через что не проходит звук
Что препятствует распространению звука? Распространение звука в среде
Звук порождает тело, которое движется, вибрирует с определенной частотой. Если колебания слишком медленные, то воздух просто обходит объект и звук не возникает. В статье мы расскажем, что препятствует распространению звука, но прежде разберемся, что собой представляет звуковая волна. Рассмотрим процесс появления звука в воздухе, воде, твердых телах.
Как возникает и расходится в воздухе звуковая волна
Источник звука движется и тем самым меняет давление воздуха в близко расположенных слоях. С каждым отклонением тела воздух попеременно сжимается и разреживается. Изменения давления передаются от слоя к слою — так распространяется упругая волна. Расстояние, на котором звук можно будет воспринять, определяется длиной волны, т. е. дистанцией между ближайшими точками сжатия воздуха. Длина волны в свою очередь зависит от частоты колебаний. Звуки большой частоты мы называем высокими, а малой — низкими.
Акустическая волна в разных средах
Вам будет интересно: Скелет курицы: строение, названия и описание костей, фото
Распространение звука в среде зависит от ее строения и характеристик. Жидкости, воздух, твердые тела — все эти вещества устроены по-разному, поэтому проводят звук неодинаково.
Частицы воды и твердых тел удерживает между собой кристаллическая решетка. Атомы связаны электрическими силами, поэтому вода не может полностью растечься, а твердые объекты сохраняют форму. Как только звуковое давление смещает одну частицу, за ней следуют и другие. Это свойство называется упругостью и означает способность среды, тела противостоять деформации. Чем более упругая среда, тем быстрее она проводит звук.
В сравнении с твердыми телами и жидкостями воздух наименее упругий. Это объясняется его строением. Частицы не удерживают между собой никакие связи, поэтому воздух все время стремится рассеяться. Этому препятствует сила тяжести и постоянные столкновения атомов между собой.
При 0° С скорость распространения звука в воздухе — 340 м/с, воде — 1480 м/с. В твердых телах, особенно металлах, звук проходит намного быстрее (до 5-6 тыс. м/с).
Что препятствует распространению звука
От тела звук расходится во все стороны одинаково, но только в том случае, если на его пути нет преград. Не все препятствия мешают распространению звука. Очевидно, что листом картона, как от света, от шума не закроешься. Дело в том, что звуковые волны обходят преграды, если их размер меньше длины волны. Длина волн, которые мы слышим, составляет 0,015-15 м. Дерево волна может обогнуть, а здание или скалистые горы — нет. От таких больших объектов она отражается. Как и свет, звуковая волна отражается под углом, равным по величине углу падения. В момент отражения мы слышим эхо.
Переход звука из среды в среду
Он возможен, только если плотности двух сред не слишком отличаются. Например, у воздуха и воды разница слишком велика. Звук, подойдя к границе, отражается от поверхности реки. Только маленькая часть энергии волны расходуется на вибрацию верхних слоев воды. Под водой, вблизи ее поверхности, звуки еще слышны, а на метровой глубине уже нет.
Среды, обладающие звукоизоляционными свойствами
В зданиях с тонкими стенами хорошая слышимость, потому что звук приводит их в колебательное движение. Стены воссоздают шум в соседнем помещении. Что препятствует распространению звука, что изолирует акустическую волну? Пробковая крошка, минеральная вата, штукатурка с микрочастицами, поролон — все эти материалы имеют общее свойство: в них множество отсеков, пор. Звук, попадая в эти пустоты, многократно отражается и поглощается.
Что препятствует распространению звука в природе? Пример поглощения акустической волны в естественных условиях — туман. При ясной погоде слышно лучше и на большем расстоянии. Туман — это неоднородный воздух, он содержит капельки воды. Часть волны поглощают «отсеки» между водой и воздухом.
