они отскакивают и рассеиваются, а их энергия рассеивается в соответствии с очень сложной интерференционной картиной, уменьшаясь по интенсивности. Это означает, что практически невозможно передавать данные или энергию без повреждений через рассеивающие волны среды и в полной мере использовать потенциал волновой технологии.

Например, вам не нужно ничего искать дальше вашего смартфона — функция геолокации хуже работает внутри зданий, где радиочастотные волны рассеиваются во всех направлениях.Другие потенциальные приложения включают биомедицинскую визуализацию и геологическую съемку, где важно иметь возможность посылать волны через сильно неупорядоченные среды.

Группа исследователей из двух лабораторий Инженерной школы EPFL, работающая совместно с Венским техническим университетом и Критским университетом, разработала систему, которая позволяет звуковым волнам проходить через такие среды без искажений. В нем используются крошечные динамики в качестве акустических реле для компенсации рассеяния волн, и он был успешно протестирован на реальной акустической системе.Их работа только что была опубликована в Nature Physics .

Использование динамиков для устранения препятствий

В системе исследователей можно управлять крошечными динамиками, чтобы усиливать, ослаблять или сдвигать фазу звуковых волн. Это позволяет им компенсировать диффузию, возникающую при столкновении волн с препятствиями, и тем самым воспроизводить исходный звук точно на другой стороне неупорядоченной среды.

Как это работает? «Мы поняли, что наши акустические реле должны иметь возможность изменять амплитуду и фазу волн в стратегически важных местах, чтобы либо усиливать, либо ослаблять их», — говорит Ромен Флери, глава Лаборатории волновой инженерии EPFL (LWE) и соавтор. исследования.

Исследователи протестировали свою систему, соорудив заполненную воздухом трубу и поместив в нее различные препятствия, такие как стены, пористые материалы и шиканы, чтобы создать сильно неупорядоченную среду, через которую не могли бы пройти звуковые волны. Затем они поместили свои крошечные динамики между препятствиями и настроили электронные элементы управления для регулировки акустических свойств динамиков. «Мы работали над использованием управляемых динамиков в качестве активных звукопоглотителей в течение многих лет, поэтому имело смысл использовать их и для этого нового приложения», — говорит Эрве Лиссек, руководитель исследовательской группы акустики в Лаборатории обработки сигналов 2 (LTS2) EPFL. и соавтор исследования.«До сих пор нам нужно было только ослаблять звуковые волны. Но здесь нам пришлось разработать новый механизм управления, чтобы мы могли также усиливать их, подобно тому, как мы уже можем усиливать оптические волны с помощью лазеров», — добавляет Этьен Риве, еще один соавтор. EPFL, который написал диссертацию на эту тему. Их новый метод — единственный в своем роде в акустике — использует программируемые схемы для одновременного управления несколькими динамиками в режиме реального времени.

Делаем объекты невидимыми

Метод активного акустического контроля исследователей аналогичен тому, который используется в наушниках с шумоподавлением, и потенциально может быть использован для звуков, содержащих обычные окружающие частоты.Его также можно использовать для устранения волн, которые отражаются от таких объектов, как подводные лодки, что делает их необнаружимыми для гидролокатора. Более того, теория, лежащая в основе их работы, универсальна и может иметь параллельное применение в оптике или радиочастотах, чтобы делать объекты невидимыми или получать изображения через непрозрачные материалы.

Источник истории:

Материалы предоставлены Федеральной политехнической школой Лозанны . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Городская звукоизоляция – Звукопоглощающие материалы

Все материалы обладают определенными звукопоглощающими свойствами. Энергия падающего звука, которая не поглощается, должна отражаться, передаваться или рассеиваться. Звукопоглощающие свойства материала можно описать как коэффициент звукопоглощения в определенном диапазоне частот. Коэффициент можно рассматривать как процент поглощения звука, где 1,00 — полное поглощение (100%), а 0,01 — минимальное (1%).

Случайный звук, попадающий на поверхность помещения, дает звуковую энергию, состоящую из отраженного звука, поглощенного звука и переданного звука.Большинство хороших звукоотражателей предотвращают передачу звука, образуя прочный непроницаемый барьер. И наоборот, большинство хороших звукопоглотителей легко пропускают звук. Звукоотражатели, как правило, непроницаемы и массивны, а звукопоглотители обычно представляют собой пористый легкий материал. Именно по этой причине на звук, передаваемый между комнатами, мало влияет добавление звукопоглощения к поверхности стены.

