(http://sato4f-jottings.blogspot.jp/2014/03/blog-post_9880.html)
を書いて、ちょっと間が空いてしまいましたが・・
Web講義には、
>「音」というものは,空気の振動です.
と書かれていますが、これを(文系女子向けに)訳すと、
【疎密波】
空気中を伝わる音は疎密波(縦波)です。
振動が媒質(波を伝える物質:空中なら空気)に圧力変化の波として伝わります。
*縦波というのは、媒質(空気)振動方向と波の進行方向とが同じもの。
水の波は、媒質(水)の振動方向と進行方向が垂直なもので横波です。
わかりやすい例えがあったので、(イメージのたとえ話ですよ)
(「物理のかぎしっぽ」から転載→http://hooktail.sub.jp/index.html)
波(横波と縦波)のイメージ |
水の波というものも、波は進んでいますが、波を伝える水は上下動をしているだけです。
空気の振動である音も、空気は音の進行方向に振動(前後に動く(振動する)イメージ)していますが、空気そのものは移動していません。
もう少しイメージを膨らませます。
【点音源】
自由音場(音の直進を妨げる物体が存在せず、かつ屈折なども生じない音場)では、
点音源からの音は、球面状に放射されて伝わります。つまり、音源の振動が媒質(空気)を振動させて伝わり、音として聞こえます。(鼓膜の振動を知覚するということ)
(平面で描いてますが、層が重なった球体のようなものをイメージすると近いかも)
音波の伝搬 |
自由音場の点音源という仮定をしているので、振動は音源から四方八方等方向に拡散することになります。
このときに点音源を中心とした半径rの面(球面になります)を考えると、
点音源から発散される音 |
音の強さは、音の伝搬方向に垂直な単位面積を単位時間に通過する音のエネルギー量 [w/㎡]です。
ここで、半径rの球体の表面積は4π r^2なので、球体表面上の音の強さI(r)は
となります。
更に音が拡散していき、点音源を中心とした半径2rの面を考えると、音の強さI(2r)は
になります。
音の距離減衰 |
イメージとしては、Pから放射された音が半径rの球面上を通過、更に音は直進して半径2r の球面上を通過するのですが、どんどん広がっていくので音の強さは広がる分だけ小さくなります。
(絵でいうとエネルギーが薄まっていくイメージ、音なら小さく、光なら暗くなっていきます)
ただし、ある距離の球面上での音響エネルギーの総量は同じになります。
(自由音場の点音源という仮定をしているため。実際は、音の減衰は距離減衰だけではなく空気を振動させることによる減衰もあるだろうし、気流(風)等による減衰もあるはずです。)
そうすると、解説集にある
・距離が2倍 →音の強さは1/2^2 = 1/4
・距離が4倍(倍の倍)→音の強さは1/4^2 = 1/16ということ。逆も言えて、
・距離が1/2(半分) → 音の強さは2^2 = 4倍
・距離が1/3 → 音の強さは3^2 = 9倍
・距離が1/4(半分の半分) → 音の強さは4^2 = 16倍
ということがイメージできそうです。
*拡散性(配光特性が一様)の点光源の場合、照度が距離の2乗に反比例するのと同じ法則(逆2乗則)です。
ここで【24083】を考えてみると、
(H24年の解説の内容はわからないので、違っていたらスンマセンm(_ _)m)
点音源の場合の距離減衰は、逆2乗則に従いますが
線音源(直線の道路のようなもの)を考えると
音の距離減衰(線音源) |
面音源(工場の大きな壁面等)の場合は、端部を除くと音は面状のままの大きさで直進するイメージです。(面の中央部分に近いところでは、ある程度の距離までは音の拡散する面積は進行方向で大きくなっていかなさそう)
広範囲の都市の高層マンションという設定であれば、面積(10km四方とか?)に対して高さ方向(距離)は精々200mくらい。面の中の方では音の距離減衰による騒音レベルの低下は期待できなさそうです。
(おそらく距離が離れるにつれて周縁部分から減衰範囲が広がってくるのだと思います)
音の距離減衰(面音源) |
0 件のコメント:
コメントを投稿