Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Akustyka analityczna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIAK-2-102-DH-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Drgania i Hałas w Technice i Środowisku
Kierunek:
Inżynieria Akustyczna
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Pilch Adam (apilch@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Student poznaje zasady będące podstawą równania falowego, a następnie funkcje będące jego rozwiązaniem dla różnych układów odniesienia i określonych warunków brzegowych. Definiowane są również różne rodzaje źródeł akustycznych i zjawisk falowych opisujących propagację fali w ośrodkach sprężystych.
.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 ma pogłębioną wiedzę w zakresie akustyki analitycznej liniowej i podstaw akustyki nieliniowej, wie jak dobrać do rozważanego problemu odpowiednią metodę uzyskania rozwiązania matematycznego, zna podstawy analizy pól wytwarzanych przez modelowe źródła IAK2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_W002 Zna funkcje będące rozwiązaniem równania falowego w różnych układach współrzędnych IAK2A_W02 Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 poprawnie analizuje zjawiska zachodzące w polu akustycznym i w układach akustycznych IAK2A_U02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_U002 potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne w praktyce do analizy układów i pól akustycznych rzeczywistych IAK2A_U18 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_U003 Przewiduje oddziaływanie zjawisk zachodzących w polu akustycznych na obiekty poprzez odpowiednią interpretację fizyczną IAK2A_W02 Kolokwium,
Egzamin
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 zna i stosuje w działaniu zasady naukowego opisu rzeczywistości, rozumie równocześnie zagrożenia wypływające z nadmiernej ingerencji człowieka w świat natury IAK2A_K02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 28 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 ma pogłębioną wiedzę w zakresie akustyki analitycznej liniowej i podstaw akustyki nieliniowej, wie jak dobrać do rozważanego problemu odpowiednią metodę uzyskania rozwiązania matematycznego, zna podstawy analizy pól wytwarzanych przez modelowe źródła - - - - - - - - - - -
M_W002 Zna funkcje będące rozwiązaniem równania falowego w różnych układach współrzędnych - - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 poprawnie analizuje zjawiska zachodzące w polu akustycznym i w układach akustycznych + + - - - - - - - - -
M_U002 potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne w praktyce do analizy układów i pól akustycznych rzeczywistych + + - - - - - - - - -
M_U003 Przewiduje oddziaływanie zjawisk zachodzących w polu akustycznych na obiekty poprzez odpowiednią interpretację fizyczną - - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 zna i stosuje w działaniu zasady naukowego opisu rzeczywistości, rozumie równocześnie zagrożenia wypływające z nadmiernej ingerencji człowieka w świat natury + + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 134 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 36 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 36 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 4 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

1. Podstawowe równania akustyki
2. Przybliżenie liniowe równań akustyki, równanie falowe jednorodne i niejednorodne,równanie Helmholtza jako równanie własne, układ zupełny funkcji własnych.
3. Rozwiązywanie równania falowego dla różnych warunków brzegowych: powierzchnia idealnie sztywna, idealnie podatna i o skończonej impedancji akustycznej
4. Przejście fali płaskiej przez granicę dwóch ośrodków. Impedancja charakterystyczna, powierzchniowa i właściwa.
5. Rozwiązywanie równania falowego dla kartezjańskiego układu współrzędnych
6. Rozwiązywanie równania falowego dla cylindrycznego układu współrzędnych
7. Rozwiązywanie równania falowego dla sferycznego układu współrzędnych
8. Wielkości opisujące pole akustyczne – natężenie, gęstość energii.
9. Funkcja Greena, całka Helmholtza-Huyghensa i Rayleigha, dyfrakcja Fraunhofera.
10. Promieniowanie źródeł akustycznych i ich impedancja promieniowania: monopole i multipole, kula pulsująca i drgająca wzdłuż osi,
11. Źródło liniowe, tłok drgający w nieskończonej sztywnej odgrodzie.

Ćwiczenia audytoryjne (28h):

1. Powtórzenie wiadomości o własnościach pola akustycznego i metodach matematycznych akustyki uzyskanych dotychczas
2. Wielkości opisujące falę akustyczną (ciśnienie, natężenie, prędkość akustyczna, impedancja, potencjał)
3. Podstawowe równania akustyki; wyprowadzenie równania falowego, linearyzacja równania Eulera
4. Rozwiązanie równania falowego dla różnych (prostych) warunków brzegowych w układzie kartezjańskim.
5. Falowody o przekrojach prostokątnych; wyznaczanie kształtu modów falowodów, częstotliwości odcięcia modów
6. Fala akustyczna padająca pod kątem prostym na granicę dwóch ośrodków; współczynniki odbicia i transmisji dźwięku dla fali prostopadłej
7. Fala akustyczna padająca pod różnymi kątami na granicę dwóch ośrodków, kąt krytyczny; współczynniki odbicia i transmisji dźwięku dla fali padającej pod kątem; przejście fali akustycznej przez trzy ośrodki
8. Rozwiązanie równania falowego we współrzędnych cylindrycznych przy różnych (prostych) warunkach brzegowych; rozwiązanie równania falowego we współrzędnych sferycznych
9. Falowody cylindryczne; kształty modów propagujących się w falowodzie cylindrycznym, częstotliwości odcięcia modów
10. Promieniowanie źródeł akustycznych: źródło monopolowe, dipolowe, kwadrupolowe,
11. Liniowy układ monopoli, źródła liniowe
12. Źródło powierzchniowe (tłok drgający w nieskończonej odgrodzie)

