Caratteristiche acustiche dei materiali Caratteristiche acustiche dei materiali

Caratteristiche acustiche dei materiali

Caratteristiche acustiche dei materiali

Interazione del suono con la materia

• Bilancio di energia sonora che incide su una parete.

• Il bilancio energetico dell’energia sonora incidente su di una parete ci permette di capire quali fenomeni interagiscono nella propagazione del suono attraverso un ostacolo.

• Si trascurano gli effetti di diffrazione che si hanno quando la parete ha misure

confrontabili con λ/4 dell’onda incidente.

a + t + r =1

Materiali: fonoisolanti & fonoassorbenti Materiali: fonoisolanti & fonoassorbenti

Esiste una sostanziale differenza tra un materiale fonoisolante ed uno fonoassorbente:

Materiale fonoisolante:

Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora trasmessa “W_t”.

Materiale fonoassorbente:

Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora riflessa “W_r”.

Fonoassorbimento = poca riflessione

• Considerando una superficie riflettente di grandi

dimensioni rispetto all’onda sonora, la riflessione del

suono segue le stesse leggi fisiche della riflessione

della luce (Legge di Snell).

ASSORBIMENTO

Ai fini della valutazione dell’assorbimento acustico NON INTERESSA

se l’energia viene trattenuta dalla parete o se transita nel 2° mezzo

INTERESSA SOLO SAPERE QUANTA ENERGIA

Materiali fonoassorbenti: generalità (1) Materiali fonoassorbenti: generalità (1)

Quando la sorgente del disturbo si trova nello stesso locale in cui è l’ascoltatore, si potrà diminuire il livello sonoro totale (campo diretto più campo riflesso) principalmente in tre modi:

• riducendo la potenza sonora della sorgente,

• allontanando l’ascoltatore dalla sorgente ( > r),

• riducendo l’energia riflessa dalle pareti di confine. Questo risultato viene conseguito aumentando l’area equivalente di assorbimento acustico delle superfici esposte al campo acustico ( > A).

Si ricorda che l’area equivalente di assorbimento acustico A vale:

• A =  _i S_i ( m² )

dove S_i ed _i sono rispettivamente l’area ed il coefficiente di assorbimento acustico apparente della porzione “i-esima” della superficie che delimita l’ambiente.

Materiali fonoassorbenti: generalità (2) Materiali fonoassorbenti: generalità (2)

Nell’ipotesi di campo acustico riverberante, il valore dell’attenuazione del livello sonoro “DL” conseguente alla installazione di materiale fonoassorbente sulle pareti di confine risulta:

• DL (f) = 10 log (A₂/ A₁) (dB)

dove 1 e 2 indicano i valori prima e dopo il trattamento acustico delle pareti.

In funzione del diverso comportamento acustico al variare della frequenza i materiali fonoassorbenti sono in genere classificati in:

a) materiali porosi, b) risuonatori acustici, c) pannelli vibranti, d) sistemi misti.

Pannello incollato alla superficie da trattare

Pannello applicato su struttura metallica sospesa dalla

superficie da trattare

MATERIALI FONOASSORBENTI

Materiali porosi

Assorbimento in funzione dello spessore

MATERIALI POROSI

Effetto della distanza dalla parete

MATERIALI POROSI

Risuonatori acustici

MATERIALI FONOASSORBENTI

 

 

  



l r V

r f c

2 2

0 2

0

 

c₀ : velocità del suono (m/s) r : raggio del collo (m)

l : lunghezza del collo (m) V : volume della cavità (m³)

Pannelli vibranti

  ^d

f 

60

0



MATERIALI FONOASSORBENTI

Sistemi composti

MATERIALI FONOASSORBENTI

MATERIALI FONOASSORBENTI

Pannelli vibranti

Risonatori

Sistemi composti

Esempio- Casa della Musica

Pannelli porosi

Bass Trap Risuon. Helmoltz

Pannelli vibranti

Scattering = riflessione diffusa

• Considerando una superficie scabra, una frazione s dell’energia riflessa totale verra’ riflessa in modo diffuso, mentre la restante frazione 1-s restera’

speculare

Comp. speculare W_spec =W_inc·(1-α) · (1-s) Comp. diffusa

W_dif =W_inc·(1-α) · s

Pannelli diffusori Pannelli diffusori

• I pannelli piu’ comuni sono realizzati con setti di profondita’ variabile in modo

pseudo-casuale

• Esistono varianti a diffusione solo orizzontale o in entrambe le direzioni

Marca di riferimento: RPG Diffusor Systems (http://www.rpginc.com)

