|
|
|
ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫЗвуковыми волнами называются периодические сжатия и расширения среды (твердых тел, жидкостей и газов), происходящие с определенной частотой. Компоненты среды совершают колебательные движения в направлении распространения волны, поэтому такие волны называются продольными механическими волнами. Название звуковые связано с диапазоном восприятия человеческого слуха, который приблизительно составляет интервал 20...20000 Гц. Продольные механические волны ниже 20 Гц называются инфразвуковыми, а выше 20 кГц — ультразвуковыми. Если бы классификация волн велась бы относительно других животных, к примеру, собак, диапазон звуковых волн был бы значительно шире. Детектирование инфразвуковых волн применяется при исследовании строительных конструкций, предсказании землетрясений и изучении других объектов, обладающих крупными геометрическими величиными. Люди ощущают инфразву-ковые волны большой амплитуды, даже если их не слышат, при этом у них появ— ляются такие психологические явления, как паника, страх и т.д. Примерами волн звукового диапазона являются колебания струн (струнные музыкальные инструменты), вибрации столба воздуха (духовые музыкальные инструменты), звучание пластин (некоторые ударные инструменты, голосовые связки, громкоговоритель). Какова бы ни была природа возникновения звуков, всегда происходит попеременное сжатие и разрежение воздуха, при этом волны распространяются во все стороны. Спектр звуковых волн может быть весьма различным: от простых однотонных звуков метронома и трубы органа до богатых мелодий скрипки. Шум, как правило, обладает очень широким спектром. Он может иметь равномерное распределение плотности или присутствовать только на частотах определенных гармоник. На стадии сжатия среды ее объем изменяется от К до V-AV. Отношение изменения давления Ар к относительному изменению объема называется объемным модулем упругости среды.
Следовательно, скорость звука зависит от упругости (В) и
инерционных свойств среды (р0). Поскольку обе переменные являются функциями от
температуры, скорость звука также зависит от температуры. Это свойство положено
в основу акустических термометров (раздел 16.5 главы 16). Для твердых тел
продольная скорость может быть определена через модуль Юнга Е и коэффициент
Пуассона W.
Рассмотрим распространение звуковой волны в трубе органа,
где каждый маленький объемный элемент воздуха совершает колебательные движения
вокруг состояния равновесия. Для чистой гармоники смещение элементарного объема
относительно состояния равновесия можно описать выражением.
Давление в любой заданной точке среды не является постоянным Разность между мгновенным и средним значениями давления называется акустическим давлением Р Во время распространения волны вибрирующие частицы воздуха совершают колебательные движения вокруг положения равновесия с мгновенной скоростью Ј, Отношение акустического давления и мгновенной скорости (не путать со скоростью волны1) называется акустическим импедансом который является комплексной величиной, характеризующейся амплитудой и фазой Для идеальной среды ( в той нет потерь), Z — действительное число, связанное со скоростью волны соотношением 
Интенсивность звуковой волны определяется как мощность, переданная через единичную площадь Также ее можно выразить через величину акустического импеданса 
Однако на практике звук чаще характеризуется не
интенсивностью, а параметром Р, называемым уровнем звука, определенным
относительно стандартной интенсивности / = 10 12Вт/м2
Такая величина выбрана потому, что она соответствует нижней
фанице слуха человеческого уха Единицей измерения р является децибел (дБ), названный
в честь Александра Белла.
Уровни давления также могут быть выражены через децибелы
В таблице 3 3 приведены уровни некоторых звуков Поскольку человеческое ухо неодинаково реагирует на звуки разных частот, уровни звука обычно приводятся для интенсивности соответствующей частоте 1 кГц, где чувствительность слуха максимальна Таблица 3.3. Уровни звуков соответствующей 1000 Гц
.
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