Поглощение звуков разной частоты
Есть звуки, которые поглощаются с трудом, все зависит от их частоты. Низкие звуки (пароходный гудок, звон большого колокола) слышно за десятки километров. Их частота составляет 30-50 Гц, поэтому они плохо поглощаются средой. Высокие звуки распространяются не так далеко, потому что легко поглощаются. Например, ультразвук с его частотой свыше 20 тыс. Гц мы вообще не воспринимаем.
Как спастись от звука дрели, зная принцип распространения акустических волн
МОСКВА, 16 окт — РИА Новости, Ольга Коленцова. Всем известно, что в каждом доме своя слышимость. В одних домах люди даже не подозревают о существовании по соседству шумного ребенка и огромной овчарки, а в других можно проследить маршрут передвижения по квартире даже маленькой кошки.
Звуковая волна представляет собой колебания частиц, при которых происходит перенос энергии. То есть частицы меняют свое положение относительно равновесия, вибрируя вверх-вниз или влево-вправо. В воздухе частицы, помимо колебаний, находятся в постоянном хаотическом движении. Когда мы говорим, то заставляем молекулы воздуха колебаться с определенной частотой, которую регистрирует наш орган слуха. Благодаря беспорядочному движению молекул они быстрее, чем их «собратья» в твердом теле, «теряют» частоту, в пределах которой двигались ранее.
А что насчет твердых тел? Если ударить молотком по стене или полу дома, звуковая волна побежит по твердой конструкции, заставляя колебаться атомы или молекулы, из которых она состоит. Однако следует помнить, что в твердых телах частицы «упакованы» более плотно, так как они располагаются ближе друг к другу. И скорость звука в плотных средах в несколько раз выше, чем скорость звука в воздухе. При 25 градусах Цельсия средняя скорость его распространения 346 метров в секунду. А в бетоне это значение достигает 4250-5250 метров в секунду. Разница более чем в 12 раз! Неудивительно, что звуковая волна способна передаваться на большие расстояния именно в твердых телах, а не в воздухе.
Колебания молекул воздуха довольно слабы, поэтому их может поглотить толстая, например, бетонная стена. Конечно, чем она толще, тем качественнее изолирует обитателей квартиры от знакомства с секретами соседей.
Но если движение молекул воздуха остановит стена, то внутри нее звук промчится без преград. Колебания молекул твердых тел намного более «энергичны», поэтому без труда передают энергию воздушным средам. Предположим, человек на пятом этаже решил прибить полочку к стене. Движение сверла дрели заставляет колебаться молекулы, из которых состоит вся твердая поверхность. Сам человек слышит как воздушный шум, так и ударный. А вот его соседи парой этажей выше слышат только ударный шум, возникающий вследствие распространения звуковой волны по конструкции здания.
Допустим, соседи сверху топают, прыгают, стучат мячом до середины ночи, а еще их крупный кот любит перескакивать с полки шкафа на пол как раз над вашей головой. В этом случае людям обычно рекомендуют делать звукоизоляцию потолка. Но чаще всего она не помогает или помогает очень слабо. Почему? Просто звуковая волна при ударе распространяется по материалу. Она успешно побежит не только по потолку, но и по стенам и даже по полу. Поэтому для эффективной борьбы с шумом необходимо делать изоляцию всех стен комнаты. Конечно, загасить звуковую волну в самом начале намного проще и эффективнее. Ведь в случае возгорания полотенца, неудачно положенного рядом с конфоркой, мы тушим сразу полотенце, а не ждем, пока загорится вся кухня. Поэтому лучше сразу выбирать соседей сверху с шумоизолированным полом. Или при ремонте придется делать полную изоляцию спальни.
Как выбрать звукоизоляцию для дома или квартиры
Человеческое ухо улавливает звуки в ограниченном диапазоне и получает через слух лишь 9% информации об окружающем мире. Но для жуткой головной боли и испорченного настроения и этого бывает достаточно, если у соседей работает перфоратор, чьи-то дети затеяли футбольный матч прямо у вас над головой, а сигнализация автомобиля во дворе, кажется, разрывает мир на части. Как же ограничить контакт с шумом, который и мешает, и раздражает одновременно?
