Kol 1 – Vlastnosti a použití dřeva

kde Е — dynamický modul pružnosti, N/m2; p je hustota materiálu, kg/m3.

Průměrná rychlost zvuku ve dřevě podél vláken je 5000 m/s. V rovině napříč vlákny je rychlost zvuku přibližně 3. 4krát menší než podél vláken a v radiálním směru je poněkud vyšší než ve směru tangenciálním. S rostoucí vlhkostí a teplotou dřeva se rychlost šíření zvuku snižuje. Rychlost zvuku v jiných materiálech, m/s: v oceli – 5050, olově – 1200, gumě – 30, vzduchu -330.

Důležitou vlastností dřeva při posuzování jeho schopnosti odrážet a vést zvuk je akustická odolnost Pas/m,

Tento ukazatel pro dřevo v peci sušené podél vlákna je v průměru 30 * 10 5 Pa-s/m. Pro srovnání si všimneme, že vzduch má akustický odpor 429, pryž 3 10 a ocel 393 3 Pa s/m.

Když se zvukové vlny šíří materiálem, vibrace jsou tlumeny v důsledku energetických ztrát v důsledku vnitřního tření.

K charakterizaci tohoto jevu se používá indikátor – logaritmický dekrement kmitů, číselně rovný přirozenému logaritmu poměru dvou amplitud oddělených od sebe intervalem jedné periody.

Stanovení specifikovaného ukazatele se provádí podélnými a ohybovými vibracemi podle GOST 16483.31-74 vyvinutého TsNIIMOD Pro komorově sušené dřevo různých druhů je logaritmický úbytek vibrací přibližně (2. 4) 10 6 Np.

Indikátory charakterizující šíření zvuku ve dřevě se využívají při vývoji metod pro detekci vad a nedestruktivní kontrolu kvality (pevnost, tuhost, strukturní heterogenita, drsnost) dřeva a dřevěných materiálů.

Zvuková izolace a schopnost pohlcování zvuku. Neprůzvučnost dřeva se vyznačuje zeslabením intenzity zvuku, který jím prochází. Tato vlastnost může být posouzena rozdílem hladin akustického tlaku v decibelech (dB)** před a za dřevěnou příčkou a také relativním snížením akustického výkonu, nazývaným koeficient zvukové propustnosti. Při tloušťce 3 cm byla tedy zvuková izolace borovicového dřeva 12 dB, koeficient zvukové propustnosti 0,065; pro dubové dřevo o tloušťce 4,5 cm jsou tato čísla 27 dB a 0,002.

Podle stavebních předpisů musí být zvuková izolace stěn a příček nejméně 40 dB. Z toho je vidět, že neprůzvučnost masivního dřeva je poměrně nízká.

Schopnost dřeva pohlcovat zvuk je způsobena rozptylem zvukové energie v konstrukčních dutinách a nevratnými tepelnými ztrátami v důsledku vnitřního tření. K posouzení této schopnosti se používá koeficient zvukové pohltivosti, což je poměr zvukové energie ztracené v materiálu k energii rovinné dopadající vlny. Koeficient zvukové pohltivosti borovicové příčky o tloušťce 19 mm ve frekvenčním rozsahu 100…4000 Hz je v rozsahu 0,081…0,110.

Rezonanční kapacita dřeva. Dřevo je široce používáno pro výrobu zvukových zářičů (paluby) hudebních nástrojů. Tento druh dřeva se nazývá rezonanční. Značná část energie přiváděné ze struny do paluby je vynaložena na ztráty uvnitř materiálu paluby a také v místech, kde je připevněn k tělu nástroje. Pouze 3. 5 % celkové energie je emitováno do vzduchu jako zvuk.

Schopnost materiálu poskytovat zvukové emise se posuzuje podle navrženého akademického pracovníka. N.N. Andreevova akustická konstanta, m4/(kgf):

kde Е — dynamický modul pružnosti, N/m2; p je hustota dřeva, kg/m3.

Nejvyšší hodnota akustické konstanty je charakteristická pro smrkové dřevo, dále jedle a cedr; je to přibližně 12 m4/(kg – s). Podle GOST 6900-83 musí být rezonanční polotovary vyrobeny z jemně a rovnoměrně zrnitého dřeva, které neobsahuje suky, osnovy, sklony vláken nebo jiné vady dřeva. Pro stanovení kvality rezonančního dřeva u rostoucích stromů se používají jádra – válcové vzorky o průměru přibližně 4 mm, vrtané v radiálním směru kmene. Ultrazvuková metoda měří rychlost šíření zvuku napříč vlákny. Hustota jádrového dřeva se stanoví obvyklým způsobem. Akustická konstanta К se vypočítá jako poměr rychlosti zvuku k hustotě, který vyplývá ze vzorců (3.29) a (3.31). Jak ukázaly studie A.A. Kolesnikova [7], v tomto případě indikátor К přibližně krát menší než je standard, určený pro směr podél zrna.

Nejlepší rezonanční vlastnosti má dřevo, které zestárlo dlouhou dobu (50 a více let).

Vady tvaru kmene. Jejich druhy a odrůdy. Vliv na výtěžnost produktu.

Uniknout. Všechny kmeny stromů se vyznačují postupným zmenšováním průměru ve směru od pažby k vrcholu (kužel). Pokud se na každý metr výšky kmene (délka sortimentu) průměr zmenšuje o více než 1 cm, pak je tento jev považován za vadu – kuželovitost. Kužel se měří jako rozdíl mezi příčným a horním průměrem kulatiny (u špalků se spodní průměr měří ve vzdálenosti 1 m od příčného konce) a u neomítaného řeziva – mezi šířkou příčného a horního konce. Výsledný rozdíl se vztahuje k celkové délce sortimentu a vyjadřuje se v centimetrech na 1 m nebo v procentech.

Kmeny listnatých stromů jsou více zúžené než kmeny jehličnatých stromů. Silně zúžené kmeny stromů pěstovaných ve volné přírodě nebo v řídkých porostech. Čím vyšší je kvalita lesa, tím jsou kmeny plně zdřevnatělé, tzn. méně pravděpodobné, že utečou. Nejméně se zužuje řezivo ze střední části kmene, největší – shora. Zužování zvyšuje množství odpadu při řezání a loupání řeziva a nepřímo ovlivňuje pevnost, protože způsobuje vadu řeziva – radiální sklon vláken.

Stumpiness. Jedná se o případ zúžení, kdy dochází k prudkému zvětšení průměru ve spodní části kmene; průměr kulatiny nebo šířka neomítaného řeziva na tupém konci je více než 1,2krát větší než průměr (šířka) sortimentu ve vzdálenosti 1 m od tohoto konce.

Pažba se nazývá zaoblená, pokud má průřez tupé části tvar blízký kruhu (obr. 6.10, a). Žebrovaná podnož se vyznačuje vícelaločným průřezem. Na boční ploše sortimentu jsou patrné podélné prohlubně (obr. 6.10, b).

Tloušťka tupu se měří jako rozdíl mezi průměry (u neomítaného řeziva – šířky) konce tupu a průřezu ve vzdálenosti 1 m od něj. V případě žebrovaného tupého konce je přípustné určit rozdíl mezi maximálním a minimálním průměrem tupého konce.

Ovalita. Tak se nazývá elipsovitý tvar konce kulatiny, jehož největší průměr je nejméně 1,5krát větší než menší. Vada se měří jako rozdíl mezi stanovenými průměry. Oválnost doprovází pata nebo rýsovací dřevo.

