Fisica Tecnica - acustica e fotometria

5 - Acustica

Il suono - onda acustica che si propaga nel mezzo.

Protuberazioni, variazioni di pressione e di densità del particelle si muovono nell'ambiente.

L'onda sonora: andamento sinusoidale del quale possiamo definire la lunghezza d'onda λ passo percorso in un periodo di tempo t è c.t

c = velocità del suono = 340 …

Grandezze acustiche fondamentali:

• Pressione sonora: _AP = p(x) - p₀ [p_a]
• Intensità acustica: _J = _w/_s con w potenza con cui l'onda si trasmette nell'ambiente
• Densità di energia sonora: _D = _E/_V [j/m³]

(Legame tra J e D: J = D x c)

Pressione efficace:

Scala logaritmica:

• Livello ad intensità sonora L_j = 10 log₁₀ I/I₀ con I₀ = 10^-12 w/m² (intensità massima udibile a 1000 Hz)
• Pressione L_P = 20 log₁₀ p/p₀ con p₀ = 2*10^-5 p_a
• Potenza L_w = 10 log₁₀ w/w₀ con w₀ = 10^-12 w
• Densità L_d = 10 log₁₀ d/d₀ con d₀ = 10^-12 j/m³

Graphe:

Campi sonori - Spazio in cui è presente un insieme di onde sonore

Campi sonori:

• Suoni puri
• Livelli completi
• Intervalli di frequenza
• Banda di ottava

Onde piane: il campo sonoro assume la forma di un fascio di onde parallele

(la sorgente può essere immaginata come il centro di una sfera avente raggio infinito)

Onde sferiche: il segnale estinto da una sfera si viene generando onde concentriche.

Tipologie di sorgenti:

• Sorgente puntiforme = onda sferica
• Sorgente lineare = onda cilindrica
• Sorgente piana = onda piana

5 - Acustica

Il suono - onda acustica che si propaga nel mezzo.

Compr. condensazioni, variazioni di pressione e di densità: le particelle si muovono nell'ambiente.

L'onda sonora: andamento sinusoidale dal quale possiamo definire la lunghezza d'onda λ spazio percorso in un periodo di tempo T e c = ΔE/Δt

c = velocità del suono ≈ 20°C e c ≈ 340 m/s

t = periodo =¹/_f con f frequenza

Grandezze acustiche fondamentali:

- Pressione sonora:

ΔP = p(t) - P₀ [Pa]

- Intensità sonora:

J =^W/_S [W/m²]

con W potenza con cui l'onda si trasmette nell'ambiente

- Densità d'energia sonora:

D =^E/_V [J/m³]

(legame tra J e D: J = cD)

- Pressione efficace:

P_eq = √¹/_T∫ ΔP(t)² dt

Scala Logaritmica

• Livello di intensità sonora L_J = 10 log₁₀ J_J con J₀ = 10^-12 W/m² intensità massima udibile a 1000 Hz
• Livello di pressione L_p = 20 log₁₀ p_p0 con p₀ = 20 μ Pa
• Livello di potenza L_w = 10 log₁₀ W_W0 con W₀ = 10^-12 W
• Livello di densità L_D = 10 log₁₀ D_D0 con D₀ = 10^-12 J m^-3

1. JL₁ = 40 log₁₀ J_J0

2. JL₂ = 40 log₁₀ p_p0

3. JL₃ = 40 log₁₀ D_D0

10 log₁₀ ^J/_J0 + 10 log₁₀ ² = 10 log₁₀ ^J/_J0 + 3 → aumento di 3 unità (3 dB)

Campi sonori

• libero: quando le onde sonore possono propagarsi direttamente, immediata dalle sorgente
• reverberato: quando però le onde sonore sono soggette a riflessione, diffrazione e interferenze
• chiuso: spazio in cui emittente, la densità è sempre assume lo stesso valore costante in ogni parte

Caratteristiche del suono

• suoni puri
• suoni complessi
• intervallo di risonanza
• banda d'ottava
• banda di terzi d'ottava

Onde piane

onde piane: il campo sonoro assume la forma di un fascio di onde parallele (la sorgente può essere immaginata infinita con fronte sonoro ad una distanza minima della sorgente)

Onde sferiche

Onde sferiche: il segnale è costituito da una forma di onda generando onde concentriche

Tipologie di sorgenti

• - Sorgente appuntite = onda sferica
• - Sorgente lineare = onda cilindrica
• - Sorgente piane = onda piana

Propagazione del suono in campo aperto

Quando le onde si propagano senza incontrare ostacoli che generano fenomeni di diffrazione, riflessione e assorbimento...