Почему для нас вреден шум и как от него избавиться?
Постоянный назойливый шум приводит к тому, что внимание снижается, а количество ошибок в любом деле увеличивается. Шум замедляет реакцию человека на внешние сигналы, в итоге растут шансы попасть в аварию, не заметить пешехода или, наоборот, несущийся с огромной скоростью автомобиль. Если уровень постоянного шума превышает нормальный для человеческого уха порог, даже здоровый организм дает сбои: ухудшается общее самочувствие, развиваются неврозы. Слишком громкие резкие звуки – взрывы, стрельба – могут даже разорвать барабанную перепонку и повредить слуховой аппарат.
Чтобы защититься от шума в собственном доме или квартире, вам придется вначале определить вид звука и понять, где находятся его источники.
Сам звук – упругие волны, или колебания, которые распространяются в любой среде, кроме полного вакуума. Все звуки, которые вы слышите каждый день, можно разделить на две группы: источник звука вне помещения и источник звука внутри помещения. На улице звук свободно перемещается во все стороны, и чем сильнее удаляется звук от источника, тем слабее он становится. Внутри помещения звук начинает отражаться от поверхностей. Звук, который отражается, накладывается на первичный звук из источника. Сила звука увеличивается.
Отзвук, или часть отраженной звуковой энергии, влияет на акустику в помещении. Если отзвук отсутствует, сам звук покажется вам невыразительным и «плоским». Если отзвук слегка опаздывает на доли секунды, а это нормальное физическое явление, исходный звук становится богаче и выразительнее. Если время отзвука затягивается, возникает фоновый шум и эхо, который сильно мешает воспринимать исходный звук. Именно поэтому так сложно иногда разобрать речь комментатора на спортивных соревнованиях, или понять, о чем идет речь по общему радио в здании аэропорта или вокзала.
Еще звуки могут быть воздушными или ударными. Воздушные звуки, или воздушный шум, передается по воздуху – крик, музыка, смех, разговоры. Этот шум вы услышите через открытые окна, щели и трещины в перекрытиях. Ударный шум, или вибрации, переносится по твердым стенам и перекрытиям. Такие звуки возникают, когда работает перфоратор, кто-то хлопает дверьми или передвигает мебель, прыгает и бегает, а иногда просто ходит по полу.
Если вы въехали в квартиру с окнами, которые выходят на шумный проспект, или вы строите дом и уже планируете дату новоселья, а ваши соседи только еще приступают к работам, вам точно будет досаждать воздушный шум извне. В таком случае вам потребуется создать барьер, который остановит эти звуки и частично отразит их обратно. Здесь речь идет о звукоизоляции. Чтобы звукоизоляция от воздушного шума извне работала эффективно, изолировать нужно все поверхности, которые контактируют со звуком: стены, потолок или крышу, окна и двери.
Если вам хочется спокойно смотреть телевизор в спальне, когда детям уже положено спать, а мешать им не хочется – значит, вам нужно, чтобы как минимум стена между спальней и детской поглощала шум. Или если вам не хочется лишний раз объяснять соседям снизу, что дети иногда бегают и даже – о ужас! – играют в мяч прямо дома, то вам придется позаботиться еще и о звукопоглощении.
Звукопоглощение отличается от звукоизоляции главным образом тем, что звукоизоляция удерживает звуковые волны на стороне источника шума и не пропускает их за пределы барьера. Звукопоглощение же не позволяет звуку отражаться от стен помещения. Примеры помещений, где звукопоглощение устраивать необходимо – комната для домашнего кинотеатра, звукозаписывающая студия, и любое пространство, где важно акустическое качество звука.
