Weeping Willow in the Fog
Download
Report
Transcript Weeping Willow in the Fog
Acoustics & Optics
3rd Lecture
ACOUSTICS
By: Eng. Bader A.
2nd semester
PPU
1
األهداف
معرفة كيفية التعامل مع ظاهرة الصوت في المباني وتحديدا في الحيز المغلق.ايجاد اسس تصميمي صوتي صحيحة.-اختيار المواد المناسبة لإلنشاءات واألعمال الداخلية وكيفية العزل ومواد العزل.
االستفادة من ظاهرة انتشار الصوت وتوزيعه بالتساوي في انحاء الفراغ.-تجنب الصدى او التردد الصوتي الذي يسبب االزعاج لمستخدمي الفراغ.
2
اسباب الدراسة
الدراسة الصوتية للمباني اثناء التصميم تؤدي الى التوفير في تكاليف االنشاء.-يستطيع المصمم تحديد اشكال القاعات وإيجاد الحجوم المناسبة والمواد الصحيحة.
3
فيزيائية الصوت
درس االنسان االصوات التي تصدر عن االالت المتعددة وطورها فظهرت الموسيقى.كان االغريق اول من درس نظرية الصوت.-ابيقور درس ظاهرة الوتر المشدود ونوعية االصوات الناتج باختالف شد الوتر.
بعد ذلك جاء فيثاغورس وبطليموس واقليدس وأكملوا ما بدأه ابيقور ،لكن جميعهم لم يتطرقو لالساسالفيزيائي للصوت.
-اما في العصر الحديث فكان اول من طور نظرية الصوت هم العالم الفيزيائي هيرمان والسير ريلي.
4
فيزيائية الصوت
يحتاج الصوت الى ثالثة عناصر لحدوثه -1 :مصدر صوتي.
-2وسط النتقال الصوت.
-3مستقبل الصوت.
-ينتشر الصوت على شكل اهتزازات.
وتكون موجات الصوت في الهواء موجات طولية ( .جزيئات الرياح تهتز بشكل موازي التجاه موجهالصوت).
-تقل شدة الصوت كلما ابتعدنا عن مصدر الصوت.
التردد هو عدد الذبذبات التي يولدها مصدر الصوت في الثانية.-يستطيع االنسان سماع الترددات التي تقع تردداتها ما بين 20هيرتز و 20كيلو هيرتز.
5
فيزيائية الصوت
وأطوال الموجات التي يستطيع االنسان سماعها تقع بين 17ملم و 17متر.ال يمكن لألصوات انت تنتقل في الفراغ بل بحاجة الى وسط لالنتقال خالله ( تجربة وضع جرس فيوعاء مفرغ من الهواء).
من اهم خصائص الوسط الذي ينتقل فيه الهواء هي المرونة ( تغيير شكل الوسط عند تأثره بقوة معينة)سرعة الصوت في الهواء تبلغ 343متر \ الثانية تحت درجة حرارة 20درجة مئوية وضغط جوييساوي .1
-سرعة الصوت في الماء اكثر من الهواء واقل من الحديد والرخام والنحاس.
6
فيزيائية الصوت
كلما زادت درجة حرارة الوسط الغازي بشكل خاص والوسط السائل او الصلب بشكل بسيط ،تزدادسرعة الصوت.
اذا كانت االصوات المسموعة لها ترددات متعددة فانه ينتج الضجيج.-وحدة قياس شدة الصوت هي ديسيبل ( نسبة الى مخترع التلغراف غراهام بل).
7
االنسان و الصوت
تسمى االصوات التي يقل ترددها عن 20هيرتز ()infra sonic soundsوتسمى االصوات التي يزيد ترددها عن 2000هيرتز ()ultra sonic sounds-يتغير مستوى الطاقة المسموعة حسب التردد ()loudness
8
انتشار الصوت
يعتمد انتشار الصوت على الوسط الذي ينتقل فيه وعلى العوائق.اذا تحرك الصوت في مجال مفتوح ( )open free fieldفانه ينتشر في كل االتجاهات.في حالة الغرف :ينتشر الصوت في جميع الجهات ويصطدم بعوائق تتمثل بالجدران وتكون النتيجةكمايلي:
قسم من الصوت ينعكس عن الجدار
قسم منه يتم تمريره عبر الجدار
قسم من الصوت يتحول الى اهتزازات في الوسط (الجدار) وجزء يتحول الى اهتزازات رنينية.
جزء بسيط من الصوت الذي يتم تمريره من الجدار والذي تحول الى اهتزازات يتحول الى حرارة.
-
9
انتشار الصوت
أي ان السطح يتعامل مع الصوت الساقط عليه كمايلي:يعكس قسما منه
يمتص قسما منه
يمرر قسما منه
وبالتالي يمكن التعامل مع مشكلة الصوتيات في المباني من ثالث زوايا:
-1عازلية الصوت sound insulation
-2امتصاصية الصوت sound absorbtion
-3انتشار الصوت sound distribution
10
انتشار الصوت
كانت الحضارات القديمة مثل االغريقية والرومانية لها خبرة كبيرة في تحسين االداء الصوتي فيالمسارح القديمة Amphitheatersواستخدموا العوامل التالية في تحسين االداء الصوتي:
-1تم وضع عاكس reflectorخلف الممثل على المسرح.
-2صنعوا اقنعة خاصة يلبسها الممثل على وجهه إلخفاء تعابير الوجه ولها بوق megaphoneعلى
فتحة الفم لزيادة مستوى الصوت.
11
انعكاس الصوت
عند انعكاس الصوت عن سطح صلب ومستوي واملس فان زاوية انعكاس الصوت تساوي زاويةسقوطه.
