صدا در معماری و موزه

سر چشمه های صدا
هر پیکر(جسم)مرتشعی در یک فراگیر بذرات فراگیره که در مجاورت آن قرار گرفته اند ضربه ای وارد می آورد که باعث بر هم خوردن تعادل ذرات فرا گیرنده می گردد و این بر هم خوردن نظم در کلیه جهات فراگیره با سرعت صوت مربوط به آن فراگیره منتشر می گردد-برای مطالعه در مشخصات میدان آکوستیکی می توان با استفاده از قوانین فیزیکی مربوط به میدانهای آکوستیکی مشخصات میدان(مثلا فشار صدا)را در نقطه مشخص محاسبه نمود که این محاسبات اغلب مفصل و گاهی هم فقط برای سرچشمه های مشخص وساده ای قابل اجرا است و برای برخی از انواع سر چشمه ها(برخی از ادوات موسیقی نظیر ویلن و پیانو)غیر ممکن است.

طول موج
طول موج عبارتست از فاصله بین دو نقطه همانند در میدان آکوستیکی(دو ماکزیمم فشار با دومینیمم فشار)که با مشخص بودن صوت و فرکانس محاسبه می گردد.
سرچشمه های صدا بگروه های زیرین بخش می گردند:
– اجسام لرزنده: مانند سازهای زهی-گوشی تلفن-بلند گو-سازهای ضربی و همانند آنها.
– هوای لرزنده: مانند سازهای بادی-ارگ و همانند آنها.
– اجسام گریزنده: که بر اثر بوجود آمدن جریان هوای گردابی گرداگرد جسم گریزنده ایجاد می گردد. ( صدای شلاق-صدای ملخ هواپیما )
– تغیر ناگهانی فشار: ( نظیر ترکش ) ایجاد صدا می نماید.
– ارتعاش تارهای صوتی : صدای گلو ترکیبی است از صدای اجسام لرزنده(تارهای صوتی) و هوای لرزنده (محفظه دهان و بینی).

تندی صدا
تندی صدا که بدان سرعت ذرات فراگیره نیز می گویند توام با فشار صدا دو کمیت وابسته بهم می باشند که تندی صدا خود وابسته به فرکانس و دامنه نوسان ذرات است که مقداری است متغیر ولی تکراری-بدین معنی که تندی صدا به سرعت حرکت ذرات فراگیره در حول نقطه حالت تعادلشان اطلاق میگردد-هر چه انرژی آکوستیکی(یا به بیان دیگر بلندی صدا)بیشتر باشد بهمان نسبت نیز تندی و فشار صدا بیشتر می شود از نقطه نظر فیزیکی یک میدان آکوستیکی را می توان با تعیین دو کمیت تندی و فشار کاملا مشخص نمود که این دو کمیت تنها در حالت خاص(امواج سطحی)دارای نسبت معینی با یکدیگر می باشند-بدیهی است شرط لازم برای وجود امواج سطحی فاصله کافی از سرچشمه صدا می باشد که معمولا در اغلب موارد صدق می نمایند-چون برای شنوایی تاثیری ندارد از این رو برای اندازه گیریها و محاسبات آکوستیکی در بناها همواره از فشار صدا استفاده بعمل می آید.
برای فشار صدای 200 میکروبار تندی صدا 5سانتیمتر در ثانیه می گردد که با مقایسه با بادی به تندی 100 سانتیمتر در ثانیه که آنرا نسیم می نامند دانسته می گردد که تندی صدا بسیار کوچک است.

سرعت انتشار صوت
سرعت انتشار ضربه در هر فراگیره تابع مشخصات فراگیره میباشند که این مشخصات برای هوا چگالی و الاستیسیته حجمی ان است-این کمیت ها را می توان با تکاثف هوا و فشار جو مشخص نمود که ضریب ثابتی نیز در آن موثر است و آن نسبت گرمای ویژهدر فشار ثابت است که برای گازهای دو اتمی(از قبیل اکسیژن-ازت و در نتیجه هوا)می باشد.

