Акустика је грана физике која се бави проучавањем звука, како појаве тако и настанка. Проучава настанак и простирање звука у разним срединама, његове особине и пријем. Дијели се на општу и примијењену акустику.
Са становишта снимања и обраде звука, акустика није заснована само на математичким и физичким законитостима, будући да звук није чисто физичка појава, већ је истовремено и психичка сензација. Самим тим, акустика у себе укључује, као граничне области, и физиологију и психофизиологију.
Подела акустике Савремена примијењена акустика дијели се на више грана: физиолошка акустика атмосферска акустика електроакустика хидроакустика архитектонска акустика музичка акустика
Општа акустика мини|десно|200п|Илустрација таласа на жици ако се држи на разним мјестима. Тиме се производе различите таласне дужине звука.
Изучава појаву и простирање звука и методе акустичких мјерења. Звук настаје као посљедица поремећаја унутрашњег равнотежног стања честица код еластичне материје због спољашње силе (на примјер ударца). Због дејства силе долази до осцилаторне промјене стања честица, које се преноси на околни еластични медијум. Тијело које осцилује наизмјенично сабија и разрјеђује материју око себе, стварајући тако звучне таласе.
Извори звука за истраживања могу бити и затегнута жица, штапови, плоче и свирале, а посебно се користе звучне виљушке којима се постиже врло висока стабилност фреквенције. Побуђивање осцилација извора звука може бити електрично, механичко и топлотно.
Притисак звука је промјењиви притисак на јединицу површине изазван дјеловањем звучних таласа. Мјери се у микробарима.
Звук се карактерише интензитетом, односно јачином, висином и бојом.
Јачина звука може бити објективна и субјективна. Објективна јачина или интензитет звука је једнак енергији која се тим звучним таласом пренесе кроз јединичну површину у јединици времена:
.
Мерна јединица за објективну јачину звука је . Субјективна се мери у децибелима.
Простирање звука се врши на све стране од свог извора сферним таласима. За појаве звука (као што су одбијање, преламање, савијање, упијање) важе закони таласног кретања. Ипак постоје специфичности, па се звук може простирати само у еластичној материји, гасовитој, течној или чврстој, а не у вакууму. Таласи звука могу бити лонгитудинални или трансверзални. У гасовима и течностима постоје само лонгитудинални таласи звука, а у чврстим тијелима и једни и други.
Брзина простирања звука зависи од густине материје и еластичности. Код чврстих тијела брзина простирања јест:
[m/s]
гдје је Е Јунгов модул еластичности а густина чврстог тијела.
Брзине звука при притиску од 1000 -{kPa}- и температури од 20° -{C}- износе за водоник 1305 -{m/s}-, а ваздух 343 -{m/s}-. Брзина звука у води на 10° -{C}- је 1440 -{m/s}- а сланој води на 15° -{C}- 1530 -{m/s}-. У гвожђу је брзина звука 5000 -{m/s}- а у гуми 40 -{m/s}-.
Преламање звука настаје приликом преласка таласа звука кроз средине различите густине. Таласи се савијају приликом додира са оштрим ивицама или проласком кроз уске отворе.
Утисак да се промјеном размака између извора звука и слушаоца мијења и фреквенција зове се Доплеров ефект. Ово се исказује привидним повећањем фреквенције при приближавању, а смањењем при удаљавању од извора звука.
Пријемници звука претварају звучне осцилације у електричне или механичке, које се даље могу појачавати и обрађивати. Најважнији механички пријемник је људско ухо, чијим се проучавањем бави физиолошка акустика.
Физиолошка акустика Проучава људско грло као извор звука и људско ухо као пријемник звука. Гласнице су главни говорни орган, а звук се формира периодичним прекидањем протока ваздуха кроз грло. У људском говору основни тонови се крећу између 80 и 1110 херца. Код уха се таласи звука преносе на бубњић спољног уха, чије се треперење преноси на течност у унутрашњем уху. Осциловање течности надражује живце који преносе осјећај звука мозгу. Звучне осцилације испод 16 херца и преко 20000 херца човјечје ухо не може да осјети без обзира на њихову јачину. Опсег чујних фреквенција је често мањи, код старијих особа и особа с оштећеним слухом.
Електроакустика мини|десно|200п|Врста електроакустичког претварача - звучник.
