所述声学是它研究生产,传输,存储,感知和声音的再现物理的分支; 也就是说,它详细研究了通过物质传播的声波,该物质可以是气态,液态或固态,因为声音不会在真空中传播。声音是在声学主元件,并且由声波,当在空气中的压力振荡被转换成机械波产生的。
什么是声学
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它是物理学的分支,研究声波在传输和目的地期间的产生和行为以及它们的组成。当谈论什么是声学时,它还指的是对传播声音的物理空间或场所的研究,并且它在活动,演播室和公共场所具有多种应用。
同样在音乐中,该术语可以通过使用以声学方式产生声音的乐器来理解,而忽略诸如电吉他之类的电气或电子元件。
声学学什么
这门科学研究的是声波的行为,它们是共振振动的振荡或波动,以及它们的传播,这可以理解为声波从其起源到目的地的传导。声波在其中传播的介质必须具有弹性(能够通过外力发生可逆的变形),惯性(可以保持静止)和质量(物质的量)。它们具有振幅(波动中的最大值和最小值),频率(每秒的振荡次数或重复次数),速度(从产生到到达接收器所经过的时间),长度(波的长度或其中两个峰或谷之间存在的距离),周期(重复的每个周期的时间),幅度(信号能量的数量,并不表示体积),相位(一个波相对于另一个波的位置)和功率(每个声源每时间的声能量)。
根据它们在介质中移动的方式,有两种类型的波:纵向(移动将平行于传播方向)和横向(移动垂直于传播方向)。
在声学现象中,不仅研究了人耳可以轻松感知的声音,还研究了次声和超声。的声是那些声音频率是低于人耳能够感知(20赫兹),但对于一些动物是相当明显并且用作长距离通信;而超声波是由人类感知的听觉上方的波,在约20000赫兹。
对于本研究,声音以振动的形式构成能量的传输,其速度将取决于介质的密度和空气的温度。在固体和液体中的速度将比在气态介质(空气)中的速度更高。空气中的声速在20ºC时约为每秒344米,尽管温度每升高1摄氏度,声波的速度就会以0.6 m / s的速度增加。在液体(特别是水)中,速度将约为1,440 m / s,而在诸如钢的固体中,速度将约为5,000 m / s。
声学史
它的历史可以追溯到古罗马和希腊,在那里为此目的建造了许多音乐和戏剧表演。希腊哲学家和数学家毕达哥拉斯(Pythagoras)(公元前569-496年)开始研究声学现象,注意到音程的差异,用数字表达了这些观察结果,并定义了今天所谓的谐波和不谐音。后来,科学家亚里斯多德(Aristotle,公元前384-322年)给出了有关海浪的第一近似值,并将其描述为坠落并撞击“下一空气”的空中膨胀和收缩。罗马建筑师和工程师Marco VitruvioPolión(80 / 70-15 AC)是建筑声学的先驱,他撰写了关于剧院中发生的声学现象的文章,并因此而有了许多记录在建造剧院和音乐场所时要考虑到声场。
后来,工程师,物理学家和数学家伽利略·伽利莱(Galileo Galilei,1564-1642年)结束了毕达哥拉斯的研究,他更清楚地定义了波,产生了生理声学,并将其描述为大脑将其解释为声音的刺激,心理声学。法国哲学家和数学家马林·梅森(1588-1648)进行了声音传播速度的实验。和艾萨克·牛顿(Isaac Newton,1643-1727),提出了固体中声音的速度。物理学家约翰·威廉·斯特鲁特(1842-1919),也被称为雷利勋爵(Lord Rayleigh),写过有关弦,和膜片上声音产生的信息。
历史上其他对声场有贡献的著名人物是天文学家,数学家和物理学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,1749年至1827年),主要研究声音传播。物理学家,医师赫尔曼·冯·亥姆霍兹(1821-1894)研究了音调与频率之间的关系。发明家,科学家亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell,1847-1922年)通过观察某些材料可以转换和传输声音振动来开发电话。发明家Thomas Alva Edison(1847-1931)通过留声机的发展实现了声音振动的放大。
声学分支
根据波的传播介质及其实际用途,有几种分类可以共同帮助定义什么是声学。他们之中有一些是:
