Akustik: Die Wissenschaft des Schalls – Definition und Anwendungen

Einleitung

Seit der Antike, als die Griechen und Römer begannen, Theorien über Schallwellen zu formulieren, sind Menschen von der Wissenschaft des Klangs fasziniert. Akustik, ein Zweig der Physik, befasst sich mit allen Aspekten des Schalls, einschließlich seiner Erzeugung, Übertragung und Wahrnehmung. Während das Studium von Musik und Musikinstrumenten eine Facette der Akustik umfasst, nutzen die Bereiche Ozeanographie, Seismologie, Medizin, Architektur und Ingenieurwesen alle Akustik.

Ultraschall

Die Verwendung von Ultraschall, Schallwellen, die für das menschliche Ohr nicht hörbar sind, hat die Medizin revolutioniert. Wie der Akustiker Daniel Raichel erklärt, werden Ultraschall in Ultraschallgeräten sowohl zur Diagnose als auch zur Behandlung von Patienten verwendet. 3-D-Ultraschall wird von Ärzten verwendet, um den Verlauf von Krankheiten im Körper zu verfolgen. Sonophorese verwendet Schallwellen anstelle von Nadeln, um Medikamente wie Insulin durch die Haut zu verabreichen, und akustische Hämostase verwendet Ultraschall, um Blutungen zu stoppen. Ärzte haben auch mit akustischer Chirurgie experimentiert, indem sie Schall anstelle eines Skalpells verwenden, um gutartige oder bösartige Tumore zu zerstören.

Lärmschutz

Das menschliche Ohr ist so empfindlich, dass es das Geräusch von Luftpartikeln hören kann, die auf das Trommelfell prallen. Es ist daher keine Überraschung, dass wiederholte und längere Lärmbelastung das Ohr schädigen kann. Wie der Wissenschaftler F. Alton Everest sagt, können berufliche und Freizeitgeräusche zu dauerhaftem Hörverlust führen. Die Behörde, die für die Erstellung von Lärmwirkungsrichtlinien zuständig ist, ist der Federal Interagency Committee on Noise oder FICON. FICON gibt Richtlinien zu Umgebungsgeräuschen wie Eisenbahnen, Straßenfahrzeugen und Autobahnbauprojekten heraus. Eine separate Behörde überwacht Fluglärm. OSHA, die Occupational Safety and Health Administration, erlässt und durchsetzt Sicherheitsvorschriften, einschließlich Lärmexpositionsgrenzwerte.

Unterwasserakustik

Sonar, ein Akronym für sound navigation and ranging, ist ein wichtiges Werkzeug, das von Unterwasserakustikern entwickelt wurde. Es gibt zwei Arten von Sonar, sagt der Experte Daniel Raichel. Passives Sonar erkennt Schallabstrahlung und ermöglicht es Meeresbiologen, Walen und Delfinen zu lauschen. Aktives Sonar sendet einen Schallimpuls aus und zeichnet das resultierende Echo auf. Diese Art von Sonar wird verwendet, um Wracks zu finden, den Meeresboden zu kartieren, Eisberge unter der Oberfläche zu erkennen und Fischwanderungen zu untersuchen. Beide Arten von Sonar werden vom Militär bei der U-Boot-Navigation, der Unterwassermineerkennung und der Kommunikation verwendet.

Musikakustik

Da Akustik die Wissenschaft des Klangs ist und Musik die Kunst des Klangs, ist die Musikakustik der Ort, an dem Wissenschaft und Kunst wirklich aufeinandertreffen. Musikakustik umfasst ein breites Spektrum von Themen wie die Herstellung von Instrumenten, die Stimme als Musikinstrument, Noten- und Tonleiterbeziehungen sowie die Wahrnehmung von Musik durch den Zuhörer. Ein gut dokumentierter Zweig der Musikakustik ist das Studium von Geigen, die von Antonio Stradivari gebaut wurden. Forscher haben noch nicht entdeckt, warum diese im 18. Jahrhundert gebauten Instrumente klanglich allen anderen überlegen sind.

Architekturakustik

Architektur und Musik vereinen sich, wenn Architekten Konzerthäuser, Opernhäuser und Aufnahmestudios entsprechen. Richtig gestaltete Veranstaltungsorte beseitigen Schallfehler wie Echos und übermäßige Lautstärke und verbessern die Klarheit des Klangs sowohl für Zuschauer als auch für Künstler. Architekten befolgen akustische Prinzipien auch beim Bau von Häusern und Fabriken. Praktische Anwendungen umfassen die Isolierung von Häusern gegen äußere Umgebungslärm wie Verkehr und in Fabriken die Minimierung des Lärms von Maschinen in Arbeitsbereichen.