zvok, akustika in zvočno ugodje · akustika je znanstvena veda, ki se ukvarja z nastankom,...

Zvok, akustika in zvočno ugodje

Vsebina

Fizikalne osnove zvoka, zaznavanje in merjenje

Komunalni hrup in prenos hrupa v okolju

Akustika prostorov

Zvočna zaščita stavb pred zvokov v zraku in udarnim zvokom

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Zvok in akustika

Zvok je pojav, ki je povezan z mehanskimi valovanji in nihanji, ki se prenašajo v snovi, ki je stisljiva oziroma elastična. Zato zvok imenujemo tudi zvočno valovanje.

Akustika je znanstvena veda, ki se ukvarja z nastankom, širjenjem in zaznavanjem mehanskih valovanj in nihanj.

fizikalna akustika, ki opisuje pojave pri prenosu zvoka (kot so odboj, uklon, absorpcija,.)

akustika v arhitekturi, ki preučuje zvočno zaščito pri prenosu zvoka med okolico in stavbo in med prostori v stavbi

prostorska akustika, ki preučuje kakovost zaznavanja zvoka v prostorih z virom zvoka in poslušalci. UN

I LJ,

FA, G

radb

ena

fizik

a; p

rof.

Sašo

Med

ved

Zvočno ugodje v stavbah

Zvočno ugodje v stavbah je dosežemo:

ko je zagotovljeno kakovostno zaznavanje govora in zvoka ter

hrup (to je nezaželen, moteč, škodljiv zvok) zmanjšan na nivo, ko ni moteč

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Toplotno ugodje Toplotno ugodje Toplotno ugodje Kvaliteta zraka IAQ

Kvaliteta zraka Kvaliteta zraka IAQ IAQ

Svetlobno ugodje Svetlobno ugodje Svetlobno ugodje Zvočno ugodje Zvo Zvoč čno ugodje no ugodje

Bivalno ugodje IEQ indoor environment quality

Zvok in akustika

Vir zvoka/hrupa je lahko v okolici ali v stavbi.

V okolju se hrup (imenujemo ga komunalni hrup) prenaša z zvočnim valovanjem v zraku

V stavbah z zvočnim valovanjem v zraku in mehanskem nihanjem gradbenih konstrukcijah; govorimo o zvoku v zraku (angl. airborn sound) , v drugem o udarnem zvoku (angl. impact sound).

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Vsebina predavanj

Kako se komunalni hrup širi v zunanjem okolju od vira do stavbe in kako hrup na poti med virom in stavbo zmanjšamo

Zahteve glede prepoznavanja govora v prostorih – akustika prostorov in akustično načrtovanje prostorov

Zahteve glede zvočne izolirnosti gradbenih konstrukcij za zvok v zraku in udarni zvok –

določanje minimalne zvočne izolirnosti gradbenih konstrukcij za zvok, ki prehaja v stavbo iz okolice ali med prostori; in preverjanje ravni udarnega zvoka, ki se prenaša po konstrukcijah

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

1

2

3

Fizikalne osnove

Zvok se prenaša z mehanskim valovanjem

Valovanja razdelimo na transverzalna in longitudinalna.

V obeh primerih gre za mehanski valovanji, ki se lahko prenašata le v nekem mediju in je povezano s ponavljajočim spreminjanjem položaja delčkov snovi.

Če se delčki snovi premikajo prečno glede na širjenje valovanja imenujemo valovanje transverzalno.

Transverzalna valovanja se širijo v trdnih snoveh in ne tudi v tekočinah (torej plinih in kapljevinah). Transverzalno valovanje tudi ne zaznamo z slušnimi čutili.

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d smer širjenja valovanja

Fizikalne osnove

Longitudinalno valovanje se širi v poljubni snovi, ki je vsaj malo stisljiva. Tudi v tem primeru delci snovi spreminjajo svoj položaj, vendar vzporedno s smerjo širjenja valovanja.

Tako nastajajo v snovi zgoščine in razredčine, ki jih zaznamo kot razlika tlaka v snovi.

Zvočno valovanje se v zraku in drugih snoveh prenaša z longitudinalnim valovanjem.

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

smer širjenja valovanja

Zvok in akustika

Zgoščine in razredčine zaznamo kot povečan in zmanjšan zračni tlak glede na referenčni zračni, ki znaša 10 5 Pa.

Pojavljajo se periodično.

Razdaljo med sosednima zgoščinama imenujemo valovna dolžina valovanja λ (m).

Spremembe tlaka v snovi zaradi prenosa zvoka imenujemo zvočni tlak. Merimo ga v Pa.

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

zrač

ni tl

ak (P

a)

čas (s)

zvočni tlak

10 5

referenčni zračni tlak

0,00002 do 20 Pa

Zvok in akustika

Največjo spremembo tlaka, imenujemo amplituda zvočnega tlaka

Ker se zvočni tlak glede na referenčni tlak spreminja med pozitivno in negativno vrednostjo amplitude, kot merilo zvočnega tlaka navajamo dejanski (imenujemo ga tudi efektivni) zvočni tlak ozirom RMS vrednost zvočnega tlaka (RMS - Root Mean Square).

perioda valovanja T (s), ki navaja čas med dvema zaporednima točkama z enakim zvočnim tlakom

frekvenca valovanja f (s -1 ali Hz), ki navaja kolikokrat v časovni enoti se pojavita zgoščina in razredčina

valovna dolžina λ (m) UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

zrač

ni tl

ak (P

a) zvočni tlak

10 5

referenčni zračni tlak

0,00002 do 20 Pa

zrač

ni tl

ak (P

a)

čas (s)

dejanski ali RMS zvočni tlak pef

10 5 po

T

[ ] 1 T s

f =

c m s m

f s ⋅ λ = =

Zvok in akustika UN

I LJ,

FA, G

radb

ena

fizik

a; p

rof.

Sašo

Med

ved

20

20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000

frekvenca zvočnega valovanja f (Hz)

10 5 2 1 0,5 0,2 0,1 0,05

širjenje svetlobe in zvoka v prostoru: svetloba je elektromagnetno valovanje, ki se širi tudi v brezzračnem prostoru (na primer v vesolju), medtem ko se zvoka prenaša le v neki snovi svetlobo je valovanje z valovnimi dolžinami med 0,38 in 0,76 µm, medtem, ko ima zvočno valovanje valovne dolžine med 0,05 in 20 m.

Vrste zvokov

V akustiki zvok ocenjujemo oziroma delimo predvsem glede na:

frekvenco zvočnega valovanja (razvrstitev povezana z mejnimi frekvencami zvočnega valovanja, ki jih zaznamo ljudje)

spekter zvoka (glede na jakost in primerjavo jakosti zvoka pri različnih frekvencah, ki jih oddaja zvočni vir)

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Vrste zvokov

infrazvok (f<16 Hz); ne slišimo, povzroča vsiljeno nihanje notranjih organov; vpliva na naše počutje, pa tudi na zdravje ; zvok s frekvenco pod 10 Hz namreč povzroča glavobol in lahko vpliva na delovanje srca; (stroji in težka transportna vozila, ob nevihtah in potresih);

slišni zvok (16 Hz<f<20000 Hz);

zvok pri govoru; ljudje oddajamo glasove s frekvencami med 50 Hz in 8000 Hz (krajše (8kHz), pri govoru pa oddajamo zvok s frekvencami med 200 in 2500 Hz;

ultrazvok (f > 20.000 Hz ); ne slišimo, v vodi (in torej naših telesih) se širi praktično brez izgub, ultrazvok lahko usmerimo kar uporabljamo pri sonerjih; z ultrazvokom razkužujemo zrak, v trdnih snoveh povzroča zelo hitra nihanja delcev (odstranjujemo okside in maščobe, v industriji ultrazvok uporabljamo za ugotavljanje homogenosti snovi in varjenje

Področje akustike v gradbeni fiziki je omejeno na opazovanje prenosa zvoka s frekvencami med 100 in 3150 Hz, medtem, ko se akustika zaščite pred hrupom ukvarja s prenosom zvoka s frekvencami med 50 in 10000 Hz. UN

I LJ,

FA, G

radb

ena

fizik

a; p

rof.