Електроакустика изучава теоретску и практичну конструкцију електроакустичких претварача - уређаја који претварају звук у електричну енергију или обрнуто. У та средства спадају микрофон, звучник, слушалица и други уређаји који могу да раде на електромагнетском, пијезоелектричном, магнетостриктивном или неком другом принципу.
Атмосферска акустика Бави се звучним појавама у атмосфери Земље и њиховим настанком, уз то врши испитивања атмосфере акустичким методама. Практични задаци укључују испитивање слојева атмосфере на разним висинама, звуковно извиђање, звучна сигнализација, и испитивање отворених аудиторијума.
Хидроакустика Истражује звучне појаве у води и примјењује их у разне сврхе. Крајем 19. вијека установљено је да се звук у води простире на велике удаљености па су почела интензивнија испитивања хидроакустике. У ратним морнарицама се ово убрзо почело користити за подводне везе, навигацију и извиђање. Из тога је произашао сонар и други уређаји.
Архитектонска акустика Архитектонска акустика је област примјењене акустике која истражује питања простирања и пригушивања звука у затвореним просторима, као што су концертне хале. Главна намјера је да се омогући добра чујност ријечи и тонова у свим дијеловима просторија, појачавањем на неким мјестима и ослабљивањем на другим. Ријеч је о просторијама које су намјењене снимању и слушању звука: студија за снимање, позоришта, биоскопима, амфитеатри итд.
Код примјењене акустике посебна пажња се поклања, сходно намени, архитектонском пројектовању. Велику улогу играју величина и облик просторије. На дифузност звука значајно утичу непаралелни и конвексно обликовани зидови и таваница, као и врста материјала од којих је изграђен сам простор. Са већом дифузношћу звука добија се боља чујност у свим тачкама акустичног простора.
Тврди грађевински материјали, као што су малтерисана опека, бетон или стакло, слабо апсорбују звук. Употребом најразноврснијих апсорпционих материјала, могуће је просторије које се користе за снимање и репродукција звука оптимални подесити, како би Фреквентни опсег и време реверберације (мерљиве величине) одговарали потребама и намени акустичког простора. Тако је за говор потребно, због разумљивости, краће време реверберације, а у музици, где се тражи „сливање“ тонова, дуже. Музика на отвореном простору, где нема реверберације, звучи „суво“ и празно, а оркестар делује „разливено“.
Просторије чији зидови нису обрађени, сматрају се „светлим“, јер је у њима висок степен рефлексије. Зато се за обраду акустичког простора и користе апсорпциони материјали; међутим, материјали који превише упијају акустичку енергију могу да „умртве“ акустику просторије, тако да се и користе при обради студија, „глуве собе“, ради дочаравања утиска снимљеног звука на отвореном простору.
Музичка акустика Изучава особине музичких тонова и звукова на основу опште акустике и својстава органа слуха. Бави се и теоријом музичких инструмената.
Референце
Литература
D.J.Croome, Noise, Buildings and People, Volume 11, Pergamon Press, 1977. R.K.Miller, W.V.Montone, Handbook of Acoustical Enclosures and Barriers, The Fairmont Press, 1978. Z.Maekawa, “Noise reduction by Screens”, Applied Acoustics, 1968. E.Saelzer, Sammlung Schallschutz: Staedtebaulicher Schallschutz: Planerische und technische Massnamen Wirtschaftlichkeit, Dimensionierung und Gestaltung, Bauverlag GmbH, 1982. A.L.Saenz, R.W.B.Stephens, Noise pollution, Scope 24, Jon Wiley & Sons, 1986. P.M. Nelson, Transportation Noise Reference Book, Butterworth & Co. Ltd, 1987. W.Fasold, E.Sonntag, H.Winkler, Bau- und Raumakustik, VEB Verlag fuer Bauwesen, 1987. C.M.Harris, Handbook of Acoustical Measurements and Noise Control, Third edition, Acoustical Society of America, 1998. L.Cremer, H.Mueller, Principles and Applications of Room Acoustics, Volume 1 i 2, Applied Science Publishers Ltd, 