Akustika je znanstvena veda , ki se ukvarja s preu?evanjem vseh mehanskih valovanj v plinih, teko?inah in trdnih snoveh. Vklju?uje tudi teme, kot so vibracije, zvok , ultrazvok in infrazvok . Znanstvenik , ki dela na podro?ju akustike je akustik, medtem ko nekoga, ki dela na podro?ju akusti?ne tehnologije imenujemo akusti?ni in?enir. Uporaba akustike je prisotna v skoraj vseh vidikih sodobne dru?be, najbolj o?itna pa je avdio akustika in kontrola hrupa industrij.

Sluh je ena od najbolj klju?nih sredstev za pre?ivetje v svetu ?ivali . Govor pa je ena izmed najbolj razpoznavnih zna?ilnosti ?love?kega razvoja in kulture. Znanost akustike se ?iri preko ?tevilnih vidikov dru?be, glasbe, medicine, arhitekture, industrijske proizvodnje, vojskovanja in ?e drugih. ?ivalske vrste, kot so ptice pevke in ?abe, uporabljajo zvok in sluh kot klju?en element parjenja ali ozna?evanja ozemlja. Delo Roberta Bruce Lindsaya ≫Wheel of acoustics≪ je dobro sprejet pregled podro?ij akustike. Beseda "akustika" izvira iz gr?ke besede ?κουστικ?? (akoustikos), kar pomeni, "za poslu?anje, pripravljeno poslu?ati " in to izhaja iz ?κουστ?? (akoustos), "sli?al, zvo?no," ki izhaja iz glagola ?κο?ω (akouo), "sli?im".

Zgodovina [ uredi | uredi kodo ]

Zgodnje raziskave v akustiki [ uredi | uredi kodo ]

V 6. stoletju pred na?im ?tetjem, je filozofa Pitagoro zanimalo, zakaj se nekatere kombinacije glasbenih zvokov zdijo lep?e od drugih, in odgovor je na?el v ?tevilskih razmerjih, ki predstavljajo serijo harmoni?nih prizvokov na struni. Zasluge ima tudi za to, da je odkril, da dol?ino vibrirajo?e strune lahko izrazimo kot razmerje celih ?tevil (npr. 2 ali 3, 3 do 4), proizvedeni toni bodo harmoni?ni. Manj?a kot so cela ?tevila, bolj harmoni?ni je zvok . ?e bi, na primer, struna z dolo?eno dol?ino zvenela harmoni?no z drugo struno, bi bila prva za polovico manj?a od druge strune. Z drugimi besedami, ?e je struna ugla?ena na noto C, bi dvakrat dalj?a enaka struna, zvenela kot C eno oktavo ni?je. Aristotel (384-322 pred na?im ?tetjem) odkrije, da zvok sestavlja kr?enje in ?irjenje zraka. ≫del?ek zraka je pahnjen naprej in ta pahne sosednji del?ek zrak naprej in se vrne v prvotni polo?aj…≪, se glasi obrazlo?itev zvo?nega vala. Pribli?no 20 let pred na?im ?tetjem je rimski arhitekt in in?enir Vitruvij napisal razpravo o akusti?nih lastnostih gledali??a, vklju?no z razpravo o interferenci, odmevih in reverberaciji - za?etki arhitekturne akustike. V njegovi peti knjigi De Architectura (deset knjig za arhitekturo), Vitruvij opisuje zvok kot valovanje, primerljivo z vodnim valom raz?irjenim v tri dimenzije, ki se ob trku v oviro odbijejo in ovirajo naslednje valove. Opisal je dvigujo?e sede?e v anti?nih gledali??ih. Oblikovani so tako, da prepre?ijo poslab?anje zvoka. Priporo?al je tudi, da se postavi bronaste posode ustreznih dimenzij v gledali??ih, ki bodo resonirale ?etrto oktavo, peto oktavo in tako naprej, do dvojne oktave. Tako bi odmevalo v bolj za?elenih, harmoni?nih notah. ^{[1] [2] [3]}

Fizikalno razumevanje akusti?nih procesov je hitro napredovalo med in po znanstveni revoluciji. Predvsem Galileo Galilei (1564-1642), pa tudi Marin Mersenne (1588-1648), sta neodvisno odkrila popolne zakone vibrirajo?ih strun (dokon?ala sta, kar je Pitagora za?el 2000 let prej). Galileo je napisal "Valovi so vibracije zvo?nega telesa in se ?irijo po zraku. To povzro?i dra?ljaje v u?esu, ki to interpretira kot zvok." Ta izjemna izjava ka?e na za?etke fizikalne in psiholo?ke akustike. Eksperimentalne meritve hitrosti zvoka v zraku so bila uspe?no izvedena med letoma 1630 in 1680 s ?tevilnimi raziskovalci, ve?inoma Mersenne. Medtem Newton (1642-1727) postavi odnos za hitrost valovanja v trdnem stanju. To je temelj fizikalne akustike ( Principia , 1687).

