振動の伝わりやすさ

質問

仮に、一戸建ての2階で野球ボールを落とすという実験を行ったとします。

ボールを落とす位置に上から
硬めの振動吸収ゴム→やや硬めなクッション材→柔らかいクッション材
を置いてボールを落とした時と、

柔らかいクッション材→やや硬めな
クッション材→硬めの振動吸収ゴム

を上から順に敷いてボールを落とした時に1階に響く振動の音はどれ位違いが出るのでしょうか⁇

万が一の説明不足がある為簡易説明
クッションの硬さが
硬→中→柔
でボールを落とした時と
柔→中→硬
でボールを落とした時に1階に響く振動(ドンとボールが落ちた音)がどれ位聞こえ無くなるかを教えて頂きたいです。

回答No.1

CC_T · ベストアンサー

硬→中→柔の方が、階下への振動は伝わりにくい。

理由）
硬→中→柔とすることで、柔らかい部分に対する衝撃が分散され、効率的に吸収できるから。

豆腐の上にスポンジを置いてゴムシートを敷いたもの、またその逆の場合でイメージ。
豆腐が上になると、ボールの落下で豆腐が破壊されますが、豆腐が下であれば豆腐は崩れにくいです。

ただし豆腐の上に載るものが重くなると、豆腐の衝撃吸収効果は損なわれていきます。

お礼

身の回りの物で例えて頂き本当に分かりやすい回答でした！

ありがとうございました！

回答No.4

foomufoomu

じゃあ、私の答えは、上から　柔・硬・中　の順。

この問題は硬さだけで考えてはいけません。内部損失（その物質が吸収する振動エネルギー）と固有周期も重要です。
クッション材が何であるか書かれていませんが、ビニルのスポンジだとすると、内部損失は少なめ(あまりエネルギー吸収しない)です。(もっとも鉄板などに比べると内部損失はずっと大きいですが)
それに対し、振動吸収ゴムは、とくに内部損失が大きくなるように作られた材料です。

一番上に柔なクッションを置くのは、この種の防音の基本です。（理由は2番回答の通り）
次に異種の材料(固有周期が大きく異なる)であるゴムを置くことで、その間の伝達損失を大きくできます。電気で言うインピーダンスのミスマッチングを作る事になります。（ここでエネルギーの損失も稼ぎますが、これ自体はどこで行っても同じです）
で、さらにもう一度異種材料をはさむことで、さらにミスマッチングを作ろう。というもくろみです。

しかし、現実は想像通りにいくとは限らないので、こういう考え方もある、程度に考えてください。

回答No.3

CC_T

No.1再。（No.2回答と意見が分かれましたので）

まずNO.1回答では、衝突音は問題にしていません。ご質問が「ボール落下による階下への『振動』」でしたので、そこに限った回答です。
No.2回答のように、もちろん柔→中→硬の方が、「その部屋の『音』」は小さくなります。

基本的に、物質はその固有振動数の1.2～1.3倍程度以上の振動のエネルギーを、熱エネルギーなりに変えることで「吸収」していますので、はっきり言って硬層の振動吸収能力は低いです。

ボール落下の場合、上部が柔らかい層だと運動エネルギーを失いながらも柔層にめり込み、中や硬の層まで衝撃が届く可能性が高いです。柔らかい層が相当な厚みを持っていれば別ですが、そうでないならば中や硬の層に衝撃が届き、そこでは低周波はさほど吸収されませんので、残りは階下に伝わることになります。
床の上にベニア置いてその上に絨毯を敷いたくらいではボールの衝撃は床板に届きますが、これを逆に絨毯の上にベニアの組み合わせにしたほうが、「衝撃」は床に伝わりにくくなります。

室内でドラムを叩く人なんかが床に防振対策をすることが多いですが、その場合は上が絨毯で、次が10ミリ弱の厚みのゴム板、10ミリ程度のベニア板、20ｍｍ厚程度のクッション材やバネ、そして床、という感じに積層することが多いです。上層の絨毯で衝突音・反射音をある程度軽減しておいて、ベニア板で荷重を分散した上でクッション材で低周波振動を吸収する、という流れですね。これは、柔－中ー硬ー柔、の組み合わせです。

回答No.2

Tann3

No.1さんとは逆の意見です。
　上から「柔→中→硬」の方が、階下に響く音は小さいと思います。

　No.1さんの豆腐の例でいえば、一番上の豆腐がつぶれるということは、それだけボールのエネルギーが吸収された（ボールはめり込んで跳ね返らない）ということですから、そもそもの一番元になる衝突音の発生が少ないです。
　「一度発生した音が吸収される」ことよりも、「そもそも音が発生しない、あるいは最初に発生する音が小さい」ことの方が重要でしょう。
　一度音が発生すれば、床だけでなく、空気を伝わっても音が漏れますから。（卑近な例でいえば、いくら布団やクッションを重ねても、「あえぐ声」が漏れれば、男女が何しているか階下に伝わります・・・）
　座布団にボールがぶつかる音（＝「ぼすっ」でほとんど響かない音）と、ゴム板にボールがぶつかる音（「ボコッ」でそこそこに響く音）を比較すれば、衝突で発生する音の大小は想定できると思います。

お礼

多くの皆様、
回答ありがとうございました

「振動」の伝わりやすさでこんなにも意見が別れるとは思いませんでした。
皆様の回答を参考に考察しようと思います

ありがとございました！