سر چشمه های صدا
هر پیكر(جسم)مرتشعی در یك فراگیر بذرات فراگیره كه در مجاورت آن قرار گرفته اند ضربه ای وارد می آورد كه باعث بر هم خوردن تعادل ذرات فرا گیرنده می گردد و این بر هم خوردن نظم در كلیه جهات فراگیره با سرعت صوت مربوط به آن فراگیره منتشر می گردد-برای مطالعه در مشخصات میدان آكوستیكی می توان با استفاده از قوانین فیزیكی مربوط به میدانهای آكوستیكی مشخصات میدان(مثلا فشار صدا)را در نقطه مشخص محاسبه نمود كه این محاسبات اغلب مفصل و گاهی هم فقط برای سرچشمه های مشخص وساده ای قابل اجرا است و برای برخی از انواع سر چشمه ها(برخی از ادوات موسیقی نظیر ویلن و پیانو)غیر ممكن است.
طول موج
طول موج عبارتست از فاصله بین دو نقطه همانند در میدان آكوستیكی(دو ماكزیمم فشار با دومینیمم فشار)كه با مشخص بودن صوت و فركانس محاسبه می گردد.
سرچشمه های صدا بگروه های زیرین بخش می گردند:
– اجسام لرزنده: مانند سازهای زهی-گوشی تلفن-بلند گو-سازهای ضربی و همانند آنها.
– هوای لرزنده: مانند سازهای بادی-ارگ و همانند آنها.
– اجسام گریزنده: كه بر اثر بوجود آمدن جریان هوای گردابی گرداگرد جسم گریزنده ایجاد می گردد. ( صدای شلاق-صدای ملخ هواپیما )
– تغیر ناگهانی فشار: ( نظیر تركش ) ایجاد صدا می نماید.
– ارتعاش تارهای صوتی : صدای گلو تركیبی است از صدای اجسام لرزنده(تارهای صوتی) و هوای لرزنده (محفظه دهان و بینی).
تندی صدا
تندی صدا كه بدان سرعت ذرات فراگیره نیز می گویند توام با فشار صدا دو كمیت وابسته بهم می باشند كه تندی صدا خود وابسته به فركانس و دامنه نوسان ذرات است كه مقداری است متغیر ولی تكراری-بدین معنی كه تندی صدا به سرعت حركت ذرات فراگیره در حول نقطه حالت تعادلشان اطلاق میگردد-هر چه انرژی آكوستیكی(یا به بیان دیگر بلندی صدا)بیشتر باشد بهمان نسبت نیز تندی و فشار صدا بیشتر می شود از نقطه نظر فیزیكی یك میدان آكوستیكی را می توان با تعیین دو كمیت تندی و فشار كاملا مشخص نمود كه این دو كمیت تنها در حالت خاص(امواج سطحی)دارای نسبت معینی با یكدیگر می باشند-بدیهی است شرط لازم برای وجود امواج سطحی فاصله كافی از سرچشمه صدا می باشد كه معمولا در اغلب موارد صدق می نمایند-چون برای شنوایی تاثیری ندارد از این رو برای اندازه گیریها و محاسبات آكوستیكی در بناها همواره از فشار صدا استفاده بعمل می آید.
برای فشار صدای ۲۰۰ میكروبار تندی صدا ۵سانتیمتر در ثانیه می گردد كه با مقایسه با بادی به تندی ۱۰۰ سانتیمتر در ثانیه كه آنرا نسیم می نامند دانسته می گردد كه تندی صدا بسیار كوچك است.
سرعت انتشار صوت
سرعت انتشار ضربه در هر فراگیره تابع مشخصات فراگیره میباشند كه این مشخصات برای هوا چگالی و الاستیسیته حجمی ان است-این كمیت ها را می توان با تكاثف هوا و فشار جو مشخص نمود كه ضریب ثابتی نیز در آن موثر است و آن نسبت گرمای ویژهدر فشار ثابت است كه برای گازهای دو اتمی(از قبیل اكسیژن-ازت و در نتیجه هوا)می باشد.
صدای هوابرد-صدای كوبه ای
چنانچه یك سرچشمه انرژی خود را در هوای گرداگرد خود پخش نماید آنرا بنام مولد صدای هوابرد می نامند.