Чтобы наслаждаться дома тишиной, вам придется сочетать звукоизолирующие материалы для задержки звука и звукопоглощающие средства для уменьшения силы звука в самом помещении. Такое сочетание лучше всего защитит от шума.
Как выбрать материалы для шумопоглощения
Материал, который поглощает звук, состоит из твердого вещества, которое равномерно распределяется по всему его объему. Между твердыми частицами имеется множество мелких полостей, которые сообщаются между собой. Они наполнены воздухом. Звуковые волны, точнее, колебания воздуха под звуковым давлением, трутся о стенки пор, вязнут в воздухе внутри материала и затухают в полостях.
Все звукопоглотители можно разделить на волокнистые и пористые. Волокнистый звукопоглощающий материал состоит из слоев волокон, которые переплетены между собой. Чтобы получить волокна, при высоких температурах расплавляют горные породы или стекло. На расплавленное вещество направляют поток раскаленного газа и раздувают состав. Таким образом получаются пучки волокон, из которых затем формируют рулоны, маты, холсты или плиты.
Пористый звукопоглощающий материал состоит из зерен или гранул, которые образуют ячейки. Между ячейками остаются поры, сквозь которые свободно проходит воздух. Пористые материалы производят из гипса, шлака или перлита, и тогда они получаются жесткими. Еще пористые звукопоглотители делают из полимеров – пенополиэтилена, пенополипропилена или каучука. В этом случае материал имеет ячеистую структуру и остается эластичным. Стенками пор служат гибкие полимерные пленки, которые усиливают гашение звука.
Параметр, который говорит о том, насколько эффективно материал поглощает шумы – КЗП: коэффициент, или индекс звукопоглощения. Если материал полностью отражает звук, КЗП равен нулю. Если звук поглощается полностью, КЗП равен 1.
Шумопоглощающий SoundGuard Ковер – мат, который выглядит как обычная ткань и состоит из спрессованного стекловолокнистого холста. Его вы можете использовать в конструкции звукоизоляции стен и потолков — слой материала будет амортизировать и поглощать шумы.
Еще один вариант – акустические перегородки Knauf, специальный материал в плитах из стекловолокна с индексом звукопоглощения на частотах больше 500 Гц не менее 0,98, то есть полностью. Частота 500 Гц – это звук скрипки или флейты, например. В диапазоне от 500 до 2500 Гц живут звуки всех музыкальных инструментов – виолончели, гитары, фортепиано. Основная же масса бытовых шумов имеет еще большие показатели Гц, и также полностью поглощаются материалом.
Акустические перегородки Knauf применяют для защиты от шума в перегородках, полах и подвесных потолках. Маты в перегородках послужат, кроме того, отличной дополнительной преградой для воздушного шума и нейтрализуют от 50 до 60 дБ лишней звуковой нагрузки. Они имеют волокна разной длины: от длинных – 150 мм до очень коротких, и именно хаотичность структуры дает такие высокие шумоизоляционные характеристики.
Как выбрать материалы для звукоизоляции
Звукоизоляционные материалы, которые становятся барьером для шума, выбирайте по параметрам индекса изоляции воздушного шума (RW для вертикальных конструкций и LW для горизонтальных перекрытий). Измеряется индекс в децибелах (дБ) – он покажет уровень звука, который отразит материал. Чем выше RW и чем ниже LW, тем эффективнее звукоизоляция.
Чтобы понимать, от какого звука в децибелах вы хотите избавиться или уберечься, приводим уровень шума от бытовых источников.
Звукоизоляция в квартире. Что нужно знать
Плохая звукоизоляция — одна из самых распространенных проблем как на первичном, так и на вторичном рынке жилья. Шум с улицы или из соседних квартир может серьезно осложнить жизнь, особенно при удаленной работе.
Эксперты рассказали, как выбрать квартиру с хорошей звукоизоляцией и что делать, если шум не дает покоя.