صدای هوابرد-صدای کوبه ای
چنانچه یک سرچشمه انرژی خود را در هوای گرداگرد خود پخش نماید آنرا بنام مولد صدای هوابرد می نامند.
(مانند صدای جانداران،ویلن،بلندگوو سازهای بادی و غیره)
ولی اگر انرژی آکوستیکی حاصله علاوه بر هوای محیط برپیکرها(اجسام سخت)نیز موثر گردد و آنان را به نواسان درآورد سخن از صدای کوبه ای نیز بمیان می آید.ولی در مواردی نیز بسیار ناپسند و آزاردهنده می گردد-مثلا اگر لوله آبی بر اثر عبور آب با فشار متغیر بنوسان در آید بخودی خود و بعلت کوچکی سطح منتشر کننده صدای نوسان لوله غیر قابل توجه و بی اهمیت می باشد در حالی که اگر همین لوله بوسیله گیره بدیوار متصل باشد صدای نا هنجار ایجاد می نماید.نظر همین حالت را می توان برای انتقال صدای آزاردهنده ماشین های منصوبه در کارخانه ها ذکر نمود.

انتشار صدا در فضای بازو بسته
چگونگی انتشار صدا در یک فضای باز که دیواری آنرا محدود نکرده باشد تنها بستگی به ساختمان هندسی سر چشمه دارد.از این رو کاهش شدت صدا(انرژی آکوستیکی که در هر ثانیه از یک متر مربع می گذرد) با فاصله آن از سرچشمه بستگی پیدا می کند و تنها ازابعاد هندسی آن تابع است و بفرکانس بستگی ندارد تباهی هندسی و بفرکانس بستگی ندارد تباهی هندسی و بفرکانس بستگی ندارد تباهی هندسی و بفرکانس بستگی ندارد تباهی هندسی و بفرکانس بستگی ندارد تباهی هندسی انتشار صدا نامیده می شود.فزون بر تباهی هندسی صدا کاهش های دیگری مانند تباهی در فضا یا تباهی در زمین نیز بشدت صدا را کاهش میدهند.از این رو برای پیشگیری از آزار صدا با بهره گیری از تباهنده های نامبرده یا تباهنده های ویژه دیگر کوشش می گردد که آزار صدا را کاهش دهند.

تباهی هندسی انتشار صدا
سر چشمه نقطه ای:به سر چشمه هایی گفته می شودکه اندازه های سرچشمه صدا در برابر طول موج ناچیز باشد مانند(یکنفر گوینده-یک بلندگوی تکی و….)که در آنها امواج آکوستیکی از همه جهات منتشر می گردند و میتوان امواج را کراتی گفت که در مرکز آنها سر چشمه صدا قرار دارد.از این رو در چندین میدانی شدت انرژی آکوستیکی با افزایش فاصله به نسبت توان دوم و فشار با توان یکم فاصله کاهش می یابد.

دیوارک های باز دارنده صدا
برخلاف سرزمینهای هموار در جاهای که کوه و تپه وجود داشته باشد تراز صدا به شیوه چشمگیری کاهش می یابد – زیرا اندازه های این باز دارنده ها (کوه و تپه) چندین برابر بزرگترین طول موج صداهای بم نیز می باشد. از این رو به خوبی می توان دریافت که چرا صدای ترن هایی که از دره ها و گودی ها می گذرند کمتر آزار دهنده است تا ترن های دشت و کوه. همچنین در خانه ها اطاق های سمت حیاط بیش از اتاق های سمت خیابان آرامش دارند.دیوارهای دراز و بلندی نیز که در برابر خطوط راه آهن و اتوبانهایی که از برابر خانه ها و دهات می گذرند کشیده میشود اثر بازدارنده صدا را از مناطق مسکونی دارند.

اثر باد و گرما
تاثیر باد در شنوایی صداها از دور از دیر باز شناخته شده بوده است. بدین سان که در جهت وزش باد صدا را بهتر می توان شنید تا در جهت مخالف آن، علت این پدیده را می توان با توجه به شکل 9 به خوبی توجیه نمود.تاثیر گرما نیز در انتشار امواج اکوستیکی قابل برسی است. زیرا چنانچه می دانیم تندی انتشار صدا تابع گرما است و با کاهش دما کمتر می شود- با ازدیاد ارتفاع از سطح زمین دما یکسان کاهش می یابد و برای هر 100 متر ارتفاع 0/5 درجه سانتیگراد کمتر می گردد.در اثر این تغییر یکسان تندی انتشار پرتوهای صدا بطرف بالا خم می گردد.

