Ньютона звуковая волна

Если в упругой среде внешние силы вызовут местное изменение состояния — так называемое местное возмущение, то из места нарушения равновесия распространится волна, производящая аналогичные возмущения в соседних частях среды. В частности, малые возмущения плотности среды вызывают звуковую волну. Скорость распространения звука определяется по формуле Ньютона — Лапласа [c.211]

Если мы предположим, как это сделал Ньютон ), что расширения и сжатия газа происходят при прохождении звуковой волны изотермически, т. е. без изменений температуры, то зависимость между р и д дается законом [c.208]

Формула (10) была впервые выведена Ньютоном, а формула (11) — Лапласом. Многочисленные эксперименты подтвердили правильность формулы Лапласа (11). Физически это означает, что слабое сжатие газа звуковой волной происходит очень быстро и образовавшееся при этом тепло не успевает перейти в соседние части газа, что и приводит к адиабатичности процесса распространения звука. В настоящее время пользуются именно этой адиабатической скоростью звука, в дальнейшем для краткости называемой просто скоростью звука. [c.159]

В заключение отметим, что во всем этом разделе движение электронов описывалось классическим уравнением Ньютона. Это справедливо, если число квантовых уровней внутри потенциальных ям звуковой волны велико. Соответствующее условие имеет вид [c.223]

Фазовая скорость звука. Модель Ньютона. Ньютон первым вывел Уравнение, позволяющее определить скорость звуковых волн в воздухе. Однако его формула дала неверный результат — около [c.157]

Исправление ошибки Ньютона. Теперь возникает законный вопрос что не верно в выводе Ньютона, который дает результат, отличающийся на 15% от действительного Оказывается, что все дело в законе Бойля — Мариотта, который справедлив только при постоянной температуре. Температура в звуковой волне не остается постоянной. В такой волне, как мы уже говорили, существуют области сжатия и разрежения. В областях сжатия температура чуть-чуть выше, чем в областях разрежения (энергия сохраняется, так как избыток энергии при сжатии компенсирует уменьшение энергии при разрежении). При сжатии давление увеличивается из-за возрастания [c.159]

Пример 9. Бегущие продольные волны в пружине. Перейдем к рассмотрению продольных волн сжатия и растяжения в пружине. Мы попытаемся применить полученные результаты к описанию излучения звуковых волн. Для этого мы используем модель Ньютона, с теми улучшениями, которые были сделаны в п. 4.2. [c.185]

Звуковым давлением называется то дополнительное давление воздуха, которое возникает при прохождении через него звуковых волн. Единицей звукового давления служит ньютон на квадратный метр (Н/м ). Силой звука называется количество звуковой энергии, проходящей в 1 с через площадь в 1 м , расположенную перпендикулярно к распространению звуковой волны. Единицей силы звука служит ватт на квадратный метр (Вт/м ). Сила звука по физиологическим восприятиям уха оценивается как громкость. Ухо человека обладает чувствительностью не к силе звука, а звуковому давлению, кото- [c.328]

При распространении звуковой волны в воздухе в какой-то степени изменяется давление атмосферной среды. Избыточное переменное давление, вызванное звуковой волной, называется звуковым давлением и обозначается буквой Р. Единицей измерения звукового давления является Ньютон на 1 м (Н/м ). Минимальное значение звукового давления, при котором звук становится различимым, составляет примерно 10 Н/м . Это значение называется пороговым или порогом слышимости. [c.196]

Другая теория света, более фундаментальная, подтверждаемая наблюдениями и экспериментами, была разработана Ньютоном. К тому времени были предложены две гипотезы по одной - свет это вещество, по другой - волновая энергия. Ученый отдавал предпочтение первой гипотезе. Он полагал, что свет состоит из малых частиц (корпускул) вещества, испускаемых во всех направлениях по прямым линиям или лучам светящимся телом, например Солнцем, свечой или другим источником (рис. 1). Если эти лучи, состоящие из корпускул, попадают в наш глаз, то мы видим их источник. Вторую гипотезу Ньютон отвергал на том основании, что свет, по его мнению, не способен огибать препятствия, хотя он и знал о способностях звуковых и водяных волн огибать небольшие предметы. [c.9]