Růst. Tak se nazývají lokální ztluštění kmene. Mohou mít hladký (suveli – obr. 6.11) nebo hrbolatý odkorněný povrch a spící noduly (noduly). Někdy lze burls odlišit od suvels přítomností výhonků na nich. Porosty vznikají v důsledku nepříznivého působení plísní, bakterií, virů, chemických činidel, záření, mechanického poškození atd. Zvláštnosti tvorby růstu způsobené narušením růstových procesů byly studovány v pracích V.V. Korovina, J1. L. Novitskaya et al. Na podélném řezu souvelu (viz obr. 6.11, ) Roční vrstvy jsou zakřivené a sledují vnější obrysy porostu. Burls se vyznačují spirálovitou strukturou dřeva. U jehličnatých druhů se tvoří především burly, zatímco u listnatých se tvoří porosty obou typů. Kudrnatá povaha burlového dřeva a přítomnost četných stop spících pupenů vytváří na řezech velmi krásnou texturu. Textura ořechových ořechů je obzvláště dekorativní. Kořeny často dosahují významných velikostí. V ořechu a bříze mohou vážit stovky kilogramů a někdy i více než tunu. Na kmenech karelské břízy se často tvoří kulovitá ztluštění s charakteristickou texturou (viz obr. 3.1, c). Dřevo nopu má velké smrštění podél vlákna (od 0,5 do 1,0 %), nízký modul pružnosti a nízkou pevnost v tlaku podél vlákna. Burlové dřevo je hustší a tvrdší než normální kmenové dřevo a má méně výraznou anizotropii. Výrůstky se měří podle délky a šířky. Díky nim je kulatina obtížně použitelná a obtížně zpracovatelná, ale burlové dřevo je vysoce ceněno jako materiál pro umělecké řemeslo a jako surovina pro hoblovanou dýhu.

Zakřivení. Zakřivení kmene po jeho délce se vyskytuje u všech dřevin. Ztrátou vrcholového výhonu a jeho nahrazením postranní větví, příklonem stromu k lepšímu osvětlení, při pěstování na horských svazích a z jiných důvodů může dojít ke křivení kmene stromu. Rozlišuje se jednoduché a složité zakřivení, které se vyznačuje jedním nebo několika ohyby v sortimentu.

Prosté zakřivení se měří jako velikost průhybu sortimentu v místě jeho zakřivení (jako procento délky zakřivené části sortimentu). Při řezání dlouhého dřeva na krátké se jejich zakřivení ukazuje přibližně tolikrát, kolik je stejných dílů, na které bylo dlouhé dřevo nařezáno. Složité zakřivení je charakterizováno velikostí největšího zakřivení, měřeno stejným způsobem jako u jednoduchého zakřivení.

Vady ve tvaru kmene zvyšují množství odpadu při řezání a loupání kulatiny a jsou příčinou vzniku radiálního sklonu vláken u řeziva a dýhy.

Technické vlastnosti a průmyslové aplikace lískového, sekvojového a balzového dřeva.

Leshchina — nejaderná, rozptýleně porézní hornina. Roční vrstvy jsou sotva viditelné. Cévy jsou malé. Dřeňové paprsky jsou úzké a falešně široké; ty druhé jsou v příčném řezu viditelné jako bílé, někdy zakřivené, radiální čáry.

Dřevo je bílé, poměrně lehké, měkké a dobře se ohýbá (pevnost v tlaku při 12% vlhkosti je cca 500 kg/cm2, statická pevnost v ohybu je 860 kg/cm2).

Hlavní oblastí použití je výroba dřevěných obručí; Kořeny někdy tvoří porosty se dřevem krásné textury, které se používá na drobné, umělecké a domácí předměty. Lískové dřevěné uhlí se používá k výrobě loveckého střelného prachu a také jako kreslící uhlí. Plody jsou jedlé.

Sequoia — jehličnaté jádrové dřevo s úzkou bílou bělí. Jádro je světle červené až červenohnědé barvy.

Struktura dřeva obou typů je přibližně stejná. Jednoleté vrstvy jsou jasně viditelné díky tmavšímu a hustšímu pozdnímu dřevu. Rané dřevo je volné a měkké. Nemá pryskyřičné pasáže, ale obsahuje četné pryskyřičné buňky shromážděné ve svislých řadách. Dřeňové paprsky jsou jednořadé a skládají se výhradně z parenchymatózních buněk.