声学声学
尽管很多人对此感到好奇,但这是一个多余的术语。声学存在于所有分支机构中。例如,在物理声学中,它涉及对声音现象的分析,对其进行控制的定律,其在介质中的传输及其特性;而声学计量是一个负责校准仪器,以测量声音大小对他们的记录的量化或生产它们的。
生理声学
研究耳朵和喉咙以及破译波的大脑区域。这里既包括发出的声音,也包括对它们的感知和障碍。
建筑声学
它负责研究围墙和空间中的声学,它们的行为,如何适应和设置这些空间以最佳利用声音特性并在受控空间中有效传播。该部门帮助开发了用于此目的的合适外壳,例如隔音罩。
工业声学
该分支机构负责减弱工业活动产生的噪声的影响,以通过某种类型的隔音材料保护工人免受噪声污染及其攻击。
环境声学
研究室外存在的声音,环境中的噪声及其对自然和人的影响。这些噪声是由交通,不同类型的运输,营业场所,社区和不同的日常人类活动产生的。该部门促进噪声的管理和控制,以减少噪声污染。
声污染
音乐声学
它是研究乐器产生的声音,其音阶,和弦,和声的一种。也就是说,对音阶的调整相同。除了前面提到的那些,还有其他分支,例如:
- 航空声学(空气中移动产生的声音)
- 心理声学(人类对声音及其影响的感知)
- 生物声学(研究动物的听力并了解他们的感知的研究)
- 水下(探测带有声音的物体,例如雷达)
- 电声学(研究用于捕获和处理声音的电子过程)
- 语音(人类语音的声音)
- 宏观声学(大声研究)
- 超声波(研究听不见的高频声音及其应用)
- 振动的(对具有执行振荡运动的质量和弹性的系统的研究)
- 结构的(研究通过振动传播通过结构的声音)等等。
声学现象
它们是由于传播介质中存在的障碍或变化而影响其特性的声波失真。这些声音现象包括:
- 反射:这是指声波遇到坚固的障碍时,使其偏离原来的路线,从而产生“反弹”效果,使声波返回到其发出的介质。
- 回波-在波浪反弹并以大约0.1秒的间隔重复循环反射时发生。要感知它,声源和反射它的表面必须相隔不小于17米。
- 混响:这是一种类似于回声的现象,区别在于重复时间少于0.1秒,并且产生的效果是声音延长。在这种情况下,光源和反射面之间的距离必须小于17米。
- 吸收:当波到达表面并中和或吸收部分波,其余波被反射时。录音室中使用的隔音板具有这种特性,尽管它们几乎完全吸收声音。
- 折射:它们是声音从一种介质传递到另一种介质时所经历的曲率,其方向和速度将取决于传播介质的温度,密度和弹性。
- 衍射:是指波浪遇到障碍物时,障碍物的长度小于其路径长度,从而导致其围绕该障碍物,并使波浪“分散”。
- 干扰:当两个或多个不同的波相交或重叠时发生。通常,它们具有相反的轨迹,因此它们将彼此“碰撞”。两个波的振幅越相等,干扰指数就越大。
- 脉动:出现在两个频率不同但非常接近的波中,这是人耳无法察觉的,因此被视为一个频率。
- 多普勒效应:当发射器和接收器靠近或远离时,当波频率增加或减少时,就会感觉到这种现象。例如:当您听到一辆救护车或巡逻车到来时,它经过并再次驶离。
什么是噪音污染
它是特定空间中环境变化的声学版本。当存在噪声污染时,将理解存在过多的声音或噪声会改变环境。
什么是吸音泡沫
当前有各种材料的目的是控制和减少各种空间中的多余声音,例如海绵或隔音泡沫,这是一种聚氨酯,具有吸收高达100%能量的特性入射声根据其吸收系数而定。这种材料主要用于录音,广播,电视和音乐工作室,例如,可以拾起原声吉他音符而不会产生混响或回声效果,因此它们可以“清除”任何直接或间接的噪音污染。 。有两种设计成可按一定比例吸收的元素:吸声材料和选择性元素或也称为谐振器。
前者用于在太空进行的活动中获得足够的混响时间,减少或消除回声,并消除场地外的污染噪声。使用最广泛的是涂层石棉,涂层聚酯纤维和柔性三聚氰胺树脂泡沫。
秒是用于寻求大量吸收低频,原则上减少混响时间的秒数。它们可以用作吸收性材料的补充,也可以单独用于上述目的。
谐振器的类型为:
- 膜的或隔膜的:无孔且柔软的材料,例如木材。
- 简单空腔:由封闭的空气腔形成,该空气腔通过狭窄的开口与房间相连。
- 基于开槽面板的腔室歧管:由无孔且刚性的材料制成的面板,该面板已钻出一系列圆或槽,这些圆或槽将与房间的墙壁保持一定距离,以便有一个空间由两个表面形成的封闭空气。