Akustika

Akustika merret me studimin e tingujve, ultratingujve dhe infratingujve (të gjitha këto janë valë mekanike në gaze, lëngje apo trupa të ngurtë). Zbatimi i akustikës në teknologji quhet inxhinieri akustike. Dëgjimi është një nga mjetet thelbësore të mbijetesës në botën e kafshëve dhe e folura është një nga karakteristikat më dalluese të zhvillimit dhe kulturës njerëzore. Kështu që nuk është çudi që shkenca e akustikës shtrihet në shumë fusha tjera siç janë muzika, mjekësia, arkitektura, industria luftarakee etj.

Fjala akustikë rrjedh nga fjala greke ἀκουστικός (akoustikos) që do të thotë “e dëgjimit ose përdëgjimit”, “i gatshëm për të dëgjuar”Akoustikos Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, at Perseus dhe nga ἀκουστός (akoustos), “dëgjuar, akustik”,Akoustos Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, at Perseus që nga ana tjetër rrjedh nga fjala ἀκούω (akouo), "unë dëgjoj”.Akouo Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, at Perseus Sinonimi latin është sonik.Kenneth Neville Westerman (1947) Pasi shkencëtarët e akustikës i zgjeruan studimet e tyre në frekuencat sipër dhe poshtë gamës së dëgjueshme, u bë e zakonshme që këto frekuenca të identifikoheshin si ultrasonike ose infrasonike, ndërsa fjala akustikë i referohet të gjithë gamës së frekuencave pa limit.

 Historia e Akustikës 

Në shekullin e 6 p.e.s filozofi grek Pitagora donte te dinte se pse disa intervale dukeshin më të bukura se të tjerat dhe ai e gjeti përgjigjen në afatet e raporteve numerike që përfaqësojnë seritë harmonike në një kordë. Atij i dedikohet të ketë vëzhguar që kur gjatësitë e kordave vibruese mund të shprehen në raporte të integerve tingujt e prodhuar do te jenë harmonikë. Nëse një kordë jep noten C një kordë dyfishi i saj do të japë të njëjtën notë një oktavë më poshtë. 
Aristoteli kuptoi se tingulli përbëhej nga ngjeshje dhe rrallime të ajrit. Gati 20 vjet p. e. r. arkitekti dhe inxhinieri romak Vitruvius shkroi një tezë me cilësi akustike të teatrove duke përfshirë diskutime të interferencë, jehonës dhe reverbracioni – fillimi i akustikës arkitekturore.
Konceptet fizikale të proceseve akustike avancoi me shpejtësi pas recolucionit shkencor. Galileo dhe Mersene në mënyrë të pavarur zbuluan ligje të plota të kordave të plota (duke plotësuar atë që Pitagora kishte nisur 2000 vjet më parë. Galileo shkroi "Valët prodhohen nga vibracionet e një trupi të cilat duke u përhapur në ajër tejçojnë në vesh një ngacmim të cilin truri e interpreton si një tingull”një fjali e vlerësueshme që tregon fillimet e akustikës fiziologjike dhe psikologjike. Matje eksperimentale për shpejtësinë e tingullit janë kryer veçanërisht nga Mersene dhe më pas Njutoni. Shekulli i 18 pa avancime më të mëdha në akustikë në duart e matematikanëve brilante të asaj epoke. Në shekullin e 19 gjigandët e akustikës ishin Heimholtz në Gjermani dhe Lord Rayleigh në Angli, i cili kombinoi dijet e mëparshme me kontributin e tij në “Teorinë e tingullit. Gjithashtu në shekullin e 19 Wheatstone, Omi dhe Henry e zhvilluan analogjinë midis elektricitetit dhe akustikës.

Konceptet themelore të akustikës

Përkufizimi
Akustika është e përkufizuar nga ANSI/ASA S1. 1-2013 si “shkencë e zërit, duke përfshirë prodhimet e tij, transmetimet dhe efektet, përfshirë efektet biologjike dhe psikologjike.”

Studimi i akustikë vërtitet rreth gjenerimi, përhapjes dhe pranimit të valëve mekanike dhe vibrimeve.