Sašo

Med

ved

Spekter zvoka ali zvočni spekter

ljudje zaznamo zvočni tlak, ki je večji od 2.10 -5 Pa, zvočni tlak nad 20 Pa povzroči v slušnih organih bolečino.

ker gre za zelo široko območje je bila za lažji zapis uvedena logaritmična skala in izbrana enota Bel oziroma desetkrat manjša enota decidel (dB).

Z decibeli naveden zvočni tlak imenujemo raven zvočnega tlaka, ki jo označujemo s Lp (dB). Pogosto govorimo tudi o glasnosti zvoka.

Decibel je fizikalna enota, referenčna vrednost 0 dB ustreza referenčnemu zvočnemu tlaku p ref 2.10 -5 Pa. Zvočni tlak in raven zvočnega tlaka sta povezani z izrazom:

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

( ) [ ]

2 RMS RMS RMS

p RMS 2 5 o o

p p p L 10 log 20 log 20 log 20 log p 94 dB

p p 2 10 − = ⋅ = ⋅ = ⋅ = ⋅ +

⋅

? Raven zvočnega tlaka Lp pri zvočnem tlaku, ki že povzroča bolečine, torej pri p RMS = 20 Pa.

Odvisnost med zvočnim tlakom p RMS in ravnjo zvočnega tlaka oziroma glasnost zvoka v dB ter okolja oziroma viri zvoka z značilno glasnostjo.

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d


[ ] p RMS L 20 log p 94 20 log 20 94 120 dB = ⋅ + = ⋅ + =

Zvočni spekter vira zvoka povezuje raven zvočnega tlaka zvočnega valovanja (glasnost zvoka), ki ga oddaja vir in frekvenco zvoka.

Glede na značilni zvočni spekter ločimo med tonom, zvenom in šumom (ima posebne oblike in značilnosti: “beli”, “pink” šum, hrup,)

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Spekter zvoka ali zvočni spekter zv

očni

tlak

p

(Pa)

R

MS

čas (s)

T

čas (s)

zvoč

ni tl

ak p

(P

a)

RM

S

T

rave

n zv

očne

ga tl

aka

L (d

B)

p

frekvenca valovanja f (Hz)

rave

n zv

očne

ga tl

aka

L (d

B)

p

frekvenca valovanja f (Hz)

Zvočni vir, ki oddaja ton, oddaja valovanje z eno samo frekvenco f1. Spreminjanje polja tlaka s časom lahko popišemo z eno sinusno ali kosinusno krivuljo. Tako valovanje imenujemo tudi harmonično valovanje. Zvočni spekter tona vsebuje le eno vrednost pri osnovni frekvenci f1,

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d


Zven je zvok, ki je sestavljen iz več harmoničnih nihanj, pri čemer ima vsako nihanje frekvenco (f2, f3, f4,...), ki je mnogokratnik osnovne frekvence f1: f2 = 2.f1, f3=3.f1,... Zvočni spekter sestavlja več vrednosti ravni zvočnega tlaka. Imenujemo jih tudi višji harmoniki. (na sliki zven “a”) Pri izgovorjavi samoglasnikov oddajamo zvene. Barvo zvena opredeljuje razmerje med vrednostmi ravni zvočnega tlaka osnovnega in višjih harmonikov.

zvoč

ni tl

ak p

(P

a)

RM

S

čas (s)

(Hz)

40

30

50

60

70

80

Rav

en z

vočn

ega

tlaka

(dB

)

31 63 125 250 500 1 2 4 8 16

frekvenca valovanja (kHz)

440

Hz

880

Hz

1320

Hz

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d


Soglasniki so sestavljeni iz zelo različnih frekvenc, ki ne odgovarjajo harmonikom.

Tak zvok imenujemo šum. Posebna vrsta šuma je beli šum. V zvočnem spektru belega šuma je raven zvočnega tlaka Lp pri vseh frekvencah enaka.