18. stoletje in dalje [ uredi | uredi kodo ]

V osemnajstem stoletju je pri?lo do pomembnega napredka v akustiki ko so matematiki za?eli uporabljati nove tehnike ra?unanja in sestavljanja teorije ?irjenja zvo?nega valovanja. V devetnajstem stoletju so bile veliki matemati?nih akustiki Helmholtz v Nem?iji , ki je utrdil polje fizikalne akustike, in Lord Rayleigh v Angliji, ki je v kombinaciji s predhodnim znanjem in s svojimi prispevki pripomogel k temu podro?ju v delu Teorija zvoka (1877). V 19. stoletju so Wheatstone, Ohm, in Henry razvili smisel med elektriko in akustiko. Dvajseto stoletje je doseglo rast tehnolo?kih zahtevkov velikega znanstvenega znanja, ki je bilo takrat v veljavi. Prva je bila vloga Sabine in njegovega revolucionarnega dela v arhitekturni akustiki, in sledili so ?e mnogi. Podvodna akustika je bila uporabljena za odkrivanje podmornic v prvi svetovni vojni. Zvo?ni posnetki in telefon so igrali pomembno vlogo v globalni preobrazbi dru?be. Merjenje zvoka in analiza sta dosegla novo raven natan?nosti in prefinjenosti z uporabo elektronike in ra?unalni?tva. Ultrazvo?ni frekven?ni razpon je omogo?al popolnoma nove vrste uporabe v medicini in industriji. Nove vrste pretvornikov (generatorjev in sprejemnikov za akusti?ne energije) so izumili in jih uporabljati.

Temeljni koncepti akustike [ uredi | uredi kodo ]

Definicija [ uredi | uredi kodo ]

Akustika je opredeljena z ANSI / ASA S1.1-2013 kot znanost zvoka , vklju?no s proizvodnjo, prenosom in vplivom biolo?kih in psiholo?kih u?inkov. Ali kot lastnosti sobe, ki skupaj dolo?ijo njen zna?aj slu?nih u?inkov. Preu?evanje akustike se vrti okoli generacije, razmno?evanja in sprejema mehanskih valov in vibracij.

Koraki, ki so prikazani v zgornjem diagramu, je mogo?e najti v vsakem zvo?nem dogodku ali procesu. Obstaja veliko razli?nih vrst vzrokov, naravnih in namernih. Obstaja veliko razli?nih vrst pretvornih procesov, ki pretvarjajo energijo iz neke druge oblike energije v zvo?no energijo, ki proizvede zvo?ni val. Obstaja temeljna ena?ba, ki opisuje zvo?ni val, ena?ba akusti?nega vala. Ampak pojavi, ki nastanejo, so zelo razli?ni in pogosto zapleteni. Val nosi energijo preko prenosnega medija. S?asoma pa je ta energija spet pretvorjena v druge oblike, na na?in, ki je lahko naraven in/ali umeten. Kon?ni u?inek je lahko samo fizikalen, ali lahko se?e v biolo?ka ali druga podro?ja. Pet osnovnih korakov je spoznano za enako dobre, ali govorimo o potresu, podmornici z uporabo sonarja za zaznati sovra?nike, ali glasbeni skupini, ki nastopa na rock koncertu. Osrednja faza v akusti?nem procesu, je ?irjenje valov. To sodi ?e v podro?je fizikalne akustike. Pri teko?inah, se zvok ?iri predvsem kot val tlaka. V trdnem stanju, pa so lahko mehanski valovi ?tevilnih oblik, vklju?no z vzdol?nimi valov, pre?nimi valovi in povr?inskimi valovi . Akustika najprej gleda na raven tlaka in frekvence pri zvo?nem valovanju. Pretvorni procesi so tudi posebnega pomena.

?irjenja valov: nivo tlaka [ uredi | uredi kodo ]

Pri snoveh, kot so zrak in voda, se zvo?ni valovi ?irijo kot motnje zunanjega tlaka. Medtem, ko je ta motnja po navadi majhna, jo ?love?ko uho ?e vedno lahko zazna. Najmanj?i zvok, ki ga ?lovek lahko sli?i, se imenuje prag sli?nosti in je za devet faktorjev manj?i od tlaka okolice. Glasnost teh motenj se imenuje nivo zvo?nega tlaka (SPL ? sound pressure level) in se meri na logaritemski skali v decibelih.

