Resonanser och stående vågor (utbryten tråd)

[petersteindl]

Det räcker med en begränsningsyta för att det skall uppstå ståendevågor.

Du tänker nog på resonanser*.


Vh, iö

- - - - -

*En resonans är en ståendevåg som har vikts in över sig själv så att den
matar sig själv med energi.

Stående vågor kan man skapa med hjälp av en ljudkälla och EN reflekter-
ande yta, och ståendevågens frekvens kan väljas helt fritt, oberoende av
avstånd mellan ljudkälla och den reflekterande ytan. En resonans, eller en
serie av resonanser som uppstår till följd av kommunicerande ytor, har där-
emot helt specifika frekvenser.

Egentligen kan resonans dessutom betyda två saker. Den mekanism som
KAN resonera (potentiell resonans) och den pågående resonansen. Man
kan alltså säga ett det finns en resonans i ett rum även om den inte pågår.

Hmm! Det första du skriver hänger jag inte med på! En stående våg är väl beroende av våglängden (och därmed frekevensen) och avståndet mellan emitter och reflekterande yta? Eller har jag missförstått dig?

Japp, det räcker med en och endast en begränsningsyta för att en stående våg skall uppstå.

Stående vågor är i sin grundläggande form ickeresonanta. Icke resonanta stående vågor uppstår t ex mellan ljudkälla och en reflexyta, alltså när ett ljud från en ljudkälla reflekteras mot ett tvärsnitt med lägre eller högre akustisk impedans än den som råder i vågen, det vill säga mediets akustiska impedans. Resonanta ståendevågor (resonanser) är ett specialtfall som uppstår när ett ljud reflekteras oändligt många gånger, t ex mellan två parallella ytor.

Röda prickar är noder.
Det här är en stående våg som exempelvis blir till följd av en reflexion av en ljudvåg mot en vägg.
Tänk dig förtätningar och förtunningar av luftmolekyler i en akustisk ljudvåg som utbreder sig mot en vägg. Tänk att denna akustiska ljudvåg t.ex. den blå vågen når en vägg och studsar tillbaks. Vid väggen är det alltid tryckmax. Luftmolekylerna har en hastighet mot väggen och i studsögonblicket får de hastigheten noll.

En tänkt vägg skulle i denna bild vara mitt emellan de två högra röda prickarna. (Jag har lättast att tänka i tryck och tryckmax än i hastighet och hastighetsmax). Följ först enbart den blå vågen. Då ser man att då den uppnår tryckmax mot en tänkt vägg exempelvis mellan de röda prickarna till höger så kommer luftmolekylerna studsa tillbaka där reflexionen blir den röda vågen. Dessa båda vågorna adderas därefter akustiskt enligt superpositionsprincipen. Den svarta kurvan är en stående våg som uppstår på grund av superpositionen dem emellan.

Mvh
Peter

[sprudel]

jo, men visst, det är ju det jag säger.
Det blir lite kul när du illustrerar en longitudinell våg med en transversell vågs animation, men det spelar mindre roll för åskådlighetens skull.
Man skulle ju kunna kalla resonanser för en slags interferens där vågorna ligger i fas.

Tillägg, det var just att de var oberoende av frekvensen jag inte greppade riktigt. Det skall ju till en viss våglängd som harmonierar med avstånd mellan emitter och reflexionsyta, ändrar du avstånd eller frekvens(våglängd) så har du ju ingen stående våg längre.

[IngOehman]

Nejdå, illustrationen behöver inte alls vara en transversell våg. Det beror
ju på vad som finns på Y-axeln. Tänk ljudtryck.

Och nej - avståndet mellan källan och reflekterande ytan är egal. Det kan
vara vilket avstånd som helst och ståendevågen kommer att formas vilken
frekvens som än spelas. Den kan bli svår att se om den är partiell, det vill
säga om avståndet är väldigt litet i förhållande till våglängden som spelas,
men det finns ingen speciell frekvens som ståendevågen måste ha, det blir
den frekvens som ljudkällan spelar.

På så vis är det viktigt att skilja mellan en ståendevåg och en resonans,
alltså en över sig själv vikt stående våg.

