Fala akustyczna na granicy ośrodków: odbicie i transmisja
Kalkulator pozwala obliczyć współczynnik odbicia fali akustycznej na granicy dwóch ośrodków np. na granicy powietrze-beton lub stal-stal.

Wersja beta#

TO JEST WERSJA TESTOWA
Ten kalkulator dopiero powstaje - właśnie nad nim pracujemy.
To znaczy, że może działać poprawnie, ale nie musi.
Jak najbardziej możesz go użyć. Może nawet uzyskasz poprawne wyniki.
Prosimy jednak, abyś sprawdził uzyskane wyniki we własnym zakresie. Potwierdź je przed wykorzystaniem, bo mogą być błędne.
W każdym razie - prace trwają. Ta podstrona powinna zostać ukończona już wkrótce. Zapraszamy !
Jeśli masz jakieś pomysły, uwagi - daj znać !

Dane do obliczeń: ośrodek źródłowy i docelowy#

Ośrodek źródłowy
Nazwa substancji
Gęstość substancji
Prędkość dźwięku w ośrodku
Ośrodek docelowy
Nazwa substancji
Gęstość substancji
Prędkość dźwięku w ośrodku

Wyniki: co się dzieje na granicy ośrodków#

Ośrodek źródłowy
Gęstość substancji-kg/m³
Prędkość dźwięku w ośrodku-m/s
Impedancja akustyczna0kg / (m2 s)
Ośrodek docelowy
Gęstość substancji2500kg/m³
Prędkość dźwięku w ośrodku3800m/s
Impedancja akustyczna9500000kg / (m2 s)
Granica ośrodków
Natężeniowy współczynnik odbicia (β)1
Natężeniowy współczynnik przejścia (α)0
Spadek natężenia w skali logarytmicznej (10 log α)-infdB

Inne materiały docelowe#

Wartości obliczone gdyby docelowym materiałem był ten z tabeli
Nazwa substancjiWspółczynnik odbicia β=I1I2\beta = \frac{I_1}{I_2}Współczynnik pochłaniania α=1β\alpha = 1 - \betaWspółczynnik pochłaniania [dB]10 log α10~log~\alpha
glin (czysty)10-inf
mosiądz10-inf
kadm10-inf
miedź (czysta)10-inf
złoto10-inf
żelazo10-inf
żelazo (odlew)10-inf
ołów10-inf
magnez10-inf
molibden10-inf
monel10-inf
nikiel10-inf
platyna10-inf
srebro10-inf
stal węglowa10-inf
stal nierdzewna 304 (PN/0H18N9)10-inf
cyna10-inf
tytan10-inf
wolfram10-inf
uran10-inf
cynk10-inf
gliceryna10-inf
etanol10-inf
ciekły hel10-inf
ropa naftowa10-inf
rtęć10-inf
woda 25°C10-inf
woda morska10-inf
etanol10-inf
lód (zamarznięta woda, 0°C)10-inf
szkło organiczne (pleksi)10-inf
szkło kwarcowe10-inf
wodór10-inf
dwutlenek węgla10-inf
suche powietrze (warunki standardowe, 25°C i 100 kPa)10-inf
tlen10-inf
dwutlenek węgla10-inf
tlenek glinu10-inf
nylon10-inf
polietylen10-inf
guma twarda10-inf
neopren (kauczuk syntetyczny)10-inf
teflon (politetrafluoroetylen, PTFE)10-inf
drewno jodłowe10-inf
drewno sosnowe10-inf
neopren (kauczuk syntetyczny)10-inf
teflon (politetrafluoroetylen, PTFE)10-inf
marmur10-inf
beton zwykły10-inf

Trochę informacji#

  • Fala akustyczna napotykając granicę ośrodków może przejść do drugiego ośrodka lub zostać odbita (pozostać w pierwszym ośrodku).
  • To jaka cześć energii zostanie przeniesiona pomiędzy ośrodkami zależy od własności fizycznych ośrodków.
  • Dla fali płaskiej, która pada prostopadle do powierzchni granicznej, część energii jaka pozostanie w pierwszym ośrodku określa współczynnik odbicia:
    β=(Z1Z2Z1+Z2)2\beta = \left(\frac{Z_1 - Z_2}{Z_1 + Z_2}\right)^2
    gdzie:
  • Współczynnik odbicia przyjmuje wartości z zakresu od zero do jeden. Współczynnik odbicia równy jeden (β=1) oznacza, że fala została odbita w całości. Współczynnik odbicia równy zero (β=0) oznacza, że cała energia fali przeszła do drugiego ośrodka (została pochłonięta).
  • Z wyrażenia na współczynnik odbicia możemy zobaczyć, że:
    • współczynnik odbicia jest wprost proporcjonalny do kwadratu różnicy impedancji akustycznych ośrodków:
      β(ΔZ)2(Z1Z2)2\beta \propto (\Delta Z)^2 \propto (Z_1 - Z_2)^2
    • barierą dla dźwięku (duży współczynnik odbicia) jest różnica impedancji akustycznej,
    • ponieważ impedancja akustyczna zależy w największym stopniu od gęstości, największą izolację uzyskamy na granicy gaz - ciało stałe (np. dźwięki z powietrza prawie całkowicie odbijają się od ściany wykonanej z betonu),
    • najgorszą izolację uzyskamy pomiędzy ośrodkami o podobnej impedancji np. pomiędzy dwoma metalowymi rurami,
    • izolacja akustyczna pomiędzy dwoma ciałami stałymi jest trudniejsza niż pomiędzy ciałem stałym a gazem. Dzieje się tak ponieważ rozpiętość dostępnych impedancji akustycznych wśród ciał stałych jest mniejsza niż pomiędzy materiałami o różnym stanie skupienia,
    • w skrajnym przypadku kiedy oba ośrodki mają identyczne parametry (Z1=Z2) fala akustyczna porusza się tak jakby znajdowała się w jednym ośrodku.
  • Wychodząc z prawa zachowania energii możemy znając współczynnik odbicia, określić pozostałą część energii, która przeszła do drugiego ośrodka. Tak obliczoną wielkość nazywa się zwykle współczynnikiem transmisji lub współczynnikiem pochłaniania (w domyśle: przez drugi ośrodek):
    α=1β=4 Z1 Z2(Z1+Z2)2\alpha = 1 - \beta = \frac{4~Z_1~Z_2}{(Z_1 + Z_2)^2}
    gdzie:
    • α\alpha - natężeniowy współczynnik transmisji,
    • β\beta - natężeniowy współczynnik odbicia,
    • Z1Z_1 - impedancja akustyczna pierwszego ośrodka,
    • Z2Z_2 - impedancja akustyczna drugiego ośrodka.
  • Z wyrażenia na współczynnik transmisji możemy zobaczyć, że dźwięk nie może wniknąć do próżni (Z2=0).

Zobacz również#

Jeśli zainteresowały Cię kalkulatory związane z akustyką sprawdź nasze inne kalkulatory:

Tagi i linki do tej strony#

Jakie tagi ma ten kalkulator#

Permalink#

Linki do innych stron na ten temat (poza Calcullą)#

JavaScript failed !
So this is static version of this website.
This website works a lot better in JavaScript enabled browser.
Please enable JavaScript.