(مانند صدای جانداران،ویلن،بلندگوو سازهای بادی و غیره)
ولی اگر انرژی آكوستیكی حاصله علاوه بر هوای محیط برپیكرها(اجسام سخت)نیز موثر گردد و آنان را به نواسان درآورد سخن از صدای كوبه ای نیز بمیان می آید.ولی در مواردی نیز بسیار ناپسند و آزاردهنده می گردد-مثلا اگر لوله آبی بر اثر عبور آب با فشار متغیر بنوسان در آید بخودی خود و بعلت كوچكی سطح منتشر كننده صدای نوسان لوله غیر قابل توجه و بی اهمیت می باشد در حالی كه اگر همین لوله بوسیله گیره بدیوار متصل باشد صدای نا هنجار ایجاد می نماید.نظر همین حالت را می توان برای انتقال صدای آزاردهنده ماشین های منصوبه در كارخانه ها ذكر نمود.
انتشار صدا در فضای بازو بسته
چگونگی انتشار صدا در یك فضای باز كه دیواری آنرا محدود نكرده باشد تنها بستگی به ساختمان هندسی سر چشمه دارد.از این رو كاهش شدت صدا(انرژی آكوستیكی كه در هر ثانیه از یك متر مربع می گذرد) با فاصله آن از سرچشمه بستگی پیدا می كند و تنها ازابعاد هندسی آن تابع است و بفركانس بستگی ندارد تباهی هندسی و بفركانس بستگی ندارد تباهی هندسی و بفركانس بستگی ندارد تباهی هندسی و بفركانس بستگی ندارد تباهی هندسی و بفركانس بستگی ندارد تباهی هندسی انتشار صدا نامیده می شود.فزون بر تباهی هندسی صدا كاهش های دیگری مانند تباهی در فضا یا تباهی در زمین نیز بشدت صدا را كاهش میدهند.از این رو برای پیشگیری از آزار صدا با بهره گیری از تباهنده های نامبرده یا تباهنده های ویژه دیگر كوشش می گردد كه آزار صدا را كاهش دهند.
تباهی هندسی انتشار صدا
سر چشمه نقطه ای:به سر چشمه هایی گفته می شودكه اندازه های سرچشمه صدا در برابر طول موج ناچیز باشد مانند(یكنفر گوینده-یك بلندگوی تكی و….)كه در آنها امواج آكوستیكی از همه جهات منتشر می گردند و میتوان امواج را كراتی گفت كه در مركز آنها سر چشمه صدا قرار دارد.از این رو در چندین میدانی شدت انرژی آكوستیكی با افزایش فاصله به نسبت توان دوم و فشار با توان یكم فاصله كاهش می یابد.
دیوارك های باز دارنده صدا
برخلاف سرزمینهای هموار در جاهای كه كوه و تپه وجود داشته باشد تراز صدا به شیوه چشمگیری كاهش می یابد – زیرا اندازه های این باز دارنده ها (كوه و تپه) چندین برابر بزرگترین طول موج صداهای بم نیز می باشد. از این رو به خوبی می توان دریافت كه چرا صدای ترن هایی كه از دره ها و گودی ها می گذرند كمتر آزار دهنده است تا ترن های دشت و كوه. همچنین در خانه ها اطاق های سمت حیاط بیش از اتاق های سمت خیابان آرامش دارند.دیوارهای دراز و بلندی نیز كه در برابر خطوط راه آهن و اتوبانهایی كه از برابر خانه ها و دهات می گذرند كشیده میشود اثر بازدارنده صدا را از مناطق مسكونی دارند.
اثر باد و گرما
تاثیر باد در شنوایی صداها از دور از دیر باز شناخته شده بوده است. بدین سان كه در جهت وزش باد صدا را بهتر می توان شنید تا در جهت مخالف آن، علت این پدیده را می توان با توجه به شكل ۹ به خوبی توجیه نمود.تاثیر گرما نیز در انتشار امواج اكوستیكی قابل برسی است. زیرا چنانچه می دانیم تندی انتشار صدا تابع گرما است و با كاهش دما كمتر می شود- با ازدیاد ارتفاع از سطح زمین دما یكسان كاهش می یابد و برای هر ۱۰۰ متر ارتفاع ۰/۵ درجه سانتیگراد كمتر می گردد.در اثر این تغییر یكسان تندی انتشار پرتوهای صدا بطرف بالا خم می گردد.