?irjenja valov: frekvenca [ uredi | uredi kodo ]

Fiziki in akusti?ni in?enirji so razlagali zvo?ni tlak kot frekvence, deloma zato, ker to na?a u?esa razlagajo kot zvok. To kar mi do?ivljamo ob "visokim glasom" ali ob "nizkem glasu" so vibracije v tlaku, ki imajo vi?je ali ni?je ?tevilo nihajev na sekundo. V navadni akusti?ni meritvi, so zvo?ni signali vzor?eni v ?asu, nato pa so predstavljeni v bolj smiselni obliki, kot pasovi oktav ali v grafu frekvenc v odvisnosti od ?asa. Obe metodi se uporabljajo za analizo zvoka in bolj?e razumevanje akusti?nih fenomenov. Celoten spekter zvoka lahko razdelimo na tri dele: zvok, ultrazvoka, in infrazvok. Zvok je obmo?je med 20 Hz in 20.000 Hz. To obmo?je je pomembno, ker te frekvence lahko zazna ?love?ko uho. To obmo?je ima ?tevilne uporabe, vklju?no z govorno komunikacijo in glasbo. Ultrazvo?ni obmo?je se nana?a na zelo visoke frekvence: 20.000 Hz in vi?je. To obmo?je ima kraj?e valovne dol?ine , ki omogo?ajo bolj?o lo?ljivost v fotografski tehnologiji. Medicinski pripomo?ki, kot je ultrazvok delajo na ultrazvo?nem frekven?nem obmo?ju. Na drugi strani spektra, so najni?je frekvence znane kot infrazvok . Te frekvence se lahko uporablja za prou?evanje geolo?kih pojavov, kot so potresi. Instrumenti za analizo, kot je spektralni analizator, olaj?a vizualizacijo in merjenje zvo?nih signalov in njihovih lastnosti. Spektrogram lahko naredi instrument, ki omogo?a grafi?ni prikaz ?asa pri razli?nem nivoju tlaka in frekven?nih profilih, ki dajeta specifi?en zvo?ni signal. Ta opredeljuje njegov zna?aj.

Pretvorbe v akustiki [ uredi | uredi kodo ]

Pretvornik je naprava, ki pretvarja neke vrste energije v drugo obliko. V akustiki to pomeni pretvarjanje iz zvo?ne energije v elektri?no energijo ali pa obratno. V Elektroakusti?na pretvorbo spadajo zvo?nik, mikrofon, hidrofon in sonar projektor. Te naprave pretvarjajo zvo?no valovanje v elektri?no ali obratno. Najbolj uporabljeni na?ini pretvarjanja so s pomo?jo elektromagnetizma, elektrostatike in s piezo-kristali. Pri pretvorbi se najbolj uporabljajo zvo?niki (nizkotonec oz woofer in visokotonec), to so naprave, ki generirajo zvo?ne valove na podlagi elektri?nega signala in s pomo?jo zvo?ne tuljave. Electret mikrofoni in kondenzatorski mikrofoni uporabljajo za delovanje elektrostatiko, ko zvo?ni val zadene ob membrano, jo zatrese in s tem spremeni napetost na mikrofonu. Ultrazvok , ki se uporablja v medicini deluje s pomo?jo piezo-kristalov. Ti so narejeni iz posebne keramike, pri kateri so mehanske vibracije in elektri?no polje povezana v sami zgradbi materiala.

Akustik [ uredi | uredi kodo ]

Akustik je strokovnjak na podro?ju akustike. ^[4]

Izobra?evanje [ uredi | uredi kodo ]

Obstaja veliko vrst akustikov, vendar ima ve?ina narejen magisterij ali doktorat. Nekateri imajo diplomo iz akustike, medtem ko drugi vstopajo v to podro?je preko fizike ali in?eniringa. Delo na podro?ju akustike zahteva veliko znanja iz podro?ja matematike in znanosti. Ve?ina akusti?nih znanstvenikov dela na podro?ju raziskav in razvoja. Nekaj temeljnih raziskav dela ne tem, da bi bolje razumeli na?e zaznavanje (sluh, psihoakustika, nevrofiziologija) iz glasbe, hrupa in govora. Drugi akustiki se pa ukvarjajo s tem, kako zvok vpliva na okolje med njegovim ?irjenjem (npr. podvodna akustika, arhitekturna akustika). Druga podro?ja dela so navedena v spodnjem ?lanku discipline. Akusti?ni znanstveniki delajo v vladnih, univerzitetnih in zasebnih industrijskih laboratorijih. Mnogi gredo delat v akusti?ni in?eniring. Nekatera podro?ja, kot so fakultete (akademija), pa zahtevajo doktorat iz filozofije.

