Ääniaaltojen maksimienergiatiheys

Seuraa 
Viestejä702
Liittynyt11.3.2006

Miten määräytyy ääniaaltojen maksimienergiatiheys? Riippuuko väliaineesta, jossa ääni kulkee, ja jos riippuu, niin miten?

(tuo maksimienergiatiheys tuskin kuitenkaan on "ääretön", en ole kuullut äänistä, jotka esim. saisivat talot sortumaan, niinkuin maanjäristykset tekevät)

Yritin kyllä googlettaa asiasta jotain infoa, mutta mitään en löytänyt.

Metal heart
Metal heart
Lifeless piece of steel!

Kommentit (11)

Vierailija

Äänen energiatiheys ilmaistaan yleensä yksiköllä J/m3. Ja tämä energiatiheys saadaan ihan yksinkertaisesti jakamalla äänen intensiteetti äänen nopeudella kyseisessä väliaineessa.

Siis äänen energiatiheys kasvaa sitä mukaan kuin äänen nopeus vähenee ja/tai äänen intensiteetti lisääntyy.

Niin, ja se äänen intensiteetti ilmaistaan yksiköllä W/m2.

jare
Seuraa 
Viestejä702
Liittynyt11.3.2006

...minua kiinostaisi tietää, miten suureksi tuo äänen energiattiheys voi maksimissaan kasvaa, ja mistä parametreistä tämä riippuu?

Metal heart
Metal heart
Lifeless piece of steel!

Vierailija

Ääni on painetta, oikeastaan paine-eroa. Ja paine (ja paine-ero) on energiaa.

Äänen maksimin voi sanoa äärettömäksi. Normaaliolosuhteissa.

H
Seuraa 
Viestejä2622
Liittynyt16.3.2005
TPa
Äänen maksimin voi sanoa äärettömäksi. Normaaliolosuhteissa.

Ei nyt sentään. Kun paine kasvaa riittävästi aineessa tapahtuu faasimuutoksia eli homma muuttuu ihan erilaiseksi. Itseasiassa jo paljon ennen sitä homma menee epälineaariseksi ja yleisesti tunnetut kaavat lakkaavat toimimasta jo silloin.

Vierailija

Äänen painetaso kasvaa logaritmisesti eli desibelien kasvu vaatii moninkertaisen energialisäyksen. Esimerkki: Yksi hävittäjä aiheuttaa 120 dB melun. Kaksi hävittäjää rinnan ja melu lisääntyy 4:llä dB:llä. Yhteismelu on siis 124 desibeliä. Energiamäärä kuitenkin tuplaantui.

H
Seuraa 
Viestejä2622
Liittynyt16.3.2005
risat
Äänen painetaso kasvaa logaritmisesti eli desibelien kasvu vaatii moninkertaisen energialisäyksen. Esimerkki: Yksi hävittäjä aiheuttaa 120 dB melun. Kaksi hävittäjää rinnan ja melu lisääntyy 4:llä dB:llä. Yhteismelu on siis 124 desibeliä. Energiamäärä kuitenkin tuplaantui.

Sekoitat asteikon ja ilmiön.

Kysymys oli maksimi energiatiheydestä eli energia/tilavuus. (Useimmiten kun puhutaan äänen energiasta tarkoitetaankin intensiteettiä eli teho/pinta-ala.) Kokonaisenergia on kineettisen ja potentiaalienergian summa. Yleisesti kuitenkin ajatellaan, että energia (ja siten tehokin) on verrannollinen pelkästään paineen vaihtelun (ampitudin) neliöön (~p²), koska se pätee harmonisessa tapauksessa. Energian kasvattamiseksi on kasvatettava paineen vaihtelua. Siinä mainitsemani ilmiöt tulevat vastaan.

dB:t ovat vain vanha, akustiikassa yleisesti käytetty, tapa ilmaista suureita esim. äänenpainetaso. Aikanaan ajateltiin, että ihmisen korva on logaritminen ja siksi valittiin logaritminen dB-asteikko kuvaamaan äänenpainetasoa. Edelleen monissa standardeissa käytetään ns. A-painotettua dB-asteikkoa. Mutta ihan yhtä hyvin ellei paremminkin voitaisiin käyttää pascaleita (Pa) äänen paineen tai watteja (W) äänitehon kuvaamiseen.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1557
Liittynyt12.4.2005
Äänen maksimin voi sanoa äärettömäksi. Normaaliolosuhteissa.

