Fisica tecnica ambientale

Illuminotecnica

Cos'è la luce?

È una particolare forma di radiazione elettromagnetica

Variazione di qualità dello spazio trasportabile da fotoni.

La luce è quella parte di fotoni percepita dall'occhio.

"È la percezione umana di una parte di radiazione"

La luce è visibile ad una lunghezza d'onda λ compresa tra

• 0,38_μm = 0,74_μm
• 380_nm = 740_nm

Le radiazioni elettromagnetiche possono avere qualsiasi lunghezza d'onda

• δ → X → UV → luce → infrarosso → microonde → radio

λ 0,38_μm

λ 0,74_μm

Sole

Il sole possiede tutte le lunghezze d'onda.

Il calore deriva dalle radiazioni visibili e dagli infrarossi e ci abbronziamo con gli UV.

UV, raggi e raggi X in quantità eccessive sono mortali.

Nel campo del visibile non tutte le radiazioni sono viste allo stesso modo.

Si immagina la luce come un insieme di fotoni con diverse lunghezze d'onda.

La potenza esprime la quantità di energia per unità di tempo.

• F = m·a _{legge di Newton}
• L = F·S _{lavoro compiuto da una forza}
• ä = divi_a/divt _{accelerazione}
• V = dis_x/divt _velocità
• P = di_L/dt _{la potenza è lo derivato del lavoro rispetto al tempo}

Se la forza è costante, allora P̅=F̅V̅

Se consideriamo un sistema questo possiede un'energia E.

Energia => capacità di compiere un lavoro

Un sistema, è in grado di scambietest e ricevere energia come il calore o un lavoro

ΔE = Q - L

in termini istantanei:

dQ/dt = Q - P

Ad ogni radiazione elettromagnetica, possiamo associare una potenza PA = potenza associata ad una certa lunghezza d'onda

PA = lim(Δλ→0) [PA(Δλ) Δλ] / Δλ = dP/dλ

SPETTRO DELLA RADIAZIONE

Ci dice come è distribuita la radiazione

Cambiando la lunghezza d'onda ottengo COLORI DIVERSI!

Prendendo due lunghezze d'onda, ad esempio 400nm e 600nm per avere la stessa luminosità quella a 400nm ha bisogno di una potenza circa 10 volte superiore

555 nm = massimo stimolo luminoso a parità di potenza con le altre lunghezze d'onda

v(λ) = fattore di visibilità

v(λ) = Pλ (555nm) / Pλ(λ)

Il fattore di visibilità, non dipende dalla luminosità

La rappresentiamo come una curva continua, in realtà non lo è poiché è ricavato mediante esperimenti.

NON ESISTE UN'EQUAZIONE

CURVA DI VISIBILITÀ PER UN OCCHIO NORMALE

La luce ha proprietà ADDITIVE

Κmax Σ⁷³⁰_λ=380 Pλ · v(λ) · Δλ = Φ

S₁

S₂

P

L₁ = 50 cd

L₂ = 200 cd

cos α₁ = ²⁄₃

cos α₂ = ²⁄₁₅

E = 50 · ²⁄₃² + 200 · ²⁄₁₅² = ^{50 · 2}⁄₉ + ^{200 · 4}⁄₂₂₅ = ¹⁰⁰⁄₉ + ⁸⁰⁰⁄₂₂₅ = 40,2 lux

Se α è 4 volte più potente ma influisce 7/8 volte di più perchè l'angolo α è più piccolo

Prendendo una plafoniera 0.6 x 0.6 m:

Φ = 4000 lm

Δ = 0.6 x 0.6 = 0.36 m²

M = ^Φ⁄_Δ = ^{11111 lux}⁄_m²

LUMINANZA:

Un quanto di flusso luminoso irradiato da una certa direzione via un certo punto

L = ^dΦ⁄_{dA dΩ} → ^lux⁄_{m² sterad} → ^cd⁄_m²

Se la plafoniera ha un angolo solido (Ω) di 2π

L = ^M⁄_Ω = ¹¹¹¹¹⁄_2π = 1770 π

"La luminanza ci permette di calcolare l'illuminamento in un punto"

alle coordinate:

• (0,0)
• (0,0)
• (0,4)

non ha nessun colore

Più le coordinate sono vicine al bordo della curva, più i colori sono saturi.

Corpi neri:

L'emissione di colore dipende solo dalla loro temperatura.

luce calda -> gialla (temperatura bassa) luce fredda -> azzurrina (temperatura alta)

Tono λ(P), Saturazione = BP/BR

La luminosità non compare in questo diagramma. In questo diagramma non ci sono grigi, né neri né marroni.

La linea retta è la linea dei magenta che non sono toni puri. Il tono di Q, è il tono complementare a Q.

Tono complementare:

Quel tono che consente di ottenere il bianco puro se miscelato con il tono di partenza.

L'orecchio umano percepisce dai:

F = 16 - 20'000 Hz

PRESSIONE ACUSTICA: La pressione in un certo istante meno la pressione media.

p_a(t) = p(t) - p̅

Rappresentazione della pressione acustica, si aggira attorno allo 0

Un suono qualunque può essere considerato come la combinazione di suoni puri (descritti da sinusoidi)

PRESSIONE EFFICACE:

p_eff = √(1/T₀) ∫_to^to+T₀ p_a² dt

L'onda è descritta da 3 parametri: p₀, p_eff, λ

Minore è la frequenza, maggiore la lunghezza

“E ONDE ACUSTICHE AGISCONO DIRETTAMENTE IN ARCHITETTURA”

DIFLESSIONE: speculare ε=½ diffusa ε=1

If(d) - If1(d₁) - 20 log d + 1,8 d (If1)(d-d₁) + 10 log (α)

(l'intensità diminuisce all'aumentare della distanza)

Guadagno

Aumento o diminuzione dell'intensità

10 log Q

All'aperto

S_x R_x (Il modo in cui R sente S_x dipende dalla distanza, da come viene emesso il suono e dall'assorbimento di questo da parte dell'aria)

Al chiuso

S_x L_x Al chiuso le riflessioni del suono sono infinite e mano a mano l'intensità diminuisce

Velocità del suono: 340 m/s

Acustica Statistica

Riverbero:

Sovrapposizione di tutte le onde, dirette e riflesse

Coda sonora: nel parlato deve essere breve

Sono delle persone

Ap=0.5m²

Np=20

∆=Apers-Asocc=Ap-S_p+Np=-(2.2S_p+22.5t(20x0.9))=622m²

α=0.16

α=0.25, 1:3

622

MATERIALI FONOASSORBENTI

• fibrosi/porosi

d

PANNELLO DI SPUGNA

PIÙ È SPESSO IL PANNELLO, PIÙ È EFFICACE

α _spessore

α _isolante

Per isolare 100dB servono almeno 8cm

α=

risonanti

d

membrana

f₀=60

Per modificare la frequenza (f) posso cambiare la massa frontale (_mf) o lo spessore (d)

d=

f₀²

(aria che entra ferma una massa la frequenza dipende solo dalla geometria)

CAMERE RISONANTI DI HELMHOLTZ

Per aumentare l’isolamento acustico possiamo:

1. migliorare l’isolamento
2. agire sull’ambiente

Anche se prendo il valore medio ad ogni ottava, ottengo sempre risultati differenti

Maschera di controllo

Sovrappongo la maschera in modo che la somma delle differenze tra la maschera ed il potere fonoisolante sia < 3 db

Il valore a 500 Hz è il valore convenzionale