Звуковые волны распространение в атмосфер

При распространении звука в атмосфере на значительные расстояния существенную роль играет поглощение звука — часть энергии звуковой волны превращается в тепло. Эти потери энергии пропорциональны полной энергии волны, т. е. на каждой единице длины пути распространения рассеивается одна и та же относительная доля всей энергии волны. Вследствие этого амплитуда звуковой волны по мере распространения убывает по показательному закону, и уравнение (19.20) принимает вид [c.729]

Явление преломления и отражения звука на границах раздела слоев воздуха различной температуры делает законы распространения звука в атмосфере более сложными. Например, при изучении слышимости звука взрыва давно уже наблюдали отражение звуковых волн от слоя атмосферы на высоте 40 — 50 км, вследствие чего взрыв бывает слышен на очень большом расстоянии и совершенно це слышен на более близких расстояниях, куда не доходила прямая волна взрыва. [c.508]

Аномальное распространение звука. Интенсивные звуковые волны, распространяющиеся в направлении верхних слоев атмосферы, преломляются в воздухе и отклоняются обратно на землю. Этот эффект был впервые обнаружен во время орудийного салюта на похоронах королевы Виктории, когда было за- [c.322]

Неоднородности скорости ветра и температуры в атмосфере приводят к ряду интересных явлений при прохождении через такую турбулентную среду звуковых волн. Прежде всего, турбулентное состояние атмосферы ведет к большому затуханию звука. Мы говорили уже, что затухание в спокойном и однородном воздухе зависит от его вязкости и теплопроводности. Оказывается, однако, что при распространении в атмосфере звук испытывает неизмеримо большее затухание, чем это следует из соответствующих теоретических соображений. То, что такое большое [c.233]

Если бы не было расхождения в,стороны, рассеяния на препятствиях и других причин затухания звуковых волн, помимо поглощения, то, например, звук мужского голоса (основная частота 100—150 гц) при распространении в атмосфере ослабел бы вдвое по амплитуде только после пробега примерно 60 км, т. е. только через 3 минуты свободного распространения. Звук громкого разговора в Ленинграде можно было бы услышать в Москве (по прошествии получаса, требующегося для пробега звуком этой дистанции) при громкости еще заметно большей порога слышимости потеря интенсивности составила бы всего 60 дб. Правда, слов разобрать бы не удалось, так как обертоны, отличающие речь от синусоидального звукового сигнала, затухают гораздо быстрее (поглощение звука растет с частотой). [c.385]

В большинстве случаев звуки распространяются в виде шаровой (вообще расходящейся ) волны, и поэтому уменьшение амплитуд обусловливается как поглощением, так и рассеянием энергии. При распространении длинных звуковых волн, для которых поглощение в атмосфере мало, преобладающую роль играет рассеяние энергии. Для коротких звуковых волн становится заметным поглощение энергии, и в случае наиболее коротких звуковых волн оно играет преобладающую роль. [c.730]

Помимо регулярных изменений температуры воздуха и скорости ветра с высотой в свободной атмосфере часто встречаются нерегулярные неоднородности — резкие изменения температуры или скорости в отдельных местах. Эти неоднородности, влияя на ход звуковых лучей, могут привести к резким нерегулярным изменениям слышимости от точки к точке и во времени. Наконец, при распространении звука в атмосфере существенную роль могут играть отражения звуковых волн от различных препятствий — от гор (эхо), от поверхности земли или воды (при наклонном распространении звуковой волны) и т. д, Все эти обстоятельства очень усложняют картину распро- [c.730]

Колебания упругих тел и распространение звуковых волн в атмосфере подчиняются надежно установленным законам механики, и выводимые из них следствия можно проверять опытами, имеющими в большей илн меньшей степени решающее значение. Когда, однако, мы обращаемся к области, связанной с человеческим механизмом мы встречаемся с характерными особенностями, присущими наблюдению и изучению субъективных феноменов. В частности, когда мы стараемся проанализировать привычное сложное ощущение, разлагая его на элементы, то мы пытаемся выполнить задание, к которому повседневный опыт сделал нас малоспособными. Так, у нас могло войти в привычку интерпретировать данное ощущение как указание на присутствие того или иного объекта или на совершение того или иного события в данном месте. Элементы, из которых данное ощущение составлено, дают каждый в отдельности мало информации или совсем не дают ее существенна именно комбинация этих элементов, а внимание к деталям только отвлекало бы лас от того, что представляет непосредственный практический интерес. Грубой и, по правде говоря, совершенно неадекватной иллюстрацией здесь было бы требование называть в отдельности все буквы каждого прочитываемого слова. [c.354]