Discipline [ uredi | uredi kodo ]

Te discipline so nekoliko spremenjeni seznam iz PACS ( fizika in astronomija klasifikacijskega sistema ) kodiranja, ki ga uporablja akusti?no zdru?enje Amerike.

Arheoloakustika [ uredi | uredi kodo ]

Arheoloakustika je ?tudija zvoka v arheologiji. To obi?ajno vklju?uje preu?evanje akustike arheolo?kih najdi?? in najdb.

Aeroakustika [ uredi | uredi kodo ]

Aeroakustika je ?tudija hrupa, ki ga povzro?i zrak. Na primer, hrup ustvarjen s pomo?jo turbulence ali pretoka zvoka skozi zrak v teko?inah. To znanje se uporablja za ?tudij, kako se uti?a letala. Aeroakustika je pomembna za razumevanje, kako delujejo pihalna glasbila.

Obdelava zvo?nih signalov [ uredi | uredi kodo ]

Obdelava akusti?nega signala je elektronska manipulacija zvo?nih signalov. Aplikacija vklju?uje: aktivni nadzor hrupa; oblikovanje slu?nih aparatov; odstranjevanje odmevov in zaznavnje kodiranja (npr MP3 ali Opus ).

Arhitekturna akustika [ uredi | uredi kodo ]

Arhitekturna akustika (akustika prostorov) vklju?uje znanstveno razumevanje o tem, kako dose?i dober zvok znotraj stavbe. To obi?ajno vklju?uje ?tudijo razumljivosti govora, zasebnosti govora in kakovosti glasbe v grajenem okolju.

Bioakustika [ uredi | uredi kodo ]

Glavni ?lanek: Bioakustika .

Bioakustika je znanstvena ?tudija o sluhu in ogla?anju ?ivali, kot tudi, kako vplivajo raznovrstni zvoki na ?ivali.

Elektroakustika [ uredi | uredi kodo ]

Ta disciplina se ukvarja s snemanjem, manipulacijo in reprodukcijo zvoka s pomo?jo elektronike. To lahko vklju?uje izdelke, kot so mobilni telefoni, velikih ?tevilo javnih naslovov sistemov ali navidezne resni?nosti sistemov v raziskovalnih laboratorijih.

Zvok in hrup okolja [ uredi | uredi kodo ]

Okoljska akustika se ukvarja s hrupom in vibracijami, ki jih povzro?a ?eleznica, cestni promet, letala, industrijska oprema in rekreativne dejavnosti. Glavni cilj teh ?tudij je zmanj?ati raven okoljskega hrupa in vibracij. Sedaj ima raziskovalno delo tudi poudarek na pozitivni uporabi zvoka v urbanih okoljih: hrupu in miru.

Glasbena akustika [ uredi | uredi kodo ]

Glasbena akustika je ?tudija fizike akusti?nih in?trumentov; obdelava avdio signala, ki se uporablja v elektronski glasbi; Analize ra?unalni?ke glasbe in kompozicijo ter percepcijo in kognitivne nevroznanosti glasbe.

Psihoakustika [ uredi | uredi kodo ]

Psihoakustika pojasnjuje kako ljudje reagirajo na zvok.

Govor [ uredi | uredi kodo ]

Akustiki preu?ujejo proizvodnjo, predelavo in dojemanje govora. Prepoznava govora in sinteza govora sta dve pomembni podro?ji pri obdelavi govora, ki ga uporabljajo ra?unalniki. Ta predmet se prekriva tudi z disciplinami fizike, fiziologije, psihologije in jezikoslovja.

Ultrazvok [ uredi | uredi kodo ]

V ultrazvok spadajo zvo?ne frekvence previsoke, da bi jih ljudje sli?ali. V to podro?je spada tudi medicinski ultrazvok, sonokemija, karakterizacija materiala in podvodna akustika.

Vibracija in dinamika [ uredi | uredi kodo ]

To je raziskava o tem, kako mehanski sistemi vibrirajo in vplivajo na okolico. Aplikacije lahko vklju?ujejo: tresenje tal iz ?eleznic; izolacijo za zmanj?evanje vibracij v dvoranah; preu?evanje, kako lahko vibracije ?kodujejo zdravju, nadzor vibracij za za??ito stavb pred potresi, ali merjenje, kako struktura nosi zvo?ne premike skozi zgradbo. ^[5]

Glej tudi [ uredi | uredi kodo ]

• tabela tonskih frekvenc

Sklici [ uredi | uredi kodo ]

Viri [ uredi | uredi kodo ]

• Vrban?i?, Ivan (2004). Glasbeni slovar?ek . Ljubljana : Mladinska knjiga. COBISS   213952256 . ISBN   86 11 16908 5 .

Zunanje povezave [ uredi | uredi kodo ]