Fala akustyczna cylindryczna

Definicja Profesjonalna

Fala akustyczna cylindryczna to fala, której czołem (powierzchnią o tej samej fazie) jest powierzchnia walcowa.

W inżynierii akustycznej zjawisko to występuje w przypadku tzw. źródeł liniowych. Kluczową cechą fizyczną fali cylindrycznej jest mniejszy spadek poziomu ciśnienia akustycznego wraz z dystansem. Spadek ten wynosi 3 dB przy każdym podwojeniu odległości od źródła (dla porównania: w powszechniejszej fali sferycznej jest to 6 dB).

Wynika to z faktu, że energia akustyczna rozkłada się na powierzchnię rosnącą proporcjonalnie do promienia (r), a nie do kwadratu promienia (r^2). Dzięki temu dźwięk "niesie się" znacznie dalej.

Akustyka w Prostych Słowach

Wyobraź sobie, że wrzucasz mały kamyk do stawu – powstają kręgi rozchodzące się od jednego punktu. To odpowiednik fali sferycznej. A teraz wyobraź sobie, że zamiast kamyka, upuszczasz do wody płasko długi kij. Fale, które od niego odchodzą, tworzą długie, proste wały wodne. To właśnie wizualizacja fali cylindrycznej.

W powietrzu działa to podobnie. Jeśli źródłem dźwięku jest długa rura, sznur samochodów na autostradzie lub profesjonalny system nagłośnieniowy (line array) wiszący na scenie, dźwięk nie ucieka bezsensownie w niebo i w ziemię. Rozchodzi się jak rozszerzający się cylinder, skupiając energię tam, gdzie są słuchacze.

Analogia: Pomyśl o smarowaniu tosta masłem. Masz jedną łyżeczkę masła (energię dźwięku).

• Jeśli smarujesz całego tosta (fala sferyczna), warstwa będzie bardzo cieniutka.

• Jeśli smarujesz tylko jeden wąski pasek przez środek (fala cylindryczna), warstwa masła będzie znacznie grubsza i "treściwsza" na całej długości.

Dlatego systemy liniowe na koncertach potrafią skutecznie "dograć" do ostatnich rzędów widowni, nie ogłuszając jednocześnie osób stojących pod samą sceną.

Podsumowanie

• Źródło liniowe: Charakterystyczna dla autostrad, pociągów oraz koncertowych systemów nagłośnieniowych.

• Efektywność: Traci tylko 3 dB na każde podwojenie odległości, co pozwala dźwiękowi docierać dalej.

• Zastosowanie: Fundament projektowania nagłośnień estradowych oraz ekranów akustycznych przy drogach.