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 Betreff des Beitrags: Schallenergie
BeitragVerfasst: Sa Mai 26, 2012 10:32 pm 
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Registriert: Sa Mai 26, 2012 10:26 pm
Beiträge: 4
Hallo zusammen,

ich stehe vor folgender Aufgabe. Ein Alarmgeber soll bei 20°C Umgebungstemperatur eingesetzt werden. Zur Beurteilung seiner Wirksamkeit sollen folgende Größen überschlägig berechnet werden.

Der Alarmgeber gibt eine Schallleistung von 10 W ab. Er ist so gerichtet, dass seine Leistung insgesamt ohne Verluste auf eine Fläche von 2 m² auftritt. Bei einem Alarm soll der Signalton 1 Minute erzeugt werden.

Zu berechnen sind die Schallintensität, die Schallenergie und der Schalldruckpegel an dieser oben genannten Fläche. Wobei als Bezugsgröße p_{eff0} = 2*10hoch-5 Pa bzw. 2*10hoch-5 N/m² verwendet werden sollen. Ich kenne mich mit Schall nicht aus und brauche dringend Hilfe. Bis jetzt konnte ich nur Schallintensität und schalldruckpegel berechnen und bin nicht einmal dabei sicher. Habe ich überhaupt den richtigen Ansatz? Wie berechnet sich die Schallenergie formelmäßig?

Ich bin für jede Hilfe sehr dankbar.

I=\frac{P_{ak}}{A} = 5 W/m²
E=\frac{I}{c} = 0,015 Ws/m²
p=c\cdot \sqrt{\varrho \cdot E}=47,141 Pa
\nu =\frac{I}{p}=0,106 m/s
L_{p}=10\cdot \log_{10}(\frac{p^{2} }{p_{eff0}^{2} })=127,447 dB


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 Betreff des Beitrags: Re: Schallenergie
BeitragVerfasst: So Mai 27, 2012 1:46 am 
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Registriert: Mi Sep 16, 2009 2:48 pm
Beiträge: 156
Wohnort: Berlin
Fieldy hat geschrieben:
Aufgabe: Ein Alarmgeber soll bei 20°C Umgebungstemperatur eingesetzt werden. Zur Beurteilung seiner Wirksamkeit sollen folgende Größen überschlägig berechnet werden.
Der Alarmgeber gibt eine Schallleistung von 10 W ab. Er ist so gerichtet, dass seine Leistung insgesamt ohne Verluste auf eine Fläche von 2 m² auftritt. Bei einem Alarm soll der Signalton 1 Minute erzeugt werden.
Zu berechnen sind die Schallintensität, die Schallenergie und der Schalldruckpegel an dieser oben genannten Fläche. Wobei als Bezugsgröße p_{eff0} = 2*10hoch−5 Pa = N/m² verwendet werden sollen.

Eigentlich sollen hier keine kompletten Hausaufgaben gelöst werden.

Schallgeschwindigkeit c ≈ 331 + 0,6 · ϑ in m/s.
Gegeben: Temperatur der Luft ϑ = 20°C.
Schallgeschwindigkeit c ≈ 331 + 0,6 · 20 = 343 m/s bei 20°C.

Schallintensität I = Pak / A = 10 / 2 = 5 W/m².
Schallenergiedichte E = I / c = 5 / 343 = 0.014577 J/m³.

Bezugsschallintensität Io = 10^−12 W/m² (Hörschwelle).
Berechne Schallintensitätspegel LI in dB durch Eingabe von Schallintensität I = 5 in W/m².
Schallintensitätspegel LI = 10×log (I / Io) dB = 10×log (5 / 10^−12) dB = 127 dB.

Bezugsschalldruck po = 20 µPa = 0.00002 Pa (Hörschwelle).
Berechne Schalldruck p in Pa durch Eingabe des Schalldruckpegels Lp = 127 dB.
Schalldruck p = po×10^(Lp/20) Pa (= N/m²) = 2×10^−5×10^(127/20) Pa = 44.77 Pa.

Hilfe: "Umrechnen von Schallgrößen (Pegel)":
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-schallpegel.htm

Merke: Schallpegel = Schallintensitätspegel = Schalldruckpegel (in dB).
Schallintensitätspegel LI = 10×log (I / Io) in dB entspricht Schalldruckpegel Lp = 20×log (p / po) in dB.
Jedoch ist Schalldruck als Schallfeldgröße nicht Schallintensität als Schallenergiegröße; siehe:
"Pegelabnahme von Schalldruck und Schallintensität mit der Entfernung":
http://www.sengpielaudio.com/PegelabnahmeVonSchalldruckUndIntensitaet.pdf

Fieldy hat geschrieben:
Wie berechnet sich die Schallenergie formelmäßig?

Über die theoretische Schallenergie W = I × t × A in Joule (J) wird eigentlich nie gesprochen, eher benutzt man zu Berechnungen andere Schallenergiegrößen: Schallenergiedichte w oder E = I / c in J/m³, Schallintensität I = Pak/A in W/m² und Schallleistung Pak in W = J/s bzw. ihre dazugehörenden Pegel; siehe:
"Der Zusammenhang der Schallgrößen":
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-schallgroessen.htm

Übrigens messen wir den "Schall" mit einem SPL-Meter (Sound Pressure Level).
Wir messen den Schallwechseldruck p als Schallfeldgröße; siehe:
"Schalldruck und Schallleistung – Wirkung und Ursache"
http://www.sengpielaudio.com/SchalldruckUndSchallleistung.pdf

Viele Grüße ebs

PS: Siehe auch das Posting im Forum "netphysik.de" unter dem Betreff: "Schallenergie Schallintensität, Schalldruckpegel" vom Poster "Bäpe":
http://netphysik.de/forum/index.php?page=Thread&threadID=5967
"Bäpe" hat auch im Forum "physikerboard.de" gepostet. Er ist mit dem Poster "Fieldy" identisch:
http://www.physikerboard.de/topic,28503,-schallenergie.html

_________________
Forum für Mikrofonaufnahmetechnik
http://www.sengpielaudio.com


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