Akustika

Akustika soinua, infrasoinua eta ultrasoinuak aztertzen dituen fisikaren adarra da, hau da, materian zehar (solido zein likido edo gas; ezin dira hutsean hedatu) hedatzen diren uhin mekanikoak, eredu matematiko eta fisikoez baliatuta. Akustikak, praktikan, soinuaren produkzio, transmisio, biltegiratze, hautemate eta erreprodukzioak ikasten ditu. Ingeniaritza akustikoa, akustikako aplikazio teknologikoak lantzen dituen ingeniaritzaren adarra da.

Akustikak, orokorrean, airean zehar 343 m/s-ko abiaduran (gutxi gorabehera 1 km 3 segundoro) hedatzen den bibraziotzat hartzen du soinua, edo 1235 km/h, presio- eta tenperatura-baldintza normaletan (1 atm y 20 °C).

Historia

Lehenbiziko lanak 

Akustikak Antzinako Grezian eta Erroman du jatorria, K.a VI. mende eta K.o I. mendeen bitartean. Musikarekin hasi zen, dagoeneko milaka urtez arte moduan praktikatzen zena, baina oraindik zientifikoki aztertu gabe zegoena, Pitagoras bitarte musikalen naturaz interesatu zen arte. Bitarte batzuk beste batzuk baino ederragoak izatearen zergatia jakin nahi zuen, eta zenbakizko proportziozko erantzunak lortu zituen. Aristotelesek (384-322 K.a), soinua airearen kontrakzio eta espantsioetan oinarritzen zela konprobatu zuen “aire hurbilean erortzen eta kolpatzen”, uhinen mugimenduaren natura adierazteko modu egoki bat dena. K.a 20. urte inguruan, Vitruvio ingeniari eta arkitekto erromatarrak antzokien propietate akustikoei buruzko itun bat idatzi zuen, oihartzun-, interferentzia- eta erreberberazio-gaiak jorratuz; hau, akustika arkitektonikoaren hasiera izan zen.

Prozesu akustikoen fisikaren ulermenak Iraultza Zientifikoan zehar eta ondoren azkar egin zuen aurrera. Galileok (1564-1642) eta Mersennek (1588-1648) hari bibrakorren lege guztiak aurkitu zituzten modu independentean, duela 2000 urte Pitagorasek hasitako lana amaituz. Galileok idatzi zuen «Uhinak, airean zehar hedatzen direnak, soinudun gorputz baten bibrazioen ondorioz sortzen dira, belarrian dugun tinpanoa estimulatuz, buruak soinu gisa interpretatzen duena», horrela, akustika fisiologiko eta psikologikoaren hasiera finkatuz.

1630-1680 bitartean, soinuak airean zuen abiaduraren (soinuaren abiadura) neurketa esperimentalak egin ziren, ikertzaile multzo baten bitartez, horien artean Mersenne nabarmenduz. Bitartean Newtonek (1642-1727) solidoentzako uhin-abiaduraren formula lortu zuen, akustika fisikoaren oinarrietako bat dena (Principia, 1687).

Ilustraziotik aurrera 

XVIII.mendeak akustikaren aurrerapen handiak izan zituen aro horretako matematikari handien esku; izan ere, uhinen hedapen-teoriaren elaborazioari kalkulu teknika berriak aplikatu zizkieten. XIX.mendean, akustikaren arloan ospetsuenak Helmholtz Alemanian eta Lord Rayleigh Ingalaterran izan ziren; lehenengoak, akustika fisiologikoa finkatu zuen; bigarrenak, aurrezagutzak ekarpen propio ugarirekin konbinatu zituen «La teoría del sonido» lan itzelean. Orobat, mende horretan zehar, Wheatstone, Ohm eta Henry-k elektrizitatearen eta akustikaren arteko analogia garatu zuten.

XX.mendean zehar aurrezagutza zientifikoaren aplikazio ugari agertu ziren. Lehenengoa, Wallace Clement Sabine-n lana izan zen akustika arkitektonikoan, beste lan askoz jarraituta. Urpeko akustika Lehen Mundu Gerran erabili zen itsaspekoak detektatzeko. Soinudun grabazioa eta telefonoa oso garrantzitsuak izan ziren gizarte globalaren eraldaketarako. Soinuaren neurketa eta analisiak zehaztasun eta sofistikazio maila berriak lortu zituzten, informatikaren eta elektronikaren erabileraren bitartez. Maiztasun ultrasonikoaren erabilerak, medikuntza eta industriarako aplikazio mota berriak erabiltzeko aukera eman zituen. Transduktore mota berriak ere sortu ziren (energia akustikoaren sorgailu eta hartzaileak).

Adarrak 

Fisika akustikoaren adar batzuk:

 Aeroakustika: soinuaren sorkuntza, airearen mugimendu bortitzaren ondorioz.

 Arkeoakustika: efektu akustikoen ikerketa gune arkeologikoetan.

 Akustika fisikan: soinudun fenomenoen analisia, eredu matematiko eta fisikoen bidez.

 Akustika arkitektonikoa: soinuaren kontrolaren ikerketa, bai bizi-esparruen isolamendurako (etxe, gela edo logelak), bai lokalen egokitzapen akustikorako (kontzertu-aretoak, antzokiak…), material bigunen bitartez arinduz, edota material gogorren bitartez islatuz, lokaleko egitura edo eraikuntzak soinuaren baliatze maximoa ahalbidetzeko. Soinua ere gutxitu daiteke, horma eta paretak ez zeharkatzeko.

 Psikoakustika: soinuaren hautematea ikertzen du pertsonetan, iturria aurkitzeko gaitasuna bereziki, hau da, bere kokapena, entzumen-ulermen ereduen kalitatea etab.

 Bioakustika: animalien entzumenaren ikerketa (saguzaharrak, zakurrak, izurdeak...) entzumen sistema nola erabiltzen duten ulertzeko (radarren antzera, maiztasun baxuko soinuak detektatuz edo norberaren babes moduan).

 Ingurumen-akustika: soinuaren ikerketa kanpoaldean, ingurumen-zarata eta honek pertsonengan eta naturan dituen efektuak, zarata iturrien ikerketa, hala nola, ibilgailuen zirkulazioa, hegazkin eta trenek eragindako zarata, gune industrialak, tailerrak, aisialdi lokalak eta bizilagunek eragindako zarata (soinu-kutsadura).
 
 Urpeko akustika: urperatutako objektuen hautematea soinuaren bidez (itsasontzi eta “sonar” itsaspekoetan erabiltzen da).

 Akustika musikala: soinuaren produkzioaren ikerketa instrumentu musikal eta eskalaren afinazio-sistemetan.

 Elektroakustika: Soinuaren tratamendu elektronikoa ikertzen du, atzitzea (mikrofonoa eta grabazio-ikerketak), prozesaketa (efektuak, ulermen-iragazpena… ) anplifikazioa, grabazioa, produkzioa (bozgoragailuak)…
 
 Akustika fisiologikoa: entzumen-sistemaren funtzionamenduaren ikerketa, belarritik garun-azalera (belarria eta bere osagaiak, halaber, bere ondorio, gaixotasun eta desorekak).
 
 Akustika fonetikoa: mintzamenaren eta bere aplikazioen ezaugarri akustikoen analisia.

 Makroakustika: Leherketa eta turboerreaktore moduko soinu oso bizien ikerketa.

Kanpo estekak 

Akustika