fachowo

ePodloga.pl / Artykuły

Drewno, a akustyka

Drewno, a akustyka

12-09-2009, opracowanie: ePodloga.pl

 

Akustyka najprościej mówiąc zajmuje się badaniem zjawiska oddziaływania i powstawania fal akustycznych. Fale akustyczne to pewnego rodzaju zaburzenia i związane z nimi drgania cząsteczek. W zależności od częstotliwości drgania tych cząsteczek mamy do czynienia z różnego rodzaju dźwiękiem. W tym artykule rozpatrywać będziemy tylko dźwięk słyszalny. Akustyczne właściwości drewna to inaczej cechy wywierające wpływ na przebieg zjawisk dźwiękowych w nim zachodzących. Decydują one o możliwościach i zakresie zastosowania drewna, jako materiału rezonansowego (budowa instrumentów muzycznych) i jako materiału dźwiękochłonnego. Istotną role w tym odgrywają trzy zasadnicze rzeczy:

 

·      Prędkość rozchodzenia się dźwięku

·      Oporność akustyczna

·      Tłumienie dźwięku

 

Na akustyczne właściwości drewna wpływa przede wszystkim jego budowa, zależność czy jest to drzewo późne czy wczesne, promienie rdzeniowe i przewody żywiczne oraz wilgotność i temperatura. O zastosowaniu drewna, jako rezonatora decyduje głównie moduł sprężystości i jego gęstość, a jako izolatora o jego porowatość. Porowatość jest stosunkiem objętości porów do całej jego objętości. Wraz z wzrostem gęstości porowatość drewna maleje.

 

Prędkość rozchodzenia się dźwięku w drewnie

W drewnie mogą rozchodzić się dwa typy fal:

 

·      fale podłużne, gdy drgania odbywają się równolegle do kierunku rozchodzenia się fali

·      fale poprzeczne, gdy drgania odbywają się prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali.

 

Prędkość rozchodzenia się fal podłużnych jest wprost proporcjonalna do modułu sprężystości materiału i odwrotnie proporcjonalna do jego gęstości.

 

Tłumienie drgań

Ze zjawiskiem tłumienia drgań mamy do czynienia w momencie, gdy fala akustyczna zderza się i odbija od pewnego ciała. Wówczas fala traci swoje natężenie, a jej amplituda maleje. Cały proces nazwany jest tłumieniem. Tłumienie wewnętrzne zachodzi wewnątrz materiału i wyrażane jest w dB/m. Spowodowane jest wewnętrznym tarciem cząsteczkowym w wyniku, którego wydzielana jest energia, której część jest następnie zamieniana w ciepło. Od absorpcji fal dźwiękowych w ciałach stałych zależy jego tzw. moduł sprężystości. Największym modułem sprężystości i najmniejszym współczynnikiem tłumienia charakteryzują się stal, metal, miedź. Dlatego używane są np. do produkcji dzwonów. Poniżej współczynniki sprężystości kilku wybranych materiałów:

 

 

Materiał

Współczynnik sprężystości (E, Mpa)

 

Stal

21   * 10^4

Beton

3     * 10^4

Mur

(Od 0.2 do 1.0) * 10^4

Drewno iglaste (przekrój podłużny)

 

1.0  * 10^4

Drewno iglaste (przekrój poprzeczny)

 

0.03* 10^4

Styropian

Od 3.5 do 9.5

 

 

Zastosowanie drewna w instrumentach muzycznych

Drewno znalazło szerokie zastosowanie w produkcji instrumentów muzycznych. Powodem tego jest fakt, że jest dobrym rezonatorem, a tym samym dobrze wzmacnia dźwięk strun. Drgania możemy podzielić na dwa typy: własne oraz drgania wymuszone. Drgania własne to takie, które tworzą charakterystyczne dla danego przedmiotu tony własne w zależności od częstotliwości. Drgania wymuszone natomiast spowodowane są działaniem zewnętrznym, na przykład wprawienie w ruch struny powoduje drgania wymuszone. Rezonacja to specjalny przypadek kiedy drgania wymuszone charakteryzuje wysoka amplituda podczas małego tłumienia wewnętrznego. Proces ten wykorzystuje się w instrumentach muzycznych. Drewno użyte do ich budowy powinno mieć jak najmniejsze tłumienie wewnętrzne. Najlepsze do tego celu jest drzewo iglaste na przykład świerkowe, jodłowe lub sosnowe. W przypadku gatunków liściastych dobrze, jako rezonator sprawdza się jawor, klon lub grab.