Существует три основных категории звукопоглотителей: пористые материалы, обычно состоящие из спутанных или скрученных волокон; панельные (мембранные) поглотители с непроницаемой поверхностью, установленные над воздушным пространством; и резонаторы, созданные отверстиями или щелями, соединенными с закрытым объемом захваченного воздуха.Поглощающая способность каждого типа звукопоглотителя существенно (в некоторых случаях) зависит от используемого метода монтажа.

  1. Пористые поглотители: Обычные пористые поглотители включают ковры, драпировки, напыляемую целлюлозу, аэрированную штукатурку, волокнистую минеральную вату и стекловолокно, пену с открытыми порами и войлочную или литую пористую потолочную плитку. Как правило, все эти материалы позволяют воздуху проникать в ячеистую структуру, где звуковая энергия преобразуется в тепло. Пористые поглотители являются наиболее часто используемыми звукопоглощающими материалами.Толщина играет важную роль в поглощении звука пористыми материалами. Ткань, нанесенная непосредственно на твердую массивную подложку, такую ​​как штукатурка или гипсокартон, не обеспечивает эффективного звукопоглощения из-за очень тонкого слоя волокна. Более толстые материалы обычно обеспечивают большее поглощение или демпфирование басов.
  2. Панельные поглотители
  3. : обычно панельные поглотители представляют собой нежесткие непористые материалы, которые размещаются над воздушным пространством, которое вибрирует в изгибном режиме в ответ на звуковое давление, создаваемое соседними молекулами воздуха.Обычные панельные (мембранные) поглотители включают тонкие деревянные панели поверх каркаса, легкие непроницаемые потолки и полы, остекление и другие большие поверхности, способные резонировать в ответ на звук. Панельные поглотители обычно наиболее эффективно поглощают низкие частоты. Этот факт неоднократно наблюдался на оркестровых площадках, где тонкие деревянные панели улавливают большую часть басового звука, лишая комнату «тепла».
  4. Резонаторы. Обычно резонаторы поглощают звук в узком диапазоне частот.К резонаторам относятся некоторые перфорированные материалы и материалы, имеющие отверстия (отверстия и щели). Классический пример резонатора — резонатор Гельмгольца, имеющий форму бутылки. Резонансная частота определяется размером отверстия, длиной горловины и объемом воздуха, попавшего в камеру. Как правило, перфорированные материалы поглощают только диапазон средних частот, если только особое внимание не уделяется разработке облицовки, которая должна быть максимально акустически прозрачной. Слоты обычно имеют схожий акустический отклик.Длинные узкие щели можно использовать для поглощения низких частот. По этой причине следует с подозрением относиться к длинным узким воздухораспределительным щелям в помещениях для производства акустической музыки, поскольку щели могут поглощать ценную низкочастотную энергию.

Акустика помещений — это искусство или наука? Современные технологии улучшили способность акустиков предсказывать акустические требования помещения. Теперь стало возможным, например, обеспечить активное акустическое улучшение путем введения синтезированных звуковых отражений через массив громкоговорителей, что значительно улучшает качество передаваемого звука.Более конкретные критерии проектирования также развиваются для удовлетворения различных целей. Признание уникальности критериев проектирования, необходимых для каждого помещения, жизненно важно для успеха объекта, особенно если он многоцелевой.

Искусство подразумевает интуицию и мастерство. Наука может помочь в развитии обоих. Но какую роль играет удача? Неужели гроссмейстерам просто повезло? Удача или мастерство позволяют художнику обращаться к широкой аудитории? На самом деле это комбинация того и другого. Сегодняшняя акустика помещений, как и многие виды искусства, является областью, в которой доминируют мнения, на которую влияет как история, так и технологии.

Звукопоглощение – обзор

3.3.4 Применение

Звукопоглощающие материалы также должны обладать большими потерями звуковой энергии, воздухопроницаемостью и огнеупорными свойствами, а также требуемым уровнем конструктивной прочности [40]. Волокна стекловаты имеют плохую деформацию и пониженное звукопоглощение под дождем, а керамические материалы обладают плохой ударной вязкостью. Таким образом, металлические пены имеют некоторые очевидные преимущества для звукопоглощения, такие как большая жесткость и прочность, хорошая огнеупорность, хорошая адаптируемость к изменению температуры, низкое влагопоглощение и отличное поглощение энергии удара [24].Следовательно, они широко используются для контроля шума и вибрации в самолетах, локомотивах, автомобилях, машинах и зданиях. В зданиях, особенно в офисных помещениях, металлические пенопласты можно использовать как для отделки, так и для звукопоглощения.

