تحقیق بررسی مفهوم جذب انرژی در 30 صفحه ورد قابل ویرایش

تعریف جذب

مفهوم جذب [1]در آکوستیک اتلاف انرژی به هنگام برخورد موج صدا به یک سطح و سپس انعکاس آن است. کلمة «جذب» رااغلب اشخاص عادی برای بیان عمل یک اسفنج هنگامی که آب را به خود می کشد، به کار می گیرند، که این معنا شامل آکوستیک نمی شود. آب جذب شده توسط اسفنج دوباره در دسترس خواهد بود، اما نوفه «جذب» شده توسط آکوستیک تایل را نمی توان دوباره به دست آورد. زیرا به صورت حرارت تلف شده است. مفهوم جذب آکوستیکی در درجه نخست شامل فضاهای داخلی می شود. اگر دیواری وجود نداشته باشد، صدا فقط در اثر افزایش فاصله منبع کاهش می یابد.

اگر فرض کنیم که یک موج با انرژی تابشی معینی با زاویه ای تصادفی به سطحی برخورد کند، مقداری از انرژی تابشی به طرف محیطی که سرچشمه شعاع تابشی در آن قرار گرفته است، منعکس می شود و بقیه انرژی تابشی به داخل مادة سطح مزبور نفوذ و غالباً از میان آن عبور می کند. با استفاده از روش شعاعی ضریب جذب به صورت زیر تعریف می شود

انرژی باز تابشی-1






انرژی تابشی

بنابراین ضریب جذب نمایانگر نسبتی از انرژی صوتی تلف شده به انرژی سرچشمه صداست که مقدار آن از صفر تا یک متغیر است( یعنی از صفر تا صددرصد) بنابراین اگر ضریب جذب مساوی صفر باشد، به این معناست که انرژی تلف شده و تمام صدا در فضایی که سرچشمه در آن است باقی می ماند. این بدان معنی است که تمام دیوارهایاز نظر آکوستیکی «سخت» هستند و انرژی باتابیده شده با انرژی تابشی برابر است. همان طور که این ضریب به سمت 1.0 میل می کند، یعنی انرژی بیشتر و بیشتر تلف شده است و انرژی بازتابشی رفته رفته جزء کوچکتری از انرژی تابیده شده خوهد شد. از نظر آکوستیکی به چنین سطحی «نرم» گفته می شود.

به طریق مشابه ضریب عبوری را می توان به صورت زیر تعریف کرد:

انرژی عبور کرده - 1








انرژی تابشی

انرژی کلی از جمع ضریب جذب و ضریب عبوری به صورت زیر به دست می آید.



از اتلافی که به علت اصطحکاک به وجود می آید (تبدیل به حرارت) صرفنظر شده است. این اتلاف بر اثر اصطحکاک، بسیار اتلاف ناچیزی است، حتی در بالاتری مقدارش. بعداً خواهیم دید.

مقدار عددی ضریب جذب همان طور که قبلاً گفته شد، برای تمام موارد شناخته شده مقداری معین بین 1% (یک درصد) برای سطوح بسیار سخت مثل فولاد صیقلی یا بتن فشرده تا 99% برای مواد بسیار جاذب است. ضریب جذب یک پنجره باز 100 درصد در نظر گرفته می شود.

بعضی ازکارخانه ها مواد جاذب آکوستیکی با ضریب جذب بالاتر از یک (یعنی جذب بهتر از 100 درصد) را هم در فهرستهای خود گنجانیده اند که البته این کار، سود بردن از فقدان دانش پایه ای در مورد مفهوم جذب است.