میدان آکوستیک
کمیت فشار در فراگیره در حالت تعادل در همه نقاط آن یکسان می باشد-چنانچه در چنین فراگیره حالت تعادل در یکی از نقاط آن متزلزل گردد(مثلا فشار در یک نقطه بیشتر شود)این حالت نا پایدار در همه جهات در فراگیره منتشر می گردد و بصورت موج پدیدار می گردد(نظیر افتادن سنگ در آب).بدیهی است که انتشار موج مکانیکی هنگامی پدیدار می گردد که فراگیره دارای خاصیت الاستیسیته حجمی و جرم باشد چنانچه فراگیره را هوا فرض می نماییم اگر ذره ای از این فراگیره از حالت تعادل خارج گردد در ذره مجاور خود نیز موثر بوده و آنرا هم از حالت تعادل خارج می نماید و این بر هم خوردن تعادل ذرات هوا در همه جهات و در تمام فراگیرها از ذرهای به ذره دیگر منتقل بعبارت دیگر منتشر می گردد در حالی که هر ذره فقط حرکت بسیار کوچکی را انجام داده و دوباره بجای خود بازگشته است ممکن است اثر بر هم خوردن تعادل ذرات مسافت قابل توجهی را نیز بپیماید.از این رو میان تندی حرکات ذرات فراگیره و سرعت انتشار اثر حرکات ذرات فراگیره که بنام موج نامیده می شود بایستی تفاوت قائل شد.با توجه به تعاریف بالا چنانچه ذره ای از حالت تعادل خود خارج شود و بذرهمجاور خود نزدیک شود در آن نقطه از فراگیره چگالی تغییر می نماید که با توجه به ساختمان ملوکولی فراگیر می توان این حالت را با افزایش فشار در آن نقطه تعبیر نمود و بالعکس نسبت به ذره متقارن آن کاهش فشار بوجود می آید و همین افزایش یا کاهش در فراگیره است که باعثانتشار م.ج در فراگیره میگردد.
بنابرین پدیده ای را که شامل این شرایط از نظر فرکانس و کمیت فشار با شد صدا و فضائی را هم که در پدیده در آن بوجود آمده است میدان آکوستیکی می نامند.

– فشار صدا
تغییرات فشار در فراگیره را که در ان تعادل فشار بهم خورده است
بنام فشارصدا(صوت) می نامند که مقدار ان جزئی است بسیار کوچک از فشارمتعارفی فراگیره.

-بس آمد
برای شنوایی صدا،فزون برفشارصدا بس آمد نوسانات آن نیز در ثانیه موثر است که آنرا فرکانس می نامند و گوش انسان تنها نوارمحدودی از آنرا درک مینماید.

آکوستیک در ساختمان
در مبحث آکوستیک در ساختمان مسائل مربوط به انتشار صدا در ساختمان ها و ا یزولاسیون آکوستیکی ساختمان ها مورد بررسی قرار داده می شود.

ایزولاسیون هوابرد :
اصول تئوری:چنانچه در یکطرف یک المان ساختمانی(مثلا دیوار جداکننده دو اطاق مجاور)صدائی ایجاد گردد قسمتی از انرژی صدا از این دیوار میگذرد که در اطاق مجاور قابل شنیدن خواهد بود.

اختلاف مابین آبسورپسیون و ایزولاسیون
بتصوراینکه مصالح آبسوربنت پشم شیشه یا آکوستیک تایل 80 تا 90 درصد انرژی آکوستیکی را جذب می نمایند این مصالح را با مصالح ایزولان نبایستی اشتباه کرد زیرا با وجود ضریب آبسورپسیون زیاد این مصالح قابلیت ایزولاسیون آنها فوق العاده ناچیز می باشد علت این اشتباه این است که ضریب آبسورپسیون خطی و ایزولاسیون لگاریتمی است.