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Wykład klasyczny z treścią zależności matematycznych i przekształceniami zapisywanymi na tablicy. Studenci zachęcani są aktywnego udziału w omawianiu tematów i wskazywaniu niejasności.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

W ocenie z ćwiczeń audytoryjnych brana będzie pod uwagę aktywność na ćwiczeniach (10%), oceny z kolokwiów (80%) oraz kartkówek (10%). Obydwa kolokwia muszą być zaliczone.
Do egzaminu dopuszczone zostaną osoby, które uzyskają zaliczenie z ćwiczeń audytoryjnych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Z uwagi na złożoność przedstawianego materiału, udział w wykładach jest szczególnie zalecany. Rejestracja audiowizualna jest niedozwolona.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa obliczana będzie na podstawie średniej ważonej z oceny z ćwiczeń audytoryjnych (40%) i oceny z egzaminu (60%). W przypadku wątpliwości ocena będzie ustalana w wyniku indywidualnej weryfikacji wiedzy.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Przedstawienie prowadzącemu ćwiczenia rozwiązanego zestawu zadań z zakresu analizowanego na zajęciach, które student opuścił.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość treści wyłożonych na zajęciach z matematyki (Analiza matematyczna, Algebra, Metody Matematyczne akustyki) jak i przedmiotach kierunkowych (Podstawy akustyki, Akustyka architektoniczna, Uniwersalizm modelowania matematycznego).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. A. Snakowska, Teoria pola akustycznego zastosowana do badania układów o symetrii cylinrycznej, Wydawnictwa AGH, Kraków 2018
2. E. Skudrzyk, Foundations of Acoustics, Springer – Verlag
3. F. Fahy, Foundations of Engineering Acoustics – Academic Press
4. P. Morse, K. Ingard, Theoretical Acoustics, Princeton University Press
5. R. Makarewicz, Wstęp do akustyki teoretycznej, Wydawnictwo Naukowe UAM
6. L. Kinsler, A. Frey, A. Coppens, J. Sanders, Fundamentals of Acoustics, J. Willey and Sons
7. I. Malecki, Physical Foundations of Technical Acoustics, Pergamon Press/PWN
8. I. Malecki, Teoria fal i układów akustycznych, PWN
9. R. Wyrzykowski, Liniowa teoria pola akustycznego ośrodków gazowych, RTPN, Rzeszów,1972
10. Springer Handbook of Acoustics, Springer-Verlag New York, 2007
11. Rienstra S. W., Hirschberg A, An Introduction to Aeroacoustics, Large-Eddy simulation for acoustics, Cambridge University Press, 2007
12. F. Jacobsen, P.M. Juhl, Fundamentals of General Linear Acoustics, John Wiley and Sons, 2013

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Właściwości akustyczne materiałów stosowanych w meblarstwie / pod red. Jerzego Smardzewskiego, Tadeusza Kamisińskiego. — Poznań : Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego, cop. 2016. — ISBN: 978-83-7160-814-8.
2. Sources of measurement uncertainty in determination of the directional diffusion coefficient value / Adam PILCH // Applied Acoustics ; ISSN 0003-682X. — 2018 vol. 129, s. 268–276. — Bibliogr. s. 275–276, Abstr.. — Publikacja dostępna online od: 2017-07-18
3. Structural modeling and mechanical tests supporting the design of the ATHENA X-IFU thermal filters and WFI optical blocking filter / Giancarlo Parodi, [et al.], A. PILCH, [et al.] // W: Space telescopes and instrumentation 2018: ultraviolet to gamma ray : 10–15 June 2018, Austin, Texas, United States, Pt. 1 / eds. Jan-Willem A. den Herder, Shouleh Nikzad, Kazuhiro Nakazawa. — Bellingham : Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, cop. 2018. — (Proceedings of SPIE / The International Society for Optical Engineering ; ISSN 0277-786X ; vol. 10699). — ISBN: 978-1-5106-1951-7 ; e-ISBN: 978-1-5106-1952-4.
4. Sound diffusers with fabric covering / Tadeusz KAMISIŃSKI, Krzysztof BRAWATA, Adam PILCH, Jarosław RUBACHA, Marcin ZASTAWNIK // Archives of Acoustics ; ISSN 0137-5075. — 2012 vol. 37 no. 3, s. 317–322.

Informacje dodatkowe:

Brak