در مورد تولیداتی که معمولاً با نام « یونیت جاذب » مشخص می شوند، ماده جاذب مثل جعبه کوچکی که روی دیوار نصب شده باشد، نسبت به سطح دیواره برآمده است. سطح بیرون آمده از دیوار تماماً با مواد جاذب پوشیده شده است، ولی جعبه به اندازة یک وجه خود از سطح دیورار را اشغال می کند. بنابراین، در این حالت در هر فوت مربع دیوار جذب بیشتری نسبت به حالتی که سطح دیوار به طور عادی پوشیده شده باشد، خوهیم داشت. بنابراین سازندگان ضریب جذب این تولیدات را بیشتر از صد درصد ذکر می کنند. حال اگر این یونیتها متصل به هم نصب شوند، به طوری که صدا ب وجه های کناری برخورد نداشته باشد، ادعاهای سازندگان تحقق نخواهد یافت. برای اینکه یونیتهای جاذب موثر باشند، باید با فاصله از یکدیگر قرار بگیرند. در غیر اینصورت جذب در هر فوت مربع سطح دیوار به کمتر از صد درصد نزول می کند.

ضریب جذب همچنین تابعی از فرکانس امواج صداست. طول موجهای کوتاهتر (فرکانسهای بالا) نسبت به طول موجهای بزرگتر ( فرکانسهای کمتر) خاصیت نفوذ بیشتری در دیوارها دارند و آسانتر به انرژی حرارتی تبدیل می شود. درفرکانسهای بالاتر نسبت به فرکانسهای پایین عموماً ضریب جذب بالاتری داریم.

یکی از خواص عمومی برای اینکه مواد جاذب موثر واقع شوند، داشتن سطح شفاف یا غیر حایل برای امواج صداست. همان طور که شیشه برای نور شفاف محسوب می شود، مواردی هم برای عبور صدا شفاف هستند. دیگر اینکه مواد جاذب صدا باید دارای مکانیز می باشند که امواج صوتی، هنگام عبور از آنها در اثر اصطحکاک به انرژی حرارتی تبدیل بشوند.

شفافیت برای صدا را می توان توسط سطوح پر منف، یا مواد سخت سوراخ سوراخ شده همراه با مواد متخلخل و یا به وسیلة پوشاندن مواد متخلخل با یک پرده خیلی سبک وزن، نازک، انحناپذیر و غیر قابل عبور برای هوا تأمین کرد. همة اینها اثر جذب کنندگی مشابهی دارند، اختلاف درنوع محیطی است که در آن مورد استفاده قرار می گیرند. همة انواع ذکر شده که مجموعه ای از جرمها هستند، به عنوان راکتانس آکوستیکی عمل می کنند و به هرحال همة آنها با افزایش فرکانس نسبت به حالت مطلوب طرح، شفافیت کمتری در مقابل صدا از خود نشان می دهند

مقاومت جریانی [2]

ساختمان داخلی مواد یعنی تاروپود و بافت داخلی و فضاهای خالی ما بین آنها عامل ایجاد اصطحکاک و در نتیجه مقاومت در برابر حرکت موجی است. پس از داخل شدن صدا به ماده، از دامنه آن کاسته می شود. این کاهش به دلیل وجود اصطحکاکی است که موج در کوشش خود برای حرکت از میان ماده با ان روبرو می شود. بنابراین، انرژی موج کاهش می یابد. کمیت اصطحکاک به وسیله مقاومت ماده در مقابل جریان هوا از میان آن توصیف و با نام مقاومت جریانی به صورت زیر بیان می شود.

افت فشار در دو طرف نمونه


= مقاومت جریانی

سرعت هوا در عبور از نمونه






آبسوربنت های پوسته ای (پانل)

چنانچه صفحات نازکی را که دارای مقاومت نشت بسیار بزرگی نیز می باشند (نظیر تخته سه لائی و نئوپان و فیبر) بوسیله یک داربست چوبی بر روی دیوار نصب نمایند.

ملاحظه می شود که این صفحات همانند آنچه که در ابتدای بخش مصالح آبسوربنت (شکل 51) مورد بررسی قرار گرفت میتوانند در فرکانسهای کم، ضریب آبسورپسیون نسبتاً زیادی بوجود آورند که فرکانس روزنانس fo (فرکانسی که در آن ضریب آبسورپسیون ماکزیمم می شود ) طبق رابطه تجربی.