Hapat e treguar në diagramin më lartë mund të gjenden në çfarëdo ngjarjeje apo procesi akustik. Ekzistojnë shumë lloje të shkaktarëve, edhe natyror edhe të vullnetshëm. Ekzistojnë shumë lloje të proceseve shndërruese që e konvertojnë energjinë nga disa forma në energji të zërit, duke prodhuar valë të zërit. Është një ekuacion themelor që përshkrua përhapjen e valëve të zëri, ekuacioni i valëve akustike, por fenomeni që shfaqet prej saj ndryshon dhe shpesh është kompleks. Vala mban energji përmes përhapjes nëpër mjedis. Eventualisht kjo energji shndërrohet përsëri në forma të tjera. Efekti final mund të jetë një fizikisht i pastër ose mund të arrijë deri në fusha biologjike.

Përhapja e valës: niveli i shtypjes


Në fluide ashtu si në ajër dhe në ujë, valët e zëri përhapen si shqetësim i një ambienti me nivel të shtypjes. Megjithëse ky shqetësim është i vogël, është i dëgjueshëm nga njeriu. Zëri më i vogël që njeriu mund ta dëgjoj, i njohur si pragu i dëgjimit, është 9 madhësi më i vogël sesa shtypja e ambientit. Zhurma e këtyre shqetësimeve quhet niveli i shtypjes së zërit, dhe matet në shkallë logaritmike në decibel.

Përhapja e valës: frekuenca
Fizikantët dhe inxhinierët e akustikës tentojnë të diskutojnë nivelin e shtypjes së zërit në terma të frekuencës, pjesërisht për shkak se kjo tregon sesi veshët e interpretojnë zërin.

I gjithë spektri mund të ndahet në tri seksione: audio, ultrazë dhe infrazë. Shkalla e audios është në mes të 20 Hz dhe 20,000 Hz. Kjo shkallë është e rëndësishme sepse frekuenca e saj mund të detektohet nga veshi i njeriut. Kjo shkallë ka një numër të madh aplikimesh, përfshirë komunikimin e fjalimeve dhe muzikën. Shkalla e ultrzaëri i referohet frekuencave më të larta se 20,000 Hz. Kjo shkallë ka gjatësi valore më të vogël e cila lejon rizgjidhje më të mirë në teknologjitë e imazhit. Aplikimet mjekësore si ultrasonografia dhe elastografia mbështeten në shkallën e frekuencës së ultrazërit. Në fundin tjetër të spektrik, frekuencat më të vogëla njihen si infrazë. Këto frekuenca mund të përdoren për studimin e fenomeneve gjeologjike si tërmetet.

Shndërrimi në akustikë


Një shndërrues është një pajisje për konvertimin e një forme të energjisë në tjetrën. Në kontekstin elektroakustik, kjo nënkupton konvertimin e energjisë së zërit në energji elektrike (ose anasjelltas). Shndërruesit elektroakustik përfshijnë zmadhueset e zërit, mikrofonët, hidrofonët dhe projektorët sonar. Këto pajisje konvertojnë shtypjen e valës së zërin në sinjal elektrik. Përdorimi më i gjerë i principit të shndërrimit janë elektromagnetizmi, elektrostatika dhe piezoelektriciteti.

Nënkategoritë
Këto nënkategori janë një listë e modifikuar nga PACS (Physics and Astronomy Classification Scheme) e përdorur nga Acoustical Society of Amerika.

Arkeoakustika

Arkeoakustika studion zërin brenda arkeologjisë. Kjo tipikisht përfshin studimin e akustikës së faqeve arkeologjike dhe artefakteve.

Aeroakustika

Aeroakustika studion zhurmën e gjeneruar nga lëvizjet e ajrit, për shembull nga trubulenca, dhe lëvizjen e zërit nëpër fluide. Kjo njohuri aplikohet në inxhinierinë akustike për të studiuar mënyren se si të qetësohen avionët. Aeroakustika është e rëndësishme për të kuptuar se si punojnë instrumentet muzikore me erë.