Balsa — jádrové dřevo s rozptýlenými póry a listnaté dřevo s nejasně ohraničenou bělí téměř bílé barvy; Dřevo jádra je bílé s lehkým červenohnědým nádechem a hedvábným leskem. Cévy v příčném řezu jsou dobře viditelné pouhým okem; Je jich málo, nacházejí se jeden po druhém nebo méně často dva společně. Dřeňové paprsky jsou viditelné ve všech částech.

Hlavním prvkem balzového dřeva jsou parenchymatické buňky, které jsou uspořádány v pravidelných řadách (v příčném řezu jsou pětiúhelníkové nebo šestiúhelníkové). Nádoby s dosti silnými stěnami, oválného tvaru; Cévní segmenty jsou krátké, perforace jednoduché. Dřeňové paprsky jsou víceřadé (tři až šest buněk na šířku). Buňky dřevěného parenchymu a dřeňové paprsky obsahují krystaly minerálních solí (křemík).

Balzové dřevo je měkké, porézní (pórovitost až 95 %), extrémně lehké (lehčí než korek) a vysoce hygroskopické.

Fyzikální a mechanické vlastnosti balzového dřeva (ve stavu vysušeném na vzduchu) jsou následující: objemová hmotnost je průměrně 0 – 11 g/cm0, s kolísáním od 12 do 3 (nejlehčí dřevo), ve většině případů nepřesahuje 0 g/cm05; pevnost v tlaku podél zrna je podle některých studií 0 kg/cm38 při objemové hmotnosti 0-13 kg/cm3; statická pevnost v ohybu 54 kg/cm2, rázová pevnost v ohybu 0 kg/cm144.

Balzové dřevo ve své domovině používají místní lidé na stavbu lodí a raftů. Během imperialistické války v letech 1914-1918. Vyráběly se z něj záchranné kruhy, minové plováky, používal se v chlazení atd. a za Velké vlastenecké války se používal při stavbě letadel (dřevěná anglická letadla Mosquito).

dřevěná rezonanční lísková balsa

Protihlukové stěny vyrobené ze stromů a jiných rostlin mohou poskytnout úlevu od nežádoucího hluku. Když jsou stromy strategicky umístěny podél příjezdové cesty, na dvorku nebo v parku, pomáhají snižovat nepříjemný hluk tím, že pohlcují, odklánějí, lámou nebo maskují zvukové vlny. Podle USDA takticky navržená dřevěná bariéra o šířce 100 stop sníží hluk o 5 až 8 decibelů (dBA).

Hlukové znečištění definuje EPA jako „nežádoucí nebo rušivý zvuk“. V širším smyslu to zahrnuje chronické vystavení zvýšeným hladinám zvuku, které mohou mít nepříznivé účinky na zdraví a životní prostředí. Protože zvuk není něco, co můžeme přímo vidět, je často přehlížen jako látka znečišťující životní prostředí.

Zákon o kontrole hluku z roku 1972 byl prvním federálním nařízením o znečištění hlukem ve Spojených státech. Ačkoli je zákon o regulaci hluku technicky stále platný i dnes, ztratil v 1980. letech finanční prostředky, čímž se stal neúčinným. Dnes hlukovou zátěž upravuje hlava IV zákona o ovzduší.

Hluk a lidské zdraví

Hlukové znečištění je celosvětový problém, který každý den postihuje miliony lidí. Takovéto vystavení hluku může být pracovním rizikem, kterému čelí lidé pracující s hlučnými stroji. Ztráta sluchu může být přímým důsledkem dlouhodobého vystavení zvukům vyšším než 85 dBA. Každodenní stres života v hlučném světě může také způsobit hypertenzi neboli vysoký krevní tlak, který může vést ke kardiovaskulárním onemocněním. Hluk v noci narušuje spánek, což vede ke krátkodobým účinkům, jako je podrážděnost a potíže se soustředěním. Z dlouhodobého hlediska může nedostatek spánku narušit životně důležité tělesné funkce, jako je metabolický a endokrinní systém.

Jak stromy pomáhají tlumit zvuk?