Голосовые фильтры используются для уменьшения или контроля затухания звука [10]. Эти области применения варьируются от звукопоглощения в реактивной технике до аттенюаторов в слуховых аппаратах. Голосовой фильтр с заданным акустическим сопротивлением может быть разработан на основе имеющихся знаний.Подобно электрическому сопротивлению, звуковое сопротивление можно выразить как сопротивление = звуковому давлению/скорости звука. Поддающееся обнаружению звуковое давление составляет около 2 × 10 90 345 – 5 90 346 Па, а максимальное значение составляет 20 Па. Значение звукового сопротивления связано с пористостью и формой пор; она увеличивается по мере утолщения детали и уменьшается по мере увеличения площади. В телефонном передатчике и приемнике в качестве акустического сопротивления используются детали из пеноматериала для обеспечения необходимого звукового сопротивления (рис. 3.6).

Рисунок 3.6. Звукоизоляционные детали из металлической пены в телефонном передатчике.

Ускорение и уменьшение веса поезда может вызвать вибрацию и шум. Следовательно, в этих средах предъявляются дополнительные требования к контролю шума. Применение металлической пены может решить эти проблемы как в вагонах, так и в поездах [41].

Звуковая волна представляет собой один из видов вибрации, и она поглощается звукопоглощающими материалами за счет рассеивания и интерференции волн в металлической пене.Металлические пены применяются в газовых или паровых трубах [42] для звукопоглощения. Например, при транспортировке газа в магистральной трубе высокого давления создается большое количество шума, устранить который можно с помощью металлических пеноматериалов. При применении в силовых установках паровых турбин и газопоршневых машин пены Cu с относительной плотностью 5 % могут выполнять роль глушителя для устранения шума, а также обеспечивать поток воздуха [43].

Порошковые металлургические пористые металлы обычно используются для снижения шума, демпфирования импульса давления и контроля механической вибрации; я.д., управление резкими изменениями давления в компрессорах и газопоршневых машинах [2]. Все пористые материалы с открытыми порами обладают способностью селективного демпфирования на основе частот звуковых волн. Металлические пенопласты, полученные с помощью процессов литья по выплавляемым моделям и осаждения, более эффективны и разработаны для замены обычных деталей, изготовленных из пористых металлов порошковой металлургии.

Воздействовать на звуковые волны и изменять пути их передачи можно с помощью металлических пенопластов с открытыми порами в форме линз или цилиндров [2].Эти металлические пены с открытыми порами могут действовать как рецепторы во время ультразвукового контроля благодаря соответствующему диапазону ультразвукового импеданса, в то время как пены с закрытыми порами могут использоваться для определения импеданса источника ультразвука [44].

Для различных видов звукопоглощающих материалов волокна обладают хорошим звукопоглощением, но их физические свойства хуже, чем у металлических пенопластов. Панели из древесного волокна и панели с микроперфорацией с хорошим шумоподавлением имеют ограничения по прочности и жесткости.Металлические пены обладают хорошими свойствами во всех аспектах и ​​широким спектром применения для демпфирования и снижения шума в автомобилях, судоходстве и самолетах [45].

Для некоторых металлов с большей механической прочностью и термостойкостью пенопласты из этих металлов обладают не только хорошим звукопоглощением, но также хорошими механическими свойствами и теплопроводностью. Звукопоглощающие свойства металлических пенопластов сравнимы с полимерными пенами, и их можно поддерживать при повышенных температурах; следовательно, эти пены могут использоваться в более жестких условиях.Например, пены Cu могут работать при температурах выше 900°C, а пены W и Cr – при еще более высоких температурах [17]. Требования к оборудованию для подавления шума выхлопных газов в газовых турбинах, такие как высокая эффективность, длительный срок службы и малый вес, исключают применение обычных звукопоглощающих материалов. Пенопласты из легких металлов (такие как пористый Ti) могут использоваться для этой цели из-за их стойкости к высоким температурам, высокоскоростной эрозии и коррозионной стойкости [46].

Традиционные пористые звукопоглощающие материалы, такие как минеральная вата, стекловолокно и перфорированные панели, как правило, используются в воздушной среде, но не в воде при изменении давления и температуры [47]. При этом импеданс несовместимости с водой у этих материалов намного выше. Резиновые материалы имеют идеальную совместимость импеданса с водой, поэтому их можно использовать в качестве звукопоглощающих материалов в этих средах. Однако деформация резины в воде может изменить частоты поглощаемого звука.Металлические пенопласты обладают легким весом, большой прочностью и хорошим импедансом, сравнимым с сопротивлением воды, и могут эффективно поглощать низкочастотный шум в воде, если заполнены соответствующей вязкой жидкостью. Можно видеть, что металлические пены имеют больше преимуществ в воде с точки зрения совместимости импеданса, давления воды и изменения температуры, и их использование не вызывает загрязнения.