طراحی سایت آکوستیکی
طراحی سایت پلان آکوستیکی اغلب تکنیکی موثر برای کاهش فشار -صوت باشد. نظم و ترتیب قرارگیری اجزای یک سایت می تواند برای به حداقل فشار صدا در ساختمان بکار رود.
بسیاری از تکنیک های طراحی سایت می تواند برای محافظت از یک ناحیه در برابر اصوات مزاحم مطرح گردند که این تکنیک ها شامل موارد زیر می باشد:
– افزایش فاصله بین منبع صوت و شنونده
– غیرمسکونی نظیر محوطه پارک ، تاسیسات و جاگیری زمین های شنونده کاربریهای عمومی بین منبع صوت
– قراردادن مانع یا حفاظ به صورت عمود بر منبع صوت یا بزرگراه و….
-جهت گیری مساکن در خلاف جهت سروصدا

ایزولاسیون دیوارها ( تیغه)
منحنی تغییرات ایزولاسیون دیوارها بر حسب فرکانس صدا دارای سه بخش می باشد. در بخش نخست منحنی ،که معمولا ،در بخش فرکانس های بم قرار دارد نوسان دیوار مشابه پوسته های لرزنده می باشد وایزولاسیون دیوار در این بخش ناچیز است ولی بخش دوم از نظر ایزولاسیون حائز اهمیت است. در سال 1911 به روش آزمایشی مشخص نمود که ایزولاسیون دیوار های بدون منفذ از وزن آنها تبعیت می نماید و خاصیت الاستیسیته مصالح د ر این مورد اهمیت چندانی ندارد.این حقیقت در سال 1931 با مطالعات علمی به اثبات رسیده است.بدین سان که اگر تصور شود که هر یک از اجزای یک دیوار بر اثر برخورد انرژی آکوستیکی نوسان آزاد و بدون ارتباط با اجزای مجاور خود انجام میدهد در این صورت فقط اینرسی آن در ایزولاسیون موثر است.

پنجره
در ساختمانها پنجره ها همواره نقطه ضعف ایزولاسیون صدای هوابرد و نوفه بیرون(نوفه ترافیک-نوفه صنایع)می باشد.
-شیشه دوبل از دو شیشه بضخامت های گوناگون
-فاصله کافی میان شیشه ها
-آب بندی کافی با چهاچوب و چسبندگی کافی شیشه ها به قاب پنجره
-بکاربردن خمیر پلاستیکی کشسان برای محکم کردن شیشه
-ساخت پنجره و نصب آن
ایزولاسیون سقف در برابر صدای پا

راههای انتقال صدای پا:
از مهمترین موارد ایزولاسیون صدای کوبه ای ایزولاسیون در برابر صدای پا می باشد که در شکل 189 راه های انتقال صدای پا نمایش داده شده است. با نصب سقف کاذب ایزولان می توان از یکی از راه های انتقال صدای پا پیش گیری کرد. ولی دیگر راه ها را نمی توان بدین سان ایزوله کرد. با به کار بردن قشر ایزولان درست در کف ، می توان از آزار صدای پا در ساختمان به خوبی پیش گیری کرد.

حفاظت بناهای مسکونی از صدای محیط
آرامش محیط یکی از اساسترین نکات در تعیین محل بنا محسوب می شود زیرا با توجه باین که حتی در کشورهای اروپائی که دارای زمستان سرد و بلندی هستند بازهم چند ماه در سال اجبارا پنجره های اطاقها باز می شود باید صدای محیط بعنوان مسئله اساسی مورد بررسی قرار گیرد.
فقط در بناهای مدرن بزرگ که مجهز به سیستم ارکندیشنینگ می باشد و در تابستان و زمستان دما و رطوبت اطاقها تنظیم می گردد می توان با پیشبینی های لازمه از نفوذ صدای محیط پیش گیری کرد.
بدیهی است که در طرحهای شهرسازی مدرن توجه کافی به آرامش مناطق مسکونی می شود و سعی می گردد که این گونه مناطق فاصله کافی نسبت به فرودگاه ها و نواحی صنعتی داشته باشند.ولی رعایت این نکات در شهر های قدیمی و بزرگ غیر ممکن است و کسانی که نواحی نزدیک به فرودگاه ها و کارخانجات را بمناسبت ارزانی بهای زمین انتخاب می نمایند بالاجبار باید ناراحتی ناشی از صدای ترافیک هوائی را نیز تحمل کنند.
در طرحهای شهرسازی مدرن سعی می گردد که بر خلاف ادوار گذشته که منازل مسکونی در کنار خیابان های اصلی قرار گرفته اند محل بناهای مسکونی را دوراز خیابان های اصلی انتخاب نماید.
بدیهی است که تاثیر عمده جهت ساختمان را در تضعیف صدای محیط نبایستی از نظر دور داشت که در صورت انتخاب جهت صحیح برای ساختمان میتوان تضعیفی معادل 20تا 30 دی سی بل بدست آورد و بخصوص انتخاب محل مناسب برای اطاقهای خواب در نظر پیش گیری از صدا بمراتب مهمتر از سایر نکات میباشد