Procesimi i sinjaleve akustike
Procesimi i sinjaleve akustike është manipulim elektronik i sinjaleve akustike. Aplikimi përfshin: kontrollimin e zhurmës aktive, projektimi i aparateve të dëgjimit, anulimin e jehones, rikthimin e informacionit muzikor dhe kodimin perceptual.

Akustika arkitekturore
Akustika arkitekturore (e njohur edhe si akustika e ndërtimit) përfshin kuptimin shkencor në atë se si të arrihen zëra të mirë brenda një ndërtese. Tipikisht përfshin studimin e kuptueshmërisë së fjalimit, fjalimin privat dhe kualitetin e muzikës në mjediset e ndërtuara.

Bioakustika
Bioakustika merret me studimin shkencor të dëgjimit dhe thirrjeve të kafshëve, ashtu si edhe mënyren sesi kafshët janë të ndikuar nga akustika dhe zërat në mjedisin e tyre.

Elektroakustika
Kjo nënkategoria merret me inqizime, manipulime dhe riprodhime të audiove duke përdorur elektronikën. Kjo mund të përfshijë produktet si telefonat mobil, sistemin e shkallës së madhe të adresave publike ose sistemet virtuale të vërteta në hulumtime laboratorike.

Zhurma mjedisore dhe arratisja e zërit
Akustika mjedisore merret me zhurmën dhe vibrimet të shkaktuara nga hekurudhat, trafiku rrugor, avionët, pajisjet industriale dhe aktivitetet rekreative. Qëllimi kryesore i kësaj është të reduktojë nivelin e zhurmës mjedisore dhe vibrimin. Hulumtimet tani janë të fokusuara në përdorimin pozitiv të zëri në mjedise urbane: arratija e zhurmës dhe qetësia.

Akustika muzikore

Akustika muzikore është fushë e fizikës që merret me instrumentet akustike; procesimi i sinjaleve audio i përdorur në muzikën elektronike; analiza kompjuterike e muzikës dhe kompozimi, dhe perceptimi dhe njohja e neuroshkencës së muzikës.

Psikoakustika
Psikoakustika shpjegon se si njerëzit i përgjigjen zërave.

Shqiptimi
Akustikanët studiojnë prodhimin, proçesimin dhe perceptimin e shqiptimit. Njohja e shqiptimit dhe sinteza e shqiptimit janë dy fusha të rëndësishme të proçesimit të shqiptimit duke përdorur kompjuterët. Subjekti po ashtu mbivendoset me kategori të fizikës, psikologjisë, psiologjisë dhe linguistikës.

Ultrazëri
Ultrazëri merret me zëra në frekuenca shumë të larta për tu dëgjuar nga veshi i njeriut. Specializimi përfshinë ultrazërin mjekësor (përfshirë ultrasonografinë mjekësore), sonokiminë, karakterizimin e materialeve dhe akustikën ndërujore (hidrolokatori).

Akustika ndërujore
Akustika ndërujore është studimi shkencor i zërave ndërujor të bërë nga njeriu dhe nga natyra. Aplikimi përfshin hidrolokatorin për të vendosur nëndetëset, komunikimin ndërujor nga balenat, ndryshimet klimatike të vëzhguara nga matja e temperaturës së detit në mënyrë akustike, armët sonike dhe bioakustikën detare.

Vibrimi dhe dinamika
Ky studime merret me atë sesi sistemet mekanike vibrojnë dhe ndërveprojnë me rrethuesit e tyre. Aplikimi përfshin: vibrimet e tokës nga hekurudhat, vibrimin e izoluar në teatro operuese, studimin se si vibrimi mund të dëmtojë shëndetin (vibrimi i gishtit të bardhë), kontrollimi i vibrimit për të mbrojtur ndërtesat nga tërmeti, ose matjen se si strukturat-zë përballuese lëvizin përmes ndërtesave.

Faza qendrore në procesin akustik është përhapja e valës. Në fluide, zëri përhapet si një shtypje e valës. Në trupa në ngurtë, valët mekanike mund të marrin shumë forma përfshirë valët gjatësore, tërthore dhe sipërfaqësore.

 Referime 

Kategoria:Fizikë