Влияние проницаемости пенополиуретана на звукопоглощение

Ячеистые полимерные материалы в некоторой степени проницаемы, в то время как другие производственные материалы, такие как металлы, стекло, керамика и плотный винил, не являются проницаемыми.Некоторым такое пористое качество может показаться недостатком. Но это неправда! Вопрос о том, подходит ли материал для вашего проекта, зависит от вашего приложения.

Если вы хотите контролировать звук, поглощая его и уменьшая нарастание звукового давления внутри корпуса или отсека, проницаемость является одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при разработке поглотителя для снижения избыточного шума. Проницаемость является мерой степени открытости в структуре. В то время как многие факторы, такие как жесткость, плотность и извилистость, играют роль в характеристиках поглотителя, проницаемость является наиболее важным фактором.Понимание проницаемости продукта напрямую связано с его акустическими свойствами.

Ячеистые пенопласты, особенно пенополиуретаны, часто используются для звукоизоляции, поскольку они имеют очень сложную геометрию и могут быть спроектированы так, чтобы иметь оптимальные акустические характеристики. Каждая отдельная ячейка, из которой состоит структура пены, представляет собой 12-гранный многогранник, называемый додекаэдром. Каждая клетка имеет 12 пор или сторон, которые могут оставаться открытыми или быть покрытыми мембраной. Если по крайней мере в двух клеточных стенках или порах отсутствуют мембраны, у вас пена с открытыми ячейками.Если не хватает менее двух мембран, технически это пена с закрытыми порами. В любой пене могут быть различные уровни проницаемости, которые изменяют акустические характеристики. Обратитесь к пенопластам с открытыми и закрытыми порами для получения более подробной информации об этих различиях.

Степень открытости куска пенопласта изменяет проницаемость и сопротивление воздушному потоку материала и влияет на то, как он влияет на звуковые волны.

Как проницаемость улучшает звукопоглощение

Когда вы пытаетесь контролировать шум, полезно понимать природу звука и то, как он работает.Звуковые волны — это волны давления, распространяющиеся через материал, обычно воздух. Молекулы воздуха передают звуковую энергию друг другу и через пористый акустический материал. Даже если материал имеет тонкую пленку, обращенную к звуковой энергии, на низких и средних частотах пленка вибрирует и передает энергию давления через пленку в пену. Для достижения оптимальной производительности проницаемость материала с облицовкой будет отличаться от проницаемости материала без облицовки.

Чтобы нарушить упорядоченное движение волны давления/звуковой волны, нужно использовать материал, который будет препятствовать звуковой волне, когда она проходит через пену.По мере того, как молекулы воздуха проходят через ячеистую пену, выделяется тепло, которое отбирает энергию у волны давления. Идеальная степень открытости пены приводит к идеальным акустическим характеристикам, которые определяются как идеальное сопротивление воздушному потоку или проницаемость для данной конкретной конструкции продукта.

Как указывалось ранее, продукт с облицовкой защитной пленкой должен иметь иную проницаемость, чем у необработанного поглотителя. Кроме того, правильно спроектированный поглотитель с пленочным покрытием имеет лучшие акустические характеристики на низких и средних частотах, чем поглотитель без покрытия.Когда облицовка правильно нанесена на мягкую ячеистую пену, система имеет собственный частотный резонанс, который находится на гораздо более высокой частоте, чем обычная пена. Когда этот резонанс соединяется с молекулами волны давления, выделяется больше тепла и преобразуется больше звуковой энергии. В первую очередь это происходит на частотах ниже примерно 1000 герц (гн/с).

Помните, энергия никогда не теряется, а только трансформируется!

Блокирование звука и поглощение звука

Когда вы ищете решение, чтобы остановить чрезмерный шум, большинство людей хотят либо предотвратить выход звука, генерируемого в определенном пространстве, либо предотвратить попадание звука в определенную область.Поглотители и барьеры помогают контролировать звук различными способами и могут использоваться по отдельности или в комбинации для блокирования и поглощения звука в зависимости от вашего применения.

