- •Физические основы строительной акустики
- •Физические основы строительной акустики
- •Составитель: Вощукова е.А., к.Ф.-м.Н., доцент кафедры «Физика»
- •1 Цели освоения дисциплины
- •2 Место дисциплины в структуре ооп впо
- •3 Содержание дисциплины
- •Раздел 1 «Физические основы акустики»
- •Раздел 2 «Элементы архитектурной акустики»
- •Раздел 3 «Проблемы борьбы с шумом»
- •4 Формы контроля освоения дисциплины
- •Выполнение ргр и кр
- •6. Задачи Расчетно-графической (контрольной) работы
- •7 Методические указания по решению задач
- •7.1 Определение параметров звуковой волны
- •7.2 Определение суммарного уровня звукового давления для нескольких источников звука
- •7.3 Отражение плоской звуковой волны от плоской поверхности с конечным импедансом
- •Прохождение звуковой волны через слой материала
- •Определение собственных частот прямоугольного помещения
- •Определение времени реверберации помещения
- •6 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
- •Физические основы строительной акустики
- •241037 Брянск, проспект Станке Димитрова, 3, бгита
6. Задачи Расчетно-графической (контрольной) работы
6.1 Задача 1. Плоская звуковая волна в воздухе с частотой f при температуре tоC имеет уровень звукового давления L p(дБ) (см. табл.1).
Вычислить:
скорость звука с и волновое сопротивление среды ос,
длину звуковой волны ,
амплитуду звукового давления pmax(Па),
амплитуду колебательной скорости vmax и смещения max частиц воздуха в волне,
амплитуду колебаний температуры в волне Tmax,
уровень громкости в фонах.
Принять порог слышимости pо=210-5Па.
Таблица 1
Вариант |
f, Гц |
t, оС |
Lp, дБ |
1 |
300 |
0 |
70 |
2 |
400 |
5 |
80 |
3 |
500 |
10 |
90 |
4 |
600 |
15 |
100 |
5 |
700 |
20 |
110 |
6 |
800 |
25 |
120 |
7 |
900 |
-5 |
130 |
8 |
1000 |
-10 |
140 |
9 |
200 |
-15 |
60 |
10 |
100 |
-20 |
50 |
11 |
300 |
5 |
90 |
12 |
400 |
10 |
100 |
13 |
500 |
15 |
110 |
14 |
600 |
20 |
120 |
15 |
700 |
25 |
130 |
16 |
800 |
-5 |
140 |
17 |
900 |
-10 |
60 |
18 |
1000 |
-15 |
50 |
19 |
200 |
-20 |
70 |
20 |
100 |
0 |
80 |
21 |
1100 |
0 |
80 |
22 |
1200 |
5 |
90 |
23 |
1300 |
10 |
100 |
24 |
1400 |
15 |
110 |
25 |
1500 |
20 |
120 |
6.2 Задача 2. Определить суммарный уровень звукового давления для четырех источников шума: L1, L2 , L3 и L4 (см. табл.2).
Таблица 2
Вариант |
L1, дБ |
L2, дБ |
L3, дБ |
L4, дБ |
1 |
105 |
110 |
90 |
95 |
2 |
104 |
112 |
98 |
100 |
3 |
85 |
103 |
94 |
108 |
4 |
86 |
95 |
101 |
106 |
5 |
100 |
94 |
102 |
105 |
6 |
84 |
89 |
98 |
99 |
7 |
91 |
92 |
107 |
80 |
8 |
90 |
96 |
109 |
100 |
9 |
102 |
100 |
93 |
88 |
10 |
101 |
103 |
105 |
98 |
11 |
105 |
112 |
90 |
100 |
12 |
104 |
110 |
98 |
95 |
13 |
85 |
95 |
94 |
106 |
14 |
86 |
103 |
101 |
108 |
15 |
100 |
89 |
102 |
99 |
16 |
84 |
94 |
98 |
105 |
17 |
91 |
96 |
107 |
100 |
18 |
90 |
92 |
109 |
80 |
19 |
102 |
103 |
93 |
98 |
20 |
101 |
100 |
105 |
88 |
21 |
104 |
110 |
98 |
95 |
22 |
105 |
112 |
90 |
100 |
23 |
86 |
103 |
101 |
108 |
24 |
100 |
95 |
102 |
106 |
25 |
84 |
94 |
98 |
105 |
6.3 Задача 3. Плоская звуковая волна падает под углом на плоскую поверхность с импедансом Z1 = R1+Y1, выраженным в единицах волнового сопротивления воздуха оc (см. табл.3). Построить графики зависимости коэффициента отражения r() и коэффициента поглощения () в пределах от 0о до 90о.