پلان صحیح بنا از نظر حفاظت آکوستیکی
طرح صحیح زیربنای یک ساختمان مسکونی تاثیر بسزائی در آرامش محیط خانه و عدم نفوظ صدای حمام و آشپزخانه باطاقهای مسکونی و خواب دارد-بدین معنی که هنگام طرح بنا بایستی بطور کلی قسمت های آرام و غیرآرام خانه را از یکدیگر جدا نموده که قسمتهای غیرآرام عبارتنداز:آشپزخانه و حمام و پله ها و راهروها که در کنار هم از زمین اصلی جدا شده ساخته می شوند.

تالار اجتماعات
تالار اجتماعات دبیرستانها و دانشکدها و یا تالارهای اجتماعات مذهبی معمولا برای ایراد سخنرانی ها و نمایش فیلم های علمی و نیز اجرای تاترو کنسرت و یا برنامه های هنری دیگر مورد استفتده قرار می گیرند.از اینرو می توان گفت که تالار اجتماعات بایستی جامع کلیه مشخصات سایر تالارها باشد با این تفاوت که تعداد تماشائیان در این گونه تالارها بر حسب موارد استفاده از آن کاملا متغیر است لذا پیش بینی کلیه موارد و تطابق مشخصات آکوستیکی تالار با موارد استفاده از آن فوق العاده مشکل و حتی گاهی غیر ممکن است فقط می توان تا حدی بدان ها نزدیک شد-چنانچه ابعاد تالار طوری انتخاب گردد که در هنگام پر بودن تالار 3تا5 متر مکعب فضا برای هر تماشاگر در نظر گرفته شود در این صورت می توان به خوبی از تالار برای سخنرانی استفاده نمود و حتی یک چنین تالاری برای ارکسترهای کوچک و آواز نیز نامتناسب نمی باشد-ولی در واخنش در این حالت خیلی کم است و برای ارکسترهای بزرگ و کرکافی نمی باشد-بطوریکه میدانیم در حالتی که نسبت تماشاچی به حجم سالن زیاد است واخنش تحت تاثیر آبسوپسیون جمعیت قرار می گیرد و با پیش بینی های ساختمانی نمی توان تالار را برای کلیه موارد آماده کرد و بخصوص از بکار بردن مصالح آبسورنیت اضافی باید خودداری کرد-ولی با این ترتیب در حالت خالی بودن سالن واخنش خیلی بزرگ بوده و برای سخنرانی نامتناسب می گردد از اینرو در برخی از تالارهای اجتماعات با زیاد کردن پخش کنندها می توان از کم شدن وضوح در حالت خالی بودن تالار جلوگیری کرد و حتی پرده های ضخیم در مقابل پنجره ها افلب مفید واقع می گردند.

تالار اجتماعات مذهبی فارل
تالارهای اجتماعات مذهبی که معمول در کنار کلیساها و در برخی از نقاط دیگر (دهات کوچک/فرودگاه ها/مدارس)برای انجام فرائض دینی و سخنرانی های مذهبی تاسیس می گردند بایستی هم دارای خصوصیات تالارهای سخنرانی و هم کلیساها باشند که در این دو از نظر مشخصات آکوستیکی درست در نقطه مقابل یکدیگر قرار دارند.تالار فارل در شهر بیل می باشد که از یک ساختمان آهنی غیر قرینه تشکیل شده است و سقف کاذب آن عبارتاست از سطوح چوبی و دارای پنجره های بزرگ نیز می باشد-این تالار با گنجایش 320 نفر بحجم 1800 متر مکعب دارای حجم مخصوص 5/5 متر مکعب برای هر نفر است.منحنی واخنش این تالار بدون حظور جمعیت بیش از 2ثانیه و با جمعیت در حدود 1/1 ثانیه می باشد که بخصوص یکسان بودن آن اجازه می دهد که این تالار را برای سخنرانی های مختلف و حتی حرفه ای مجاز دانست.