Акустический поглотитель

Как правило, поглотители представляют собой легкие, мягкие материалы с высокой проницаемостью. Они предназначены для улавливания и преобразования звуковых волн в тепло. Они смягчают поверхности и уменьшают эхо в ограниченном пространстве. Если вы хотите поглощать звук и предотвращать реверберацию, вам нужен мягкий пористый материал.

Акустический барьер

Композиты, разработанные для блокировки шума, являются барьерами и не обладают проницаемостью. Масса барьера определяет, сколько звука он может заблокировать. Барьер должен иметь довольно большую массу, гибкость и иметь резонанс с низкой собственной частотой, чтобы препятствовать тому, чтобы избыточные звуковые волны обходили материал.

Будьте гибкими, когда дело доходит до подавления шума

Чтобы справиться с чрезмерным шумом, нужно проявить изобретательность.В Polymer Technologies мы помогаем OEM-производителям контролировать звук, производимый механическим оборудованием, включая двигатели, генераторы и многое другое для многих отраслей промышленности. Каждое приложение имеет свои уникальные нюансы. Иногда проект требует нестандартного подхода, чтобы акустические материалы блокировали или поглощали звуковые волны по желанию.

В зависимости от ваших потребностей вы можете использовать комбинацию барьеров, демпферов, поглотителей и облицовок для снижения избыточного звука. Большинство производителей часто рассматривают облицовку пленкой как способ защитить целостность своих композитов, и хотя это верно, использование правильной облицовки может улучшить акустические характеристики композита, как описано выше.

Проверка на успех

Понимание того, как материал будет работать, имеет решающее значение для успеха любого проекта по управлению энергопотреблением. Работа со специализированным поставщиком материалов часто является лучшим способом гарантировать, что ваше решение по контролю звука будет работать так, как задумано. Поставщики материалов, такие как Polymer Technologies, проводят тщательное тестирование материалов во время разработки и понимают, как ведут себя определенные композиты.

Выбор поставщика с собственными возможностями тестирования позволяет не только оценивать материалы во время разработки, но и позволяет проверять оборудование.Двигатели, электродвигатели, генераторы и насосы необходимо тестировать для оценки их акустических характеристик, чтобы можно было найти наилучшее решение. Понимая геометрию оборудования внутри и снаружи, вы можете найти наиболее эффективное решение по снижению шума.

Поиск правильного решения для управления шумом

В зависимости от ваших потребностей в контроле звука, поглотитель, барьер или их комбинация могут быть наиболее эффективным способом предотвращения чрезмерного шума. Подумайте о том, чтобы поговорить со специалистом по материалам, чтобы узнать, как лучше всего решить проблему контроля шума у ​​источника.

Поглотить или отразить… Вот в чем вопрос – Урок

(0 оценок)

Быстрый просмотр

Уровень: 4 (3-5)

Необходимое время: 15 минут

Урок Зависимость: Нет

предметных областей: Физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:


Поделиться:

Резюме

Это последний из пяти уроков по звуку, и он знакомит с акустикой как с наукой об изучении звука и управлении им.Студенты узнают, как различные материалы отражают и поглощают звук. Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Инженеры-акустики помогают создавать среду, в которой мы можем слышать звуки, которые действительно хотим слышать, и опускать звуки, которые не хотим слышать. Например, классы устроены так, что учителя могут слышать учеников, а ученики — учителей.Театры устроены так, чтобы зрители могли слышать актеров. Кинотеатры устроены так, чтобы вы могли слышать фильм, а звуки разговоров вокруг вас были приглушены.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Определить акустику как науку об изучении звука и управлении им.
  • Объясните, что инженеры-акустики помогают проектировать помещения, в которых одни звуки усиливаются, а другие поглощаются.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering связано с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.достижениястандарты.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. , по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука
Ожидаемая производительность NGSS

4-ПС3-2.Проведите наблюдения, чтобы доказать, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрического тока. (4 класс)

Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика Ключевые дисциплинарные идеи Концепции поперечной резки
Проводите наблюдения для получения данных, которые служат основой для объяснения явления или проверки проектного решения.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Энергия может перемещаться с места на место посредством перемещения объектов или посредством звука, света или электрического тока.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Энергия присутствует всегда, когда есть движущиеся объекты, звук, свет или тепло. Когда объекты сталкиваются, энергия может передаваться от одного объекта к другому, тем самым изменяя их движение.При таких столкновениях часть энергии обычно также передается окружающему воздуху; в результате воздух нагревается и возникает звук.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Свет также переносит энергию с места на место.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Энергия также может передаваться с места на место с помощью электрических токов, которые затем можно локально использовать для создания движения, звука, тепла или света.Токи могли быть созданы для начала путем преобразования энергии движения в электрическую энергию.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Энергия может передаваться различными способами и между объектами.

Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – Технология
  • Описывать свойства различных материалов.(Оценки 3 – 5) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Объясните, как могут существовать различные отношения между технологией и инженерией и другими областями контента.(Оценки 3 – 5) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Больше учебных программ, подобных этому

Предварительные знания

Уроки 1-4 раздела Звук и свет: Продольные и поперечные волны (Урок 1), Длина волны и амплитуда (Урок 2), Частота (Урок 3) и Звуковые волны (Урок 4).

Введение/Мотивация

*Примечание: Вам понадобится небольшой металлический мусорный бак и кусок ковра или ткани для демонстрации поглощения/отражения звука на этом уроке.

Энджи, Хармон и Рыбак Фрэнк воспользовались гидролокатором, и после двухдневных поисков им кажется, что они видят очертания корабля на морском дне! Это галеон? Прежде чем они могут быть уверены, они теряют образ.Океан вокруг лодки рыбака Фрэнка бурлит. Рыбак Фрэнк говорит Энджи и Хармону, чтобы они не беспокоились — это просто природный газ, бьющий со дна океана. Но они больше не могут видеть галеон через гидроакустическое оборудование. Ты знаешь почему?

Причина, по которой они не могут видеть галеон, заключается в том, что звуковые волны гидролокатора поглощаются пузырями, поэтому они не могут получить хорошее изображение корабля. В воздухе звук поглощается быстрее, чем в воде, поэтому пузырьки природного газа поглощают звуковые волны, не позволяя им удариться о галеон и отразиться эхом.Когда пузыри природного газа спадут, они снова смогут увидеть галеон.

Причина, по которой Энджи, Хармон и Рыбак Фрэнк не могли видеть галеон, заключалась в том, что звук поглощался пузырьками газа. Сегодня мы поговорим о различных способах поглощения или отражения звука. Мы уже говорили (см. раздел «Оценка перед уроком») о том, что в некоторых местах очень громко, в некоторых очень тихо, а в некоторых — посередине. Как вы думаете, к какому типу относится наша школа? (Вероятный ответ: промежуточный — хотя в некоторых комнатах тише/шумнее, чем в других.) Ну, а вы знали, что есть особый вид инженеров, которые проектируют комнаты так, чтобы в них было тихо или шумно?

Тип инженера, работающего со звуком, называется инженером-акустиком . Давайте напишем это на доске. (Напишите слово «акустический» на доске мелом/белой). Можете ли вы все сказать это вместе со мной? “Инженер-акустик!” Превосходно! Инженеры-акустики знают все о том, как звуки могут отражаться от одних материалов и поглощаться другими, и они используют эти инженерные знания, помогая проектировать и создавать здания, которые могут быть тихими в одних частях и, при необходимости, шумными в других.Инженеры-акустики проектируют помещения так, чтобы мы могли слышать то, что хотим слышать, и блокировать шумы, которые не хотим слышать. В нашем классе вы слышите машины на улице? Если да, то они громкие или тихие? Легко ли слышать учителя, когда он или она говорит? Ты слышишь других студентов? На школьных собраниях вы слышите выступающего в передней части класса? Звуки эхом отдаются в вашем спортзале? Вот некоторые из вещей, о которых думают инженеры-акустики, проектируя различные типы зданий.

О каких проблемах пришлось бы думать инженеру-акустику, если бы он строил театр, в котором люди собирались давать музыкальные концерты? Правильно — они хотели бы, чтобы все люди в зале могли слышать все инструменты, и они также хотели бы, чтобы звук доходил до самых дальних мест.

Давайте убедимся, что все знают определения «отражать» и «поглощать» — кто-нибудь может объяснить, что означают эти слова? Reflect означает, что звуки отражаются от него, как будто наше изображение «отражается» зеркалом.А поглощает , значит, звуки впитываются в него, как краска впитывается в губку. Теперь я продемонстрирую вам, как одни материалы отражают звук, а другие поглощают его.