السطح المحدب convexيعكس الصوت عنه في جميع االتجاهات ولذلك يقال ان السطح المحدبينشر الصوت.
الصوت المنعكس عن السطوح المقعرة concaveيتركز في مكان واحد وهي عكس خاصية االنتشارللسطح المحدب.
12
انعكاس الصوت
اذا صادفت الموجة الصوتية حاجزا في غرفة ،،،فاعتمادا على سماكة هذا الحاجز وطول الموجةالصوتية الساقطة عليه يمكن ان يتشكل لدينا ظال صوتيا shadowاو ال يتشكل.
مثال اذا كان لدينا حاجز سماكته 50سم فان الموجات التي اطوالها اكبر من 50سم يحدث لها حيود(تنحني حول السطح) وتنعكس االمواج التي اطوالها اقل من 50سم.
13
انكسار الصوت
يحدث االنكسار لموجة صوتية اذا انتقلت من وسط الى اخر ..مثال من هواء الى زجاج او بين طبقاتالهواء متعددة الكثافة.
امتصاص الصوت
يعتمد امتصاص الصوت على معامل االمتصاص للمادة حيث معامل االمتصاص هو النسبة بين كميةالصوت الممتص والصوت الساقط .وتكون قيمة المعامل بين صفر و .... 1
اذا كانت القيمة للمعامل صفر فان الصوت ينعكس وال يتم امتصاص أي جزء منه -اذا كان المعامل 0.25فان ربع الصوت يتم امتصاصه ...ويتحول الصوت الممتص الى حرارة.
14
امتصاص الصوت
يمكن تقسيم المواد الماصة للصوت الى ثالثة انواع: -1المواد المسامية (.)Porous materials
-2المواد الغشائية (.)Membrane materials
-3مرنان هيلمهولتز (.)Helmholtz resonators
15
-1المواد المسامية ()Porous materials
تعتبر المواد المسامية من افضل المواد الماصة للصوت مثل :
االلواح الليفية ( .)fiber boardsالصوف الصخري (.)mineral woolبطانيات العزل (.)insulation blankersحيث تحتوي هذه المواد على مسامات او فراغات هوائية في تركيبها.
يمكن تحسين معامل االمتصاص للمواد المسامية بزيادة سماكتها.
16
-1المواد المسامية ()Porous materials
وتكون المواد المسامية المستخدمة المتصاص الصوت على عدة اشكال :
-1مواد مسبقة الصنع على شكل بالطات .prefabricated tiles
-2على شكل لواصق .plasters
-3على شكل رش على المواد .spray
-4بطانيات صوتية .Acoustic blankers
17
-2المواد الغشائية ()Membrane materials
تكمن فائدتها بان معامل امتصاصها كبير في حالة الترددات الصوتية المنخفضة.
من االمثلة عليها :ورق الحائط ،االرضيات الخشبية ،وأية اغلفة خشنة توضع في الفراغ.
-3مرنان هيلمهولتز (.)Helmholtz resonators
او المرنان التجويفي cavity resonatorعبارة عن حاوية بفتحة رقبية صغيرة وتعمل برنين الهواء
داخل التجويف ويمكن اضافة مادة مسامية في الرقبة ازيادة فاعلية االمتصاص.
18
العزل الصوتي
هو التحكم بمستوى الضجيج الواصل الى احدى الغرف من الغرف األخرى ويجب التمييز ما بين العزل
الصوتي واالمتصاص الصوتي .
فاالمتصاص الصوتي يهدف الى التحكم بالترددات داخل الفراغ او الغرفة فقط.
وهنا عند التعامل مع العزل الصوتي تكون الحاجة الى ايجاد مواد عاكسة للصوت الى جانب المواد
الماصة للصوت.
19
اشكال القاعات
هناك ثالثة اشكال هندسية معتمدة للقاعات :
-1الشكل المستطيل .rectangular shape
-2شكل المروحة .fan shape
-3شكل حذوة الحصان.horse shoe shape
ويعتبر شكل القاعة حرجا بالنسبة للصوت اعتمادا على سعة القاعة بعد حد معين:
حيث القاعات اقل من 100شخص ال يكون شكلها حرجا.كلما زاد عدد االشخاص يصبح شكل المروحة اكثر مالئمة ،مع مالحظة ان ال يكون الجدار المواجهللمسرع مقعرا لتجنب تركيز الصوت.
لكن المشكلة في شكل المروحة تكمن في الجدران حيث يجب تكسير استمرارية الجدار باستخدام سطوحناشرة للصوت.
20
21
22
23
اشكال القاعات
غالبا ما تبنى دار االوبرا على شكل حذوة حصان ،ويتم تكسير السطوح المقعرة باستخدام بلكونات على
جوانب الجدران حيث يجلس فيها المشاهدون ويشكلون مادة ماصة للصوت.
اما الشكل المستطيل للقاعات فيعتبر تقليدي حيث تستخدم العاكسات للتغلب على المشاكل الصوتية.
وتكون النسب لهذا التصميم 2ارتفاع 3:عرض 5 :طول.
وهناك اشكال اخرى للقاعات مثل :
الشكل البيضوي .oval shape-االشكال الغير منتظمة.
24
25
26
27
اشكال القاعات
يجب ان يؤخذ بعين االعتبار عند ترتيب صفوف المشاهدين في القاعات ان تكون الرؤية واضحة وانيكون الصوت مسموع وبالتالي يحبذ ان يكون ميل في االرضية بحيث تترتب الكراسي على هذا الميل.
-وبالتالي ترتيب خط الرؤية يوفر ممر مناسب للصوت.
حجوم القاعات
-مرفق ورقة بذلك ..............
28