میدان آكوستیك
كمیت فشار در فراگیره در حالت تعادل در همه نقاط آن یكسان می باشد-چنانچه در چنین فراگیره حالت تعادل در یكی از نقاط آن متزلزل گردد(مثلا فشار در یك نقطه بیشتر شود)این حالت نا پایدار در همه جهات در فراگیره منتشر می گردد و بصورت موج پدیدار می گردد(نظیر افتادن سنگ در آب).بدیهی است كه انتشار موج مكانیكی هنگامی پدیدار می گردد كه فراگیره دارای خاصیت الاستیسیته حجمی و جرم باشد چنانچه فراگیره را هوا فرض می نماییم اگر ذره ای از این فراگیره از حالت تعادل خارج گردد در ذره مجاور خود نیز موثر بوده و آنرا هم از حالت تعادل خارج می نماید و این بر هم خوردن تعادل ذرات هوا در همه جهات و در تمام فراگیرها از ذرهای به ذره دیگر منتقل بعبارت دیگر منتشر می گردد در حالی كه هر ذره فقط حركت بسیار كوچكی را انجام داده و دوباره بجای خود بازگشته است ممكن است اثر بر هم خوردن تعادل ذرات مسافت قابل توجهی را نیز بپیماید.از این رو میان تندی حركات ذرات فراگیره و سرعت انتشار اثر حركات ذرات فراگیره كه بنام موج نامیده می شود بایستی تفاوت قائل شد.با توجه به تعاریف بالا چنانچه ذره ای از حالت تعادل خود خارج شود و بذرهمجاور خود نزدیك شود در آن نقطه از فراگیره چگالی تغییر می نماید كه با توجه به ساختمان ملوكولی فراگیر می توان این حالت را با افزایش فشار در آن نقطه تعبیر نمود و بالعكس نسبت به ذره متقارن آن كاهش فشار بوجود می آید و همین افزایش یا كاهش در فراگیره است كه باعثانتشار م.ج در فراگیره میگردد.
بنابرین پدیده ای را كه شامل این شرایط از نظر فركانس و كمیت فشار با شد صدا و فضائی را هم كه در پدیده در آن بوجود آمده است میدان آكوستیكی می نامند.
– فشار صدا
تغییرات فشار در فراگیره را كه در ان تعادل فشار بهم خورده است
بنام فشارصدا(صوت) می نامند كه مقدار ان جزئی است بسیار كوچك از فشارمتعارفی فراگیره.
-بس آمد
برای شنوایی صدا،فزون برفشارصدا بس آمد نوسانات آن نیز در ثانیه موثر است كه آنرا فركانس می نامند و گوش انسان تنها نوارمحدودی از آنرا درك مینماید.
آكوستیك در ساختمان
در مبحث آكوستیك در ساختمان مسائل مربوط به انتشار صدا در ساختمان ها و ا یزولاسیون آكوستیكی ساختمان ها مورد بررسی قرار داده می شود.
ایزولاسیون هوابرد :
اصول تئوری:چنانچه در یكطرف یك المان ساختمانی(مثلا دیوار جداكننده دو اطاق مجاور)صدائی ایجاد گردد قسمتی از انرژی صدا از این دیوار میگذرد كه در اطاق مجاور قابل شنیدن خواهد بود.
اختلاف مابین آبسورپسیون و ایزولاسیون
بتصوراینكه مصالح آبسوربنت پشم شیشه یا آكوستیك تایل ۸۰ تا ۹۰ درصد انرژی آكوستیكی را جذب می نمایند این مصالح را با مصالح ایزولان نبایستی اشتباه كرد زیرا با وجود ضریب آبسورپسیون زیاد این مصالح قابلیت ایزولاسیون آنها فوق العاده ناچیز می باشد علت این اشتباه این است كه ضریب آبسورپسیون خطی و ایزولاسیون لگاریتمی است.
طراحی سایت آكوستیكی
طراحی سایت پلان آكوستیكی اغلب تكنیكی موثر برای كاهش فشار -صوت باشد. نظم و ترتیب قرارگیری اجزای یك سایت می تواند برای به حداقل فشار صدا در ساختمان بكار رود.