1982. E.G.Richardson, Technical Aspects of Sound, Volume 1, Elsevier, 1953. E.Skudrzyk, Die Grundlagen der Akustik, Springer Verlag, 1954. W.Porada, “Model measurements on noise screening of line source by single and double barriers”, Applied Acoustics 4, 1975. F.Fleischer, “Zur Anwendung von Schallschirmen”, Laerbekaempfung 6, 1970. M.Yamashita, M.Koyasu, “Scale model experiments on noise reduction by acoustics barrier of a straight line source”, Applied Acoustics, 1973. U.J.Kurze, “Noise reduction by Barriers”, The Journal of the Acoustical Society of America, 1974. W.Fasold, W.Kraak, W.Schimer, Taschenbuch Akustik, Teil 2, VEB Verlag Technik, 1984. Б. Будисављевић и др, БУКА, Основи, анализа, извори и заштита, Трибина грађевинске физике, Београд, 1998 Б. Будисављевић, “О сложеној звучној изолацији”, II југословенско саветовање, Београд, 1979. Б. Б. Будисављевић, “Актуелни еколошки проблеми и мере заштите у урбаним срединама – О проблемима звучне заштите у зградарству”, Саветовање ГЗЗЗ, Београд, 1982. Б. Б. Будисављевић, Ч. Дробњаковић, “Један прорачун изолације у условима саобраћајне буке”, XXVIII ЕТАН, Сплит, 1984. B.B.Budisavljević, M.Tanasković, Č.Drobnjaković, “Influence octave band levels of traffic noise on Leq and Ln values”, 4.FASE, Sandefjord, 1984. B.B.Budisavljević, Č.Drobnjaković, “Street trafic noise”, Athena, 1984. Б. Б. Будисављевић, “О неким особинама Leq у пољу саобраћајне буке”, Блед, 1987. Б. Б. Будисављевић, “Заштита од буке”, Семинар републичких инспектора животне средине, Врњачка Бања, 1993. Б. Б. Будисављевић, “Јединице за притисак”, Институт ИМС, Београд, 1993. Б. Б. Будисављевић, “Бука – основи, мерење, прописи, инструменти”, Министарство заштите животне средине, Реферат по позиву за Семинар, Београд, 1998. Б. Б. Будисављевић, “Бука и еквивалентни ниво”, Годишње Саветовање: Аспекти заштите од буке, 1998. B.B.Budisavljević, D. Boljević, “Some Results of Traffic Noise Measurements as a Base for Defining the Evaluation Critera”, Internoise, Hag, 2001 (neobjavljeno). Б. Б. Будисављевић, Д. Бољевић, Ч. Дробњаковић, “Мерење Leq у условима саобраћајне буке”, Ниш, 2001. П. Петровић, Б. Б. Будисављевић, Д. Бољевић, Ч. Дробњаковић, Ј. Антанасијевић, “Акустички прилаз методи хомологације моторних возила у погледу буке”, Бука и вибрације, Ниш, 2001. Б. Б. Будисављевић, “Неки проблеми у YУ прописима о буци”, Семинар Бука у животној средини, Београд, 2002. Б. Б. Будисављевић, Д. Бољевић, А. Миленковић, Ч. Дробњаковић, “О временској пондеризацији”, XLVII ЕТРАН, Херцег Нови, 2003. Б. Б. Будисављевић, А. Миленковић, Д. Бољевић, “Неки проблеми у прописима за мерење буке”, 51. Конференција ЕТРАН-а, Игало – Херцег Нови, 2007. Републички завод за статистику, “Статистички годишњак Србије 2009”. Renzo Tonin and Associates Ptu Ltd, Modelling and Predicting Environmental Noise, www.rtagrоуp.com.au Hayden, R.E., Roadside Noise from the interaction of rolling tyres with the road surface, ProccedingsPurdue Noise Control Conference, Purdue University, 1971 Voigt, P., Physickal noise immision scales and subjective anoyance due to the street traffic noise, Doctoral Thesis, 1974. Watts G. Acoustic performance of new designs of traffic noise barriers, in Proceedings of Internoise, St Petersburg, Russia, 1993. Shima H., Watanabe T., Mizuno K., Iida K., Matsumoto K. and Nakasaki K., Noise reduction of a multiple edge noise barrier, in Proceedings of Internoise, Liverpool, 7914, 1996. Fujiwara K., Ohkubu T. and Omoto A., A note on the noise shielding efficiency of a barrier with absorbing obstacle at the edge, in Proceedings of Internoise, Newport Beach, CA, pp. 393–6, 1995. Yamamoto K., Shono Y., Ochiai H. and Yoshihiro H., Measurements of noise reduction by absorptive devices mounted at the top of highway noise barriers, in Proceedings of Internoise, Newport Beach, CA, pp. 389–92, 1995.