Podstawy akustyki - Politechnika Rzeszowska

POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. I. Łukasiewicza
WYDZIAŁ
Wydział Matematyki i Fizyki Stosowanej
KIERUNEK
Fizyka Techniczna
SPECJALNOŚĆ
Informatyczne systemy diagnostyczne
FORMA I STOPIEŃ STUDIÓW
Dzienne inŜynierskie
KARTA PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU
Podstawy akustyki
Nauczyciel odpowiedzialny za przedmiot:
Dr hab. Henryka CzyŜ – prof. P Rz
Kontakt dla studentów: tel. tel.: 17 8651908
e-mail: [email protected]
Nauczyciel/e prowadzący: Dr hab. Henryka CzyŜ – prof. P Rz, wykład , ćwiczenia
dr Tadeusz Jasiński, ćwiczenia
Katedra/Zakład/Studium Katedra Fizyki
Semestr
całkowita
liczba
godzin
W
C
L
P (S)
ECTS
3
45
15
30
0
0
6
PRZEDMIOTY POPRZEDZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI
Przedmioty poprzedzające:
Fizyka ogólna, mechanika, analiza matematyczna.
Zakłada się podstawowy poziom wiedzy studentów z fizyki ogólnej, szczególnie z mechaniki. WaŜnym
czynnikiem decydującym o zakresie realizacji programu jest zaawansowanie studentów w matematyce:
wskazana znajomość elementów matematyki wyŜszej.
TREŚCI KSZTAŁCENIA WG PROWADZONYCH RODZAJÓW ZAJĘĆ
LICZBA
GODZIN
Wykład:
1.
Fale spręŜyste: ■ Pełny zakres częstotliwości fal spręŜystych występujących w
przyrodzie lub moŜliwych do wytworzenia technicznie ■ Zakres i podział akustyki; infradźwięki,
dźwięki, ultradźwięki, hiperdźwięki.
2.
Ogólne właściwości fal spręŜystych: ■ Prędkość rozchodzenia się fali w ośrodku ■
Podstawowe zjawiska towarzyszące rozchodzeniu się fal w ośrodku: odbicie, załamanie,
dyfrakcja, interferencja (akustyczne fale stojące).
3.
Fale głosowe, wraŜenia słuchowe; cechy fizyczne dźwięku: ■ Wysokość, natęŜenie,
barwa dźwięku ■ Obszar słyszalności, poziom ciśnienia akustycznego wyraŜony w decybelach ■
Zjawisko Dopplera.
4.
Pole akustyczne: ■ Wielkości kinematyczne pola: ciśnienie, potencjał, impedancja
akustyczna ■ Wielkości energetyczne pola: moc akustyczna, gęstość energii, strumień energii,
15
1
2
2
2
gęstość strumienia energii, natęŜenie fali ■ ZaleŜność natęŜenia fali od odległości od źródła.
5.
Źródła fal akustycznych: ■ Charakterystyka kierunkowości źródła fal akustycznych ■
Pole bliskie, pole dalekie.
6.
Tłumienie i rozpraszanie fal akustycznych w ośrodku rzeczywistym, zniekształcenie
fali.
7.
Metody akustyki technicznej: ■ Analogie elektroakustyczne, powiązanie z fizyką
molekularną. ■ System symboli i jednostek ■ Profilaktyka zagroŜeń wibroakustycznych.
8.
Ogólne omówienie dziedzin zastosowań fal akustycznych w technice i medycynie: ■
Zastosowanie ultradźwięków o małym natęŜeniu: ■ Metody pomiarowe na zasadzie
przepuszczania i odbicia sygnału akustycznego ■ Metody badania materiałów ultradźwiękami:
defektoskopia i diagnostyka ultradźwiękowa ■ Zastosowanie ultradźwięków o duŜym natęŜeniu:
■ Czynne działanie ultradźwięków na ośrodek i procesy towarzyszące ■ Koagulacja i
dyspergowanie ultradźwiękami ■ Obróbka i formowanie ośrodków twardych ultradźwiękami,
mycie, suszenie ■ Zastosowania w medycynie: nóŜ chirurgiczny, tomografia ultradźwiękowa,
rozkruszanie kamieni nerkowych, aparaty słuchowe ■ Techniki dopplerowskie: sonda
dopplerowska do określenia profilu prędkości przepływu krwi w arterii ■ Niektóre inne
przykłady zastosowania fal akustycznych: np. mikrofony, głośniki i inne.