De ger HELT olika mönster i lyssningsrummet, och dessutom bör inte de
enkla stående vågorna bekämpas, bara resonanserna. Men på en tonkurve-
mätning kan de vara svåra att skilja, och för den som inte beräknar utfallet
noga med utgångspunkt från rummets egenskaper är de i stort sätt oskilj-
bara.

- - -

Kul att du Peter citerar min text från Wikipedia!

Och när du gör det så ser jag att jag stavat fel också. (rättat)


Vh, iö

[sprudel]

Nejdå, illustrationen behöver inte alls vara en transversell våg. Det beror
ju på vad som finns på Y-axeln. Tänk ljudtryck.

Och nej - avståndet mellan källan och reflekterande ytan är egal. Det kan
vara vilket avstånd som helst och ståendevågen kommer att formas vilken
frekvens som än spelas. Den kan bli svår att se om den är partiell, det vill
säga om avståndet är väldigt litet i förhållande till våglängden som spelas,
men det finns ingen speciell frekvens som ståendevågen måste ha, det blir
den frekvens som ljudkällan spelar.

På så vis är det viktigt att skilja mellan en ståendevåg och en resonans,
alltså en över sig själv vikt stående våg.

De ger HELT olika mönster i lyssningsrummet, och dessutom bör inte de
enkla stående vågorna bekämpas, bara resonanserna. Men på en tonkurve-
mätning kan de vara svåra att skilja, och för den som inte beräknar utfallet
noga med utgångspunkt från rummets egenskaper är de i stort sätt oskilj-
bara.

- - -

Kul att du Peter citerar min text från Wikipedia!

Och när du gör det så ser jag att jag stavat fel också. (rättat)


Vh, iö

Hmm! Jag behöver nog lite mer input här.
Hänger med på att en resonant våg i lyssningsrummet ställer till det, den föder sig själv, och att en icke-resonant stående våg dör så fort den inte får föda.
Men det är väl inte absolut alla frekvenser som genererar stående vågor mellan emmiter och reflexionsyta. Måste det inte till vissa förhållande mellan frekvens och detta avstånd? Har jag kanske fastnat i ett "resonanstänkande"
(blev ju lite kul där).

[IngOehman]

Titta på animationen:



Tänk dig att varje position visar partikelrörelsens amplitud. Du har då den blåa vågen som kommer från ljudkällan
till vänster (hur långt bort ifrån den kommer spelar ingen roll, vi kan säga 50 meter, långt till vänster om bilden i
varje fall, får du tänka dig.

Längst till höger så möter vågen en vägg [s](du får tänka bort det lilla mellanrummet, jag orkade inte redigera om den
där animationen utan lade bara till en bit vägg så nära det gick)[/s] och då reflekteras en våg tillbaka - den röda.

Mäter man valfri punkt på vägen så ser man dock bara summan av de tu, alltså den svarta.


Vh, iö

- - - - -

Edit: Jag orkade, alltså göra en ny animation.

[Svante]

Jag vill nog försiktigt invända mot begreppet resonant respektive icke-resonant stående våg. Det rör ihop begreppen.

En stående våg är en stående våg. Punkt. Sen kan den uppstå där det finns en resonans eller där det inte finns en resonans, men det har egentligen inte med den stående vågen att göra. En stående våg är en våg som inte transporterar energi, alternativt transporterar lika mycket energi i två motsatta riktningar.

Att man sedan ofta brukar slarva och likställa resonans med stående våg är liksom inte ett skäl att röra till det ännu mer.

[sprudel]

Titta på animationen:



Tänk dig att varje position visar partikelrörelsen. Du har då den blåa vågen som
kommer från ljudkällan till vänster (hur långt bort ifrån den kommer spelar ingen
roll, vi kan säga 50 meter.

Längst till höger så möter vågen en vägg (du får tänka bort det lilla mellanrummet,
jag orkade inte redigera om riginalbilden utan lade bara till en vägg så nära det
gick) och då reflekteras en våg tillbaka - den röda.

Mäter man valfri punkt på vägen så ser man dock bara summan av de tu, alltså
den svarta.


Vh, iö

Yes!

Ruskigt snygg animation, den är nästan lite suggestiv om man kikar på den länge.
Jag har inte tänkt så tidigare, endast på resonansen. Kul!:-)

[IngOehman]

Och det viktiga att förstå när man arbetar med akustik är att toppar och dalar
som beror på resonanser har fixa frekvenser och positioner i rummet, medan
ståendevågornas beteende blir ett helt annat.

