Bouwfysica
A. Inleiding
Wat is bouwfysica?
Fysica: tak van de wetenschap > eigenschappen van materie, straling en energie onderzoeken en
beschrijven
Vb: kracht, evenwicht, beweging, fasen, faseovergangen (vocht), straling, warmte, licht,
geluid, magnetisme en elektriciteit
Voor zover er geen scheikundige veranderingen optreden (moleculaire samenstelling van stoffen
blijft identiek/ verandert niet.)
Bouwfysica: fysica van de gebouwde omgeving
Bv. Geluid, warmteoverdracht, vocht en luchtverplaatsing
➢ Oog voor effecten voor de mens!
Waarom is bouwfysica belangrijk? COMFORT staat centraal in bouwfysica
- Energie: CO2 uitstoot en energie
- Comfort
- Regelgeving
➔ Kostprijs
- Kortom: kan een ontwerp doen staan of vallen! Want zonder hier rekening mee te houden
kan je een ontwerp doen vallen door de vele gebreken
B. Akoestiek
Algemene begrippen
Wat is geluid?
- Ontstaat door trilling van een medium
o Hiervoor is steeds een geluidsbron nodig en een medium. Het geluid wordt dan
opgevangen door een receptor
- Bron > medium > waarnemer
o Bron (W): productie/ geluidsbron
▪ Bv. Stem, luidspreker, een vallend voorwerp, …
o Medium (C of m/s): transmissie
▪ Bv. Lucht, water, metaal, …
o Waarnemer (Pa of P): receptor
▪ Bv. Een waarnemer, het oor, een geluidsmeter, …
- Rond de bron een grote bol aanwezig is, en das een bepaalde geluidsveld, en dat veld is
belangrijk want dat geluid in alle richting uitstraalt.
STELLING ‘in een bos valt een boom om en er is niemand om het te horen, is er dan geluid?’
,Bron
o Geluidsvermogen (P) > Watt (W)
- Trillingen
- Hoe groter het vermogen, hoe meer trillingen
o Bv. Hoe meer lucht in je longen, hoe luider je kan roepen
o Voor dat de trilling worden doorgegeven, ontstaat eerste een golf beweging
(geluidsgolven)
- Luchtdeeltjes blijven op hun plaats, maar geven trilling door (transmissie), waardoor een golf
zich voorplant.
Longitudinaal:
- Bewegingsrichting van de deeltjes = voortplantingsrichting
- Newtonpendel
o Gaat bewegen in de richting van de voortplanting
- Geluidsgolven planten zich alleen longitudinaal voort
- Een geluidsgolf is een longitudinale golf (in alle richtingen even
sterk)
(Transversale golf: steentje in het water gooien, golven die loodrecht op die richting gebeurt)
Ontvanger/ oor
- De geluidsdruk wordt in Newton per vierkante meter of N/m², of ook wel in Pascal (Pa)
uitgedrukt
- Druk in Pascal (Pa) of Newton per vierkante meter (N/m²)
- Trillingen zorgen voor druk
- Die trillingen planten zich voort, resulteert in luchtdruk (trillingen van de lucht, hierdoor
komt er ook een drukverschil
- Het oor neemt een drukvariatie waar > enkel snelle druk veranderingen
- Standaard luchtdruk/ atmosferisch druk = 1013 hPa
Totale druk (pt) = atmosferische druk (pa) + akoestische druk (p)
! in een vacuüm is er geen geluidsoverdracht, want er is geen aanwezig en lucht is het medium > we
hebben altijd een medium nodig
Voortplanting van geluid (snelheid c)
- Lucht: 340 m/s of 1200 km/h
- Staal: 5000 m/s
o Staal is de snelste -> vb. treinen sporen (in metaal wordt de geluid sneller
voortplanting dan in de lucht)
- Hout: 3000-4000 m/s
- Beton: 3500-4000 m/s
- Water: 1435 m/s
! Afhankelijk van: toonhoogte, temperatuur lucht, enz.
, Frequenties (EXAMENVRAGEN)
- Elke geluidsgolf heeft een bepaalde frequentie
- Hoe meer golven binnen een periode (T), hoe hoger de frequentie en dus hoe hoger de toon.
o Dus: hoe meer trillingen of hoe sneller de trillingen elkaar opvolgen, hoe hoger de
toon van het geluid dat we zullen horen.
- Een frequentie is de aantal trillingen van een deeltje per seconde
- 1 trilling per seconde = 1 Hertz (Hz)
- Hoorbare frequenties 16 – 16.000 Hz
- Frequentie = logaritmische schaal
o Een logaritmische schaal geeft niet de
waarde, maar de relatieve verandering weer
Golflengte = λ (m)
- De frequentie bepaalt de toonhoogte van een geluid.
