Trochę fizyki dźwięku: długość fali dźwiękowej, interferencja, rezonans pomieszczenia.

Trochę fizyki dźwięku: długość fali dźwiękowej, interferencja, rezonans pomieszczenia.

fale.jpeg (36 KB)

Długość fali dźwiękowej

Prędkość poruszania się fali dźwiękowej w powietrzu to 344 m/s (przy założeniu temperatury 21 °C). Długość fali wyrażamy wzorem l=c/f (gdzie stała c=344 m/s, a częstotliwość f wyrażona jest w Hz). Poniżej parę przykładów długości fali dla założonej częstotliwości f.

f=20Hz, l=17,2m

f=50Hz, l=6,88m

f=75Hz, l=4,59m

f=100Hz, l=3,44m

f=150Hz, l=2,30m

f=20kHz, l=1,7cm

Interferencja fal

W przypadku pomieszczeń zamkniętych bardzo często mamy do czynienia ze zjawiskiem interferencji fal. Istnienie leżących naprzeciw siebie równoległych, twardych i płaskich powierzchni (ścian, podłogi z sufitem, okien, luster itd) powoduje stosunkowo mocne odbicie fali dźwiękowej. Część fali zostaje pochłonięta przez powierzchnię odbijającą (i zamieniona na energię cieplną), jednak jej część zostanie odbita i powraca (im powierzchnia odbijająca jest twardsza i bardziej płaska, tym większa część fali ulega odbiciu). Podczas powrotu spotyka falę pierwotną i nakłada się na nią. Zachodzi wtedy zjawisko, które nazywamy interferencją. Dwie nałożone na siebie fale w pewnych miejscach wzmacniają się, w innych osłabiają. Przy odpowiedniej częstotliwości, z powodu nałożenia się dwóch fal o przeciwnych kierunkach, powstanie fala stojąca. Taki wynik interferencji najmocniej odczuwalny jest w przypadku niskich częstotliwości, dla których długość fali zbliżona jest z odległością pomiędzy ścianami pomieszczenia. Wzmocnienia fal stojących występują najsilniej w narożnikach pomieszczenia - tu falę stojącą można wyraźnie usłyszeć: przemieszczając się po pokoju, w pewnych miejscach usłyszymy wyraźnie głośniejszy dźwięk, a nieco dalej będzie on już znacznie osłabiony. Najwięcej kłopotów sprawia charakterystyczne dudnienie występujące w zakresie niskich tonów. W związku z tym logika podpowiada, że należy unikać narożników pomieszczeń poprzez ich zaokrąglenie, zabudowę, czy wyklejenie odpowiednimi materiałami akustycznymi (np. pułapkami basowymi).

Rezonans pomieszczenia

Jak wskazano wyżej, gdy wymiary pomieszczenia zbliżone są do długości fali, w łatwy sposób może dojść do powstania fali stojącej. Częstotliwość fali, która przyczyni się do powstania tego typu fali określamy mianem częstotliwości rezonansowej lub rezonansem pomieszczenia. Akustycy korzystają z jeszcze innej nazwy tego zjawiska - mówią o modach własnych pomieszczenia. Częstotliwość rezonansową można obliczyć znając dokładne wymiary pomieszczenia. Należy jednak pamiętać, że płaskich powierzchni mogących powodować powstawanie fal stojących może być znacznie więcej. Najczęściej mamy do czynienia z jednym, bądź dwoma rezonansami związanymi z którymś z wymiarów pomieszczenia. Z najbardziej niekorzystnym rozkładem modów mamy do czynienia w pomieszczeniach, w których wymiary stanowią swoje wielokrotności. Korzystne wymiary pomieszczeń opisano w tej poradzie.  Warto również zwrócić uwagę, że powstawania fal stojących można częściowo uniknąć poprzez odpowiednie umeblowanie i wyposażenie pomieszczenia. Mody pomieszczenia, a w związku z tym problematyczne częstotliwości można poznać korzystając z oferowanej przez nas usługi Pomiaru Akustyki Pomieszczenia.