Zdroje zvuku a základní poznatky o šíření zvuku

11.4.3

Zdroje zvuku a základní poznatky o šíření zvuku

Jako zdroje zvuku se jeví předměty nebo vymezené oblasti prostředí, od kterých se do okolí šíří akustické vlnění. Charakter akustického vlnění v okolí zdroje zvuku je ovlivněn velikostí zdroje. Z tohoto hlediska rozlišujeme:

1. bodové zdroje – vlnění se šíří v kulových vlnoplochách,

2. přímkové zdroje – převažuje jeden rozměr a vlnoplochy mají tvar válce,

3. plošné zdroje – vlnoplochy jsou rovinné.

Jiná možnost rozdělení zdrojů zvuku je členění na zdroje stacionární a mobilní. Stacionární zdroje (průmyslové závody, provozovny, hřiště, stadiony, staveniště) jsou zpravidla posuzovány z hlediska jejich hlučnosti přísněji ve srovnání se zdroji mobilními (doprava, zemědělské stroje). Je to dáno odlišnou reakcí obyvatelstva i možnostmi účinnějších opatření proti hluku u stacionárních zdrojů. Z časového hlediska lze rozlišovat zdroje, které působí trvale, a zdroje působící po časově omezenou dobu. Údaje o zdrojích zvuku poskytují veličiny akustické emise:

1. L_W (dB) – hladina akustického výkonu,

2) Q (-) – činitel směrovosti.

Akustický výkon P (W) je množství akustické energie, kterou zdroj vyzáří do okolního prostoru za jednotku času. Akustický výkon vyjádřený v logaritmické míře se nazývá hladina akustického výkonu L_W (dB) někdy také označovaná jako L_P (dB).

kde P_ref = 10^-12 W je referenční hodnota. Činitel směrovosti Q (-) je bezrozměrné číslo, které charakterizuje směrové vyzařování zvuku zdrojem. Hodnota činitele směrovosti je ovlivněna odraznými plochami vyskytujícími se v blízkosti zdroje zvuku a souvisí s tím, do jak velké části prostoru je zvuk vyzařován. Nejčastěji je zdroj zvuku umístěn na odrazné ploše (terénu). Pak je zvuk vyzařován do poloprostoru a činitel směrovosti se přibližně rovná 2.

Obecně platí pravidlo, že čím blíže ke zdroji se opatření proti hluku na jeho cestě provádějí, tím obvykle bývají účinnější a často i technicky méně náročná a ekonomicky výhodnější. Při šíření zvuku ve volném prostoru (ve volném zvukovém poli) se akustický výkon P (W) s rostoucí vzdáleností r (m) od zdroje (s výjimkou zdroje plošného) rozprostírá na stále větší plochu S (m²). Tím se snižuje intenzita I (W.m^-2). Hladina akustického tlaku L (dB) ve vzdálenosti r (m) od bodového zdroje se stanoví podle vztahu

Za každou překážkou na cestě šíření zvuku, jejíž rozměry převyšují vlnovou délku, se vytváří zvukový stín, ve kterém se sníží hladina akustického tlaku, protože zvukové vlny se do prostoru za překážkou dostávají pouze ohybem. Útlum D (dB) zvuku závisí na hodnotě Fresnelova čísla N (-), které v sobě zahrnuje jednak vliv rozdílu δ (m) mezi dráhou zvuku přes překážku a přímou dráhou zvuku a jednak vliv kmitočtu zvuku, resp. jeho vlnové délky λ (m).

Protože při ohybu zvuku má velký význam skládání vlnění (interference), je útlum zvuku ohybem významně závislý na kmitočtu. Pro zvuk vyššího kmitočtu (a z toho vyplývající kratší vlnové délky) je útlum ohybem vždy vyšší. Zajímavé je srovnání mezi ohybem světla a ohybem zvuku. Vlnová délka světla je 3,8.10^-7 až 7,8.10^-7 m, a hodnota Fresnelova čísla N vychází proto velmi vysoká již při nepatrném rozdílu drah δ (m). U zvuku, jehož vlnová délka při šíření ve vzduchu se pohybuje v rozmezí 0,02 až 20 m, je hodnota Fresnelova čísla N v porovnání se světlem malá, a menší je proto i útlum, který překážka způsobuje. Zvukové vlny zejména nízkého kmitočtu se snáze ohýbají přes překážku a zvukový stín je podstatně méně ostrý. Útlum zvuku lze zaznamenat dokonce i v místech se zápornou hodnotou dráhového rozdílu δ (m) a tedy i zápornou hodnotou Fresnelova čísla N, tj. v místech, kam světelné vlny dopadají bez…