بسیاری از تكنیك های طراحی سایت می تواند برای محافظت از یك ناحیه در برابر اصوات مزاحم مطرح گردند كه این تكنیك ها شامل موارد زیر می باشد:
– افزایش فاصله بین منبع صوت و شنونده
– غیرمسكونی نظیر محوطه پارك ، تاسیسات و جاگیری زمین های شنونده كاربریهای عمومی بین منبع صوت
– قراردادن مانع یا حفاظ به صورت عمود بر منبع صوت یا بزرگراه و….
-جهت گیری مساكن در خلاف جهت سروصدا
ایزولاسیون دیوارها ( تیغه)
منحنی تغییرات ایزولاسیون دیوارها بر حسب فركانس صدا دارای سه بخش می باشد. در بخش نخست منحنی ،كه معمولا ،در بخش فركانس های بم قرار دارد نوسان دیوار مشابه پوسته های لرزنده می باشد وایزولاسیون دیوار در این بخش ناچیز است ولی بخش دوم از نظر ایزولاسیون حائز اهمیت است. در سال ۱۹۱۱ به روش آزمایشی مشخص نمود كه ایزولاسیون دیوار های بدون منفذ از وزن آنها تبعیت می نماید و خاصیت الاستیسیته مصالح د ر این مورد اهمیت چندانی ندارد.این حقیقت در سال ۱۹۳۱ با مطالعات علمی به اثبات رسیده است.بدین سان كه اگر تصور شود كه هر یك از اجزای یك دیوار بر اثر برخورد انرژی آكوستیكی نوسان آزاد و بدون ارتباط با اجزای مجاور خود انجام میدهد در این صورت فقط اینرسی آن در ایزولاسیون موثر است.
پنجره
در ساختمانها پنجره ها همواره نقطه ضعف ایزولاسیون صدای هوابرد و نوفه بیرون(نوفه ترافیك-نوفه صنایع)می باشد.
-شیشه دوبل از دو شیشه بضخامت های گوناگون
-فاصله كافی میان شیشه ها
-آب بندی كافی با چهاچوب و چسبندگی كافی شیشه ها به قاب پنجره
-بكاربردن خمیر پلاستیكی كشسان برای محكم كردن شیشه
-ساخت پنجره و نصب آن
ایزولاسیون سقف در برابر صدای پا
راههای انتقال صدای پا:
از مهمترین موارد ایزولاسیون صدای كوبه ای ایزولاسیون در برابر صدای پا می باشد كه در شكل ۱۸۹ راه های انتقال صدای پا نمایش داده شده است. با نصب سقف كاذب ایزولان می توان از یكی از راه های انتقال صدای پا پیش گیری كرد. ولی دیگر راه ها را نمی توان بدین سان ایزوله كرد. با به كار بردن قشر ایزولان درست در كف ، می توان از آزار صدای پا در ساختمان به خوبی پیش گیری كرد.
حفاظت بناهای مسكونی از صدای محیط
آرامش محیط یكی از اساسترین نكات در تعیین محل بنا محسوب می شود زیرا با توجه باین كه حتی در كشورهای اروپائی كه دارای زمستان سرد و بلندی هستند بازهم چند ماه در سال اجبارا پنجره های اطاقها باز می شود باید صدای محیط بعنوان مسئله اساسی مورد بررسی قرار گیرد.
فقط در بناهای مدرن بزرگ كه مجهز به سیستم اركندیشنینگ می باشد و در تابستان و زمستان دما و رطوبت اطاقها تنظیم می گردد می توان با پیشبینی های لازمه از نفوذ صدای محیط پیش گیری كرد.
بدیهی است كه در طرحهای شهرسازی مدرن توجه كافی به آرامش مناطق مسكونی می شود و سعی می گردد كه این گونه مناطق فاصله كافی نسبت به فرودگاه ها و نواحی صنعتی داشته باشند.ولی رعایت این نكات در شهر های قدیمی و بزرگ غیر ممكن است و كسانی كه نواحی نزدیك به فرودگاه ها و كارخانجات را بمناسبت ارزانی بهای زمین انتخاب می نمایند بالاجبار باید ناراحتی ناشی از صدای ترافیك هوائی را نیز تحمل كنند.