Pannelli diffusori Pannelli diffusori

Sono anche disponibili pannelli curvi, molto usati per la costruzione di camere d’orchestra (Orchestra Shell)

Marca di riferimento: Wenger (http://www.wengercorp.com)

Caratteristiche acustiche dei materiali

Caratteristiche acustiche dei materiali

Interazione del suono con la materia

• Bilancio di energia sonora che incide su una parete.

• Il bilancio energetico dell’energia sonora incidente su di una parete ci permette di capire quali fenomeni interagiscono nella propagazione del suono attraverso un ostacolo.

• Si trascurano gli effetti di diffrazione che si hanno quando la parete ha misure

confrontabili con λ/4 dell’onda incidente.

a + t + r =1

Materiali: fonoisolanti & fonoassorbenti Materiali: fonoisolanti & fonoassorbenti

Esiste una sostanziale differenza tra un materiale fonoisolante ed uno fonoassorbente:

Materiale fonoisolante:

Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora trasmessa “W_t”.

Materiale fonoassorbente:

Con caratteristiche tali da minimizzare la potenza sonora riflessa “W_r”.

Materiali fonoisolanti: generalità (1) Materiali fonoisolanti: generalità (1)

Considerando un’onda incidente su un pannello si definisce:

• coefficiente di trasmissione:

come il rapporto tra la potenza sonora trasmessa Wt e quella incidente Wo.

Il potere fonoisolante “R” del pannello a cui è associato un coefficiente di trasmissione t risulta:

• potere fonoisolante: (dB)

Wo t  Wt

 

 

 t

R 1

log

10

Materiali fonoisolanti: generalità (2) Materiali fonoisolanti: generalità (2)

Si possono individuare quatto diverse regioni:

• Regione governata dalla rigidità del pannello, R cala di 6 dB/ottava.

• Regione di risonanza (frequenze naturali di risonanza proprie del pannello).

• Regione governata dalla massa del pannello, R cresce di 6 dB/ottava.

• Regione di coincidenza (l’effetto della coincidenza riduce il potere di fonoisolamento del pannello).

La Legge di Massa

 

 ^f  ^{44 . 0 ( pratica )}

lg 20

R

) teorica (

5 . 42 f

lg 20

R





















La Frequenza di Coincidenza

• Esempio: vetro spesso 5mm

F· = 39000 Hz·kg/m²  = 5·2.5 = 12.5 kg/m² f

= 39000/12.5 = 3120 Hz

F = prodotto fra frequenza critica e

massa areica (Hz·kg/m²)

Potere Fonoisolante (Sound Reduction Index)

• Il Potere Fonoisolante (R) è definito come:

• Se indichiamo con L1 ed L2, vedi figura, i livelli nell'ambiente dove è presente la sorgente e nell'ambiente contiguo, con S la superficie del tramezzo divisorio, allora si può scrivere, a regime stazionario, il seguente bilancio energetico:

•

• cioè che la potenza trasmessa dall’ambiente 1 contenente la sorgente sonora (I1St) sia pari alla potenza sonora assorbita dalle pareti presenti nell’ambiente 2. Infine si ottiene la relazione:

10 1

R Log

 t

1 2

1 1 n

I St I a Si i







1 2

R= L 10

i i

L Log S

  a S



Indice di Valutazione del Potere Fonoisolante

• La curva di riferimento viene fatta scendere, a passi di 1 dB, sinché la somma degli scarti sfavorevoli risulta inferiore a 32

• A questo punto il valore dell’indice di valutazione, Rw’, si legge sulla