akustyka
 
Encyklopedia
akustyka
[gr. akoustikós ‘dotyczący słuchu’],
dział fizyki i techniki tradycyjnie obejmujący naukę o dźwięku rozumianym jako zjawisko słyszalne, związane z rozchodzeniem się fal sprężystych w ośrodku gazowym, a w miarę rozwoju także w ośrodkach ciekłym i stałym.
Współcześnie akustyka obejmuje również niesłyszalne zjawiska dźwiękowe — drgania i fale sprężyste o częstotliwościach mniejszych (infradźwiękowych) i większych (ultradźwiękowych) od słyszalnych.
Akustyka fizyczna bada procesy generacji i propagacji fal sprężystych, mechanizmy absorpcji, rozpraszanie i dyfrakcję, a także oddziaływanie ich ze strukturą ośrodków, w których się rozchodzą (akustyka molekularna, akustyka kwantowa), a także z innymi rodzajami fal, np. z falami elektromagnetycznymi (akustooptyka); bardzo rozwinęła się akustyka ciała stałego, szczególnie w zakresie ultra- i hiperdźwiękowym (akustoelektronika).
Akustyka fizjologiczna i psychologiczna obejmuje zagadnienia związane z działaniem organu słuchu i powstawaniem wrażenia słuchowego oraz działaniem narządu głosu, a także oddziaływaniem hałasu i wibracji na organizm ludzki; z tym działem akustyki wiąże się ściśle audiologia. Badaniem struktury głosu ludzkiego zajmuje się akustyka mowy, której osiągnięcia znalazły zastosowanie w układach automatycznego sterowania maszyn mową, automatycznego tłumaczenia mowy różnych języków itp.
Akustyka muzyczna bada zjawiska dźwiękowe wchodzące w zakres muzyki, np. wytwarzanie dźwięku w instrumentach muzycznych i podczas śpiewu, jego rozprzestrzenianie się i zapis na nośnikach dźwięku (taśmach magnetycznych, płytach gramofonowych itp.), i towarzyszące im wrażenia słuchowe (problemy percepcji dźwięków, właściwości słuchu muzycznego, zagadnienia skal muzycznych i systemu interwałowego); pozostaje zatem akustyka muzyczna w bliskich związkach m.in. z fizjologią (zwłaszcza z fizjologią głosu i foniatrią), psychologią, architekturą, elektroniką (elektroniczne instrumenty muzyczne, reżyseria dźwięku, zastosowanie komputerów do wytwarzania dźwięku i muzyki).
Działem akustyki (także elektroniki) jest elektroakustyka, powiązana z psychoakustyką (kryteria jakości odtwarzanego dźwięku) i z akustyką wnętrz i budowli, rozwiązująca zagadnienia jakości akustycznej sal do słuchania, czyli audytoriów (sale wykładowe, koncertowe, kinowe, teatry itp.) oraz sal przeznaczonych do odbioru mikrofonowego (studia radiowe, telewizyjne, filmowe). Dobre warunki akustyczne wymagają równomiernego rozkładu energii akustycznej w pomieszczeniu, odpowiednich wartości czasu pogłosu, równomiernego zaniku dźwięku (m.in. niewystępowanie echa) oraz odizolowania zakłóceń akustycznych z zewnątrz. Warunki te uzyskuje się przez nadanie odpowiedniego kształtu pomieszczeniu, odpowiednie rozmieszczenie powierzchni dźwiękochłonnych i odbijających oraz zastosowanie ciężkich lub wielowarstwowych przegród budowlanych.
Akustyka urbanistyczna bada rozchodzenie się dźwięku na terenach zurbanizowanych z punktu widzenia ochrony przez hałasem (właściwe planowanie miast i osiedli z uwzględnieniem tras komunikacyjnych i obiektów przemysłowych). Akustyka wnętrz i budowli i akustyka urbanistyczna stanowią akustykę architektoniczną.
Geoakustyka zajmuje się rozchodzeniem się dźwięku w skorupie Ziemi, jej hydrosferze i atmosferze. Do badania skorupy Ziemi wykorzystuje się sygnały od infra- do ultradźwięków (np. do badania trzęsień ziemi i tąpnięć górniczych stosuje się metodę emisji akustycznej).
Akustyka morza (hydroakustyka) obejmuje całokształt zjawisk akustycznych w wodach mórz i oceanów, metody wytwarzania i odbioru sygnałów dźwiękowych i ultradźwiękowych w toni morskiej do celów hydrolokacji akustycznej, komunikacji i rybołówstwa, a także badanie szumów podwodnych sztucznych i naturalnych. Akustyczne badania atmosfery odgrywają ważną rolę w przypadku fal uderzeniowych powstających przy wyładowaniach atmosferycznych i lotach samolotów z prędkością naddźwiękową (aeroakustyka). Rozwiązano zagadnienia molekularnej absorpcji dźwięku przez składniki atmosfery, pojawiły się nowe koncepcje efektów refrakcji dźwięku i wpływu ruchów atmosfery na spójność sygnałów akustycznych w obszarze przyziemnym, tj. z uwzględnieniem impedancji akustycznnej gruntu, występowania przegród stałych i zmiennych (gradienty temperatury, wiatr i in.).
Akustyka przemysłowa obejmuje problemy związane ze zwalczaniem hałasu i wibracji (wibroakustyka) na terenie pracy, a także różne dziedziny zastosowań ultradźwięków do badania materiałów.
Akustyka jest jedną z najstarszych dziedzin fizyki: najdawniejsze wiadomości z jej zakresu podali uczeni chińscy (ok. 3000 p.n.e.). Sporą wiedzą w tej dziedzinie dysponowali Grecy: Terpander (VII w. p.n.e.), Pitagoras (VI w. p.n.e.) i Didymos (I w. p.n.e.) — twórcy systemów dźwiękowych. Akustykę klasyczną zapoczątkował (XVII w.) Galileusz oraz M. Mersenne (zagadnienia wysokości tonu i prędkości dźwięku); w tym czasie ugruntował się pogląd, że do rozchodzenia się dźwięku potrzebny jest ośrodek materialny — powietrze. Opis teoretyczny zjawisk akustycznych zapoczątkował lord Rayleigh. Podstawy akustyki muzycznej ugruntowali w 2. połowie XIX w. H.L.F. von Helmholtz i C. Strumpf, fizjologicznej i psychologicznej — również Helmholtz, G.H. Fechner, H. Fletcher, G. Bekesy, E. Zwicker, M. Kwiek, J. Zwisłocki; podstawy akustyki technicznej opracowali L. Cramer, M. Hechl, I. Malecki.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia