Skripta Resenih Zadataka FP

  • View
    537

  • Download
    5

Embed Size (px)

Text of Skripta Resenih Zadataka FP

Univerzitet u Niu Fakultet zatite na radu u Niu

Doc. dr Momir Praevi, dipl. in. el. Mr Darko Mihajlov, dipl. in. ma.

FIZIKI PARAMETRI RADNE I IVOTNE SREDINESKRIPTA REENIH ZADATAKA

Ni, 2009.

SADRAJStrana

BUKATema 1: Takasti zvuni izvori; Zajedniko dejstvo vie nezavisnih takastih izvora. Tema 2: Nivo buke; Sabiranje i oduzimanje nivoa buke. Tema 3: Subjektivna jaina zvuka; Glasnost; Ekvivalentni nivo buke; Nivo izloenosti buci. Tema 4: Nivo buke u zatvorenom prostoru; Vreme reverberacije; Zvuna apsorpcija. Tema 5: Zvuna izolacija; Ocena buke; Dejstvo buke na sluh 2

13

21

29

39

VIBRACIJETema 1: Slaganje sinhronih oscilacija; Slobodne oscilacije; Sprezanje opruga. Tema 2: Slobodne vibracije sa priguenjem; Prinudne vibracije. Tema 3: Osnovni principi zatite od vibracija vibroizolacija; Procena tetnog dejstva vibracija na oveka: - Vibracije sistema aka-ruka, - Vibracije celog tela. 49

61

66

ELEKTROMAGNETNA ZRAENJATema 1: Elektrino polje - Kulonov zakon, Gausova teorema; Magnetno polje; Antene. Tema 2: Proraun i ocena kvaliteta osvetljenosti Tema 3: Proraun i ocena toplotnog zraenja Tema 4: Proraun i ocena ultravioletnog i jonizujueg zraenja 77

88 99 103

PREDMET: OBLAST: TEMA 1:

FIZIKI PARAMETRI RADNE I IVOTNE SREDINE Buka

Takasti zvuni izvori; Zajedniko dejstvo vie nezavisnih takastih izvora.

FIZIKI PARAMETRI RADNE I IVOTNE SREDINE ZADATAK 1.

BUKA TEMA 1

Ako je zvuna snaga motorne kosaice 0.01 W, izraunati intenzitet zvuka i zvuni pritisak koje ona generie na otvorenom prostoru na poziciji rukovaoca. Rastojanje uva rukovaoca kosaicom od njenog akustikog centra iznosi 1.5 m. Reenje: U optem sluaju, kada se izvor zvuka zvune snage Pa [W] nalazi na otvorenom prostoru, on na nekom rastojanju r [m] od akustikog centra izvora stvara intenzitet zvuka:I= Pa , zr 2

gde je z [srad] - prostorni ugao zraenja koji zavisi od pozicije izvora zvuka. Koristei vezu izmeu intenziteta zvuka i zvunog pritiska

I=

p2 , c

moe se izvesti veza izmeu zvunog pritiska i zvune snage izvora:

I=

Pa p2 1 Pa c . = p= 2 c r z zr

Kada se izvor zvuka nalazi na podlozi, prostorni ugao zraenja iznosi 2 [srad], tako da je intenzitet zvuka na poziciji rukovaoca kosaicom: I= Pa

2r

2

=

0.01 = 0.000707 [ W/m 2 ] . 2 2 3.14 1.5

Zvuni pritisak na poziciji rukovaoca kosaicom iznosi:p=

1 r

Pa c 1 0.01 400 = = 0.532 [Pa ] . 2 1.5 2 3.14

3

FIZIKI PARAMETRI RADNE I IVOTNE SREDINEZADATAK 2.

BUKA TEMA 1

Takasti izvor buke, smeten na beskonanom i krutom zidu, na rastojanju 1 m od zida stvara intenzitet zvuka 1 mW/m2. Ako se ukloni zid, izraunati: a) intenzitet zvuka i zvuni pritisak na rastojanju 1 m od izvora buke; b) rastojanje na kojem se jo moe uti zvuk ako se zanemari disipacija u vazduhu.Reenje:

Kada se izvor buke nalazi na beskonanom i krutom zidu, prostorni ugao zraenja iznosi 2 [srad], tako da je intenzitet zvuka na nekom rastojanju od izvora:I= Pa . 2 r 2