Действие ветра на звук многосторонне, но прежде всего мы поговорим о сложении векторов скорости. На рис. 32 показан случай, когда звуковая волна бежит под небольшим углом к направлению ветра результирующее направление распространения и скорость волны определяются по правилу параллелограмма. Другое действие ветра на распространение звука связано с тем, что скорость ветра у поверхности земли меньше, чем в более высоких слоях атмосферы. Поэтому при распространении звука против ветра результирующая скорость звука у поверхности земли больше, чем на высоте. [c.131]

Как это отражается на распространении звука Это видно из рис. 33. На нем изображен фронт звуковой волны, бегущей при положительном градиенте скорости ветра и отрицательном температурном градиенте. В верхней части волновой фронт распространяется в-более холодном воздухе или против более сильного ветра и поэтому двигается с меньшей скоростью, чем в нижней части. В результате фронт волны изгибается кверху. Аналогично, если в лодке грести одним веслом сильнее, чем другим, то лодка поворачивает в сторону от него. На рис. 33 показан результирующий эффект. Если звуковая волна распространяется от источника против ветра или бежит в любом направлении в атмосфере при отрицательном температурном градиенте, ее путь искривляется кверху и земля оказывает экранирующее действие, сопровождаемое возникновением звуковой тени. Экранирование при этом не полное, так как вследствие дифракции звука волна проникает и в область тени — с этим явлением мы скоро познакомимся. Во всяком случае, за пределами критического расстояния между источником звука и точкой, где волна, проходящая ниже всех остальных, касается поверхности земли, ин- [c.132]

Закалка с применением ультразвуковых колебаний обеспечивает большую эффективность по сравнению с обычной закалкой. Звуковые колебания представляют собой упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях и твердых телах. При распространении звуковых волн в жидкой среде происходит чередование сжатия во впадинах и разрежения в вершинах волн, при этом частота этого чередования соответствует частоте колебания звуковой волны. При пропускании через жидкость ультразвука частотой f = 18ч-20 кгц и выше наблюдается ультразвуковая кавитация. Она состоит в том, что в вершинах волн вследствие разрежения образуются мельчайшие пузырьки в тех местах, где прочность жидкости меньше из-за растворенного газа или каких-либо примесей. Образующиеся пузырьки захлопываются, создавая при этом местные мгновенные давления в несколько сотен атмосфер. Такие давления вызывают механические разрушения поверхности твердого тела, находящегося вблизи мест захлопывания пузырьков. Это явление используется для удаления окалины с нагретого образца, помещенного в охладитель. [c.172]

Уравнение (3.48) применимо, например, для описания распространения звуковых волн в атмосфере. Градиент скорости ветра может приводить к фокусировке или отклонению звуковых волн, распространяющихся на значительные расстояния. [c.70]

На основании подобного рода экспериментов с применением акустического интерферометра можно не только выяснить основные особенности распространения звуковых волн в неоднородной и движущейся среде, подобной нашей атмосфере, но [c.234]

Рассматривая в предыдущих главах вопросы распространения звуковых волн в атмосфере и море, мы видели, что в ряде случаев в этих средах возникают своеобразные волноводные каналы, по которым звук распространяется на значительные расстояния. Подобное же положение вещей, несомненно, должно иметь место и при распространении упругих волн в земной коре, для которой характерно наличие слоёв различной жёсткости и различной толщины. Не исключено при этом, что даже в слое одной и той же породы скорость распространения упругих волн может меняться с глубиной таким образом, что возможно появление звукового канала, на оси которого скорость минимальна. [c.439]

На основании подобного рода экспериментов с применением акустического интерферометра можно не только выяснить основные особенности распространения звуковых волн в неоднородной и движущейся среде, подобной нашей атмосфере, но также сделать ряд интересных выводов о внутренней структуре потока ). [c.237]

Рис. 7. Естественные волноводные каналы дальнего распространения электромагнитных и звуковых возмущений вокруг Земли. Каналы радиоволн — в слое между поверхностью Земли и ионосферой, радиоканалы — в ионосфере и тропосфере, каналы звуковых волн — в атмосфере и океане, и каналы сейсмич. волн —в Земле. Пунктиром показан ход лучей в каналах. Дальнее распространение в каналах обеспечивается неск. типами Н. в., бегущих вдоль слоев среды.