Демонстрация:

Громко говорите в металлический мусорный бак, чтобы ученики услышали, как отражаются звуки. Затем положите в мусорное ведро кусок ковра или другой мягкой ткани или материала и снова заговорите в него. Обсудите с учащимися, как звуки были намного тише (и меньше эха) с тканью в банке.Это потому, что пустой мусорный бак отражал звук. Это позволяло звуку отражаться, поэтому его было легко услышать. Когда материал был добавлен в мусорное ведро, звук улавливался или поглощался материалом, поэтому его было труднее услышать. Попросите учащихся обсудить свои наблюдения друг с другом. Спросите, могут ли они объяснить, почему добавленные ими объекты уменьшали громкость (звуковые волны были рассеяны и поглощены… на самом деле чуть-чуть повышая температуру ткани)?

Звуковые волны всегда поглощаются — в конце концов.Однако некоторые материалы поглощают звуковые волны лучше, чем другие, в результате чего звук становится тише и исчезает быстрее.

Мы уже говорили об инженерах-акустиках, но не объяснили, что означает слово «акустика». Кто хотел бы попробовать дать определение этому слову? Вот так! Акустика связана с изучением звука и управлением его производством, передачей и приемом. Мы говорим, что акустика — это наука об изучении звука и управлении им. Таким образом, имеет смысл называть инженера-акустика инженера, который разбирается в науке о звуке.

Теперь у вас есть шанс стать инженерами-акустиками! Ваша задача — спроектировать и изготовить наушники, которые будут блокировать как можно больше звука.

Предыстория урока и концепции для учителей

Звук распространяется волнами. Звуковые волны могут проходить почти через все, но они должны проходить через что-то . Это что-то называется средний или проводник .Звуковые волны распространяются быстрее через более плотные (более толстые) среды. (Вода плотнее воздуха, твердые тела плотнее жидкостей (того же вещества) и т. д.) Они не могут путешествовать — как световые волны — через совершенно пустое пространство, где нет воздуха. Скорость света выше скорости звука. Поэтому иногда вы можете увидеть что-то еще до того, как звук этого достигнет вас. Подумайте о громе в качестве примера: вы можете увидеть вспышку молнии, но грохот (шум), производимый ударом молнии (гром), не слышен в течение нескольких секунд после вспышки молнии.

The KiMo Theatre в Альбукерке, Нью-Мексико. Copyright

© Город Альбукерке, http://www.cabq.gov/kimo/pictures.html

Так же, как зеркало отражает свет, некоторые поверхности отражают звук. Звуковое отражение, которое вы можете услышать как отдельное повторение, называется эхом . Мы не слышим эха, если находимся близко к отражающей поверхности. Когда имеется много отражающих поверхностей, эхо несколько раз отскакивает туда-сюда. Это называется реверберацией .Если вы когда-либо посещали Гранд-Каньон в Аризоне, то слышали эхо, отражающееся от стен каньона, очень часто (и ожидаемо!).

Некоторые вещества практически не отражают звуков. Они поглощают звук. Звукопоглощающие материалы часто используются в классных комнатах, офисах, производственных помещениях и других местах для уменьшения шума. К таким материалам относятся ковер, шторы, стеклопакеты, перегородки из гипсокартона и акустические перегородки.

Театры и зрительные залы (см. рис. 1) спроектированы и построены таким образом, чтобы звук четко шел со сцены, предотвращая эхо.Когда звук в комнате хорошо контролируется, считается, что она имеет хорошую акустику. Архитекторы и инженеры-акустики должны принимать во внимание многие факторы, такие как реверберация, звукоизоляция, эхо и звуковая проекция, при проектировании акустики зала, чтобы аудитория могла получить удовлетворительные впечатления.

Звук измеряется в децибелах (дБ), от порога человеческого слуха (0 дБ) до болевого порога (около 120-140 дБ). См. рис. 2 для среднего уровня звука.

Средние уровни обычных шумов. Copyright

Copyright © Изображение создано Джанет Йоуэлл, Колорадский университет в Боулдере, 2007.

Правила техники безопасности на рабочем месте могут различаться в зависимости от отрасли, но все они требуют, чтобы уровень звука находился в пределах «болевого порога», если только не предоставляются устройства для защиты органов слуха. Наши уши очень чувствительны к громким звукам, которые могут привести к необратимому повреждению нашего слуха, поэтому важно носить хорошие наушники каждый раз, когда вы подвергаетесь воздействию громких шумов.Можно даже повредить уши, если слишком громко слушать iPod, MP3 и другое звуковое оборудование. Как бы ни было весело качаться, музыка должна быть тихой, чтобы защитить наши уши! (Подробнее см. в соответствующем упражнении «Управление звуком»)