Stromy jsou schopny snížit nebo ztlumit zvuk tím, že zachytí zvukové vlny a změní své chování. Různé části rostlin snižují hluk pohlcováním, vychylováním nebo lomem zvukových vln v závislosti na jejich fyzikálních vlastnostech. Zvukové bariéry stromů mohou také vytvářet své vlastní zvuky nebo přitahovat návštěvníky divoké zvěře, aby přehlušili nepřirozené zvuky.

Absorpce

Hluk je absorbován, když je energie zvukové vlny absorbována předmětem a část energie je rozptýlena.

Struktura stromu, včetně jeho výšky, vzoru větvení, tvaru a hustoty listů, textury kůry a hustoty dřeva, určuje, jak efektivně pohlcuje zvuk. Studie publikovaná v Applied Acoustics zjistila, že z 13 druhů měkkého a tvrdého dřeva pohlcuje zvukové vlny nejlépe modřínová kůra díky své hrubé struktuře. Studie zjistila, že celkově jehličnaté stromy absorbují více zvuku než listnaté stromy.

Většina zvuku pohlceného nárazníky stromů je pohlcena zemí mezi stromy. Přítomnost stromů vytváří podmínky příznivější pro absorpci zvukových vln, protože kořeny udržují půdu kyprou, mrtvá organická hmota dodává houbovitou ornici a koruna stromů pomáhá půdě zadržovat vlhkost.

Odchylka

Odchylka nebo odraz zvuku nastává, když se zvukové vlny odrážejí od povrchu zpět ke zdroji hluku. Úroveň potlačení zvuku závisí na hustotě rušivého předmětu, přičemž tvrdší předměty odmítají více zvuku.

Listy, větve a kmeny pomáhají odrážet zvukové vlny a vytvářejí fyzickou bariéru. Velké, tuhé kmeny stromů jsou určitě nejlepšími odrazkami zvuku, zvláště ty s hustou kůrou, jako je dub. Kromě odrazu zpět ke zdroji hluku mohou odražené zvukové vlny měnit směr a vzájemně se rušit. Toto destruktivní rušení má účinek potlačení šumu.

Lom světla

Hluk se láme, když zvukové vlny při průchodu různými médii mění směr. Například prázdná místnost bez koberce bude mít ozvěnu, protože zvukové vlny se odrážejí od tvrdých holých povrchů. Přidání měkkých textur, jako je koberec nebo závěsy, rozptýlí zvukové vlny a ztlumí hluk v místnosti.

Stejně tak složitá struktura korun stromů může tlumit hlukovou zátěž. A čím více textury je v listech, větvích, vinné révě a kůře, tím více hluku se bude lámat.

Převlek

Na rozdíl od absorpce, průhybu a lomu maskování neruší zvukové vlny vyzařované látkami znečišťujícími hluk. Místo toho maskování pomáhá kompenzovat znečištění hlukem vytvářením zvuků, které jsou pro lidské ucho příjemnější.

Stromy lze vybírat podle zvuků, které vydávají v reakci na vítr, nebo podle zvířat, která přitahují. Druhy s tlustými nebo papírovými listy, jako je osika nebo dub, šustí i v mírném vánku. Bambus je další možností pro rostlinu generující bílý šum, ale nepůvodní druhy bambusu se mohou rychle vymknout kontrole. Přítomnost vegetace může také přitahovat divokou zvěř, jako jsou zpěvní ptáci a cvrčci, kteří poskytují příjemné zvuky a umožňují přirozenější ponoření.

Jak vytvořit zvukovou bariéru se stromy a rostlinami

Nejlepší protihlukové stěny mají různorodou strukturu, která zabraňuje vzniku mezer a dodává okolnímu prostředí rozmanitou texturu. Účinné protihlukové bariéry tak budou kromě stromů zahrnovat keře, keře, vinnou révu a bylinné rostliny.

Šířka vegetační bariéry a její vzdálenost od zdroje hluku hrají klíčovou roli v její protihlukové účinnosti. Podle amerického ministerstva zemědělství „100stopý osázený nárazník sníží hluk o 5 až 8 decibelů (dB). Vyrovnávací paměť umístěná blíže ke zdroji hluku bude blokovat šum lépe než vyrovnávací paměť umístěná dále. Například 100 stop široký stromový nárazník zasazený 100 stop od silnice zablokuje asi o 10 decibelů více hluku než stejný nárazník vysazený 200 stop od něj.

