Caratteristiche acustiche dei materiali

Presentazione sul tema: "Caratteristiche acustiche dei materiali"— Transcript della presentazione:

1 Caratteristiche acustiche dei materiali
15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

2 Interazione del suono con la materia
09/13/2003 Bilancio di energia sonora che incide su una parete. Il bilancio energetico dell’energia 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 dell’onda incidente. a + t + r =1 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali AES 115th Convention - New York, NY

3 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 “Wt”. Materiale fonoassorbente: Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora riflessa “Wr”. 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

4 Fonoassorbimento = poca riflessione
09/13/2003 Considerando una superficie riflettente di grandi dimensioni rispetto all’onda sonora, la riflessione del suono segue le stesse leggi fisiche della riflessione della luce (Legge di Snell). 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali AES 115th Convention - New York, NY

5 Ai fini della valutazione dell’assorbimento acustico NON INTERESSA
se l’energia viene trattenuta dalla parete o se transita nel 2° mezzo INTERESSA SOLO SAPERE QUANTA ENERGIA NON VIENE RIFLESSA 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

6 Materiali fonoassorbenti: generalità (1)
Quando la sorgente del disturbo si trova nello stesso locale in cui è l’ascoltatore, si potrà diminuire il livello sonoro totale (campo diretto più campo riflesso) principalmente in tre modi: riducendo la potenza sonora della sorgente, allontanando l’ascoltatore dalla sorgente ( > r), riducendo l’energia riflessa dalle pareti di confine. Questo risultato viene conseguito aumentando l’area equivalente di assorbimento acustico delle superfici esposte al campo acustico ( > A).  Si ricorda che l’area equivalente di assorbimento acustico A vale: A =  i Si ( m2 ) dove Si ed i sono rispettivamente l’area ed il coefficiente di assorbimento acustico apparente della porzione “i-esima” della superficie che delimita l’ambiente. 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

7 Materiali fonoassorbenti: generalità (2)
Nell’ipotesi di campo acustico riverberante, il valore dell’attenuazione del livello sonoro “DL” conseguente alla installazione di materiale fonoassorbente sulle pareti di confine risulta: DL (f) = 10 log (A2/ A1) (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. 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

8 MATERIALI FONOASSORBENTI
Materiali porosi Pannello incollato alla superficie da trattare Pannello applicato su struttura metallica sospesa dalla superficie da trattare 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

9 Proprietà acustiche dei materiali
MATERIALI POROSI Assorbimento in funzione dello spessore 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

10 Proprietà acustiche dei materiali
MATERIALI POROSI Effetto della distanza dalla parete 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

11 MATERIALI FONOASSORBENTI
Risuonatori acustici c0 : velocità del suono (m/s) r : raggio del collo (m) l : lunghezza del collo (m) V : volume della cavità (m3) 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

12 MATERIALI FONOASSORBENTI
Pannelli vibranti : densità superficiale del pannello (Kg/m2) d : distanza pannello – parete (m) 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

13 MATERIALI FONOASSORBENTI
Sistemi composti 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

14 MATERIALI FONOASSORBENTI
Pannelli vibranti Sistemi composti Risonatori 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

15 Esempio- Casa della Musica
Risuon. Helmoltz Pannelli porosi Pannelli vibranti Bass Trap 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

16 Scattering = riflessione diffusa
09/13/2003 Considerando una superficie scabra, una frazione s dell’energia riflessa totale verra’ riflessa in modo diffuso, mentre la restante frazione 1-s restera’ speculare Comp. diffusa Wdif =Winc·(1-α) · s Comp. speculare Wspec =Winc·(1-α) · (1-s) 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali AES 115th Convention - New York, NY

17 Marca di riferimento: RPG Diffusor Systems (http://www.rpginc.com)
Pannelli diffusori I pannelli piu’ comuni sono realizzati con setti di profondita’ variabile in modo pseudo-casuale Esistono varianti a diffusione solo orizzontale o in entrambe le direzioni Marca di riferimento: RPG Diffusor Systems ( 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

18 Marca di riferimento: Wenger (http://www.wengercorp.com)
Pannelli diffusori Sono anche disponibili pannelli curvi, molto usati per la costruzione di camere d’orchestra (Orchestra Shell) Marca di riferimento: Wenger ( 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

19 Caratteristiche acustiche dei materiali
15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

20 Interazione del suono con la materia
09/13/2003 Bilancio di energia sonora che incide su una parete. Il bilancio energetico dell’energia 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 dell’onda incidente. a + t + r =1 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali AES 115th Convention - New York, NY

21 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 “Wt”. Materiale fonoassorbente: Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora riflessa “Wr”. 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

22 Materiali fonoisolanti: generalità (1)
Considerando un’onda 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) 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

23 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 (l’effetto della coincidenza riduce il potere di fonoisolamento del pannello). 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali

24 Proprietà acustiche dei materiali
La Legge di Massa 09/13/2003 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali AES 115th Convention - New York, NY

25 La Frequenza di Coincidenza
09/13/2003 Fs = prodotto fra frequenza critica e massa areica (Hz·kg/m²) Esempio: vetro spesso 5mm F·s = Hz·kg/m² s = 5·2.5 = 12.5 kg/m² fcoinc = 39000/12.5 = 3120 Hz 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali AES 115th Convention - New York, NY

26 Potere Fonoisolante (Sound Reduction Index)
09/13/2003 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 dall’ambiente 1 contenente la sorgente sonora (I1St) sia pari alla potenza sonora assorbita dalle pareti presenti nell’ambiente 2. Infine si ottiene la relazione: 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali AES 115th Convention - New York, NY

27 Indice di Valutazione del Potere Fonoisolante
09/13/2003 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 dell’indice di valutazione, Rw’, si legge sulla curva di riferimento “posizionata” alla frequenza di 500 Hz. 15 novembre 2010 Proprietà acustiche dei materiali AES 115th Convention - New York, NY