Äänenpaineella maan ilmakehässä on oma rajansa, sillä äänihän on aineen tihentymiä ja harventumia eivätkä harventumat voi olla ilmanpainetta suurempia. Tietysti tihentymät voisivat olla kaksinkertaista ilmanpainetta suurempia, mutta silloin värähtely leikkaantuisi negatiiviselta puolelta, jolloin olisi kyse sarjasta painepulsseja eikä äänestä.

Tuo yksi ilmakehän paine on äänenpaineena muuten 192 dB, mikä vastaa maan ilmakehässä kaikkein voimakkainta ääntä. Korkeammissa paineissa myös suurin mahdollinen äänenpaine kasvaa, joten kaasuplaneettojen ytimessä voisi olla mahdollista soittaa rokkia oikein kunnon volyymeillä.

Vanha jäärä

jare
Seuraa 
Viestejä702
Liittynyt11.3.2006
Vanha jäärä
Äänen maksimin voi sanoa äärettömäksi. Normaaliolosuhteissa.



Äänenpaineella maan ilmakehässä on oma rajansa, sillä äänihän on aineen tihentymiä ja harventumia eivätkä harventumat voi olla ilmanpainetta suurempia. Tietysti tihentymät voisivat olla kaksinkertaista ilmanpainetta suurempia, mutta silloin värähtely leikkaantuisi negatiiviselta puolelta, jolloin olisi kyse sarjasta painepulsseja eikä äänestä.

Tuo yksi ilmakehän paine on äänenpaineena muuten 192 dB, mikä vastaa maan ilmakehässä kaikkein voimakkainta ääntä. Korkeammissa paineissa myös suurin mahdollinen äänenpaine kasvaa, joten kaasuplaneettojen ytimessä voisi olla mahdollista soittaa rokkia oikein kunnon volyymeillä.

Noniin!

Nyt ruettin pääsemään asiaan. Onko siis niin, että äänen maksimienergiatiheys kaasussa riippuu vain ja ainoastaan kaasun paineesta? Kuinkas on asianlaita kiinteissä aineissa, niillähän ei ole mitään "painetta" ?

Metal heart
Metal heart
Lifeless piece of steel!

H
Seuraa 
Viestejä2622
Liittynyt16.3.2005
jare
Nyt ruettin pääsemään asiaan. Onko siis niin, että äänen maksimienergiatiheys kaasussa riippuu vain ja ainoastaan kaasun paineesta? Kuinkas on asianlaita kiinteissä aineissa, niillähän ei ole mitään "painetta" ?

Kaasussa energia riippuu paineesta ja hiukkasnopeudesta. Kun mennään suurempiin paineisiin normaalit paineen avulla esitetyt kaavat eivät enää päde ja pitää ottaa huomioon molemmat.

Kyllä kiinteissäkin aineissa etenee pitkittäinen paineaalto, joka vastaa äänenpainetta kaasussa. Sen lisäksi löytyy muutama muukin aaltotyyppi.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1557
Liittynyt12.4.2005
Kuinkas on asianlaita kiinteissä aineissa, niillähän ei ole mitään "painetta"

Kiinteissä aineissa kimmoaallon aiheuttama jännitysamplitudi voi luonnollisesti olla kaasun paineamplitudia huomattavasti suurempi. Oma rajansa silläkin varmasti on, sillä tietyllä jännitystasolla mikä tahansa kiinteä aine ryhtyy myötämään tai murtumaan, mikä saa aikaan merkittäviä epälineaarisia efektejä aallon etenemiseen.

Vanha jäärä

jare
Seuraa 
Viestejä702
Liittynyt11.3.2006
Vanha jäärä
Kuinkas on asianlaita kiinteissä aineissa, niillähän ei ole mitään "painetta"



Kiinteissä aineissa kimmoaallon aiheuttama jännitysamplitudi voi luonnollisesti olla kaasun paineamplitudia huomattavasti suurempi. Oma rajansa silläkin varmasti on, sillä tietyllä jännitystasolla mikä tahansa kiinteä aine ryhtyy myötämään tai murtumaan, mikä saa aikaan merkittäviä epälineaarisia efektejä aallon etenemiseen.

Kiitos vaivannäöstäsi, kun viitsit valottaa asiaa myös minunlaiselleni "tollikalle"!

Metal heart
Metal heart
Lifeless piece of steel!

Uusimmat

Suosituimmat