Pri akustiki v gradbeni fiziki se za merjenje akustičnih lastnosti prostorov pogosto uporablja zvočni vir, ki oddaja zvok z zvočnim spektrom “pink šuma”. Je podoben belemu šumu, le ravni zvočnega tlaka se linearno znižujejo s povečevanjem frekvence.

(Hz)

40

30

50

60

70

80

Rav

en z

vočn

ega

tlaka

(dB

)

31 63 125 250 500 1 2 4 8 16

frekvenca valovanja (kHz)

Zvok in akustika

Fizikalno ima hrup zvočni spekter, ki je značilen za šum.

v fiziološkem smislu pa gre za nekoristno in nerazumljivo in nezaželeno zvočno informacijo, moteče zvočno valovanje in lahko tudi zdravju nevaren zvok.

Še posebej je moteč hrup, če je impulzen in vsebuje poudarjene tone.

Impulzen hrup je kratkotrajen z glasnostjo, ki za več kot 10 dB odstopa od trajnega hrupa.

Poudarjeni toni po jakosti za več kot 5 dB presegajo ravni hrupa obeh sosednjih slišnega frekvenčnega spektra

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

(Hz) frekvenca valovanja

(kHz)

40

30

50

60

70

80

Rav

en z

vočn

ega

tlaka

(dB

)

31 63 125 250 500 1 2 4 8 16

zvoč

ni tl

ak p

(P

a)

RM

S

čas (s)

(Hz) frekvenca valovanja

(kHz)

40

30

50

60

70

80

Rav

en z

vočn

ega

tlaka

(dB

)

31 63 125 250 500 1 2 4 8 16

Frekvenčna območja zvočnega spektra

V praksi razdelimo celotno frekvenčno območje v v naprej dogovorjena delna frekvenčna območja.

oktavna območja - srednja frekvenca posameznega območja s podvajanjem frekvenc: 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000 Hz.

tečna (ali 1/3 oktave) območja; srednja frekvenca terčnih območij 31,5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630,., 12.500, 16000 Hz

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Zvok in akustika

Raven zvočnega tlaka oziroma glasnost zvoka (hrupa) Lp se spreminja po času zato jo povprečimo v kratkih časovnih obdobjih.

Način povprečenja je lastnost merilnikov.

Po dogovoru se uporabljata »F« (fast, hitro) ali »S« (slow, počasno) povprečenje, za impulzni hrup pa»I« (impulzno) časovno povprečenje.

Tako dobimo L p,F , L p,S in L p,I (dB) glasnosti zvoka (hrupa). (krajši zapis L F , L I )

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Izmerjena glasnosti hrupa glede na načini časovnega povprečenja. Zato moramo pri rezultatih merjenja akustičnih pojavov vedno navesti kakšno je časovno povprečenje

Zaznavanje zvoka Slušni organi pretvarjajo mehansko valovanje v zraku v električne signale

zunanje uho z uhljem in sluhovodom; zbirata in vodita zvok to membrane , ki jo imenujemo bobnič, elementa ojačata frekvence ki jih oddajamo pri govoru;

srednje uho; ker bobnič zaznava le razlike v zračnem tlaku, se tlak na obeh straneh bobniča izravnava z nosno votlino s pomočjo Evstahijeve cevi; bobnič zvočni tlak spreminja v mehansko nihanje, ki se s pomočjo koščic (kladivca, nakovalca in stremenca) srednjem ušesu prenaša v notranje uho;

notranje uho sestavljata polž in slušni živec; slednji z lasastih čutnimi celicami mehansko nihanje pretvarja v električne signale

Vsi deli slušnih organov so je pri evoluciji razvili tako, da zaznavajo najbolje zvok, ki ga oddajamo z govorom in nas hkrati ščitijo pred prevelikimi jakostni zvokov, ki za govor niso pomembni. UN

I LJ,

FA, G

radb

ena

fizik

a; p

rof.

