Vibrații acustice

Vibraţiile produse de un punct material, ca şi cele produse de un corp oarecare, aşezat într-un mediu elastic, se transmit particulelor mediului aflat în contact cu punctul sau corpul care vibrează, luând naştere o perturbaţie. Mediul fiind elastic datorită interacţiunii dintre particulele mediului, această perturbaţie nu rămâne localizată într-o regiune în jurul sursei de perturbaţie, iar particulele puse în mişcare antrenează particulele învecinate, formându-se astfel undele elastice care iau alternativ forma unei compresiuni sau a unei rarefieri (expansiuni) .

Undele acustice reprezintă una dintre varietatea de unde elastice existente. Undele acustice, privite prin prisma senzaţiei pe care o produc asupra organului auditiv, se pot împărţi în:

-unde sonore, care produc senzaţia de sunet;

-unde ultrasonore, ale căror frecvenţe depăşesc frecvenţa sunetului cel mai înalt perceput de organul auditiv al omului;

-unde infrasonore având frecvenţe inferioare frecvenţei sunetului cel mai grav perceput de organul auditiv al omului.

Sunetele reprezintă vibraţii acustice cu frecvenţe cuprinse în general între 16 Hz şi 20000 Hz. Studiile acustice prezintă modul în care urechea umană percepe un anumit zgomot, utilizând noţiunile de intensitate acustică, presiune acustică şi putere acustică.

În funcţie de nivelul de tărie al zgomotului, există mai multe categorii de efecte exercitate de zgomot asupra urechii umane.

Problema care se pune la evacuarea gazelor din tobele de eşapament nu este de a determina efectul pe care îl are zgomotul asupra urechii umane, ci reducerea nivelului de tărie al zgomotului sub o anumită limită.

Amortizoarele de zgomot se împart după mai multe criterii:

a) După modul de reducere al zgomotului:

- amortizoare active;

- amortizoare reactive;

La amortizoarele active rolul principal în reducerea zgomotului îl joacă materialul fonoabsorbant (vată minerală, pâslă minerală clasică, plăci fonoabsorbante şi în special cochiliile din vată minerală de diferite grosimi şi diametre interioare).

Prin propagarea undelor acustice în materialul fonoabsorbant apar pierderi care sunt condiţionate de frecarea vâscoasă la circulaţia gazului prin porii materialului, de frecarea internă la deformarea structurii materialului, precum şi de schimbul de căldură dintre gazul din pori şi structura materialului. La incidenţa undei acustice pe suprafaţa materialului poros, debitul de gaz se divizează pe diferiţi pori, îngustându-se până la dimensiunile lor. Viteza creşte şi astfel se produce o absorbţie a energiei acustice.

Un alt tip de amortizor activ se bazează pe pierderea de energie acustică produsă în urma unei dilatări şi comprimări a undelor la intrarea şi ieşirea din amortizor şi este realizat sub forma unei camere, ale cărei dimensiuni sunt mari în raport cu lungimea de undă a vibraţiilor acustice, având pereţii interiori trataţi cu materiale fonoabsorbante. Acest tip de amortizor este prezentat în figura ce urmeaza.

În cazul vitezelor mari se pot utiliza amortizoare cu camere, reprezentate prin cavităţi de destindere în secţiunea tubului, funcţionarea bazându-se pe principiul filtrelor acustice.