Таблица 3
Вариант |
R1 |
Y1 |
1 |
1,50 |
0,50 |
2 |
0,48 |
-0,65 |
3 |
1.04 |
0,40 |
4 |
0,30 |
0,30 |
5 |
2,15 |
-0,04 |
6 |
5,50 |
1,50 |
7 |
0,60 |
0,08 |
8 |
3,25 |
-0,12 |
9 |
0,80 |
0,02 |
10 |
1,80 |
1,25 |
11 |
1,50 |
-0,65 |
12 |
0,38 |
0,40 |
13 |
1,04 |
0,30 |
14 |
0,30 |
-0,04 |
15 |
2,15 |
1,50 |
16 |
5,50 |
0,08 |
17 |
0,60 |
-0,12 |
18 |
3,25 |
0,02 |
19 |
0,80 |
1,25 |
20 |
1,80 |
0,50 |
21 |
2,5 |
-0,3 |
22 |
3,0 |
0,2 |
23 |
1,2 |
0,12 |
24 |
1,6 |
-0,2 |
25 |
2,0 |
0,2 |
6.4 Задача 4. Построить графики зависимости коэффициента прохождения звуковой волны через слой материала и звукоизоляции слоя (в дБ) от частоты звука в пределах от 100 Гц до 1000 Гц. Толщина слоя d, плотность материала 2, скорость звука в материале c2 (см. табл.4).
Таблица 4
Вариант |
d, м |
2, кг/м3 |
с2, м/с |
1 |
0,3 |
1300 |
3500 |
2 |
0,1 |
1300 |
3500 |
3 |
0,25 |
2500 |
3700 |
4 |
0,8 |
2500 |
3700 |
5 |
0,35 |
3100 |
4000 |
6 |
0,15 |
1800 |
2300 |
7 |
0,05 |
2500 |
3700 |
8 |
0,4 |
1300 |
3500 |
9 |
0,02 |
3100 |
4000 |
10 |
0,12 |
1800 |
2300 |
11 |
0,2 |
1300 |
3500 |
12 |
0,4 |
1300 |
3500 |
13 |
0,35 |
2500 |
3700 |
14 |
0,45 |
2500 |
3700 |
15 |
0,25 |
3100 |
4000 |
16 |
0,45 |
3100 |
4000 |
17 |
0,2 |
1800 |
2300 |
18 |
0,5 |
1800 |
2300 |
19 |
0,55 |
2500 |
3700 |
20 |
0,65 |
2500 |
3700 |
21 |
0,55 |
3100 |
4000 |
22 |
0,65 |
3100 |
4000 |
23 |
0,3 |
1800 |
2300 |
24 |
0,4 |
1800 |
2300 |
25 |
0,65 |
2500 |
3700 |
6.5 Задача 5. Построить спектр собственных частот помещения, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда длины l, ширины b и высоты h (см. табл.5) в пределах от 0 до 100 Гц.
Таблица 5
Вариант |
l, м |
b, м |
h, м |
1 |
6 |
6 |
4 |
2 |
12 |
6 |
4 |
3 |
7 |
5,5 |
3,5 |
4 |
10 |
5 |
3,5 |
5 |
10 |
10 |
4 |
6 |
12 |
8 |
4 |
7 |
6 |
6 |
3,5 |
8 |
10 |
6 |
3 |
9 |
15 |
8 |
4 |
10 |
15 |
10 |
4 |
11 |
6 |
6 |
3 |
12 |
10 |
8 |
4 |
13 |
8 |
6 |
3 |
14 |
8 |
6 |
4 |
15 |
8 |
8 |
4 |
16 |
7 |
5 |
3,5 |
17 |
12 |
6 |
5 |
18 |
8 |
5 |
4 |
19 |
9 |
6 |
4 |
20 |
9 |
6 |
3 |
21 |
9 |
9 |
4 |
22 |
15 |
12 |
4 |
23 |
7 |
7 |
3,5 |
24 |
7 |
6 |
3,5 |
25 |
10 |
7 |
4 |
6.6 Задача 6. Определить время реверберации для пустой аудитории размерами l x b x h ( см. табл. 6) на частотах 125, 500 и 2000 Гц.