Sašo

Med

ved

Zvok ni pomemben samo zaradi govornih povezav. Glasba povečuje storilnost pri delu, zato jo pogosto poslušamo v ozadju. Zvok ima tudi terapevtske učinke, saj vpliva na ritem delovanja srca in dinamiko dihanja, ter lajša bolečine.

Pri oceni vpliva na počutje in zdravje ljudi so v ospredju škodljivi učinki hrupa. Hrup tako vpliva na:

storilnost, saj zmanjšuje koncentracijo in moti sporazumevanje;

povzroča okvare slušnih organov; te so začasne ali trajne; kar je odvisno od trajanja izpostavljenosti in glasnosti hrupa

deluje na srce in ožilje ter živčni sistem - posledice so lahko povišan krvni tlak, nepravilnost srčnega utripa, vpliva na presnovo, povzroča glavobole, ljudje postanejo razdražljivi, utrujeni, moten je spanec tudi ko niso več izpostavljeni hrupu.

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Zaznavanje zvoka – vpliv na počutje in zdravje

Glasnost hrupa (dB)

Vrsta dela

do 45 zahtevno umsko delo do 50 rutinsko umsko delo do 65 pisarniško delo do 70 zahtevno fizično delo do 80 rutinsko fizično delo

Glasnost hrupa (dB)

Posledica

65 psihološki vplivi 90 izguba sluha ob

večletni izpostavljanosti 100 začasna izguba sluha

ob izpostavljenosti v krajših obdobjih

120 prag bolečin 150 izguba sluha

Fiziološke enote vrednotenja ravni zvočnega tlaka (glasnosti) zvoka

Za naš sluh značilno, da različne frekvence zvoka enake jakosti ne zaznamo enako.

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Tako sicer slišimo vire zvoka s frekvencami med 16 Hz do 20000 Hz, vendar bistveno bolj frekvence, ki so značilne za govor (200 do 5500 Hz, najbolj pa frekvence okoli 4000 Hz), saj nas ostale frekvence pravzaprav motijo pri prepoznavanju govora.

Pri tem je za zaznavanje govora potrebna raven zvoka med 30 in 75 dB. Za primerjavo: glasbila v simfoničnem orkestru oddajajo zvok s frekvencami med 35 Hz in 10000 Hz pri glasnost zvoka med 30 in 100 dB.

govor glasba

Fiziološke enote vrednotenja ravni zvočnega tlaka (glasnosti) zvoka UN

I LJ,

FA, G

radb

ena

fizik

a; p

rof.

Sašo

Med

ved

Zaradi nelinearnost zaznavanja so uvedli fiziološko enoto, ki povezuje raven zvočnega tlaka oziroma glasnost zvoka Lp in frekvenco zvoka, ki ga vir oddaja. Imenujemo jo fon.

S foni lahko opredelimo mejo slišnosti in mejo bolečin zvoka.

Meja slišnosti navaja minimalno glasnosti zvoka Lp, ki jo še zaznamo pri različnih frekvencah zvoka.

Pri frekvenci 1000 Hz je enaka 0 dB, pri nižjih in višjih frekvencah pa mora biti glasnost vira večja, da ga zaznamo - na primer: 38 dB pri frekvenci 200 Hz. Pri nekoliko večjih frekvencah od 1000 Hz slišimo vir zvoka bolje in je meja slišnosti pod 0 dB, pri višjih frekvencah pa se krivulja slišnosti ponovno poveča. Tudi meja bolečin ima minimum pri frekvenci okoli 4000 Hz – 110 dB.

govor glasba


I LJ,

FA, G

radb

ena

fizik

a; p

rof.

Sašo

Med

ved

Med krivuljo slišnosti (0 fonov) in mejo bolečin (120 fonov) lahko prikažemo tudi druge “izofonske” krivulje.

Krivulje izofonov opredeljujejo kako zaznamo zvok z enako ravnjo zvočnega tlaka Lp pri različnih frekvencah. Tako na primer zvok s frekvenco 50 Hz zaznamo šele pri Lp večji od 41 dB.