Dus hoe hoger de frequentie, hoe hoger de
toonhoogte van een geluid.
- Lage tonen < 1.000 Hz < hoge tonen
- Soorten tonen:
o Hoge tonen = korte golflengte
o Midden tonen
o Lange tonen = lange golflengte
De geluidsintensiteit wordt aangegeven door het aantal decibels (dB). Het menselijk oor kan 0 dB tot
120 dB horen of tussen de 0,00002 Pa en 20 Pa
- Stil
- Luid
, Soorten geluid
1) Enkelvoudig tonen
= maar 1 toon bv. Enkel Do, of enkel Re, of enkel Mi
Geluidsgolven met een sinusoïdale functies van de tijd
De trilling is een zuivere trilling met een frequentie
T = tijdsperiode van de golf (tijdsduur van een trilling)
➔ In de figuur is de duur van de ganse trilling 4/1000 seconden
f = de frequentie en deze is 1/T = 250 Hz
Pa = de geluidsdrukamplitude
2) Gewoon geluid (dagelijks leven)
= bestaan uit meerdere samengestelde tonen met verschillende, welbepaalde frequenties
➔ Frequenties vormen geen meetkundige reeks
3) Muzikale tonen
= samengestelde tonen met verschillende frequenties
➔ Frequenties vormen een meetkundige reeks
Wanneer het menselijke oor meerdere tonen met verschillende frequenties ontvangt,
worden deze samen gegeven aan de hersenen.
4) Ruis
= Klank met een continu spectrum (alle frequenties zijn aanwezig binnen een bepaald
frequentiegebied)
5) Witte ruis
= Omvat dat alle frequenties even sterk zijn (bv. Tv-scherm)
Golflengte
De golflengte of λ (lambda) = de afstand tussen 2 opeenvolgende punten in een trillingspatroon
Hierbij T is steeds de tijdsduur van de trilling (of 1/T). Tijdens een T legt de golf een λ af met een
bepaalde snelheid c (c = snelheid van het geluid, welke afhankelijk is van het medium)
Golflengte = λ (m)
Periode T = tijdsduur van een trilling (of 1/T)
Snelheid c = snelheid van het geluid, afhankelijk van medium
DUS: tijdens T legt de golf 1 λ af met een snelheid c
Formule: c = λ/T of c = λ.f dus ook λ = c/f
A. Inleiding
Wat is bouwfysica?
Fysica: tak van de wetenschap > eigenschappen van materie, straling en energie onderzoeken en
beschrijven
Vb: kracht, evenwicht, beweging, fasen, faseovergangen (vocht), straling, warmte, licht,
geluid, magnetisme en elektriciteit
Voor zover er geen scheikundige veranderingen optreden (moleculaire samenstelling van stoffen
blijft identiek/ verandert niet.)
Bouwfysica: fysica van de gebouwde omgeving
Bv. Geluid, warmteoverdracht, vocht en luchtverplaatsing
➢ Oog voor effecten voor de mens!
Waarom is bouwfysica belangrijk? COMFORT staat centraal in bouwfysica
- Energie: CO2 uitstoot en energie
- Comfort
- Regelgeving
➔ Kostprijs
- Kortom: kan een ontwerp doen staan of vallen! Want zonder hier rekening mee te houden
kan je een ontwerp doen vallen door de vele gebreken
B. Akoestiek
Algemene begrippen
Wat is geluid?
- Ontstaat door trilling van een medium
o Hiervoor is steeds een geluidsbron nodig en een medium. Het geluid wordt dan
opgevangen door een receptor
- Bron > medium > waarnemer
o Bron (W): productie/ geluidsbron
▪ Bv. Stem, luidspreker, een vallend voorwerp, …
o Medium (C of m/s): transmissie
▪ Bv. Lucht, water, metaal, …
o Waarnemer (Pa of P): receptor
▪ Bv. Een waarnemer, het oor, een geluidsmeter, …
- Rond de bron een grote bol aanwezig is, en das een bepaalde geluidsveld, en dat veld is
belangrijk want dat geluid in alle richting uitstraalt.
STELLING ‘in een bos valt een boom om en er is niemand om het te horen, is er dan geluid?’
,Bron
o Geluidsvermogen (P) > Watt (W)
- Trillingen
- Hoe groter het vermogen, hoe meer trillingen
o Bv. Hoe meer lucht in je longen, hoe luider je kan roepen
o Voor dat de trilling worden doorgegeven, ontstaat eerste een golf beweging
(geluidsgolven)
- Luchtdeeltjes blijven op hun plaats, maar geven trilling door (transmissie), waardoor een golf
zich voorplant.
