äänienergiasta

Äänienergia on osa energian kokonaismäärästä, jota ääniaalto kuljettaa. Se on mekaanista energiaa, joka siirtyy välineen tai väliaineen kautta värähtelyn muodossa. Ääni voi levitä ilmassa, vedessä tai kiinteissä aineissa, ja sen energiavarastoa voidaan kuvata sekä energian tiheydellä että siirtokyvyllä.

Ääniaallot aiheuttavat paineen ja partikkeliliikkeen vaihtelua väliaineessa. Planeettamaisessa muodossa energia siirtyy aallon mukana ja välittyy eteenpäin mittauspisteisiin. Aallon energiantoimitus voidaan kuvata intensiteetillä I, jonka suuruus on I ≈ p^2/(ρ c) plane- aalloille, missä p on äänipaine, ρ aineen tiheys ja c äänen nopeus kyseisessä väliaineessa. Äänen nopeus riippuu väliaineesta sekä sen lämpötilasta ja koostumuksesta. Energia voidaan lisäksi varastoitua väliaineen energian tiheyteen ja paikallisiin värähtelykeskittymiin.

Mittaaminen ja mittayksiköt: äänienergian voimakkuutta kuvataan äänenpaineella ja intensiteetillä. Yleisessä käytössä oleva mitta on desibeleinä (dB). Äänenpaineen taso SPL määritellään Lp = 20 log10(p/p0), jossa p0 on viitepaine, noin 20 mikroaallon. Ilman lämpötilalle ja keston aiheuttama viite on 0 dB SPL. Käytännön rajoja ovat kuulon äärimmäiset tasot: herkkä-ääreen ympärillä 0 dB SPL ja kipuaivalliset tasot noin 120–140 dB SPL.

Lähteet ja sovellukset: äänienergia syntyy kappaleiden värähtelystä sekä sähköisestä energianmuunnoksesta kaiuttimissa ja muissa transduktioissa. Se nähdään muun muassa musiikissa, ultraäänilaitteissa, sonarin ja lääketieteellisen kuvantamisen sekä melunhallinnassa. Ympäristövaikutuksena liiallinen äänienergia voi aiheuttaa meluhaittoja ja vaurioittaa kuuloa, mikä johtaa säätely- ja suunnittelutarpeisiin.