کاهش شدت اکوستیک در بیرون از فضاهای بسته بر اساس روشی خلاقانه و نوین، دستاورد برتر دوره دوم فرزانگان 1

سیزدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید.
در این دوره از جشنواره از 20 استان کشور در سه بخش به تفکیک، 350 گروه در بخش غرفه های نمایشگاهی، 650 گروه در بخش سمینارهای علمی و 750 گروه در بخش مسابقات دانش آموزی از مدارس و پژوهش سراهای دانش آموزی سراسر کشور انتخاب شده اند و به جشنواره کشوری دعوت شده اند.
که تعداد 53 گروه در بخش سمینارهای علمی مقام برتر را کسب نمودند.
بر آن شدیم تا با معرفی پروژه های گروه های برتر علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم.

مقطع: دوره دوم متوسطه
موضوع: کاهش شدت اکوستیک در بیرون از فضاهای بسته بر اساس روشی خلاقانه و نوین
نام مدرسه: فرزانگان 1
نام استاد: عطیه عاقل ملکی عقیله ابراهیمی
دانش آموزان: فاطمه علی اکبری، مهشید جلالی
معرفی
امروزه تقاضا به منظور کاهش صدا در بسیاری از خانه ها و یا فضاهای بسته افزایش یافته است. به ویژه که شرایط ساخت بسیاری از اتاق ها به صورتی است که اصوات مزاحم زیادی از آن ها خارج و یا به آنها وارد می شود. به همین دلیل، روش هایی برای کاهش صدا تا به حال ارایه و مورد استفاده قرار گرفته اند. با این حال اغلب این روش ها نیازمند خراب کردن همه یا قسمتی از آن فضا و یا تغییرات دیگر بر روی در اتاق می باشد. به این صورت که رفع این مشکل به صورت اساسی در خانه های ساخته شده و آماده، مستلزم خراب کردن مقداری از ساختار خانه (دیوارها) و جایگذاری عایق های صوتی مناسب در میان آنهاست. این شرایط ممکن است برای بسیاری از افراد مناسب نباشد. معمولاً در این مواقع که افراد تمایلی به تخریب و بازسازی دیوارهای حامل صدا نیستند، برای اتاق هایی که صدا از آن بیرون یا به داخل می رود، پیشنهاد می شود که روی درب اتاق عایق صوتی نصب شود تا انتقال صوت از طریق درب کاهش یابد.

در این حالت تنها صدایی که از طریق درب و درزهای آن منتقل می شود کاهش می یابد، اما صداهای منتقل شده از طریق دیوارها پوشش داده نمی شوند. یکی از فضاهای بسته ای که کاهش صدا در آن مد نظر است سرویس های بهداشتی می باشند. دستشویی و حمام مکانی خصوصی برای افراد است اما به دلیل کاشی کاری هایی که در سرویس های بهداشتی وجود دارد صدا در آن منعکس شده و اغلب این صداهای مزاحم در بیرون سرویس بهداشتی شنیده می شوند، مانند صدای حرکت آب در لوله های فاضلاب یا حمام و سیفون دستشویی که خوشایند نیست.  

بنابراین ما برای حل این مشکل به طراحی سیستمی روی آورده ایم که در عین سادگی می تواند شدت صوت را در منطقه مورد نظر کاهش داده و در عین حال نیازمند تخریب بخشی از ساختمان نباشد.

از این رو هدف ما پیدا کردن راهی جدید و بهتر برای کاهش شدت این اصوات خارج از سرویس های بهداشتی است. تاکنون روش های مختلفی برای این رفع مشکل به وجود امده است.

این روش ها شامل استفاده از عایق های صوتی در دیوارها و یا درب اتاق ها، استفاده از موانع در سر راه منبع صوتی، و یا استفاده از منابع صوتی دیگری است که با منبع صدای مزاحم غیرهمفاز بوده و صدای مزاحم را خنثی می کند. هریک از این روش ها دارای مزایا و معایب مربوط به خود بوده و در محدوده خاصی از فرکانس ها موثر می باشند.  