Kako je intenzitet zvuka na rastojanju 1 m od izvora buke poznat, moe se izraunati zvuna snaga izvora buke: Pa = I 2 r 2 = 0.001 2 3.14 12 = 6.28 mW . a) Kada se izvor, sada poznate zvune snage, nalazi na otvorenom prostoru, jer je uklonjen zid, intenzitet zvuka koji on stvara na rastojanju 1 m od izvora buke iznosi: I= Pa 0.00628 = = 0.5 mW/m 2 . 2 4r 4 3.14 12

Zvuni pritisak na istom rastojanju iznosi:p= 1 Pa c 1 0.00628 400 = = 0.45 Pa . 1 4 3.14 r 4

b) Zvuku koji se jo moe uti na nekom rastojanju r1 odgovara minimalni zvuni pritisak koji moe da registruje bubna opna, tzv. prag ujnosti p0 koji iznosi 20 Pa. Kako je zvuni pritisak poznat, rastojanje se rauna kao:

p = p0 =

1 r1

Pa c 1 r1 = p0 4

Pa c 1 0.00628 400 = = 9 995 m . 4 0.00002 4 3.14

Dakle, zvuk koji generie izvor buke moe se jo uti na rastojanju 9 995 m od izvora.

4

FIZIKI PARAMETRI RADNE I IVOTNE SREDINEZADATAK 3.

BUKA TEMA 1

Takasti izvor buke nepoznate zvune snage nalazi se u slobodnom prostoru. Ako je na poziciji prijemnika M1 (ljudsko uvo) izmeren zvuni pritisak od 0.02 Pa, izraunati energiju zvunih talasa koja u jedinici vremena padne na bubnu opnu uva na pozicijama M1 i M2. Uzeti da je povrina bubne opne 50 mm2.

Reenje:

Intenzitet zvuka na poziciji uva M1 jednak je: I1 = p12 (0.02) 2 = = 10 6 W/m 2 . 400 c

U slunom kanalu uva se formiraju ravni talasi, tako da je energija koja padne na bubnu opnu u jedinici vremena, tj. snaga zvunog talasa (akustika snaga): Pa1 = I1 S = 106 50 106 = 50 1012 = 5 1011 W . Zvuni pritisak na nekoj poziciji za sluaj takastog izvora buke zavisi samo od rastojanja posmatrane take do izvora buke (zvuni pritisak je obrnuto proporcionalan rastojanju), tako da se moe izvesti relacija:Pa c A A = 4 r1 p1 r1 r2 = = p1 r1 = p2 r2 . A r1 p2 1 Pa c A = p2 = r2 r2 4 r2 p1 = 1 r1 Dakle, proizvod zvunog pritiska i rastojanja je konstantan. Ukoliko je poznat zvuni pritisak na jednom rastojanju, gornja relacija se moe iskoristiti da se izrauna zvuni pritisak na drugom rastojanju. Tako je zvuni pritisak na poziciji uva M2:p2 = p1 r1 4 = 0.02 = 0.016 Pa . r2 5

Intenzitet zvuka na poziciji uva M2 jednak je: I2 =2 p2 (0.016) 2 = = 0.64 10 6 W/m 2 . c 400

Energija koja padne na bubnu opnu u jedinici vremena (akustika snaga) na poziciji uva M2 iznosi: Pa 2 = I 2 S = 0.64 106 50 106 = 3.2 10 11 W .

5

FIZIKI PARAMETRI RADNE I IVOTNE SREDINEZADATAK 4.

BUKA TEMA 1

Dva takasta zvuna izvora se nalaze u slobodnom prostoru na meusobnom rastojanju d. Zvuna snaga izvora S1 je deset puta vea od zvune snage izvora S2. Odrediti odnos intenziteta zvuka u takama A i B, uz pretpostavku da zvuni izvori emituju zvuk irokog frekvencijskog spektra.Reenje:

Kada izvori emitiju zvuk irokog frekvencijskog spektra, rezultujui intenzitet zvuka u nekoj taki jednak je zbiru intenziteta zvuka koji stvaraju pojedinani izvori u istoj taki. Intenzitet zvuka se rauna na osnovu izraza koji definie zavisnost intenziteta zvuka od zvune snage i rastojanja take do izvora:I= Pa . 4 r 2

Zvuna snaga izvora S1 je deset puta vea od zvune snage izvora S2:

Pa1 = 10 Pa 2 .Taka A:

