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3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali1 Caratteristiche acustiche dei materiali.

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Presentazione sul tema: "3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali1 Caratteristiche acustiche dei materiali."— Transcript della presentazione:

1 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali1 Caratteristiche acustiche dei materiali

2 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali2 Interazione del suono con la materia Bilancio di energia sonora che incide su una parete. Il bilancio energetico dellenergia sonora incidente su di una parete ci permette di capire quali fenomeni interagiscono nella propagazione del suono attraverso un ostacolo. Si trascurano gli effetti di diffrazione che si hanno quando la parete ha misure confrontabili con λ/4 dellonda incidente. a + t + r =1

3 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali3 Materiali: fonoisolanti & fonoassorbenti Esiste una sostanziale differenza tra un materiale fonoisolante ed uno fonoassorbente: Materiale fonoisolante: Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora trasmessa W t. Materiale fonoassorbente: Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora riflessa W r.

4 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali4 Materiali fonoisolanti: generalità (1) Considerando unonda incidente su un pannello si definisce: coefficiente di trasmissione: come il rapporto tra la potenza sonora trasmessa Wt e quella incidente Wo. Il potere fonoisolante R del pannello a cui è associato un coefficiente di trasmissione t risulta: potere fonoisolante:(dB)

5 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali5 Materiali fonoisolanti: generalità (2) Si possono individuare quatto diverse regioni: Regione governata dalla rigidità del pannello, R cala di 6 dB/ottava. Regione di risonanza (frequenze naturali di risonanza proprie del pannello). Regione governata dalla massa del pannello, R cresce di 6 dB/ottava. Regione di coincidenza (leffetto della coincidenza riduce il potere di fonoisolamento del pannello).

6 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali6 La Legge di Massa

7 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali7 Potere Fonoisolante (Sound Reduction Index) Il Potere Fonoisolante (R) è definito come: Se indichiamo con L1 ed L2, vedi figura, i livelli nell'ambiente dove è presente la sorgente e nell'ambiente contiguo, con S la superficie del tramezzo divisorio, allora si può scrivere, a regime stazionario, il seguente bilancio energetico: cioè che la potenza trasmessa dallambiente 1 contenente la sorgente sonora (I 1 St) sia pari alla potenza sonora assorbita dalle pareti presenti nellambiente 2. Infine si ottiene la relazione:

8 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali8 Indice di Valutazione del Potere Fonoisolante La curva di riferimento viene fatta scendere, a passi di 1 dB, sinché la somma degli scarti sfavorevoli risulta inferiore a 32 A questo punto il valore dellindice di valutazione, Rw, si legge sulla curva di riferimento posizionata alla frequenza di 500 Hz.

9 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali9 Fonoassorbimento = poca riflessione Considerando una superficie riflettente di grandi dimensioni rispetto allonda sonora, la riflessione del suono segue le stesse leggi fisiche della riflessione della luce (Legge di Snell).

10 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali10 Materiali fonoassorbenti: generalità (1) Quando la sorgente del disturbo si trova nello stesso locale in cui è lascoltatore, si potrà diminuire il livello sonoro totale (campo diretto più campo riflesso) principalmente in tre modi: riducendo la potenza sonora della sorgente, allontanando lascoltatore dalla sorgente ( > r), riducendo lenergia riflessa dalle pareti di confine. Questo risultato viene conseguito aumentando larea equivalente di assorbimento acustico delle superfici esposte al campo acustico ( > A). Si ricorda che larea equivalente di assorbimento acustico A vale: A = i S i ( m 2 ) dove S i ed i sono rispettivamente larea ed il coefficiente di assorbimento acustico apparente della porzione i-esima della superficie che delimita lambiente.

11 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali11 Materiali fonoassorbenti: generalità (2) Nellipotesi di campo acustico riverberante, il valore dellattenuazione del livello sonoro DL conseguente alla installazione di materiale fonoassorbente sulle pareti di confine risulta: DL (f) = 10 log (A 2 / A 1 ) (dB) dove 1 e 2 indicano i valori prima e dopo il trattamento acustico delle pareti. In funzione del diverso comportamento acustico al variare della frequenza i materiali fonoassorbenti sono in genere classificati in: a) materiali porosi, b) risuonatori acustici, c) pannelli vibranti, d) sistemi misti.

12 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali12 Materiali fonoassorbenti: materiali porosi (1) Comportamento Lassorbimento acustico è determinato dalla conversione in calore dellenergia meccanica trasportata dallonda incidente attraverso fenomeni di attrito che si sviluppano all'interno delle cavità che caratterizzano questi materiali. Lassorbimento acustico dipende da: lunghezza donda del suono incidente, rapporto tra il volume dei vuoti e quello totale, spessore del materiale Osservazioni il valore di aumenta con la frequenza, con il valore del rapporto densità apparente-densità reale, con lo spessore dello strato di materiale (basse frequenze)

13 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali13 Materiali fonoassorbenti: materiali porosi (2) Il valore di aumenta con la frequenza, con lo spessore dello strato di materiale (basse frequenze) Le modalità di installazione influenzano la curva di assorbimento acustico. In vicinanza della parete si forma unonda stazionaria che presenta valore nullo della velocità acustica in corrispondenza alla parete stessa e valore massimo a /4. velocità max max dissipazione della energia sonora in calore max assorbimento acustico.

14 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali14 Materiali fonoassorbenti: risuonatori acustici (1) Comportamento Un risuonatore acustico può essere schematizzato come una cavità comunicante con lesterno attraverso un foro praticato su di una parete non troppo sottile, che prende il nome di collo del risuonatore. Quando unonda sonora colpisce lingresso del risuonatore, se le dimensioni della cavità sono abbastanza piccole rispetto al valore della lunghezza donda e se le dimensioni del collo sono piccole rispetto a quelle della cavità, laria in esso contenuta si comporta come un pistone oscillante, mentre quella contenuta nella cavità costituisce lelemento elastico del sistema.

15 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali15 Materiali fonoassorbenti: risuonatori acustici (2) La frequenza di risonanza del risuonatore risulta: Dove c 0 è la velocità di propagazione del suono nel mezzo (m/s), r e l il raggio e la lunghezza del collo del risuonatore (m), V il volume della cavità (m 3 ). Si consideri un suono incidente: se f f 0 la velocità delle particelle daria contenute nel collo assume valori particolarmente elevati e leffetto dei fenomeni dissipativi raggiunge il suo massimo con conseguente assorbimento della energia sonora. se f f 0 londa sonora non esercita nessuna influenza sul risuonatore che risulta pertanto un assorbitore fortemente selettivo

16 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali16 Materiali fonoassorbenti: pannelli vibranti Comportamento Sono costituiti da pannelli rigidi piani, disposti parallelamente e ad una certa distanza dalla parete. Il sistema può essere assimilato ad una massa oscillante (il pannello) accoppiata ad un elemento elastico dotato di un certo smorzamento (laria racchiusa nella intercapedine). La frequenza di risonanza del pannello vibrante risulta: dove è la densità superficiale del pannello (Kg/m 2 ) e d la distanza del pannello dalla parete (m).

17 3 dicembre 2007Proprietà acustiche dei materiali17 Materiali fonoassorbenti: sistemi misti Comportamento Solitamente un sistema misto è costituito da lastre rigide (metallo, legno, gesso, ecc.) sulla cui superficie vengono praticati fori di diversa forma e dimensione, fissate ad una certa distanza dalla parete. Lintercapedine, che costituisce la cavità di una molteplicità di risuonatori tra loro comunicanti, può essere o no riempita con materiale poroso.


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