I LJ,

FA, G

radb

ena

fizik

a; p

rof.

Sašo

Med

ved

Za poenoteno vrednotenje zvoka, ki ga dejansko zaznamo so bile uvedene različne utežne krivulje.

Izhajajo iz vrednotenja ravni zvočnega tlaka s foni. Utežna krivulja A se v akustiki najpogosteje uporablja in sovpada s krivuljo 40 fonov. Poleg A uteženja uporabljamo tudi B, C in D

Glede na uporabljeno korekcijsko krivuljo se zvočne ravni navajajo kot L A , L B , L C in L D v dB(A), dB(B), dB(C) in dB(D).

Če navajamo raven zvočnega tlaka z »A« uteženo vrednostjo, bomo od izmerjene vrednosti ravni (označimo jo tudi »Lin – linearno«) pri frekvenci zvoka 50 Hz odšteli 35 dB, pri frekvenci 500 Hz pa 8 dB. Na ta način spremenjeno vrednost ravni zvočnega tlaka označimo z L A in merimo z dB(A). Če je bila Lin izmerjena z “F” časovnim povprečenjem jo označimo z L A,F (dB(A))

Vrednotenje zvočnih virov

Osnovna lastnost zvočnega vira je njegova zvočna moč W.

Opredeljena je s količino zvočne energije, ki jo vir odda v časovni enoti. Merimo jo v W.

Zvočna energija se iz vira v okolico prenaša z zvočnim tokom.

Zvočna moč virov je zelo različna saj z govorom oddajamo zvočni tok nekaj mW, glasbeni instrumenti nekaj deset W, zvočna moč raketnega motorja je 100.000 W.

Vir zvoka je lahko izotropen (točkast), torej oddaja zvočni tok v vse smeri prostora enako, ali usmerjen. Najmanjša zvočna moč, ki jo še zaznamo je 10 -12 W. To vrednost imenujemo tudi referenčna zvočna moč vira W o .

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Analogno specifičnemu toplotnemu in svetlobnemu toku pri prenosu zvoka definiramo zvočno intenzivnost I.

Opredeljena je z zvočnim tokom, ki prehaja enoto površine v prostoru skozi katerega se širi zvočno valovanje. Merimo jo z W/m 2 . Najmanjšo zvočno intenzivnost, ki jo še zaznamo je 10 -12

W/m 2 . To vrednost imenujemo tudi referenčna zvočna intenzivnost I o .

Zvočna intenzivnost je proporcionalna kvadratu dejanskega zvočnega tlaka in obrazno sorazmerna z akustično impedanco snovi Z, ki prenaša zvok:

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Akustična impedanca Z (Ns/m 3 ) je snovna lastnost, ki predstavlja akustično upornost širjenju zvočnega valovanja v snovi. Torej bo širjenje zvoka manjše v snovi z večjo gostoto ali v snovi v kateri je zvočna hitrost nižja.

2 2 2 3 2 3 RMS RMS

4 2

p p Pa m s N m s W I

c Z kg m m kg m m ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

= = = = ρ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅


Zvočna intenzivnost I zvoka, ki se širi v zraku, pri dejanskemu zvočnemu tlaku p RMS 21 Pa (meja bolečin) je enaka:

Velik razpon zvočnih intenzivnosti I, ki jih zaznamo (za mejni vrednosti I 10-12 in 1 W/m 2 ), uho zaznava z logaritmično občutljivostjo. Zato, tako kot zvočni tlak, tudi zvočno intenzivnost vrednotimo z decidel (dB) kot raven zvočne intenzivnosti L I . Referenčni vrednosti je zvočna intenzivnost Io 10-12 W/m 2 . Pri referenčni vrednosti je L i 0 dB. Pri poljubni zvočni moči in zvočni intenzivnosti pa raven izračunamo z izrazom:

Pri širjenju zvoka v zraku sta Lp in Li enaki. Še je vir točkast in poznamo njegovo zvočno moč je I enak:

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

2 2 RMS

2

p 21 W I 1

c 1,27 341 m = = ρ ⋅ ⋅

B

[ ] I 12 o

I I L 10 log 10 log 10 log I 120 dB

I 10 − = ⋅ = ⋅ = ⋅ +

2 2

W W W I

A 4 r m = = ⋅ π ⋅


V akustiki merimo ravni zvočnega tlaka L p v okolju ali v stavbah v daljših časovnih obdobjih (T 24h (oznaka L 24 , dan (6-22) (L d ), noč (22-6) (L n ).