Intenzitet zvuka koji u taki A stvara izvor S1 odreen je izrazom: P Pa1 , I A1 = a1 2 = 4 rA1 4 ( d ) 2 2

gde je rA1 - rastojanje take A do izvora S1. Intenzitet zvuka koji u taki A stvara izvor S2 odreen je izrazom: P Pa 2 , I A2 = a 22 = 4 rA 2 4 ( d ) 2 2 gde je rA 2 - rastojanje take A do izvora S2. Rezultujui intenzitet zvuka u taki A jednak je zbiru intenziteta pojedinanih izvora: 10 Pa 2 Pa1 Pa 2 P 11Pa 2 . + = + a2 2 = I A = I A1 + I A2 = 2 2 2 d d d 2 d d 4 4 4 4 4 4 2 2Taka B:

Intenzitet zvuka koji u taki B stvara izvor S1 odreen je izrazom: P Pa1 , I B1 = a12 = 4rB1 4 ( 3d ) 2 4 gde je rB1 - rastojanje take B do izvora S1.

Intenzitet zvuka koji u taki B stvara izvor S2 odreen je izrazom: P Pa 2 , I B 2 = a 22 = 4rB 2 4 ( d ) 2 4 gde je rB 2 - rastojanje take B do izvora S2.

6

FIZIKI PARAMETRI RADNE I IVOTNE SREDINE Rezultujui intenzitet zvuka u taki B jednak je zbiru intenziteta pojedinanih izvora:I B = I B1 + I B2 = Pa1 3d 4 4 2

BUKA TEMA 1

+

Pa 2 d 4 42

=

10 Pa 2 4 9d 162

+

Pa 2 4 d 162

=

Pa 2 40 P ( + 4) = 8.44 a 22 . 2 d 9 d

Odnos intenziteta zvuka u takama A i B jednak je:IA = IB 11 Pa 2

d 2 = 11 = 1.3 .Pa 2 8.44

8.44

d

2

Dakle, intenzitet zvuka u taki A je 1.3 puta vei od intenziteta zvuka u taki B, ili izraeno u procentima za 30%.

7

FIZIKI PARAMETRI RADNE I IVOTNE SREDINEZADATAK 5.

BUKA TEMA 1

Dva takasta zvuna izvora se nalaze u slobodnom prostoru na meusobnom rastojanju koje odgovara talasnoj duini emitovanog zvuka. Zvuna snaga izvora 1 je 4 puta vea od zvune snage izvora 2. Odrediti odnos zvunih pritisaka u takama A i B, uz pretpostavku da zvuni izvori emituju ist sinusni ton (prost zvuk) i da izvori rade u fazi.Reenje:

Kada izvori emitiju zvuk tonalnog karaktera, odnosno prost (sinusni) ton, pri odreivanju rezultujue efektivne vrednosti zvunog pritiska potrebno je uzeti u obzir, pored efektivnih vrednosti zvunih pritisaka koje generiu pojedinani izvori, i faznu razliku zvunih talasa koji dopiru do posmatrane take. Za dva zvuna izvora se rezultujui zvuni pritisak u nekoj taki odreuje kao: p=2 p12 + p 2 + 2 p1 p 2 cos ,

gde su: p1 i p2 [Pa] - zvuni pritisci koje generiu zvuni izvori u posmatranoj taki pojedinano, a [srad] fazna razlika zvunih talasa koji dopiru do posmatrane take. Zvuni pritisak koji generiu pojedinani izvori u posmatranoj taki odreuje se na osnovu zvune snage izvora i rastojanja posmatrane take do izvora: 1 Pa c p= . r 4 Fazna razlika zvunih talasa se odreuje kao zbir poetne fazne razlike ( 0 ) u generisanju zvunih talasa na poziciji samih zvunih izvroa i fazne razlike kao posledice razliito preenih puteva zvunih talasa ( r ):

= 0 + kr .Taka A:Zvuni pritisak koji stvara izvor S1 u taki A odreen je izrazom: 1 cPa1 1 c 4 Pa 2 2 p A1 = = = rA1 4 4 2

cPa 2 ,

gde je rA1 - rastojanje take A do izvora S1. Zvuni pritisak koji stvara izvor S2 u taki A odreen je izrazom: 1 cPa 2 1 cPa 2 1 p A2 = = = rA2 4 4 2

cPa 2 ,

gde je rA 2 - rastojanje take A do izvora S2. Fazna razlika zvunih talasa u taki A ima vrednost:

A = 0 + kr = 0 +

2 ( ) = 0. 2 2

Kako je fazna razlika jednaka nuli, talasi su u taki A u fazi, pa se rezultujui zvuni pritisak moe odrediti korienjem uproenog izraza (zbir zvunih pritis