На распространение звуковых волн в атмосфере большое влияние оказывают температура, влажность, а также направление и сила ветра. [c.195]

Важно помнить, что принцип взаимности ограничивается системами, которые колеблются около положения равновесия, и поэтому не может прилагаться без оговорок к такой проблеме, как проблема распространения звуковых волн через атмосферу, возмущенную ветром. Кроме того, колебания должны быть такого характера, чтобы квадратами соответствующих величин можно было всюду пренебречь в противном случае наше доказательство не было бы справедливо. Другие кажущиеся исключения связаны с непониманием самого принципа. Необходимо тщательно следить, чтобы между силами и перемещениями соблюдалось правильное соответствие, определяемое правилом, что действие силы на данном перемещении должно представлять собой совершенную здесь работу. Так, пары соответствуют вращениям, давления—увеличениям объема и т. д. [c.180]

РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОРОТКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И ЗВУКОВЫХ ВОЛН в ТУРБУЛЕНТНОЙ АТМОСФЕРЕ В ПРЕДЕЛАХ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ [c.213]

Распространение звуковых волн в турбулентной атмосфере описывается уравнениями акустики движущейся неоднородной среды. Выведем эти уравнения, исходя, как обычно, из условия адиабатичности движения и описывая само движение уравнениями Эйлера ) Запишем уравнение адиабатичности в виде [c.559]

Мы будем изучать распространение звуковых волн в турбулентной атмосфере лишь на не слишком больших расстояниях L, удовлетворяющих условию /,/со< 2л/ турб, аналогичному (26.4). При этом коэффициенты уравнений (26.36) можно считать не зависящими от времени, и эти уравнения будут иметь частные решения в виде монохроматических волн с фиксированной частотой , описываемые функциями 9ie( i- 0 и где v и л—не зависящие от [c.560]

Аналогично п. 26.1, мы будем рассматривать задачи о распространении звуковых волн в турбулентной атмосфере в следующей упрощенной формулировке. Будем считать, что турбулентность сосредоточена лишь в некотором объеме V, и на этот объем падает плоская звуковая волна щ = 0 =.СоЦ, 1к. Б результате дей- [c.562]

Вест.ма изящные и подробные расчеты распространения фронта звуковой волны в неоднородной атмосфере, при наличии ветра читатель может найти в работе нашего соотечественника С. В. Чибисова [16], в которой приведены также примеры зон молчания. [c.56]

Предлагаемая монография посвящена систематическому изложению теории распространения звуковых волн в образованиях слоистого характера. Это могут быть как искусственные структуры, используемые, например, в ультразвуковой технике (ультразвуковые фильтры, линзы, линии задержки на поверхностных волнах и т.п.), так и природные среды — океан и атмосфера, имеющие, как известно, хорошо выраженную горизонтальную стратификацию. К этому же кругу вопросов относится и распространение упругих (сейсмических) волн в земной коре. [c.7]

Большой вклад в исследование образования и вертикального распространения звуковых волн в атмосфере при землетрясениях был сделан в работах Романовой 97] и Петухова и Романовой [7] (1971). Они успешно исследовали также связанный с этими волнами нагрев воздуха на различных уровнях в атмосфере. Первая из указанных выше работ посвящена в основном развитию теории, а вторая — ее приложениям. В этом разделе мы сделаем краткий обзор второй работы. [c.361]