Виды шума
Существуют нормы по ударному шуму и по воздушному шуму. «Ударный шум — это звук, возникающий вследствие непосредственного контакта с плитой перекрытия. Воздушный шум — это звук, источник которого находится в объеме помещения. То есть крики и музыка — это воздушный шум, а звуки шагов и падение предметов на пол — ударный. Есть еще отдельный вид шума — структурный, и яркий его представитель — шум перфоратора. Нормативы по шуму отличаются — есть требования по звукоизоляции межквартирных стен и перекрытий, а есть — по звукоизоляции межкомнатных перегородок. Последние — мягче, это значит, что жильцы могут шуметь в своей квартире, но не должны мешать жильцам других квартир», — объяснила председатель совета директоров сети «Миэль» Марина Толстик.
Каждое жилое строение должно сдаваться с соблюдением СНИПов по звукоизоляции, отметила эксперт. По ее словам, если строительная конструкция недостаточно изолирует шумы, то должны применяться дополнительные шумоизоляционные материалы. В зависимости от типа шума и разновидности конструкций дополнительной звукоизоляции они могут быть разные: готовые сэндвич-панели, отдельные жесткие плиты, мягкие, рулонные, вспененные, вспученные и так далее.
Для звукоизоляции полов, как правило, применяют материалы толщиной от 3 до 30 мм, пояснил эксперт по звукоизоляции и акустике помещений из компании «Акустик Групп» Александр Боганик. «Поверх этих материалов выполняется выравнивающая стяжка, а потом укладывается чистовое напольное покрытие — паркетная доска, ламинат или плитка. Звукоизоляционный материал толщиной до 10 мм применятся только для изоляции ударного шума, а при толщине 10–30 мм конструкция пола также повышает изоляцию и от воздушного шума», — уточнил эксперт.
В каких домах звукоизоляция лучше
Если вы решили купить квартиру с хорошей звукоизоляцией, то первым делом нужно определить тип дома. От конструктивных особенностей многоэтажек во многом зависит уровень звукоизоляции в них.
Дореволюционные и сталинки
Лучшая звукоизоляция, как ни странно, наблюдается в старинных домах дореволюционной постройки, переживших капитальный ремонт, пояснил Николай Складнев, главный директор по строительству ГК «Кортос». По его словам, стены в таких сооружениях держатся на металлических балках, а между деревянными обшивками засыпана земля, поглощающая любой шум. Также прекрасная звукоизоляция в сталинских домах — здесь очень толстые стены, которые хорошо защищают от посторонних звуков, уточнил эксперт.
Кирпич
Самая хорошая звукоизоляция среди современных типов домов — у кирпичных зданий. «Современные проекты защищают жильцов от шума с улицы, потому что в соответствии с требованиями энергоэффективности в кирпичную кладку монтируются пенополистирольные или минераловатные утеплители. Кроме того, соседей тоже будет не слышно: межквартирные и межкомнатные стены строятся из хорошо поглощающего звук кирпича», — отметил Складнев. В настоящее время такая технология применяется нечасто — исключение составляют высокобюджетные проекты и объекты реставрации, отметил совладелец группы «Родина» Владимир Щекин. Он пояснил, что чаще дома из кирпича можно найти на вторичном рынке.
Монолит
Монолитные конструкции — одни из самых «звучащих». «Единая конструкция из металлической арматуры и бетона, проходящая через весь дом, работает, как струна: звуковые колебания проходят по всему протяжению монолитной конструкции. В таких домах совершенно необходима дополнительная звукоизоляция как для полов (стяжка + звукоизоляция), так и для стен», — отметила Марина Толстик.
Кирпич-монолит
В таких строениях кирпичные перегородки хорошо сдерживают шум, но монолитные элементы снижают звукоизоляцию, через них звуки могут разноситься на несколько этажей, добавила Толстик.