تالارهای کنفرانس
در دانشگاهها معمولا برای تدریس دروس عمومی تالارهای کنفرانس بزرگ ساخته می شود که منحصرا برای تدریس یا نمایش پدیده های علمی یا تشریح به کار می رود که بایستی برای این حالت خاص علاوه بر آکوستیک به دید بدون مانع دانشجویان توجه گردید که در این صورت شیب کف تالار خیلی بیش از سایر انواع تالارها و حجم آن کمتر از سایر تالارهای مشابه انتخاب گردد.

آمفی تاترها
آمفی تاتر موزه متروپلیتن نیویورک که در سال 1952 در نیویورک بنا شده است و یکی از بهترین نمونه های آمفی تاترها که برای موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد.گنجایش این تالار 810 نفر و حجم آن 3320متر مکعب میباشد که در نتیجه حجم مخصوص آن معادل 1/4متر مکعب برای هر نفر می گردد که کاملا برای گفتار مناسب می باشد برای کم کردن واخنش در این تالار دیوارهای عقب تالار را با مصالح آبسورنیت پوشانیده اند و برای بهتر کردن پخشایی و رسانیدن بازتابهایمفید به ردیف های عقب و پایین از رفلکتورهائی که به ص.رت سطوح برجسته و در بالای صفحه آویخته شده انداستفاده میگردد.برای ازدیاد پخشایی رفلکتورها را در دو ارتفاع مختلف بنا کرده اند.پوشش دیوارهای این تالار را برای کم کردن واخنش نغمه های بم با تخته پوشش نموده اند.

تالار کنسرت
در مورد آکوستیکی تالارهای کنسرت عقاید دانشمندان و اهل فن یکسان نیست و اختلاف نسبتا زیادی نیز با یکدیگر دارند- با وجود این آنچه که مورد قبول عامه است زمان واخنش نسبتا بزرگ برای اینگونه تالارها است که نتیجه علمی آن بزرگ انتخاب کردن ابعاد تالار است ابعاد تالار است که حداقل حجم مخصوص آن بین 7تا10 متر مکعب فضا برای هر نفر باشد-بدین معنی که اگر حجم مخصوص را از این کمتر انتخاب نماید تاثیر تماشگران در آکوستیک تالار آنچنان میگردد که برای کنسرت دیگر متناسب نخواهد بود –در حالی که اگر زمان واخنش با حضور تماشاچیان بزرگتر ار حد مجاز باشد کم کردن آن اشکالی ندارد.

کنسرت موزیکا در لاشودوفون
این تالار هم دارای فرم ساده چهارگوشه میباشد و بعلت طرح جالب پخشایی آن بسیار مناسب میباشد.بوسیله نصب فرمهای چوبی برجسته در دیوارهای جانبی برای ازذیاد پخشایی اقدام گردیده است و بخصوص در ساختمان سقف این تالارریزه کاریهای آکوستیکی بسیاری نیز بکار رفته است.از جمله محفظه های گچی که در سقف ساخته شده است برای ازدیاد پخشایی سهم بسزائی داشته است.در حاشیه سقف یک نوار مسطح و مورب کار گذارده شده است که شیب آنها 10% است.دیوارها از تخته هائی که بر روی چوب کوبی نصب گردیده اند تشکیل شده است که از چوب نازک و قابل ارتعاش انتخاب گردیده است.چوب کوبی طوری محاسبه می شود که در پشت تخته های روکوب محفظه های خالی با ابعاد مختلف ایجاد گرددو با تغییر دادن ضخامت تخته ها و ابعاد مختلفمحفظه پشت آنها بتوان اصوات با فرکانسهای مختلف بم را یکنواخت جذب نمود.ارگ بزرگ که در عقب صحنه گردیده است در ارتفاعی نصب شده که در هنگام اجرای کرهای بزرگ خوانندگان آنرا نپوشانند.