Пол аудитории – паркет по деревянному основанию.
Потолок и верхняя часть стен (с высоты 2 м) – сухая штукатурка.
Стены (до высоты 2 м) – оштукатурены и покрашены масляной краской.
Количество окон в аудитории при l = 6 м и 7 м – 2, при l = 8 м, 9 м и 10 м – 3, при l = 12 м и 15 м – 4. Ширина окна 1,5 м, высота 2 м. Высота подоконника над полом 0,5 м.
Как изменится время реверберации, если аудитория заполнена слушателями на жестких стульях? Принять удельную площадь 1,5 м2/чел.
Сравнить полученные значения времени реверберации с оптимальными и дать рекомендации по изменению эквивалентной площади звукопоглощения в данном помещении.
Таблица 6
Вариант |
l, м |
b, м |
h, м |
1 |
6 |
6 |
4 |
2 |
12 |
6 |
4 |
3 |
7 |
5,5 |
3,5 |
4 |
10 |
5 |
3,5 |
5 |
10 |
10 |
4 |
6 |
12 |
8 |
4 |
7 |
6 |
6 |
3,5 |
8 |
10 |
6 |
3 |
9 |
15 |
8 |
4 |
10 |
15 |
10 |
4 |
11 |
6 |
6 |
3 |
12 |
10 |
8 |
4 |
13 |
8 |
6 |
3 |
14 |
8 |
6 |
4 |
15 |
8 |
8 |
4 |
16 |
7 |
5 |
3,5 |
17 |
12 |
6 |
5 |
18 |
8 |
5 |
4 |
19 |
9 |
6 |
4 |
20 |
9 |
6 |
3 |
21 |
9 |
9 |
4 |
22 |
15 |
12 |
4 |
23 |
7 |
7 |
3,5 |
24 |
7 |
6 |
3,5 |
25 |
10 |
7 |
4 |
6.7 Задача 7. Резонансный звукопоглотитель представляет собой жесткую, перфорированную круглыми отверстиями панель, отстоящую от жесткой стенки на расстояние l. Толщина панели t, диаметр отверстия d, шаг перфорации a (см. табл.7).
Рассчитать резонансную частоту поглотителя и построить зависимость коэффициента звукопоглощения от частоты в пределах от fрез/2 до 3fрез/2.
Таблица 7
Вариант |
l, см |
t, см |
d, см |
a, см |
1 |
1,1 |
0,18 |
0,8 |
8 |
2 |
2,0 |
0,2 |
0,25 |
2 |
3 |
1,0 |
0,2 |
0,2 |
2 |
4 |
2,5 |
0,14 |
0,35 |
1,8 |
5 |
1,5 |
0,15 |
0,8 |
6 |
6 |
0,8 |
0,15 |
0,2 |
1 |
7 |
1,0 |
0,25 |
0,3 |
2 |
8 |
3,0 |
0,18 |
0,8 |
6 |
9 |
4,0 |
0,5 |
0,35 |
1,8 |
10 |
1,0 |
0,3 |
0,5 |
2 |
11 |
1,3 |
0,18 |
0,8 |
4 |
12 |
2,2 |
0,2 |
0,25 |
2 |
13 |
1,2 |
0,2 |
0,2 |
2 |
14 |
2,7 |
0,14 |
0,35 |
1,8 |
15 |
1,7 |
0,15 |
0,8 |
6 |
16 |
1,0 |
0,15 |
0,2 |
1 |
17 |
1,2 |
0,25 |
0,3 |
2 |
18 |
3,2 |
0,18 |
0,8 |
6 |
19 |
3,5 |
0,5 |
0,35 |
1,8 |
20 |
1,3 |
0,3 |
0,5 |
2 |
21 |
1,8 |
0,25 |
0,25 |
2,5 |
22 |
2,4 |
0,15 |
0,35 |
2 |
23 |
3,5 |
0,35 |
0,25 |
1,5 |
24 |
0,9 |
0,12 |
0,2 |
1 |
25 |
0,9 |
0,15 |
0,15 |
1 |