Longitudinaal:
- Bewegingsrichting van de deeltjes = voortplantingsrichting
- Newtonpendel
o Gaat bewegen in de richting van de voortplanting
- Geluidsgolven planten zich alleen longitudinaal voort
- Een geluidsgolf is een longitudinale golf (in alle richtingen even
sterk)
(Transversale golf: steentje in het water gooien, golven die loodrecht op die richting gebeurt)
Ontvanger/ oor
- De geluidsdruk wordt in Newton per vierkante meter of N/m², of ook wel in Pascal (Pa)
uitgedrukt
- Druk in Pascal (Pa) of Newton per vierkante meter (N/m²)
- Trillingen zorgen voor druk
- Die trillingen planten zich voort, resulteert in luchtdruk (trillingen van de lucht, hierdoor
komt er ook een drukverschil
- Het oor neemt een drukvariatie waar > enkel snelle druk veranderingen
- Standaard luchtdruk/ atmosferisch druk = 1013 hPa
Totale druk (pt) = atmosferische druk (pa) + akoestische druk (p)
! in een vacuüm is er geen geluidsoverdracht, want er is geen aanwezig en lucht is het medium > we
hebben altijd een medium nodig
Voortplanting van geluid (snelheid c)
- Lucht: 340 m/s of 1200 km/h
- Staal: 5000 m/s
o Staal is de snelste -> vb. treinen sporen (in metaal wordt de geluid sneller
voortplanting dan in de lucht)
- Hout: 3000-4000 m/s
- Beton: 3500-4000 m/s
- Water: 1435 m/s
! Afhankelijk van: toonhoogte, temperatuur lucht, enz.
, Frequenties (EXAMENVRAGEN)
- Elke geluidsgolf heeft een bepaalde frequentie
- Hoe meer golven binnen een periode (T), hoe hoger de frequentie en dus hoe hoger de toon.
o Dus: hoe meer trillingen of hoe sneller de trillingen elkaar opvolgen, hoe hoger de
toon van het geluid dat we zullen horen.
- Een frequentie is de aantal trillingen van een deeltje per seconde
- 1 trilling per seconde = 1 Hertz (Hz)
- Hoorbare frequenties 16 – 16.000 Hz
- Frequentie = logaritmische schaal
o Een logaritmische schaal geeft niet de
waarde, maar de relatieve verandering weer
Golflengte = λ (m)
- De frequentie bepaalt de toonhoogte van een geluid.
Dus hoe hoger de frequentie, hoe hoger de
toonhoogte van een geluid.
- Lage tonen < 1.000 Hz < hoge tonen
- Soorten tonen:
o Hoge tonen = korte golflengte
o Midden tonen
o Lange tonen = lange golflengte
De geluidsintensiteit wordt aangegeven door het aantal decibels (dB). Het menselijk oor kan 0 dB tot
120 dB horen of tussen de 0,00002 Pa en 20 Pa
- Stil
- Luid
, Soorten geluid
1) Enkelvoudig tonen
= maar 1 toon bv. Enkel Do, of enkel Re, of enkel Mi
Geluidsgolven met een sinusoïdale functies van de tijd
De trilling is een zuivere trilling met een frequentie
T = tijdsperiode van de golf (tijdsduur van een trilling)
➔ In de figuur is de duur van de ganse trilling 4/1000 seconden
f = de frequentie en deze is 1/T = 250 Hz
Pa = de geluidsdrukamplitude
2) Gewoon geluid (dagelijks leven)
= bestaan uit meerdere samengestelde tonen met verschillende, welbepaalde frequenties
➔ Frequenties vormen geen meetkundige reeks
3) Muzikale tonen
= samengestelde tonen met verschillende frequenties
➔ Frequenties vormen een meetkundige reeks
Wanneer het menselijke oor meerdere tonen met verschillende frequenties ontvangt,
worden deze samen gegeven aan de hersenen.
4) Ruis
= Klank met een continu spectrum (alle frequenties zijn aanwezig binnen een bepaald
frequentiegebied)
5) Witte ruis
= Omvat dat alle frequenties even sterk zijn (bv. Tv-scherm)
Golflengte
De golflengte of λ (lambda) = de afstand tussen 2 opeenvolgende punten in een trillingspatroon
Hierbij T is steeds de tijdsduur van de trilling (of 1/T). Tijdens een T legt de golf een λ af met een
bepaalde snelheid c (c = snelheid van het geluid, welke afhankelijk is van het medium)
Golflengte = λ (m)
Periode T = tijdsduur van een trilling (of 1/T)
Snelheid c = snelheid van het geluid, afhankelijk van medium
DUS: tijdens T legt de golf 1 λ af met een snelheid c
Formule: c = λ/T of c = λ.f dus ook λ = c/f