 

 

Dźwiękkochłonne właściwości drewna

Współczynnik pochłaniania nazywamy stosunek energii pochłoniętej do energii padającej na materiał. Im jest on większy tym bardziej dźwiękochłonny jest materiał a co za tym idzie jest lepszym izolatorem. Jak już wcześniej wspomnieliśmy główny wpływ na to w przypadku drewna ma porowatość, dlatego najlepszym izolatorem akustycznym są gatunki drewna o małej gęstości. Dobrym izolatorem wśród drewna jest na przykład świerk lub sosna. Chcąc naturalnymi sposobami zwiększyć powierzchni drewnianej współczynnik pochłaniania należy pokryć ją regularną siecią otworów. Do dobrych izolatorów akustycznych, jeśli chodzi o inne materiały niż drewno, zaliczyć możemy na przykład korek, styropian lub gumę, do kiepskich natomiast metal lub stal.

 

Poniżej tabela przykładowych materiałów i ich współczynniki absorpcji w zależności od częstotliwości:

 

 

Materiał

Częstotliwość

 

 

  125    250   500   1000  2000  4000

Cegła, glazurowana

            0.03     0.03      0.03      0.04      0.05      0.07

Cegła, nieglazurowana

0.01      0.01      0.02      0.02      0.02      0.03

Cięzki dywan na betonie

0.02      0.06      0.14      0.37      0.60      0.65

Betonowy blok, lekki, porowaty

0.36      0.44      0.31      0.29      0.39      0.25

Betonowy blok, ciężki, malowany

0.10      0.05      0.06      0.07      0.09      0.08

Podłoga:

 

Beton

0.01      0.01      0.015    0.02      0.02      0.02

Linoleum, asfalt, guma, korek

0.02      0.03      0.03      0.03      0.03      0.02

Drewno

0.15      0.11      0.10      0.07      0.06      0.07

Parkiet klejony do betonu

0.04      0.04      0.07      0.06      0.06      0.07

Szkło:

 

Duże bloki ciężkiego szkła

0.18      0.06      0.04      0.03      0.02      0.02

Szyba w oknie

0.35      0.25      0.18      0.12      0.07      0.04

Marmur lub klejone kafelki

0.01      0.01      0.01      0.01      0.02      0.02

Sklejka

0.28      0.22      0.17      0.09      0.10      0.11

Basen, powierzchnia wody

0.008    0.008    0.013    0.15      .020      0.25

Powietrze

0.09      0.20      0.49      1.20      2.90      7.40

Otwarte drzwi I okna

1.00      1.00      1.00      1.00      1.00      1.00

 

 

Absorpcja przez krzesła I ludzi:

 

Metalowe I drewniane krzesła

0.15      0.19      0.22      0.39      0.38      0.30

Pewna grupa ludzi w pokoju

2          3          4          5          5          4

Audytorium siedzące w stopniowanych rzędach

0.60      0.74      0.88      0.96      0.93      0.85

 

Tagi: podlogi,drewniane,drewno,deska,parkiet,akustyka,cisza,halas,decybele

drukuj Drukuj | pobierz Pobierz | polecanie Poleć znajomemu | ulubione Ulubione | dyskusja Forum
Ocena: ocena 1 ocena 2 ocena 3 ocena 4 ocena 5

Wszystkie artykuły


| 1 | 2 | 3 | Pokaż wszystkie


Deska Barlinecka


Statystyki





O nas / Kontakt / Regulamin / Banery / Linki / Wszystkie artykuły / Mapa serwisu
Interesuje Cie współpraca? Zajrzyj do działu Reklama
Projekt i realizacja: iTools
2010, ePodloga.pl , wszystkie prawa zastrzeżone.