Elektroakuatika

V elektroakustike sa pouziva elektroakusticka analogia, ktora ma rovnaku logiku ako elektromechanicka. Rozdiel je len vtom, ze silu predstavuje akustycky tlak, a rychlost je nahradena objemovou rychlostou. Zatial co pri mech.sustave su jej casti spojene idealne tuhymi a nehmotnymi spojkami, pri elektroakustickej prechodovymi otvormi, ktore maju urcitu plochu. Prechod medzi mech. a akustickou castou uskutocnuje idealny piest, ktory ma plochu S. Sila posobiaca na tuto plochu je dana sucinom akustickeho tlaku a velkosti plochy. Objemova rychlost je dana sucinom plochy a rychlosti. Tento prechod prevadzame pomocou prevodovej transformacie v pomere S. Hovorime potom samozrejme o akustickom odpore, ktory suvisi s vplyvom vyzkozity vzduchu pri jeho prietoku potrubim, o akustickej hmotnosti, ktora sa priraduje hmotnosti urciteho objemu vzduchu posuvaneho opat niecim ako potrubim, a konecne o akustickej poddajnosti danej poddajnostou uzavreteho vzduchu, prepojeneho so zbytkom sustavy prechodovym otvorom /popripade piestom/. Priblizenim problematiky mozeme predpokladat, ze akust. odpor vyjadruje vplyv vyskozity vzduchu, popisany priamou umernostou medzi rozdiemi tlaku na koncoch "potrubia" a objemovou rychlostou pretekejuceho vzduchu. To plati v pripade, ze v potrubi niesu ziadne zabrany a prudenie je laminarne. Hmotnost vzduchu v potrubi sa uplatnuje ako cista hmotnost, pokial sa v potrubi nestlacuje vzduch, co plati pokial je rychlost podstatne mensia ako rychlost vzduchu, dlzka potrubia podstatne kratsia ako vlnova dlzka a trenie vzduchu o steny je zanedbatelne /mohlo by nas to trapit pri potrubi o priemere vacsom ako 3m/.

U poddajnosti je to trochu zlozitejsie. Stlacovanim plynu v urcitom objeme sa vykonava praca. Pokial je plyn /vzduch/ v objeme dokonale tepelne izolovany, zvacsuje sa touto pracou jeho teplota a vnutorna energia. Zahrievanim plynu stupa jeho tlak, zvacsuje sa jeho odpor voci staceniu. Ide o takzvany adiabaticky proces. Pokial sa teplo vzniknute v plyne moze niekam odviest /do tlmiacej vyplne, vaty.../, moze zostat teplota plynu takmer konstantna. Dosledkom je, ze pri stlacovani izolovaneho plynu je vysledna poddajnost mensia /narast tlaku s objemom/, nez pri stlacovani s odvodom tepla. Pritom predpokladame, ze naslednou expanziou sa teplo opat uvolni, to vsak nemuci byt pravda - teplo sa moze vytvarat trenim plynu o vypln alebo jeho virenim /trenie plynu o sameho seba/ a spat sa uz nepremeni /tz. nevratny proces/, takze napr. postupnym zahrievanim vzduchu sa moze poddajnost postupne zmensovat - nieje to snou vobec jednoduche. Vecsinou sa predpoklada , ze stlacovanie je adiabaticke, teda s teplotou izolacie. Co sa objavuje vo vzorcoch pre vypocet /napr. frekvencie, basreflexu/ a odvod tepla plyn "zmakcuje", takze vysledny akusticky objem moze byt vacsi ako ako objem geometricky. Spomenuli sme virenie plynu a laminarne prudenie. Tieto pojmy si zasluzia blizsiu pozornost. Hovorime, ze prudenie je laminarne, pokial prudnica /prudove vlakna, cez ich trajektorie elementarnych objemov tekutiny/ na kratkych vzdialenostiach prebiehaju viacere rovnobezne. Prekrocili sa urcite hranice rychlosti, zacnu sa prudnice chaoticky prepletat, vznikaju viry a potom hovorime o turbulentnom prudeni. Pri turbulentnom prudeni uz rychlost prudenia /objemova ryvhlost/ nieje priamo zavisla tlakovemu rozdielu tak, ako predpoklada definicia akustickeho odporu.

Jav turbulencie je fyzikalne pomerne dobre popisany /patry medzi klucove javy v aerodynamike lietadiel i automobilov/, pokial ide o jeho vnutorne zakonitosti a pricinove suvislosti, patry medzi tie velke zahady fyzuky, ktorymi sa zaobera teoria chaosu. My sa im vyhneme a konstatujeme, ze z praxe je zname, ze turbulencia vznika pri prekroceni tzv. kritickeho Reynoldsovho cisla, co je u kruhovo ohraniceneho prudenia sucin priemeru a rychlosti, deleny viskositou. Kriticka hodnota je prioblizne 1000 a nieje tazke vypocitat, ze pri pohybu membrany reproduktoru je tato hodnota prekrocena velmi lahko na nizkych kmitoctoch a pri malych priemeroch membrany /kde je velka rychlost/. Pri turbulentnom prudeni uz plyn nevitvara akusticky odpor, takze pripadne odvodenia vyzarovacich vlastnosti membrany stracaju do znacnej miery opodstatnenie. Velmi intnzivna turbulencia spojena s vytvaranim virov vznika tiez pri obtekani hran, teda napr. na okrajich membrany, u hlbokotonovych reproduktorov hlavne vtedy ked je ich okrajova vlna vyduta. Vysledkom je dalsie skreslenie a turbulentni viry sa naviac prejavuju ako zdroje rusivych signalov /sumu, svitu apod./. Silne turbulencie dalej vzbikaju pri prietoku vzduchu strbinami a otvormy v maknetickom obvode reproduktoru, stym moze suvisiet aj to, ze reproduktory bez krycej "kopulky" hraji "inak" /cistejsie?/ nez tie obycajne.Turbulencia je teda dalsim argumentom pre pouzitie basovych reproduktorov o vacsom priemere /akusticky vykon sa zvacsuje so 4.mocninou priemeru membrany, Reyndolsovo cislo sa zvacsuje iba s 1.mocninou/. Este lepsie moze byt pouzit niekolko reproduktorov s mensim priemerom, kde celkova pocha je dostatocne velka, ale deliaci priemer pripadajuci na reproduktor a urcujuci tak velkost Reynoldsovo cislo je mensi, ako by odpovedalo jednemu velkemu reproduktoru o rovnakej ploche membrany. Tu je uz situacia komplikovana vzajomnym ovplivnovanim reproduktorov a prislusne aerodynamicke problemy su teoreticky nezvladnutelne.