Širokolisté stromy nejlépe odrážejí zvuk. Když však listnaté stromy v zimě shodí listí, zvuková bariéra se ztratí. Stálezelené stromy poskytují stálý zvukový nárazník, protože si zachovávají své jehličí nebo listy během ročních období. Stálezelené rostliny také rychle rostou a lze je sázet blízko sebe, čímž vytváří hustší vegetační bariéru.

Jak vybrat stromy pro ochranu proti hluku

Při výběru rostlin a stromů pro zvukovou bariéru je důležité vybrat vegetaci, které se bude dařit v místním prostředí. Online nástroje, jako je Průvodce stromem nadace Arbor Day Foundation, vám pomohou vybrat druhy, které jsou vhodné pro váš region. Rostliny vybrané pro protihlukové stěny by také měly být odolné vůči znečištění ovzduší, pokud sousedí s vozovkou.

Jak hluk ovlivňuje rostliny?

Hlukové znečištění může mít škodlivé účinky na okolní vegetaci změnou interakcí rostlina-zvíře. Mnoho druhů stromů, jako jsou duby, závisí na zvířatech, aby rozptýlila svá semena a přesunula je pryč od mateřského stromu do míst, kde je pravděpodobnější, že přežijí.

Lidské zvuky mohou také změnit chování zvířat, takže se vyhýbají neznámým zvukům. Ačkoli to přímo neovlivňuje stromy a další vegetaci, může to vést ke změnám ve složení stromů v průběhu generací. A dopad hlukové zátěže na interakce rostlin a živočichů může pokračovat dlouho po odstranění hluku.

Studie publikovaná v časopise Proceedings of the Royal Society B zjistila, že v oblastech s trvalým hlukovým znečištěním po dobu 15 a více let se rostlinná společenstva po odstranění zdroje hluku nevzpamatovala. Místo toho viděli posun ve složení komunity od hnízdících druhů – těch, které každých několik let produkují obrovské množství semen – k živočišným druhům, které produkují semena ročně, nebo k druhům přenášeným větrem.

Hlukové znečištění však není pro rostliny vždy špatné. Jiná studie, rovněž publikovaná v Proceedings of the Royal Society B, zjistila, že úrovně opylení se mohou ve skutečnosti zvýšit v oblastech s hlukovým znečištěním. Jejich studie se zaměřila konkrétně na kolibříky, u kterých bylo dříve prokázáno, že hnízdí častěji v hlučných oblastech, a zjistili, že častěji navštěvovali květiny v oblastech s umělým hlukem.

Výzkumy zkoumající vlivy hluku na rostliny jsou omezené. Důkazy však naznačují, že hluk má kaskádové účinky na rostlinná společenstva s potenciálně dlouhodobými nebo trvalými následky.

Doporučeno:

Explodující stromy? Chladné počasí způsobuje v Texasu explozi stromů

Zjistěte více o tom, jak texaské mrazy způsobují lámání stromů.

Hlukové znečištění se přibližuje k narvalům

Nová studie publikovaná v časopise Biology Letters minulý měsíc naznačuje, že narvalové jsou citliví na hluk z lodní dopravy a průzkumu ropy.

Pamlsky pro psy založené na chybách snižují uhlíkovou stopu vašeho mazlíčka

Krmivo a pamlsky pro psy na bázi hmyzu jsou pro planetu lepší a obsahují hodně bílkovin. (Kromě toho, domácí mazlíčci si o sobě nemyslí, že jsou nechutní.)

Hlukové znečištění způsobuje, že cvrčci jsou při páření méně nároční

Dopravní a jiný antropogenní hluk způsobuje, že samice cvrčků jsou během páření méně selektivní. Hluk může ovlivnit zdraví druhu

Studie zjistila, že hlukové znečištění představuje vážnou hrozbu pro mnoho různých živočišných druhů

Vědci varují, že druhy v celé živočišné říši čelí vážným hrozbám způsobeným hlukem