Известно, что звуковая волна, распространяясь в воздухе, создает звуковое давление (избыточное по отношению к атмосферному) или разрежение. Для слышимых звуков это давление очень мало, порядка одной тысяч ной атмосферы. При интенсивности ультразвуковой волны порядка 5 вт см в воде звуковое давление составляет несколько атмосфер оно меняет свой знак, т. е. периодически переходит в разрежение, много тысяч раз в секунду. Такие переменные звуковые давления накладываются в жидкости на постоянное гидростатическое давление, равное на открытом воздухе приблизительно атмосферному. При распространении в жидкости звуковой волны, развивающей давление, например в 2 ат, на частички жидкости будут действовать в моменты сжатия сжимающие силы в 3 ат, а в моменты разрежения— растягивающие силы, равные 1 ат. Жидкость легко переносит большие всесторонние сжатия, однако она чрезвычайно чувствительна к растягивающим усилиям. При прохождении ультразвуковой волны, создающей разрежение, в жидкости образуется громадное количество разрывов в виде мельчайших пузырьков, особенно там, где прочность сцепления жидкости ослаблена на границе с воздушным пузырьком, с частицами лосто-ронних примесей и др. Образуются разрывы жидкости — маленькие полости, так называемые кавитационные пузырьки, которые в основном живут до следующей фазы сжатия, после чего захлопываются развиваются большие местные мгновенные давления, достигающие сотен атмосфер. Эти давления неизбежно приводят к механическим разрушениям поверхности твердого тела. [c.138]

Отношение характерной величины градиента V (р — Ро) в уравнении (44) к характерной величине р — Ро равно 2я/Х, где % — характерная длина волны. Следовательно, влияние стлы тяжести на любую звуковую волну с длиной волны %, много меньшей, чем lg, оказывается пренебрежимо малым. Для воздуха отношение /g равно приближенно 12 км, так что влияние силы тяжести пренебрежимо мало для всех обычных звуковых волн. В атмосфере оно может оказаться значительным лишь при распространении очень медленных флуктуаций давления с периодами в несколько секунд (и, следовательно, длиной волны в несколько километров). Для воды отношение /g достигает величины 2С0 км, что практически исключает какое-либо влияние силы тяжести на звуковые волны даже в таких больших объемах воды, как океан. [c.25]

Развитие Н. а. стимулировалось применением интенсивных звуковых полей и связанных с ними нелинейных эффектов. Так, необходимость увеличения интенсивности акустич. волн, используемых в УЗ-технологии, потребовала изучения условий фокусировки мощного звука и усреднённых эффектов в звуковых полях совершенствование техн. средств, применяемых для зондирования океана и атмосферы, привело к разработке параметрич. приёмных и излучаю-ищх систем. Увеличение мопщости индустриальных шу.мов, в особенности уровня авиац. шумов, потребовало разработки теории генерации звука турбулентностью и изучения особенностей распространения шума большой интенсивности. [c.288]

Измерения показали, что гетерогенная лазерная искра в атмосфере является источником мощного широкополосного акустического излучения, представляющего суперпозицию возмущений от отдельных очагов низкопорогового пробоя на твердых частицах аэрозолей. Данные о скорости распространения гидродинамических возмущений, полученных с помощью микрофонов, разнесенных на различных расстояниях от центров взрыва, позволили сделать вывод о том, что первичная ударная волна на расстояниях от 0,5 до 1,5 м трансформируется в акустический импульс длительностью 0,15—0,3 мс и звуковым давлением, достигающим 100—150 дБ. [c.200]

Разбирая вопрос об особенностях распространения звука в свободной атмосфере, мы познакомились с рядом явлений, вызываемых неоднородным строением и турбулентностью атмосферы. Подобно воздушной оболочке, жидкая оболочка земли — море — также не представляет собой однородной и застывшей среды. С глубиной меняется температура воды и гидростатическое давление. В первой сотне метров под водой распределение температуры сильно зависит от метеорологических условий — времени года, времени, суток, скорости ветра, облачности. Морские течения и конвекция приводят к появлению турбулентности ). Благодаря волнам на поверхности моря, физико-химическим процессам в море, а также живым организмам происходит образование пузырьков воздуха в воде, играющих, как мы увидим дальше, существенную роль при распространении ультразвука в море. Кроме того, при распространении звука в воде, как мы уже говорили, поглощение его не так велико, как в воздухе, поэтому большую роль играет на1ичие границ, отражающих звуковые волны,— поверхности моря и дна,— особенно в мелких морях. [c.313]