Связанные виды деятельности

Закрытие урока

Сегодня мы узнали об акустике и инженерах-акустиках.Кто хотел бы поделиться, что означает слово акустика? Ты прав! Это наука об изучении и управлении звуком. Инженеры-акустики используют свои знания о звуке для проектирования зданий, в которых одни звуки поглощаются, а другие отражаются, чтобы создать желаемую акустическую среду. Акустические инженеры имеют довольно аккуратную работу! Может быть, кто-то из вас станет инженером-акустиком, когда вырастет. Пока наша история продолжается, Энджи, Хармон и рыбак Фрэнк ждут, пока пузырьки природного газа перестанут пузыриться и поглощать звуковые волны SONAR.Как только все пузырьки газа исчезнут, они смогут увидеть изображение затонувшего галеона! Они очень взволнованы, но хотят, чтобы они могли рассмотреть поближе. В нашем следующем уроке мы начнем изучать свет и узнаем, что происходит дальше с Энджи и Хармоном в их поисках сокровища!

Словарь/Определения

Поглощение: Акт поглощения чего-либо или поглощения чем-то другим; губка впитывает воду.

Инженер-акустик: инженер, который использует свойства звука для проектирования среды, которая позволяет нам слышать шумы, которые мы хотим слышать, и блокировать шумы, которые мы не хотим слышать.

Акустика: наука об изучении звука и управлении им.

Эхо: повторяющийся шум, слышимый, когда звук отражается от объектов.

Оценка

Оценка перед уроком

Тихо, громко и промежуточно : Попросите учащихся подумать о тихих, громких и промежуточных местах.Предложите нескольким учащимся поделиться своими ответами и обсудить с классом, как уровень звука в определенном месте связан с его использованием. (Например, в библиотеке тише, чем на хоккейной площадке, потому что в библиотеке читают и учатся, а на хоккейной площадке занимаются спортом).

Оценка после внедрения

Что означает это слово? : Попросите добровольца дать определение акустике и объяснить, почему это важно. Попросите другого добровольца объяснить, чем занимаются инженеры-акустики, и привести пример проекта, над которым мог бы работать инженер-акустик.

Оценка итогов урока

Что мы хотим услышать? : Сообщите классу, что они теперь действуют как инженеры-акустики, которых наняли для проектирования оркестрового зала. Напишите на доске список всех звуков, которые зрители и исполнители захотят услышать, и еще один список всех шумов, которые они не захотят слышать. Обсудите с классом, что инженеры-акустики должны знать все о свойствах звука, чтобы создать среду прослушивания, приятную для публики и людей на сцене.

(Идеи: Шумы, которые мы не хотим слышать: жуют жвачку, люди разговаривают по мобильным телефонам, плач младенцев, люди разговаривают, люди ерзают на своих стульях, люди открывают свои программы и т. д. Звуки, которые мы делаем хотим слышать услышать: музыку, певцов, людей, говорящих на сцене и т. д.)

Расширение урока

Посетите различные помещения в школе (кафетерий, библиотеку, спортзал и т. д.).), и пусть учащиеся выкрикивают свои имена и слушают эхо. Поговорите о том, как и почему разные комнаты по-разному поглощают или отражают звук.

Найдите в Интернете местного инженера-акустика и пригласите его выступить перед классом.

В следующий раз, когда ваш класс отправится на экскурсию, обсудите с учащимися акустику здания или комнаты, которую вы посещаете.

Дополнительная мультимедийная поддержка

Эти звуковые файлы показывают разницу между тем, как кто-то говорит и хлопает в ладоши на ковре, а кто-то другой.комната без ковра: http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/RT60/RT60.html

использованная литература

Город Альбукерке, «Театр Кимо», по состоянию на 22 февраля 2007 г. http://www.cabq.gov/kimo/pictures.html

Рассел, Дэн, 1999. Прикладная физика, акустическая анимация Кеттерлингского университета, «Реверберация в маленькой комнате», по состоянию на 22 февраля 2007 г. http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/RT60/RT60.html

TechTarget, Whatis?com, Electronics, “decibel”, 2007, по состоянию на 22 февраля 2007 г. http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,,sid44_gci213525,00.html

Министерство труда США, Управление по безопасности и гигиене труда, Вопросы безопасности и гигиены труда, Деревообработка, «Производство: шум», по состоянию на 22 февраля 2007 г. http://www.osha.gov

Авторские права

© 2007 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Тереза ​​Эллис; Фрэнк Беркхолдер; Эбигейл Уотрус; Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в Боулдере

Благодарности

Содержание этих учебных программ электронной библиотеки было разработано Интегрированной программой преподавания и обучения в рамках гранта Национального научного фонда ГК-12 №.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.