Pri vrednotenju zvočne ravni upoštevamo tudi različne dinamične lastnosti zvočnega valovanja. Vrednotimo jih s »časovno uravnoteženo karakteristiko« merilnika »F«, »S« ali »I«,.

Povprečno raven zvočnega tlaka imenujemo ekvivalentna zvočna raven Leq z oznako uporabljene “časovno uravnotežene karakteristike” merilnika (predvsem L eq,F , L eq,I ) .

Ekvivalentna raven zvočnega tlaka L eq ali ekvivalentna raven hrupa navaja konstantno raven zvočnega tlaka v časovnem obdobju T z enako zvočno energijo, kot jo je imelo resnično zvočno valovanje v istem časovnem obdobju.

Povprečenje zvočne ravni v daljših časovnih obdobjih UN

I LJ,

FA, G

radb

ena

fizik

a; p

rof.

Sašo

Med

ved

Najpogosteje merimo časovno odvisno zvočno raven uravnoteženo z “A” utežno karakteristiko. V tem primeru označimo vrednosti izmerjenih zvočnih ravni z L A,F ali L A,I ekvivalentno zvočno raven pa s L eq,A,F ali L eq,A,I in merimo z db (A). Zaradi logaritmične skale s katero merimo zvočno raven moramo časovno povprečenje vseh trenutnih zvočnih ravni L p,A,F izdelati na poseben način s pomočjo izraza v katerem je i število izmerjenih vrednosti:


Raven hrupa ob Aškerčevi cesti v Ljubljani čez dan ob delavniku. Ekvivalentna raven hrupa L eq,A,F je bila 67 dB(A). Poleg ekvivalentne ravni hrupa v zunanjem okolju so omejene tudi ekvivalentne ravni, ki niso presežene več kot 1% časovnega intervala. Označimo jih z L 1 . V tem primeru je L 1 74 dB. Obe vrednosti ustrezata zahtevam dovoljenih imisij hrupa v mestnem okolju

30

40

50

60

70

80

90

10:00 10:59 11:52 12:45 13:38 14:31 15:24 16:17 17:10 18:03 18:56

čas v dnevu

rave

n zv

očne

ga tl

aka

Lp,A

(dB(

A))

Lp(t)

L1

Lekv

[ ] i,A,F

n 0,1L

eq,A,F i 1

1 L 10log 10 dB(A)

n ⋅

=

=

∑

Katera področja pri načrtovanju objektov obravnava akustika v gradbeni fiziki ?

Opišite fizikalne lastnosti zvočnega valovanja in odnos med veličinami s katerimi vrednotimo valovanje (T, f, λ)!

Kaj navaja zvočni spekter? ko delimo zvok glede na frekvence in zvočni spekter (navedite primer tona, zvena in šuma) !

Kaj navaja raven zvočnega tlaka in pri katerih frekvenčnih območjih jo navajamo v akustiki stavb ? Kako so ta področja določena ?

Kaj navaja raven zvočnega tlaka, ki je označena z L A,F (kako jo določimo pri meritvami hrupa) ?

Kaj navaja raven zvočnega tlaka, ki je označena z L eq,A,F in L 1 (kako jo določimo pri meritvami hrupa) ?

Pojasnite kaj navajata veličini zvočna moč, zvočna intenzivnost, fon in dB(A)

UNI L

J, FA

, Gra

dben

a fiz

ika;

pro

f. Sa

šo M

edve

d

Mogoča izpitna vprašanja

zvok, akustika in zvočno ugodje · akustika je znanstvena veda, ki se ukvarja z nastankom,...

Documents