Панель
Панельные конструкции могут пропускать шум за счет плохой изоляции швов, неполного примыкания панелей друг к другу, недостаточной толщины межквартирных или межкомнатных перегородок, рассказала председатель совета директоров сети «Миэль». «Среди новостроек средней ценовой категории монолитные объекты держат пальму первенства. Тише всего живется в здании с монолитным каркасом и перекрытиями из мелкоячеистого бетона», — уточнил Щекин.
Как проверить звукоизоляцию
Чтобы понять, насколько жилье защищено от внешних звуков, посмотрите на наружные стены. Если это многослойная конструкция из монолитного железобетона, керамзитобетонного камня, утеплителя, покрытая штукатуркой, то беспокоиться не о чем, особенно если в квартире установлены качественные стеклопакеты с герметизацией монтажных швов, пояснил Складнев.
Но есть существенный нюанс. «Если в здании установлены герметичные окна, хорошо изолирующие шум, необходимо побеспокоиться об устройстве вентиляции. Если в помещении нет отдельной приточно-вытяжной системы, в окнах или на фасадной стене должны присутствовать шумозащитные вентиляционные клапаны. В противном случае — окна закрыты, шума нет, но и дышать нечем. Открыли створку на проветривание — и весь шум улицы оказался в комнате вне зависимости от многокамерного стеклопакета и тройной системы уплотнения», — отметил Боганик.
Как сделать звукоизоляцию
Если вы уже купили квартиру с плохой звукоизоляцией, уровень шума можно снизить. Эксперт компании «Акустик Групп» Александр Боганик перечислил основные типы конструкций для эффективной звукоизоляции стен:
Также немного снизить уровень шума в квартире помогут грамотное обустройство и декор квартиры. Дизайнер интерьеров Элина Нивин рассказала, что снизить громкость посторонних звуков помогут:
Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Какие материалы лучше всего проводят звук?
Легкие материалы лучше переносят звуковые колебания, чем плотные и тяжелые предметы. Эластичность материала или его упругость также важны для передачи звука: менее эластичные вещества, такие как твердые пенопласты и бумага, с большей вероятностью поглощают звук, чем переносят его. Лучшие материалы для пропускания звуковых волн включают некоторые металлы, такие как алюминий, и твердые вещества, такие как алмаз.
Формула для скорости звука в различных свойствах имеет решающее значение для понимания того, почему определенные свойства переносят звук лучше. Скорость звуковой волны равна квадратному корню упругости, деленной на плотность объекта. Другими словами, чем менее плотный объект, тем быстрее распространяется звук и чем он более эластичен, тем быстрее распространяется звук. Поэтому объект будет вести звук медленнее, если он не очень упругий и очень плотный.
Звук распространяется с одной из самых высоких скоростей через алюминий со скоростью 6 320 метров в секунду. Это связано с тем, что алюминий не обладает особой плотностью – это означает, что он имеет небольшую массу в данном объеме и является чрезвычайно эластичным и способен легко изменять форму. Обратите внимание, что эластичность материала имеет тенденцию колебаться больше, чем его плотность, и поэтому считается более важным для понимания скорости звука через данный материал.
Следующая самая высокая скорость звука – 4600 метров в секунду через медь. Благодаря эластичности меди и, следовательно, способности легко вибрировать, звук быстро распространяется. Однако медь намного плотнее алюминия, что объясняет, почему он почти на две трети медленнее алюминия.
Звук распространяется гораздо медленнее в газе и жидкости, потому что молекулы в каждом из них не такие жесткие, как молекулы в твердом теле, что значительно снижает эластичность каждого вещества. При нормальной комнатной температуре и давлении скорость звука составляет 343 метра в секунду или примерно в 20 раз медленнее, чем у алюминия. Одним из измерений, который повлияет на скорость, является температура – чем горячее что-то, тем быстрее звук проходит через него, поскольку это увеличивает скорость молекул. Например, звук на 12 метров в секунду быстрее при 40 градусах Цельсия, чем при 20 градусах Цельсия.