Lite förenklat kan man säga att man i frekvens plan ser ett kamfilter som rör
som ett dragspel när man rör sig i rummet när det gäller ståendevågorna. Och
av det skälet är det så viktigt att under INGA omständigheter kompensera
bort dem. De är inte fel, de är bara artefakter som beror på "logen", och som
är en del av vad som behövs för att åstadkomma en optimal akustisk förank-
ring mellan de två upplevelserna av inspelningslokalen och ens egna lyssnings-
rum.

Detta skall inte missförstås som att "alla loger duger". Det går fortfarande att
lägga subjektiva aspekter på upplevelsen i logen, och därför kan de vara bra
eller dåliga. Men det finns inget enkelt recept för vad som utgör en bra loge.
Det är helt subjektivt. Som tur är är koncesus skaplig dock. Så det är möjligt
att reda ut ungefär vad som utgör gillade rum, statistiskt.

Det roliga är att det är ännu ett exempel på när man behöver göra blindtest för
att få osuggererade svar, för testar man inte blindt så märker man att många
har lite svårt att skilja mellan syn- och hörintryck. Dock fungerar hörseln bättre
än man kan tro, för när man gör suggestionstester baklänges, så blir man varse
att folk i ännu högre grad tycker att rum ser bättre ut när de utgör en akustiskt
trevlig miljö!

Jag vill nog försiktigt invända mot begreppet resonant respektive icke-resonant stående våg. Det rör ihop begreppen.

En stående våg är en stående våg. Punkt. Sen kan den uppstå där det finns en resonans eller där det inte finns en resonans, men det har egentligen inte med den stående vågen att göra. En stående våg är en våg som inte transporterar energi, alternativt transporterar lika mycket energi i två motsatta riktningar.

Att man sedan ofta brukar slarva och likställa resonans med stående våg är liksom inte ett skäl att röra till det ännu mer.

Jag brukar, för att undvika just sådana missförstånd, tala om ståendevågor som
just det, och resonanser som det.

Men samtidigt tycker jag att man inte skall sticka under stol med att en akustisk
resonans är en komplex ståendevåg. En som blivit vikt över sig själv.

- - -

Ännu en fördel med att kalla en resonans för en resonans och inte "en resonant
ståendevåg" är att resonans går snabbare. Och dessutom så är det ju inte alla
resonanser som är "infångade våglängder". Vissa är ju mekaniska och beskrivs
bättre genom samverkan mellan EN massa och EN fjäder, snarare än en akustisk
där massan och fjädern är distribuerade över själva verkanssträckan.


Vh, iö

[lilltroll]

Kan det bli så här ?

Det ska alltså föreställa trycket från en punktkälla (blått streck till höger) placerad 2 dm från en vägg (svart streck i mitten).
För att kunna beräkna resultatet används en spegelkälla (blått streck till vänster).

Först en lågfrekvent plan våg (Summa-trycket blir dubbelt så stort, alltså +6dB)
[img]http://user.faktiskt.io/lilltroll/85½hz.gif[/img]

Sedan en högfrekvent våg


Sedan den frekvens där våglängden = 4 dm


Sedan den frekvens där våglängden = 8 dm
[img]http://user.faktiskt.io/lilltroll/427½hz.gif[/img]

Men nu har vi inte en plan våg utan sfärisk vågutbredning, i alla fall från en punktkälla.
Då kommer det inte bli helt tyst "framför" källan längre som i fallet ovan.
Igen den frekvens där våglängden = 8 dm

[img]http://user.faktiskt.io/lilltroll/S427½hz.gif[/img]

Det speciella man ska fatta !? är att det blir en stående våg mellan högtalaren och väggen, men efter högtalaren blir det en propagerande våg.

EDIT: Ändrade till GIF animationer

PS. Om jag har gjort något fel och ändrar det så kommer filerna uppdateras, och de felaktiga kommer inte ligga kvar. DS.

[petersteindl]

Ja, det stämmer överrens med min uppfattning hur det borde fungera. På ena sidan högtalaren d v s mellan vägg och högtalare fås en stående våg, men på andra sidan högtalaren fås en propagerande våg.

Väldigt bra att du gör skillnad mellan plan våg och sfärisk vågutbredning från punktkälla.

Mvh
Peter