音波と遮音板の振動の関係

質問

音波が壁に当たると跳ね返ったり透過したりします。
跳ね返る際の壁の振動と音波の関係が知りたいです。

音が跳ね返る場合、これは壁はほとんど揺れずに音が跳ね返るのでしょうか？
それとも壁はしっかり揺れるけれども(＝いったんは壁に音波のエネルギーが入射して壁の振動に変わるけれども）、それが壁の逆側へ行かずに(壁の逆側の空気を揺らして音とならずに)元の側の空気を揺らして音となって跳ね返るのでしょうか？

回答No.2

fujic-1990 · ベストアンサー

> これは壁はほとんど揺れずに音が跳ね返るのでしょうか

　「ほとんど」が問題だと思います。

　ほとんど、が、多少は揺れている、という意味なら、その通りだと思います。

　まず、音は、空気の振動（波）です。ゆえに、空気がない宇宙では、巨大宇宙船が爆発しても音はしません。

　Ａ室　　|壁|　　Ｂ室　　　とすると、

　壁や天井、床（以下、壁だけに限定）が二重サッシのようになっていて、中が真空なら、宇宙と同様にＡ室で立てた物音がＢ室にいる人に聞こえることはありません。

　ところが、壁や天井で仕切られてＡ室の空気とＢ室の空気はつながっていないのに、実際にはＡ室で立てた物音がＢ室にいる人に聞こえます。

　その理屈を考えると、Ａ室の物音（空気の振動）が壁を揺らし、揺れた壁がＢ室側で振動しＢ室の空気を振動させて元の音を再現するから、と考えるしかありません。スピーカーのコーンが揺れて空気を振動させ元の音を再現するのと同じです。

　でも、Ｂ室で聞こえる（Ａ室の）物音は小さいです。つまり壁の揺れが音になるのは、少しダケということになります。

　（つまり、壁はすこーしだけ、しかし、しっかりと、揺れて、音を産み出しているということです）

　そこまではいいでしょうか。

　壁は（Ｂ室に物音が聞こえる程度には）揺れているので、その壁の揺れによって、Ａ室側でも音を産み出していることは否定できません。

　でも、同じ壁の振動が空気を揺らして音になるのですから、音量は（Ｂ室に伝わる音と同程度の）小ささのはずです。

　でも、実際にＡ室内で跳ね返る音は大きいです。

　ということは、音が直接跳ね返っているのだ（反射した音は壁の振動とは無関係）、と考えなければならない、ということです。

　なので、質問者さんの書かれた後半部分（それとも壁はしっかり～）は違う、ということになります。

　実際音は、山彦のように、大半が表面で反射して戻っていきます。

　余談めきますが、音はその大半が壁の表面で反射するので、壁の表面の形状を工夫して、やってくる音（波）の谷と、反射して戻って行く音（波）の山（逆に、来る音波の山と戻る音波の谷）が重なるように工夫してやると、相殺しあって、音が小さくなります。

　この原理は、かなり昔から、各地（特に都会）の高速道路の防音壁等で利用されています。

　逆に往復の音の山と山、谷と谷を一致させてやると、音は増幅されるので、たぶんちょうどいいくらいに一致させるのが、コンサートホールなどの壁の凸凹だと思います。

お礼

詳しいご解説ありがとうございます。あらためて質問があいまいで申し訳なかったのですが、うまく書けずにああなりました。が、やはり波動の反射という現象を振動論で論ずるのはそもそも難しく、やはり波動論で考えればすっきり理解できるとわかりました。

＞音が直接跳ね返っているのだ（反射した音は壁の振動とは無関係）
＞実際音は、山彦のように、大半が表面で反射して戻っていきます。

つまり私は振動論で厚さのある壁全体を反射面と考えていましたが、そうではなく反射板の壁の(厚さの無い)表面が反射面であり、壁全体が揺れた段階で反射面を超えて波動が壁の中に入射しているのだから反射は起こっていないと理解するべきでした。

だからしっかり揺れるという事は一度壁に波動は入射したのであって、だから反射というよりは、それがA室側とB室側に再び放射されるかもしれないし、あるいは壁の中を固体伝搬して壁の中でエネルギー消費されて消えていくかもしれませんが、そんな感じになるんでしょうね。

回答No.1

skp026

設置する場所によって材質などが変わります。
屋内と屋外では全く違います。
とりあえず言えるとしますと、
高音は反射や吸収で比較的防ぎやすく、
低音は防ぎにくいといった音域で違いが出ます。

屋内向けですと発泡ウレタンの板のようなもので、
音を吸収してしまいます。
こちらが参考になります。
http://www.pialiving.com/special/firststep.html

屋外ですと耐久性のためウレタンではなく、
固い素材で対応します。
http://www.jfe-kenzai.co.jp/product/07/02/

いずれの場合も言えることですが、
建物自体の振動を防げるものではないです。
例えば、クラクションや声などは大きく防げますが、
車が走る振動であるとか、
スピーカーを設置した場合、床などからの振動は、
防げないです。

対策したにもかかわらず、
音が気になる場合は、この振動の可能性があります。
または防ぎにくい重低音かもしれないです。

建物自体に振動を伝えなくする建築技術もありますが、
ベッドの脚に防振を施すことでも、大きく防げます。
ゴム素材の製品が一般的ですが、
このような製品もあります。
https://goo.gl/KMBN2f

今回はご質問の背景などがわからなかったので、
先走りすぎたご案内になったかもしれないですが、
反射しやすい音、しにくい音、状況などにより対策が異なる、
など考慮して、あえてこのようなご案内をしてみました。

参考にならなかったらごめんなさい。

お礼

ご回答ありがとうございます。質問があいまいですみません。質問の趣旨としては個別の防音対策ではなく、固体である壁を空中を伝播してきた音がぶつかった際に反射するメカニズムを知りたかったという事です。