• Attenuazione per divergenza

Hp: onde sferiche

nostro sorgente è isotropa

• Intensità sonora

considero due distanze

• considero delle onde cilindriche

N.B:

• Assorbimento del mezzo

L'aria non è un mezzo perfettamente elastico...

• Attenuazione del terreno

Attenuazione del suono dovuto alla presenza del suolo

ATTENUAZIONE delle BARRIERE ACUSTICHE

Per ridurre un suono industriale si ricorre spesso alle barriere acustiche, per dimensionare le barriere bisogna considerare i fenomeni diffrattivi di aggiramento.

La parte costruttiva è la banda dentro uno schema di onde quadricate.

Per fare coperture visive e caos usare barriere alberature da usate rendenti.

DIMENSIONAMENTO di una BARRIERA

• Considerazioni geometriche in confronto di visIVA tramite delone la sezio astena intrcuta frattio considerare seguente
• Costante dell’attenuazione è numero di freek...

Con questo numero si ricavaHai un numero di lanina:

attenuazione con orgone fontiforme

attenuazione con segante detenionato lment: :

• A₀ = 10 log₁₀ (300)
• A_S = 10 log₁₀ (55N)

PSICO-ACUSTICA

Si occupa dei rapporto sensibil protettiva nel campo dell’acustica ambientesl.

Il rapporto acustica presenti una frequenza tale sopra i 2000 Hz, sotto incidXXO nel campo degli aratrion – nelno: nie tetre.

Audiogrammum romeno o Scalea da Phon

Un grafico che rappresenta il comlamento dell’uditio umano in rilciamento dei soni prra.

In ordinata il livello di autismo si esprlanata in relative coso soglia di altidsa, e in assisse le volte prxssenti in scalolo logaritmica.

Si determina come il punto in un sia punto di rilciamento le norma detta frequentia.

Se vuoi piacese sapere variita’ e ssa sapere il angio di riumLima in questo modo si determinario dei punti che unCe generano la curve ISOXnaizone o Issoseanione.

A 1000 Hz, P.Po quindi L_F = 0 ?

FONOMETRIA

Disciplina che analizza e quantifica le xrso.

Per effettuare la misura del suono si usa il fonometro esso e doté ato di un microfo che rilceva variazioni di prusione di aria ........ umpo per tascuranno la segnale Acuriva.

• Ed una volta ora ........
• Questa valoXXa saievie medio efficceive, ovvero media del esclusione poteva.
• Il niveau leguamento di stabilizza utilizzare parcolo con periodic o T. Indica il ivene scosCo maX su casemsd.

Le normative prjada convenzione Acustica per uso di sitory sspcrrano le infroolori exemser de studelol. Speciace aqui

Una squadra di distrubio dividano da regulano vista di scer...

T divisno co costo _{caso coso}

T una traxia coi: _{T.A divisor}

M = 10 log _{10. F / 100}

SEI- ENERGIA EQUIPONEMENTE in te xrsoo

Single Event Level coinvolzizasine si nie nono il tempo di esercizio txc – no tenarmo

PANNELLI FONOASSORBENTI

Onde sonore si dissipano all'interno dei canali del materiale

• MATERIALI POROSI
• PANNELLI VIBRANTI
• PANNELLI FORATI

ACUSTICA DEGLI AMBIENTI CHIUSI

L'acustica degli ambienti chiusi e considerazione dell'efficacia della RIVERBERAZIONE

• TEMPO DI RITARDO: quando lo spessore finale è passato un periodo di tempo finché l'onda non ha raggiunto,è conclusivo un tempo chiamato tempo di ritardo
• CODA SONORA: quando lo spessore finale è indeciso, anche le onde riflesse continuano a generareuna gamma non indicazione propaganda.

INDICE DI QUALITÀ ACUSTICA

La qualità del suono in uno sala viene caratterizzata dal TEMPO DIVERBERAZIONE

• Si nota la sorgente smette di irradiancia. Ciel quando il suono si riduce di 60 dBsmaterializzazioni.
• Ponendo in considerazione il rilievo di densità sonora nel momento in cui la sorgente destra lascia di Transformare una sonda (D):
  • D1 = log Di
  • D2 = log Dr

Il tempo in cui la densità sonora si riduce di 60 dB viene calcolato tramite la FORMULA DI SABINE(determinato sperimentalmente)

T = 0,16 x V / A

Questo parametro consente di valutare in quanto tempo il suono in un ambiente chiuso si riduce.