در طراحی سیستم کاهش شدت صوت در این پروژه، از سه مکانیسم اصلی کاهش شدت صوت شامل جذب صوت توسط عایق های صوتی، استفاده از مانع در سر راه منبع صوت، و نیز استفاده از پراش صوتی بوسیله اشکال گوه ای شکل به صورت هم زمان استفاده می شود.  آزمایشات این سیستم در حال حاضر برای کاهش شدت صوت در سرویسهای بهداشتی در این پروژه انجام شده است. با این حال این سیستم برای همه اتاقها و فضاهای درون منازل قابل استفاده می باشد.

روش کار با این صورت است که ابتدا باید صداهای مزاحمی که در بیرون از درب اتاق مورد نظر که نرمافزاری( Audacity شنیده می شوند شناسایی شوند. بدین منظور ابتدا با استفاده از نرم افزار علمی مناسب برای ضبط اصوات و گرفتن طیف شدت آنها بر حسب بسامد است) در اتاق سرویس بهداشتی، صداهایی همچون صدای آب در روشوی ها، صدای کشیدن سیفون و . . . ضبط و طیف آن ها بررسی شد. سپس به منظور کنترل و ثابت نگه داشتن شرایط اتاقی نمونه ساخته شده و سپس صداهای ضبط شده از آب، کشیدن سیفون و. . . در آن پخش و در بیرون اتاق اندازه گیری شد. گام بعدی استفاده از عایق های صوتی مناسب به منظور کاهش شدت صدا در بیرون از اتاق و تعیین عایق بهینه است.

 
 در این کار از دو روش کاهش شدت صوت شامل استفاده از مانع و نیز استفاده از عایق صوتی استفاده شده است و راه کارهای استفاده از روش های دیگری غیر از این دو در دست بررسی است. برای آن که عایق استفاده شده در شکل اتاق تاثیری به سزایی نداشته باشد، این عایق به گونه ای طراحی شده است که در زمان مورد نیاز باز شده و قابل استفاده می باشد و در غیر این صورت درون محفظه ای که برای آن طراحی می شود، جمع شده و فضایی را اشغال نمی کند. با بدست آوردن طیف های صوت در بیرون از اتاق با وجود عایق ها و مقایسه شدت آنها با طیف های صوت در بیرون از اتاق بدون وجود عایق ها می توان میزان موثر شدت کاهش را بدست آورد و بهترین عایق مورد نظر را انتخاب کرد. در نهایت نمونه اولیه این سامانه ساخته می شود.

اهداف پژوهش
هدف کلی
طراحی و ساخت سیستم موثر شدت کاهش صوت در فضاهای بسته (با رویکرد ویژه برای سرویس های بهداشتی)  بدون نیاز به تخریب و بازسازی دیوارها یا تعویض درب اتاق

اهداف جزئی
·        طراحی سیستم کاهش شدت صوت موثر با بهره گیری از هر سه روش کاهش شدت صوت
·        ساخت این سیستم با استفاده از عایق های صوتی مناسب
·        اندازه گیری شدت صوت کاهش یافته پس از استفاده از این سیستم
·        بررسی تفاوت های این سیستم با روش های موجود کاهش شدت اکوستیک

اهداف کاربردی
·        کاهش شدت صوت در بیرون از سرویس های بهداشتی، اتاق ها و خانه ها

فرضیه ها و سوالات پژوهشی
فرضیه ها:
·        استفاده از عایق های صوتی یکی از موثرترین روش ها در کاهش شدت اصوات مزاحم در فرکانس های بیشتر ا ز 100 هرتز است.
·        استفاده از موانع در راستای انتشار صوت می تواند تا حد زیادی در کاهش شدت صوت موثر باشد.
·         استفاده از اشکال گوهای شکل به منظور پراکنده کردن موج صوتی و پراش آن می تواند مکانیسم موثری برای کاهش شدت صوت باشد.

برای مشاهده مجموعه فایل های ضمیمه اینجا کلیک کنید.
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه و تنظیم: نسرین صادقی