Ciśnienie akustyczne


Ciśnienie akustyczne w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania Wykres przedstawiający ciśnienie akustyczne na tle ciśnienia atmosferycznego

Ciśnienie akustyczne – zmienne w czasie odchylenie od średniej wartości ciśnienia statycznego panującego w ośrodku, występujące podczas rozchodzenia się w nim fali akustycznej. Ciśnienie akustyczne opisuje natężenie dźwięku i wyraża się w paskalach[1].

Najmniejsze ciśnienie akustyczne, które wywołuje u człowieka wrażenie słuchowe wynosi 2·10−5 Pa. Jest to ciśnienie odniesienia, oznaczane p 0 {\displaystyle p_{0}} [1].

Ponieważ słuch ludzki reaguje na bodźce w sposób logarytmiczny, ciśnienie akustyczne wyraża się często w skali logarytmicznej (w decybelach). Poziom ciśnienia akustycznego to logarytm stosunku ciśnienia zmierzonego p 1 {\displaystyle p_{1}} do ciśnienia odniesienia, określony wzorem[1]:

L p = 10 log 10 ( p 1 2 p 0 2 ) d B . {\displaystyle L_{p}=10\,\log _{10}\left({\frac {p_{1}^{2}}{p_{0}^{2}}}\right)\mathrm {dB} .}

Często spotykany zapis:

L p = 20 log 10 ( p 1 p 0 ) d B , {\displaystyle L_{p}=20\,\log _{10}\left({\frac {p_{1}}{p_{0}}}\right)\mathrm {dB} ,}

choć prawidłowy z matematycznego punktu widzenia, jest niezgodny z definicją poziomu wyrażanego w decybelach.

Ciśnienie akustyczne p {\displaystyle p} jest też związane zależnościami:

p = Z v = J v = J Z , {\displaystyle p=Z\cdot v={\frac {J}{v}}={\sqrt {J\cdot Z}},}

gdzie:

Z {\displaystyle Z} oporność falowa w Pa·s/m, v {\displaystyle v} – prędkość cząsteczek w m/s, J {\displaystyle J} natężenie dźwięku w W/m².

Spadek ciśnienia akustycznego dźwięku w pomieszczeniu | edytuj kod

Rozkład poziomu ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu w funkcji odległości od źródła z zaznaczonymi strefami pola akustycznego

Wartość ciśnienia akustycznego fali sinusoidalnej emitowanej przez punktowe źródło dźwięku wyraża się wzorem:

p = 1 r P ρ c 2 π , {\displaystyle p={\frac {1}{r}}{\sqrt {\frac {P\rho c}{2\pi }}},}

gdzie:

r {\displaystyle r} – odległość od źródła dźwięku, p {\displaystyle p} – amplituda ciśnienia akustycznego, ρ {\displaystyle \rho } – gęstość ośrodka, c {\displaystyle c} – prędkość rozchodzenia się fali akustycznej.

Wynika stąd, że ciśnienie akustyczne jest odwrotnie proporcjonalne do odległości od źródła. Podwojeniu odległości od źródła odpowiada więc dwukrotny spadek ciśnienia.

Obecność powierzchni odbijających w pomieszczeniach sprawia, że prawo odwrotnej proporcjonalności nie jest spełnione, a pole swobodne może istnieć tylko w niewielkiej odległości od źródła. W polu bliskim występują duże fluktuacje ciśnienia akustycznego w funkcji położenia punktu pomiarowego, a ich zakres maleje ze wzrostem odległości od źródła. Wielkość obszaru pola bliskiego zależy od częstotliwości, rozmiarów źródła i stosunków fazowych jego powierzchni promieniujących. W przypadku pola swobodnego energetycznie dominującą składową pola jest fala biegnąca bezpośrednio ze źródła dźwięku, której poziom zmniejsza się o 6 dB na każde podwojenie odległości. Odległość, w której moc fali bezpośredniej równa jest mocy fal odbitych, nosi nazwę odległości granicznej. W obszarze pola pogłosowego występują fluktuacje ciśnienia akustycznego wynikające z interferencji fali bezpośredniej i fal odbitych. Wartość ciśnienia akustycznego zmienia się nieznacznie z odległością od źródła. W granicznym przypadku, gdy pole pogłosowe wypełnia cała objętość pomieszczenia, ciśnienie nie zależy od odległości od źródła i jest stałe w każdym punkcie pomieszczenia.

Przypisy | edytuj kod

  1. a b c Jerzy Krajewski: Głośniki i zestawy głośnikowe. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 2003, s. 16. ISBN 83-206-1491-0.
Na podstawie artykułu: "Ciśnienie akustyczne" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy