ELTE IV. Környezettudomány 2010/2011 II ELTE IV. Környezettudomány 2010/2011 II.félév AKUSZTIKA és ZAJSZENNYEZÉS Bevezetés 1. (II. 18) I. Bevezetés a) Cél - Fizikai alapok megerősítése, perspektíva adása. - Nem specialista képzés! - Bemutatás, értelmezések, összefüggések, levezetések. - Alkalmazások. b) Kiemelt fogalmak =energia-áramlás =entrópia áramlás (információ) =interferencia és a fázis =a frekvencia spektrum (zaj)

-Környezetfizikai Laboratóriumi gyakorlatok: II. Környezet Előzmények: -Környezetfizikai Laboratóriumi gyakorlatok: Környezeti zaj mérése - (ELTE, Horváth Ákos) - Az akusztika alapjai (ea. jegyzet mérnökhallgatóknak, BME) - Környezeti áramlások dinamikája előadás - Energetika és környezet előadás - Anyagtudomány előadás - Fizikai mérési módszerek Paralell: - Hidrodinamikai laboratórium

IV. Irodalom III. Forma -Az előadások vázlata (tartalma): = http://szft. elte. hu /több is - kevesebb is, mint az előadás/ (8-16 -dia oldal) -vizsga: szóban! IV. Irodalom Kurutz I, Szentmártony T.: A Műszaki akusztika alapjai, Műegyetemi Kiadó, Bp. 2001. Barótfi I.: Környezettechnika, Mezőgazda Kiadó, Bp. 2000. Ajánlott Irodalom Kiss Á. (szerk.): Fejezetek a környezetfizikából, Kossuth Egyetemi Kiadó, Bp.2003

I.a. A felelősség A környezetvédő tudja, hogy a környezetet óvni kell! „Az emberiség a lehetőségeknek az önmagunk elpusztításától az űrkorszak felépítéséig terjedő határai között saját kezében tartja a sorsát. A környezetvédő tudja, hogy a környezetet óvni kell! „Felelős vagy a rózsádért… „ Antoine Sant-Exupery A környezettudósnak tudnia kell a hogyant!

jól csak a szívével lát az ember. Tessék, itt a titkom. Nagyon egyszerű: jól csak a szívével lát az ember. Ami igazán lényeges, az a szemnek láthatatlan.      - Ami igazán lényeges, az a szemnek láthatatlan - ismételte a kis herceg, hogy jól az emlékezetébe vésse. - Az idő, amit a rózsádra vesztegettél: az teszi olyan fontossá a rózsádat.           - Az idő, amit a rózsámra vesztegettem... - ismételte a kis herceg, hogy jól az emlékezetébe vésse.      - Az emberek elfelejtették ezt az igazságot - mondta a róka. - Neked azonban nem szabad elfelejtened. Te egyszer s mindenkorra felelős lettél azért, amit megszelídítettél. Felelős vagy a rózsádért...      - Felelős vagyok a rózsámért - ismételte a kis herceg, hogy jól az emlékezetébe vésse.

„Te egyszer s mindenkorra felelős lettél azért, amit megszelídítettél 4.6 milliárd év

Termékeny pongyolaság I.a. Értelmezések Nem specialista képzés! Edouard Manet (1832–1883): Olympia, 1863 Termékeny pongyolaság Nem mély, hanem igaz megértést! Károlyházi F.

Distinkciók Konfúziók, kettősségek Claude Monet (1840–1926): Séta. Nő napernyővel, 1875 Konfúziók, kettősségek Distinkciók

Distinkciók: 1. P = d E /dt I = d Pn /dA Az észlelés szubjektivitása. Hangérzet (-fon) - hangélmény (-son) Az észlelés szubjektivitása. A emberi szuperpozició kettőssége: logaritmikus – lineáris Distinkciók: 1. Az energia E és a teljesítmény P kettőssége. [J ] – [W] integrális – differenciális (időegységre) E =  P dt P = d E /dt A teljesítmény P és az intenzitás I kettőssége. [W ] – [W/m2] integrális – fajlagos (felületegységre) P =   I dA I = d Pn /dA Az intenzitás I és a szintek LI kettőssége. [ W/m2 ] – [dB ] abszulut – relatív (log) 9

Distinkciók: 2. hangsebesség c – részecske sebesség v A sebességek kettőssége: hangsebesség c – részecske sebesség v hanghullám – rezgőrészecske Hullám – Rezgés A frekvencia eltolódások kettőssége: Doppler effektus esetén Hullámforrás mozog: + uf : A megfigyelő mozog: + vm Relativitás elv A közeg: Levegő-vákuum 10

Ez nem distinkció! Ez dualitás, ez egység! I.b.Kiemelt fogalmak A hang hullám – részecske kettőssége: hanghullám – hang részecske hullám – fonon Ez nem distinkció! Ez dualitás, ez egység! Klasszikus (domináns) tárgyalás : hullám Kvantumos tárgyalás : Részecske (fonon) Áttéréshez: energia (frekvencia) Fonon delokalizált (hullám) - energia adag (részecske)

I.b. Energia áramlás (foton)

E = Q + W I.b. Energetika dE = T dS - p dV +  dN Belsőenergia E, Entrópia S, Térfogat V, Részecskeszám N E = Q + W dE = T dS - p dV +  dN Ez egy másik egyenlet!

dE = Q + W* dE = T dS - p dV +  dN Hőtan I. főtétele: Az egyik egyenlet, folyamatokra. A fundamentális egyenlet: dE = T dS - p dV +  dN A másik egyenlet állapotokra.