T = 0,16 V / √[Σ(1-a_m)]

Dimostrazione teoria di Sabine

Ipotesi :

1. densità di energia acustica uniforme

2. Ipotesi di continuità: suppongo che in ogni istante vi sia assorbimento di energia acustica da parte di ogni elemento infinitesimo delle parete

3. Fenomeno ed acquisito statisticamente: libero cammino medio, l_med

Bilancio dell'energia acustica:

E_en = E_ass + ΔE

Per un intervallo di tempo infinitesimo dt: E_m = W d_t

Per l'ipotesi 2 l'energia acustica che colpisce la pareti in intervallo di tempo dt pari ad energia, circolante per il numero di volte in cui l'onda colpisce la pareti, media nell'unità tempo

W_l = V.D / t_med

Energia associato della pareti nell'unità di tempo dt

Variaz dell'e. circolante : ΔE = ∫(dE/dt) dt

- sostituisco

W d_t = V.D / t_med d_t + V (dD/dt) dt

Condizioni al contorno per t=0 D = D_tr quindi ln D_tr = CA

ln D / D_tr = -CA / ΔV

per t= τ₆₀ D/D_tr = 10^-6

τ₆₀ = 0,16 V / A

Isolamento acustico

di un ambiente edilizio eseguito nel ridurre i rum, indesiderati degli ambienti confinati.

Considero due stanze separate da un tavolato.

La stanza S, da cui parte il suono. Tramite la vibrazione

nel tavolato si trasmette, per esempio, nel connesso nella ventilazione (ponti acustici)

S riduice da isolamento di rumore esterno - isolamento acustico.

Da l_wi a l_we (livello di potenza acustico)

Infoemiami per potere di lavoro acustico T

_wie potenza sonira uscente

_wii potenza sonora incidente

COEFFICIENTE DI TRASMISSIONE

dimostrazione inizio:

l_wie - l_wii = 10 log₁₀ ( ^wii/_wwe ) = 10 log₁₀ ( ^wii/_wwe ) = 10 log₁₀ ¹/_T = T

6- Fotometria

Definizione: scienza che studia la misura della luce, cioè quella forma di energia radiante capace di suscitare una sensazione visiva. La luce è un’onda elettromagnetica caratterizzata da:

• lunghezza d'onda λ [m]
• frequenza ν [Hz] f=1/T
• periodo T [s]
• velocità v [m/s] velocità della luce C: 300 000 km/s

Legame tra lunghezza d'onda e frequenza: al variare della lunghezza d'onda e della frequenza le onde elettromagnetiche ci producono differenti aspetti. Possiamo infatti distinguere lo spettro solare in base a delle lunghezze d'onda e notiamo come cambia il loro proprio colore con le caratteristiche:

• infrarosso λ_min780 nm raggi visibili raggi infrarossi

Grandezze fotometriche

1. Flusso luminoso: misura la potenza radiante emessa da una sorgente.

φ = k Φ(λ) v(λ) dλ [lumen] W(λ) potenza irradiata [watt] k costante [lumen/watt]

2. Intensità luminosa: determina la distribuzione spaziale di un flusso luminoso che invade nello spazio circostante in modo non uniforme. Questa grandezza tiene conto della natura della sorgente.

Solido fotometrico

• I_v = dφ / dΩ [lumen/steradianti]
• dΩ elemento solido
• dΩ = dS [steradianti]

3. Illuminamento o Enegia Luminosa: grandezza che descrive il flusso di flusso luminoso emesso ricorda in una superficie

E = dφ / dS [lx (lumen/m²)] I_s = intensità luminosa nel campo del superficie E = a qualunque distanza

4. Luminanza: descrive la sensazione prodotta nell’occhio da una superficie brillante. (Quantità della luce passata da un angolo)

è il rapporto tra l’intensità luminosa emessa in una direzione e la superficie emittente proiettata su un piano perpendicolare alla direzione stessa.

L = I_x / S_cosθ [nt] [cd/m²] S = superficie reale S’ = superficie ortogonale al flusso

Curve di visibilità

coefficiente di visibilità

λ (m) 0.4 0.5 0.6

Visione diurna

Visione scotopica

v (λ) / V_max rapporto tra alte lunghezze d'ondaemessività luminosa emessa e scotopica