در طرحهای شهرسازی مدرن سعی می گردد كه بر خلاف ادوار گذشته كه منازل مسكونی در كنار خیابان های اصلی قرار گرفته اند محل بناهای مسكونی را دوراز خیابان های اصلی انتخاب نماید.
بدیهی است كه تاثیر عمده جهت ساختمان را در تضعیف صدای محیط نبایستی از نظر دور داشت كه در صورت انتخاب جهت صحیح برای ساختمان میتوان تضعیفی معادل ۲۰تا ۳۰ دی سی بل بدست آورد و بخصوص انتخاب محل مناسب برای اطاقهای خواب در نظر پیش گیری از صدا بمراتب مهمتر از سایر نكات میباشد
پلان صحیح بنا از نظر حفاظت آكوستیكی
طرح صحیح زیربنای یك ساختمان مسكونی تاثیر بسزائی در آرامش محیط خانه و عدم نفوظ صدای حمام و آشپزخانه باطاقهای مسكونی و خواب دارد-بدین معنی كه هنگام طرح بنا بایستی بطور كلی قسمت های آرام و غیرآرام خانه را از یكدیگر جدا نموده كه قسمتهای غیرآرام عبارتنداز:آشپزخانه و حمام و پله ها و راهروها كه در كنار هم از زمین اصلی جدا شده ساخته می شوند.
تالار اجتماعات
تالار اجتماعات دبیرستانها و دانشكدها و یا تالارهای اجتماعات مذهبی معمولا برای ایراد سخنرانی ها و نمایش فیلم های علمی و نیز اجرای تاترو كنسرت و یا برنامه های هنری دیگر مورد استفتده قرار می گیرند.از اینرو می توان گفت كه تالار اجتماعات بایستی جامع كلیه مشخصات سایر تالارها باشد با این تفاوت كه تعداد تماشائیان در این گونه تالارها بر حسب موارد استفاده از آن كاملا متغیر است لذا پیش بینی كلیه موارد و تطابق مشخصات آكوستیكی تالار با موارد استفاده از آن فوق العاده مشكل و حتی گاهی غیر ممكن است فقط می توان تا حدی بدان ها نزدیك شد-چنانچه ابعاد تالار طوری انتخاب گردد كه در هنگام پر بودن تالار ۳تا۵ متر مكعب فضا برای هر تماشاگر در نظر گرفته شود در این صورت می توان به خوبی از تالار برای سخنرانی استفاده نمود و حتی یك چنین تالاری برای اركسترهای كوچك و آواز نیز نامتناسب نمی باشد-ولی در واخنش در این حالت خیلی كم است و برای اركسترهای بزرگ و كركافی نمی باشد-بطوریكه میدانیم در حالتی كه نسبت تماشاچی به حجم سالن زیاد است واخنش تحت تاثیر آبسوپسیون جمعیت قرار می گیرد و با پیش بینی های ساختمانی نمی توان تالار را برای كلیه موارد آماده كرد و بخصوص از بكار بردن مصالح آبسورنیت اضافی باید خودداری كرد-ولی با این ترتیب در حالت خالی بودن سالن واخنش خیلی بزرگ بوده و برای سخنرانی نامتناسب می گردد از اینرو در برخی از تالارهای اجتماعات با زیاد كردن پخش كنندها می توان از كم شدن وضوح در حالت خالی بودن تالار جلوگیری كرد و حتی پرده های ضخیم در مقابل پنجره ها افلب مفید واقع می گردند.
تالار اجتماعات مذهبی فارل
تالارهای اجتماعات مذهبی كه معمول در كنار كلیساها و در برخی از نقاط دیگر (دهات كوچك/فرودگاه ها/مدارس)برای انجام فرائض دینی و سخنرانی های مذهبی تاسیس می گردند بایستی هم دارای خصوصیات تالارهای سخنرانی و هم كلیساها باشند كه در این دو از نظر مشخصات آكوستیكی درست در نقطه مقابل یكدیگر قرار دارند.تالار فارل در شهر بیل می باشد كه از یك ساختمان آهنی غیر قرینه تشكیل شده است و سقف كاذب آن عبارتاست از سطوح چوبی و دارای پنجره های بزرگ نیز می باشد-این تالار با گنجایش ۳۲۰ نفر بحجم ۱۸۰۰ متر مكعب دارای حجم مخصوص ۵/۵ متر مكعب برای هر نفر است.منحنی واخنش این تالار بدون حظور جمعیت بیش از ۲ثانیه و با جمعیت در حدود ۱/۱ ثانیه می باشد كه بخصوص یكسان بودن آن اجازه می دهد كه این تالار را برای سخنرانی های مختلف و حتی حرفه ای مجاز دانست.