A hang az entrópia csökkentés miatt fontos. I.b Az entrópia (és az információ) A hang nem az energianyereség miatt fontos! A hang az entrópia csökkentés miatt fontos. Az entrópia spontán növekedését gátolni kell! (súrlódás, tigris, takarítás) dE = T dS - p dV +  dN S = k ln W S = - kN Az entrópia a rendezetlenség (a határozatlanság) mértéke. Az entrópia a butaság mértéke. Az információ <I> a butaságomat csökkenti. S = kN (ln2) <I> <I> = - F. Shannon

1. A hang az entrópia csökkentés miatt fontos a fizikusnak. A hang és az ember 1. A hang az entrópia csökkentés miatt fontos a fizikusnak. 2. A hang az kifejező eszköz a művésznek. 3. A hang élvezeti cikk a zenerajongónak. Kábítószer 4. A hang /a zaj/ méreg az aludni vágyónak. Jórészt a fizikai vonatkozásokkal foglakozunk! +Jogszabály

Program A.1 Bevezetés Expozició. Célok, formák. Fogalmak. Irodalom. Program. A.2 A hang Hang fajtái, jellemzői, alapfogalmak, definíciók (infrahang, emberi hang, ultrahang), (térbeli, időbeli, energetikai, frekvenciás jellemzők). Hullámhossz, frekvencia, sebesség. Hangjelenség (fizikai), hangérzet (fiziológiai), hangélmény (pszichikai). Energia, intenzitás, amplitúdó, nyomás. Sebesség, gyorsulás. Hangintenzitás, hangintenzitás szint, dB-skálák. A.3 A rezgések és tulajdonságaik Szinuszos rezgések, rezgések szuperpozíciója, lebegés. Kényszerrezgés, csillapított rezgés. Lánc, húrok, rudak, lemezek, hártyák rezgései. Rezgő légoszlopok.

A.4 A hullámok és tulajdonságai, típusai Hullámegyenletek és megoldásaik. A hullámok típusai, sík és gömbhullám, haladó hullám, Rayleigh (evanescens) hullám. Hangsebesség. Huygens-Fresnel elv. Interferencia, elhajlás. A.5 Hangfrekvencia, Fourier analízis Hanghullámhossz. Kundt cső. Lebegés. Diszperziós reláció, fázissebesség, csoportsebesség. Véges időtartamhatás, határozatlansági reláció. A.6 A hang idő és frekvencia-elemzése, hangspektrum, a zaj. Tisztahang, zenei hang, dörej, zörej, zaj. Fehér zaj, rózsaszín zaj. Hangskálák, zenei és hangszeres alapismeretek.

A.7 Energetika, áramlások, kontinuitási egyenletek Összefüggések, levezetések I. Akusztikai-mechanikai-villamos analógiák, Akusztikus-impedancia. A.8 Összefüggések, levezetések II. A hang terjedése, törése, visszaverődése, elnyelődése. Huygens elv-fázisillesztés, akusztikus Ohm törvény. Reflexió, hangtükrök, fókuszálás. Irányított terjedés. Hangterek hasonlósága, Helmholtz szám. Terjedés inhomogén térben /hőmérséklet, szél/, Fermat elv. Különleges jelenségek. Doppler effektus, lökéshullám.

A.9 A hangforrások, hangteljesítmény-hangészlelés, hangérzékelés, hangosság Hangforrások, akusztikai rezonátor. Elemi sugárzók, sugárzási impedancia. Elsugárzott teljesítmény, sugárzók iránykarakterisztikája. A hangképzés szervei. Fizikai-fiziológiai hangjellemzők. Phon-son görbék. A hallás korlátai, hallásterület, hallásküszöb. Hangszínkép, hangelfedés, kritikus sávok. A.10 Akusztikus eszközök, érzékelők Helmholtz rezonátor, Quincke féle interferenciacső, A fül szerkezete, Békésy Gy. elmélete, a hallás folyamata. Mikrofon, szonár, piezoelektromos adó-vevők. Ultrahang diagnosztika. Optoakusztika.

A.11 Hangterjedés szabad térben, terjedés zárt térben Távolsági korrekciók, irányítottság hatása. Hőmérséklet, növényzet, páratartalom. Koherens, inkoherens források. Pont-, vonal- és dipólsugárzók. Zajforrás típusok. Hangterjedés falon keresztül. A teremhangtan alapjai, hangtéri jellemzők. A.12 Zajártalom, zajvédelem, zajszabványok, aktív-passzív zajcsökkentés Hangvisszaverődés és elnyelés, és anyagi jellemzői Hanggátlás és hangszigetelés, árnyékolás, szűrés.