Ćwiczenia:
Analiza problematyki i rozwiązywanie zadań związanych z treścią wykładu.
2
1
2
3
30
DyŜury dydaktyczne (konsultacje): w terminach podanych w harmonogramie pracy jednostki
EFEKTY KSZTAŁCENIA - UMIEJĘTNOŚCI KSZTAŁCENIA
W wyniku wysłuchania wykładu studenci powinni być przygotowani do aktywnego udziału w zajęciach
specjalistycznych.
Efekty kształcenia:
- pogłębienie wiedzy o drganiach i o falach spręŜystych oraz o zjawiskach fizycznych związanych z propagacją
tych fal w róŜnych ośrodkach,
- poznanie moŜliwości praktycznego wykorzystania tej wiedzy w technice i w medycynie, w systemach
pomiarowych i diagnostycznych,
- pokazanie roli praw fizyki w analizie relacji przyczynowo - skutkowych w przyrodzie,
- wykazanie fundamentalnej roli matematyki w modelowaniu zjawisk i obiektów fizycznych.
FORMA I WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU (RODZAJU ZAJĘĆ)
WYKŁAD: Egzamin
ĆWICZENIA: Zaliczenie po uzyskaniu 51% wymaganych punktów.
WYKAZ LITERATURY PODSTAWOWEJ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
A. Dobrucki, Przetworniki elektroakustyczne, WNT Warszawa, 2007
Z. Engel, Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem, PWN Warszawa, 1993
R. Makarewicz, Podstawy teoretyczne akustyki urbanistycznej, PWN Poznań 1984
I. Malecki, Podstawowe problemy współczesnej techniki : WNT PAN Warszawa, 1998
I. Malecki, J. Ranachowski, Emisja akustyczna : źródła, metody, zastosowania, wyd. Biuro PASCAL
Warszawa, 1994
I. Malecki,Teoria fal i układów akustycznych, PWN Warszawa, 1974
J. Obraz, Ultradźwięki w technice pomiarowej, WNT Warszawa, 1983
J. Ranachowski, (red.) Problemy współczesnej akustyki : praca zbiorowa, Warszawa Instytut
Podstawowych Problemów Techniki PAN, 1991
A. Śliwiński, Ultradźwięki i ich zastosowania, WNT Warszawa, 2002
WYKAZ LITERATURY UZUPEŁNIAJĄCEJ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Z. Engel J. Giergiel, Mechanika ogólna, Warszawa: PWN, 1990
R.P. Feynman, R.B. Leigton, M. Sands, Feynmana wykłady z fizyki, T I, cz. 2, PWN, W-wa 2001
L. Filipczyński, Z. Pawłowski, J. Wehr, Ultradźwiękowe metody badania materiałów, WNT
Warszawa, 1963
R. Łączkowski, Wibroakustyka maszyn i urządzeń, WNT Warszawa 1982
E. Ozimek, Dźwięk i jego percepcja : aspekty fizyczne i psychoakustyczne Warszawa PWN, 2002
Cz. Puzyna, Ochrona środowiska pracy przed hałasem, WNT Warszawa 1982
W. Rubinowicz, W. Królikowski, Mechanika teoretyczna, PWN Warszawa, 1999
M. Skorko, Fizyka, PWN Warszawa, 1973
Podpis nauczyciela odpowiedzialnego
za przedmiot
Podpis
kierownika
(zakładu/studium)
katedry
Data i podpis dziekana właściwego
wydziału
09.01.2009