تالارهای كنفرانس
در دانشگاهها معمولا برای تدریس دروس عمومی تالارهای كنفرانس بزرگ ساخته می شود كه منحصرا برای تدریس یا نمایش پدیده های علمی یا تشریح به كار می رود كه بایستی برای این حالت خاص علاوه بر آكوستیك به دید بدون مانع دانشجویان توجه گردید كه در این صورت شیب كف تالار خیلی بیش از سایر انواع تالارها و حجم آن كمتر از سایر تالارهای مشابه انتخاب گردد.
آمفی تاترها
آمفی تاتر موزه متروپلیتن نیویورك كه در سال ۱۹۵۲ در نیویورك بنا شده است و یكی از بهترین نمونه های آمفی تاترها كه برای موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد.گنجایش این تالار ۸۱۰ نفر و حجم آن ۳۳۲۰متر مكعب میباشد كه در نتیجه حجم مخصوص آن معادل ۱/۴متر مكعب برای هر نفر می گردد كه كاملا برای گفتار مناسب می باشد برای كم كردن واخنش در این تالار دیوارهای عقب تالار را با مصالح آبسورنیت پوشانیده اند و برای بهتر كردن پخشایی و رسانیدن بازتابهایمفید به ردیف های عقب و پایین از رفلكتورهائی كه به ص.رت سطوح برجسته و در بالای صفحه آویخته شده انداستفاده میگردد.برای ازدیاد پخشایی رفلكتورها را در دو ارتفاع مختلف بنا كرده اند.پوشش دیوارهای این تالار را برای كم كردن واخنش نغمه های بم با تخته پوشش نموده اند.
تالار كنسرت
در مورد آكوستیكی تالارهای كنسرت عقاید دانشمندان و اهل فن یكسان نیست و اختلاف نسبتا زیادی نیز با یكدیگر دارند- با وجود این آنچه كه مورد قبول عامه است زمان واخنش نسبتا بزرگ برای اینگونه تالارها است كه نتیجه علمی آن بزرگ انتخاب كردن ابعاد تالار است ابعاد تالار است كه حداقل حجم مخصوص آن بین ۷تا۱۰ متر مكعب فضا برای هر نفر باشد-بدین معنی كه اگر حجم مخصوص را از این كمتر انتخاب نماید تاثیر تماشگران در آكوستیك تالار آنچنان میگردد كه برای كنسرت دیگر متناسب نخواهد بود –در حالی كه اگر زمان واخنش با حضور تماشاچیان بزرگتر ار حد مجاز باشد كم كردن آن اشكالی ندارد.
كنسرت موزیكا در لاشودوفون
این تالار هم دارای فرم ساده چهارگوشه میباشد و بعلت طرح جالب پخشایی آن بسیار مناسب میباشد.بوسیله نصب فرمهای چوبی برجسته در دیوارهای جانبی برای ازذیاد پخشایی اقدام گردیده است و بخصوص در ساختمان سقف این تالارریزه كاریهای آكوستیكی بسیاری نیز بكار رفته است.از جمله محفظه های گچی كه در سقف ساخته شده است برای ازدیاد پخشایی سهم بسزائی داشته است.در حاشیه سقف یك نوار مسطح و مورب كار گذارده شده است كه شیب آنها ۱۰% است.دیوارها از تخته هائی كه بر روی چوب كوبی نصب گردیده اند تشكیل شده است كه از چوب نازك و قابل ارتعاش انتخاب گردیده است.چوب كوبی طوری محاسبه می شود كه در پشت تخته های روكوب محفظه های خالی با ابعاد مختلف ایجاد گرددو با تغییر دادن ضخامت تخته ها و ابعاد مختلفمحفظه پشت آنها بتوان اصوات با فركانسهای مختلف بم را یكنواخت جذب نمود.ارگ بزرگ كه در عقب صحنه گردیده است در ارتفاعی نصب شده كه در هنگام اجرای كرهای بزرگ خوانندگان آنرا نپوشانند.
