ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ Определения из "Акустика " Звук распространен в виде переменного возмущения упругой среды, т. е. в виде звуковых волн. Звуковыми колебаниями называют колебательные движения частиц среды под действием этого возмущения. Пространство, в котором происходит распространение этих волн, называют звуковым полем. Если источник возмущения известен, то пространство, в котором могут быть обцару-жен1 звуковые колебания, создаваемые этим источником, называют звуковым полем данного источника звука. Звуковые колебания являются частным случаем механических колебаний. [c.6] Звуковые колебания в жидкой и газообразной средах являются продольными колебаниями, т. е. частицы среды колеблются вдоль линии распространения волны. В твердых средах, кроме продольных колебаний, имеют место и поперечные колебания и волны, т. е. такие, в которых частицы среды колеблются в направлении, перпендикулярном линии распространения волны. [c.6] Направление распространения звуковых волн называют звуковым лучом а поверхность, соединяющую, все смежные точки поля с одинаковой фазой колебания частиц среды, называют фронтом волны. Фронт волны перпендикулярен звуковому лучу. В общем случае фронт волны имеет сложную форму, но в практических случаях ограничиваются рассмотрением трех видов фронта волны плоской, сферической и цилиндрической. [c.6] Звуковые волны распространяются с определенной скоростью, называемой скоростью звука. В разных средах и телах скорость звука различна. [c.6] например, между максимумами или минимумами колебания, к = с Т, а частота колебаний /= 1/Г. Частоты акустических колебаний в пределах 20. .. 20 000 Гц называют звуковыми, ниже 20 Гц — инфра-звуковыми, а выше 20 ООО Гц — ультра-звуковыми . Звуковые частоты делят на низкие, средние и высокие. Примерная граница между, низкими и средними частотами составляет 200...500 Гц, между высокими и ср ед-ними 2000. .. 5000 Гц. Если речь идет толь со об акустических процессах, то обычно прилагательное звуковые опускают. [c.7] На рис. 1.3 приведена зависимость длины волны к — с// от частоты колебаний / для частот колебаний 30. .. 10 000 Гц для температуры 20°С и атмосферного давления 760 мм рт. ст., т. е. для скорости звука, равной 343 м/с. В этом диапазоне длины волн находятся в пределах 11,4м. .. 3,43 см. Для частоты 1000 Гц длины звуковой волны в этих условиях равна 34,3 см. [c.7] Пример. Найти длину волны на частоте 500 Гц при температуре 0°С и давлении 760 мм рт.ст. [c.7] На рис. 1.2 находим скорость звука при 0°С, она равна 330 м/с, следовательно, на частоте 500 Гц длина волны Х = 330/500 == 0,66 м = 66 см. [c.7] К линейным характеристикам звукового поля в жидкостях н газах относят звуковое давление, смещение частиц среды, скорость колебаний и акустическое сопротивление среды. [c.8] Звуковым давлением в газах и жидкостях называют разность между мгновенным значением давления в точке среды при прохождении через нее звуковой волны и статическим давлением в той же точке, т. е. [c.8] Звуковое давление — величина знакопеременная в моменты сгущения (уплотнения) частиц среды она положительная, в моменты разрежения (расширения) среды — отрицательная. Эту величину оценивают по амплитуде или по эффективному значению. Для синусоидальных колебаний эффективное значение составляет l/V2= 0,701 амплитудного. [c.8] Звуковое давление представляет собой силу, действующую на единицу поверхности р= Fis. В системе СИ его измеряют в ньютонах на квадратный метр (Н/м ). Эта единица называется паскалем и обозначается Па. В абсолютной системе GS единиц звуковое давление измеряют в динах на квадратный сантиметр 1Па=1 Н/м = 10 дин/см = = 1 кг/(м-с ). Ранее эту единицу называли баром. Но так как единица атмосферного давления, равная 10 дин/см , также называлась баром, то при стандартизации название бар осталось за единицей атмосферного давления. В системах связи, вещания и в подобных системах имеют дело со звуковыми давлениями, не превышающими 100 Па, t. е. в 1000 раз меньшими атмосферного давления. [c.8] Смещением называют отклонение частиц среды от ее статического положения под действием проходящей звуковой волны. Если отклонение происходит по направлению движения волны, то смещению приписывают положительный знак а при противоположном направлении — отрицательный знак. Смещение измеряют в метрах (в системе СИ) или сантиметрах (в абсолютной системе GS единиц). [c.8] Скоростью колебаний называют скорость движения частиц среды под действием проходящей звуковой волны v du dit где и — смещение частиц среды . t — время. [c.8] При движении частицы среды в направлении распррстранения волны скорость колебаний считается положительной, а в обратном направлении —- отрицательной. Заметим, что эту скорость нельзя путать со скоростью движения волны, которая постоянна для данных среды и условий распространения волн. [c.8] Сдвиг фаз г ) между звуковым давлением и скоростью колебаний может быть определен из формулы = qjwg . [c.8] К энергетическим характеристикам звуко - вого поля относятся интенсивность звука и плотность энергии. [c.8] Интенсивностью звука или силой звука называют количество энергии, проходящее в секунду через единицу площэди, перпендикулярной к направлению распространения волны. Обозначают ее /. Единицей интенсивности звука является ватт на квадратный метр Вт/м ) в системе СИ, эрг на квадратный сантиметр в секунду (эрг/(см с) в абсолют- ной системе GS единиц 1 Вт/м = = 10 эрг/(см -с). [c.8] Вернуться к основной статье