تعیین می گردد که در آن M جرم صفحه برحسب کیلوگرم در هر متر مربع و d فاصله هوائی پشت صفحه (ضخامت چوبهای داربست) برحسب سانتیمتر می باشند.

مثلاً برای یک صفحه نئوپان بوزن 10 کیلوگرم در متر مربع ؟؟ بستگی به تقسیمات داربست دارد و با بکار بردن مواد پوروز در پشت پوسته ها می توان ضریب آبسورپسیون را تا 50% الی 70% رسانید.

بدین سان با وجود صرفه جوئی در مصرف مواد آبسوربنت، میتوان ضریب آبسورپسیون قابل ملاحظه ای که با مواد پوروز فقط با ضخامت خیلی زیاد میسر می گردید، بدست آورد.

از روند منحنی شکل 51 (D) دیده می شود که آبسوربنت های پوسته ای را فقط در صورتی که مواد آبسوربنت نوع دیگری نیز بکار برده شده باشد میتوان مورد استفاده قرار داد.

آبسوربنت های پوسته ای در منازل خود بخود وجود دارند – زیرا کلیه گنجه ها و کمدها و کلیه دیوارهای نازک (تیغه) و در و پنجره و غیره اثر جذب نغمه های بم را دارند.

در مکانهائی که لوازمی از این قبیل وجود ندارد (تونل – زیرزمین – حمام – بناهای بتونی و نظایر آن ) اثر نامطلوب واخنش طولانی نغمات با فرکانسهای بم را میتوان بخوبی احساس نمود.

در سال 1862 هلمهولتس دانشمند فیزیکدان آلمانی روابط مربوط به کاوکهای (محفظه) توخالی (رزوناتر) را بصورت قوانین فیزیکی رزوناترها وضع نمود که امروزه از آن در فیزیک و معماری استفاده فراوان می شود. بدیهی است که کاربرد رزوناتر برای جذب نغمه های بم می باشد و بعلت گرانی قیمت و اشکالات اجرائی فقط برای موارد خاص (از قبیل استودیوهای رادیو و تلویزیون ) قابل اجراء می باشد.

ساختن رزوناتر با مصالح عادی مشکل است و از این رو در عمل برای این منظور از آجرهای توخالی و همانند آن ها و یا از آکوستیک تایل و یا آبسوربنت های پوسته ای که با فاصله ای از یکدیگر نصب گردند استفاده می گردد.

- دستگاه مولد امواج ساکن

(Standing Wave Apparatus Type 4002)

اصول این دستگاه بر اساس لوله کنت استوار شده است. به کمک این دستگاه با استفاده از خاصیت امواج ساکن (تداخل امواج) می توان میزان ضریب جذب و امپدانس اکوستیکی یک ماده را سریع و آسان (البته با تقریب) بدست آورد.

دو نوع لوله به قطرهای 3 و 10 سانتیمتر با جعبه بلندگو قابلیت اتصال دارد. ؟؟ لوله به قطر 10 سانتیمتر اندازه گیری را در رنج فرکانسی 90 تا 1800 هرتز و لوله اندازه گیری را در رنج فرکانسی 800 تا 6500 هرتز ممکن می سازد.

دستگاه اندازه گیری فوق مجموعاً از عناصر زیر تشکیل یافته است:

1- میکروفن

2- واگن متحرک حامل میکروفن

3- بلندگو

نحوه انجام عمل اندازه گیری بدین صورت است که در وهله اول بوسیله یک نوسان ساز موجی به بلندگوی سیستم اعمال می شود. بلندگو بصورتی تعبیه شده که ارتعاشات حاصل از آن به سمت انتهای لوله یعنی محل نصب ماده جذب رفته و پس از برخورد با آن قسمتی از موج جذب ماده شده و قسمتی دیگر بازتاب می شود. میله باریکی ارتعاشات لوله را به میکروفنی که در روی ریل حرکت می کند منتقل می سازد که پس از دریافت ارتعاشات توسط میکروفن، اندازه گیری مقادیر حداکثر و حداقل میسر می شود.