Az akusztika olyan tudományág, amely mechanikai rezgések és hullámok levegőben, folyadékokban és szilárd testekben való keletkezésével és azok terjedésével foglalkozik.
Alkalmazási területei közé tartozik a térakusztika, mely az épületekbe, termekbe beszűrődő vagy azokban keletkező hangok egészséget nem károsító mértékre való csökkentésével, valamint előadótermek, színháztermek, hangversenytermek, mozitermek esetén a terem belső kiképzéséből eredő hangtorzítás csökkentésével foglalkozik. Az elektroakusztika a hangok elektromos úton történő keltésével (pl. elektromos hangszerek), erősítésével, visszaadásával foglalkozik.
A műszaki akusztika a gépek, berendezések által keltett zaj (hangteljesítményszint) elemzésével, csökkentésével, a csővezetéken, légcsatornákban áramló közegekben keletkező zajjal, a falakon és födémszerkezetekben terjedő zajjal (testhanggal), továbbá a zajcsökkentés műszaki módszereivel, a hanggátló és hangcsillapító szerkezetek számításaival és tervezésével foglalkozik. A huzamos emberi tartózkodásra szolgáló helyiségekben (munkahelyeken, lakóhelyiségekben) megengedhető maximális zajszintek (hangnyomásszintek) értékét nemzetközi (EN, ISO) és magyar (MSZ) szabványok rögzítik.
Az akusztika elemei
Az akusztikai rezgéseknek két eleme van. A terjedés és a rezgés; mechanikai értelemben rugalmas közegre vonatkoztatva, hangtani értelemben hangrezgésre vonatkoztatva.
- A terjedés elemi egysége térfogat, amely végtelenül kis térfogatú egység, mértékegysége a köbméter. Fontosságát a hangáram (tehát időderiváltja) jelenti, melynek mértékegysége a m3/s.
- A rezgés elemi egysége az elmozdulásra képes pont helyzete, ennek elmozdulásának mértékegysége m. Szokásos a hosszirányú és keresztirányú elmozdulást külön tárgyalni. A szilárdtest fizikában ilyen a fonon. Fontosságát az elmozdulás sebessége (tehát időderiváltja) jelenti, amelynek mértékegysége a m/s.
A hangtanban a részecske mozgása szuperponálódik a terjedésére. Például a hang terjedési sebessége 331 m/s, ehhez adódik a részecskesebesség, például 0,003 m/s (alapértelmezésben ezt szinuszos rezgésként tárgyalják).
A közeg szerinti megkülönböztetés az impedancia esetén látható (itt c a terjedési sebesség).
- A rugalmas közegben értelmezhető mechanikai impedanciát az erő értékéből számítjuk.
, mértékegysége
- Hang esetén az akusztikus impedanciát a hangnyomásból számítjuk
, mértékegysége
Terjedési sebesség
- gázokban
(κ a fajlagos hőkapacitások viszonya, p a nyomás, v a fajlagos térfogat)
- elasztikus közegben hosszirányú
(longitudinális)
- elasztikus közegben keresztirányú
(transzverzális)
ahol E a rugalmassági modulus, G a nyíró rugalmassági modulus és ρ a sűrűség
Megkülönböztetünk hajtóerőket és áramokat. Erő jellegű mennyiség például a hangnyomás. Minden erő jellegű mennyiséghez rendelhető szint, például a hangnyomásszint. Ezek jele az angol level (szint) szóra utaló L betű. A szintek alapértéke általában az emberi halláshatárhoz tartozó érték, például 20 μPa (folyadékoknál és elasztikus testeknél 1 μPa). Szinuszos mennyiségként értelmezzük ezért ez a hangnyomás effektív értéke (négyzetes középértéke), tehát nem a csúcsértéke.
Akusztikai mennyiségek
- ξ amplitúdó m (instaneous particle displacement)
- ξ hatásos amplitúdó (square root of particle displacement)
- c terjedési sebesség m/s (speed of sound)
- v részecskesebesség m/s (particle velocity)
- p hangnyomás Pa (sound pressure)
- J hangintenzitás W/m2 (sound intensity)
- qV hangáram m3/s (sound energy flux)
- P hangteljesítmény W (sound power)
- E hangenergia-sűrűség W s/m3 (sound energy density)
- Z mechanikai impedancia N s/m (mechanical impedance)
- Z akusztikai impedancia N s/m3 (acoustic impedance)
- E hangterhelés (sound exposure)
- L fentiek értékének logaritmusa egy választott alapszinthez viszonyítva (sound pressure level, stb.)
Szakterületei
A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság az alábbi szakterületeket tárgyalja
- 801-21 Általános meghatározások
- 801-22 Szintek
- 801-23 Átvitel és terjedés
- 801-24 Rezgések
- 801-25 Jelátalakítók és távadók
- 801-26 Mikrofonok
- 801-27 Hangszórók és fülhallgatók
- 801-28 Mérőeszközök
- 801-29 Fiziológiai akusztika
- 801-30 Zenei akusztika
- 801-31 Épületek akusztikája
- 801-32 Víz alatti akusztika
- A meghatározások angolul és franciául szerepelnek; az alternatív kifejezések arabul, németül, spanyolul, finnül, olaszul, koreai és japán nyelven, lengyelül, portugálul, svédül és kínaiul.
Irodalom
- Benade, Arthur H (1976). Fundamentals of Musical Acoustics. New York: Oxford University Press. OCLC 2270137.
- M. Crocker (editor), 1994. Encyclopedia of Acoustics (Interscience)
- Farina, Angelo; Tronchin, Lamberto (2004). Advanced techniques for measuring and reproducing spatial sound properties of auditoria. Proc. of International Symposium on Room Acoustics Design and Science (RADS), 11–13 April 2004, Kyoto, Japan. Article
- L. E. Kinsler, A. R. Frey, A. B. Coppens, and J. V. Sanders, 1999. Fundamentals of Acoustics, fourth edition (Wiley)
- Philip M. Morse and K. Uno Ingard, 1986. Theoretical Acoustics (Princeton University Press). ISBN 0-691-08425-4
- Allan D. Pierce, 1989. Acoustics: An Introduction to its Physical Principles and Applications (Acoustical Society of America). ISBN 0-88318-612-8
- Pompoli, Roberto (2000). "Guidelines for Acoustical Measurements inside Historical Opera Houses: Procedures and Validation". Journal of Sound and Vibration. 232 (1): 281–301. doi:10.1006/jsvi.1999.2821.
{{cite journal}}: Unknown parameter|coauthor=ignored (|author=suggested) (súgó); Unknown parameter|month=ignored (súgó) - D. R. Raichel, 2006. The Science and Applications of Acoustics, second edition (Springer). eISBN 0-387-30089-9
- Rayleigh, J. W. S. (1894). The Theory of Sound. New York: Dover. ISBN 0-8446-3028-4.
{{cite book}}: ISBN / Date incompatibility (súgó) - E. Skudrzyk, 1971. The Foundations of Acoustics: Basic Mathematics and Basic Acoustics (Springer).
- Stephens, R. W. B. (1966). Acoustics and Vibrational Physics (2nd ed.). London: Edward Arnold.
{{cite book}}: Unknown parameter|coauthor=ignored (|author=suggested) (súgó) - Wilson, Charles E. (2006). Noise Control (Revised ed.). Malabar, FL: Krieger Publishing Company. ISBN 1-57524-237-0. OCLC 59223706.
