Ugrás a tartalomhoz

"B" Tételű modul - Fenntartható mezőgazdasági rendszerek és környezettechnológia

Szaktudás Kiadó Ház ZRt. (2008)

Szaktudás Kiadó Ház ZRt. a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

A hang terjedése

A hang terjedése

A zajforrás mindig rezgést végző elemi részecskék halmaza. A rezgés tovaterjedése a rugalmas közegben a hullámmozgás, amely csak tömeggel és rugalmassággal rendelkező térben terjedhet. A zavarás kiterjedését hangtérrel jellemezhetjük, amely az a tér, melynek pontjaira a zavarás kiterjed.

A hullámmozgás lehet:

  • Longitudinális (folyadék és gázok)

  • Transzverzális és longitudinális (szilárd testek)

  • A terjedési sebességet szilárd testek esetén a rugalmassági modulus és a sűrűség határozza meg alapvetően.

Hang terjedési sebessége szilárd testben, ahol: Ev = rugalmassági modulus r = a közeg sűrűsége

Terjedés légnemű közegben csak longitudinális hullámmozgás, hőmérséklet függő, de a terjedési viszonyt alapvetően a hőmérsékleti gradiens és légmozgás határozza meg

Hang terjedési sebessége levegőben,ahol: r a közeg sűrűsége K: fajhőviszony (levegőre 1,4) p: hangnyomásszint

Terjedés folyadékokban csak longitudinális hullámmozgással lehetséges

Hang terjedési sebessége folyadékokban, ahol K: Kompressziós modulus (vízre: 2,2.109 N/m2) b: kompresszibilitás

Terjedés szabad térben, pontszerű hangforrás esetében a hangterjedés koncentrikus gömbökkel modellezhető, ahol a gömbök sugara és a hang intenzitása (a terjedés irányára merőleges egységnyi felületen időegység alatt átáramlott energia) fordítottan arányos. Vonalszerű hangforrás (pl. csővezeték) esetén a modell közös tengelyű hengerekként képzelhető el, a sugár növekedésével a hang intenzitása itt is csökken, de a csökkenés kisebb mértékű, mint az előző esetben. Amennyiben a hangforrás sík felület, akkor a hang síkhullámok formájában terjed. A bemutatott idealizált terjedési módok mellett a ténylegesen mérhető hangnyomás értékét a hangforrás távolabbi környezetében a levegő csillapító hatása, a talaj, a növényzet és egyéb árnyékoló elemek befolyásolják. A szabadtéri terjedést befolyásoló tényezők:

  • A levegő hangelnyelése (csillapítása): Frekvencia, hőmérséklet, páratartalom

  • A növényzet hatása: (sűrűség, aljnövényzet, zajforrás magassága)

  • Hangvisszaverődés növelő hatása

  • Meteorológiai hatások: Szél: vektorális összegződés, vertikális elhajlás a sebesség-gradiens miatt Hőmérséklet (gradiensek hatása)

  • A talaj hatása: A talaj akusztikai hatása - hangelnyelése (beton-gyep) Távolság szerepe (a zajforrás közelében interferencia – távolabb szóródás)

  • Hangárnyékolás hatása (házak, fal, domborzat, stb.

Zárt térben a hanghullámok elérik a határoló felületet, ahol az energia egy része ( α-szorosa) elnyelődik, a többi visszaverődik. Az elnyelés mértéke a hang frekvenciájától, a határolófelület anyagától, annak α hangelnyelési tényezőjétől függ. Az α értéke például beton esetében 0,01-0,03, faburkolaton 0,08-0,11, szőnyegen 0,11-0,45. A zárt helyen kialakult visszavert hangtér kellemetlen hatása, hogy a hangnyomásszint nem függ a hangforrás és a megfigyelő távolságától, nem lehet a zajtól menekülni a távolság növelése révén, mint megtehetjük azt szabad hangtérben. Falon keresztül haladó hanghullám esetén a hanggátlás jelensége lép fel. A fal egyik oldalára érkező adott intenzitású hanghullám hatására a fal felszíne rezgésbe jön, ez a falon át hullámként terjed, majd a másik oldalon a rezgést továbbadja a levegőnek egy kisebb intenzitású hangot keltve. A továbbterjedés síkhullámok alakjában történik. A hanggátlás mértéke a frekvenciától és a fal felületegységre jutó tömegétől függ, a fal anyaga nem befolyásolja.

Az eddig tárgyalt, levegőben történő hangterjedés mellett létezik testhangterjedés is, amikor zajforráshoz csatlakozó vagy azt határoló szerkezeti elemben (gépalap, fal, födém) rezgések formájában terjed a hang, majd arra alkalmas szerkezeti elem azt ismét léghanggá alakítja. Ez a terjedési mód alapvetően függ a szerkezet tömegétől, merevségétől, belső csillapításától. Kombinált terjedés is lehetséges, amikor egy hangforrás léghangot kelt, ez egy arra alkalmas szerkezetet rezgésbe hoz, abban a testhang továbbterjed, majd ismét a levegőt hozza mozgásba. A terjedési tulajdonságok mellett a hang frekvenciája is fontos fizikai jellemző. (A frekvencia az egy másodpercre jutó rezgések száma (f), mértékegysége Herz [Hz].) A frekvencia alapján megkülönböztetünk infrahangot (f kisebb, mint 20 Hz), hallható hangot (f = 20-16 000 Hz) és ultrahangot (f = 16 kHz -100 MHz).