Большоеместоуделено ультразвуковым волнам и их применениям а также распространению звука в атмосфере (атмосферная акустика) в море (гидроакустика) и земле (сейсмология). Рассматриваются во просы распространения звуковых и ультразвуковых волн больше интенсивности в газах и особенно в жидкостях. Разбираются наибе лее важные вопросы аэротермоакустики (шум струи, порождение зву к турбулентностью). Рассмотрены вопросы распространения упруги волн в твердых телах (в особенности в металлах), а также основньп применения ультразвука при изучении упругих свойств тверды тел. Основное внимание обраш,ается на физический смь1сл того ил1 иного явления. [c.2]

С явлением рассеяния звуковых волн на неоднородностях коэффициента преломления, вызванными атмосферной турбулентностью, мы уже встречались (см. стр. 238). Теперь же обратимся к рассеянию света на неоднородностях, вызванных распространением гиперзвуковых волн в жидкостях. Рассеяние света — очень распространенное физическое явление и с ним приходится встречаться очень часто. Мы видим луч прожектора в темноте ночи благодаря рассеянию света в атмосфере, видим лучи солнца, проходящего через щели в комнату. Как прожекторный луч, так и солнечные лучи, проходящие через щели, могут быть видны сбоку. Здесь мы имеем дело с так называемым макрорассеянием, т. е. рассеянием, происходящим из-за имеющихся в воздухе небольших твердых частичек, размеры которых [c.299]

Изучение влияния структуры среды на распространение звука создало возможность пршиенения звуковых волн для акустического зондирования среды, в частности атмосферы зто привело к даль-нейшеглу развитию атмосферной акустики (А.М. Обухов, В.А. Красильников, В.И. Татарский). [c.8]

К тому же в атмосфере воздушные потоки (ветры) оказывают влияние на внутренние волны и взаимодействуют с ними ехце в большей мере, чем течения в океане. Именно по этой причине мы включаем разд. 4.6 о прослеживании луча в воздушном потоке с приложениями к распространению как внутренних, так и звуковых волн в неоднородных воздушных потоках. [c.374]

В современной теории распространения электромагнитных и звуковых волн в атмосфере во многих случаях приходится принимать во внимание турбулентность, вызывающую флуктуадии показателя преломления воздуха. [c.6]

Рассеяние звуковых волн в турбулентном потоке во многом аналогично рассеянию электромагнитных волн. Скорость распространения звука зависит от температуры и от скорости ветра. Обе эти величины испытывают флуктуации, обусловленные турбулентностью, что и приводит к рассеянию. Рассеяние звука в турбулентной атмосфере ссматривалось А. М. Обуховым [791 в 1941 г. В дальнейшем появилось большое количество работ по этому вопросу [80—86], в которых проводилось уточнение постановки задачи ). Наконец, в работах [87, это явление было детально изучено. экспериментально. [c.198]

Влияние турбулентности на распространение звука в атмосфере рассматривалось Обуховым (1941в). Блохинцевым (1945. 1946), Красильниковым (1945. 1947). Пекерисом (1947), Эллисоном (1951). Крейчнаном (1953), Минцером (1953—1954) и др. На распространение звуковых волн в атмосфере турбулентность влияет двояким образом. Во-первых, поскольку скорость звука с зависит от температуры воздуха Т (а именно, с = где — газовая постоянная, а V = — отношение удельных теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме), наличие турбулентных пульсаций температуры приводит к флюктуациям скорости звука. Вследствие малости пульсаций температуры Т по сравнению со средней абсолютной температурой Т (имеющей в атмосфере значения порядка 300°) можно полагать [c.559]

Отаетим, кстати, различный ход затухания, вызываемый расхождением волн и поглощением звука. Затухание вследствие расхождения происходит по степенному закону (интенсивность обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника). Затухание же вследствие поглощения происходит, как увидим ниже, по экспоненциальному закону на данной длине пробега поглощается всегда одна и та же часть приходящей звуковой энергии. На каждый метр пробега звуковой волны поглощение добавляет одно и то же относительное затухание, а расхождение волн — все меньшее и меньшее относительное затухание. Поэтому вблизи источника звука преобладает затухание вследствие расхождения, а при распространении звука на большое расстояние в свободной среде (например, в подводном звуковом канале или в воздушном канале в атмосфере) роль поглощения в конце концов делается преобладающей. [c.388]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...