Эта формула была получена в 1687 г. Ньютоном. Вскоре, однако, опытами было установлено, что эта теоретическая формула Ньютона дает при нормальных атмосферных условиях примерно Процентов на двадцать заниженные значения скорости звука. Объяснить это расхождение удалось в 1810 г. Лапласу. Он предположил, что звуковые колебания распространяются в газе не по изотермическому, а по адиабатическому закону. Дело в том, что изо-термическими могут быть только очень медленные колебания, при которых успевает происходить выравнивание температур в областях сжатия и разрежения до температуры в невозмущенном газе. Поэтому формула Ньютона может применяться только к таким зву-ковым волнам, частота которых близка к нулю. При быстрых колебаниях (с большими значениями частоты) заметный теплообмен не успевает произойти и адиабатический закон дает лучшее соответствие с опытом. Прямые измерения блестяще подтвердили предположения Лапласа. [c.82]

Для расчета скорости звука в газах это уравнение впервые было применено в 1687 г. Ньютоном. Для того чтобы воспользоваться уравнением (8-21), нужно знать, как происходит процесс распространения звуковых волн, т. е. для каких условий следует вычислять производную dpidp. [c.275]

Как известно, философы древности предполагали, чгз свет представляет собой лучи, исходящие из глаз эти лучи определенным образом ощупывают объекты и дают наблюдателю представление об их существовании. Эта концепция господствовала в средние века, но В конце концов она была заменена гипотезой о переносе энергии от источника света к объекту, а затем от объекта к глазу, согласно закону, который позже был установлен Снеллем, Декартом и Ферма. Природа этого переноса была объяснена двумя теориями, которые почти одновременно были развиты Ньютоном и Гюйгенсом. А именно приблизительное 1700 г. Ньютон опубликовал свою корпускулярную теорию света, согласно которой источник света испускает мельчайшие частицы, перемещающиеся по прямым линиям с чрезвычайно большими скоростями следовательно, вся геометрическая оптика могла быть объяснена простейшим образом, если ограничиться изучением хода световых лучей. По мере развития науки, когда стали проникать во внутреннюю структуру явлений, оказалось необходимым ввести понятие о волновой природе света. Первая гипотеза в этом духе была высказана в Трактате о свете Гюйгенса, появившемся в 1690 г. Гюйгенс рассматривал световые явления как результат распространения волн, подобных тем, которые наблюдаются при распространении звуковых волн в жидкостях и газах. Только спустя 50 лет у Эйлера возникла идея о периодичности световых явлений известно, насколько успешно эта новая гипотеза помогла Френелю объяснить явление дифракции. [c.9]

В том же VIII Отделе второй книги Начал впервые сделана попытка дать теорию волн на поверхности тяжелой жидкости — воды. Ньютон исходит из схемы сообщающихся сосудов. Сначала он доказывает Предложение XIV Пусть в трубе с поднятыми вверх коленами KL, MN вода поочередно то поднимается, то опускается если устроить маятник, длина которого между точкою подвеса и центром качаний равна половине полной длины водяного стол- 261 ба, то я утверждаю, что вода поднимается и опускается в такие же промежутки времени, в какие маятник делает свою промежутки Представим себе, что волны на поверхности воды образуют двумя своими последовательными гребнями и промежутком между ними нечто вроде трубы с поднятыми двумя коленами цитированного предложения. Исходя из такой схемы, Ньютон делает вывод если устроить маятник, длина которого между точкою подвеса и центром качания равна длине волны, тогда в то время, как маятник совершает-свой каждый отдельный размах, волныпробегут путь, приблизительно равный длине их В итоге можно сделать вывод, что скорость волн пропорциональна корню квадратному из длины их И физическая схема, и полученный результат тут, конечно, гораздо менее удачны, чем в теории звуковых волн. И действительно, само явление значительно сложнее. [c.261]

Изучение природы света и законов его распространения было одной из главных проблем физики прошлого века. Еш,е во времена Ньютона датский ученый Олаф Рёмер, наблюдая затмение спутников Юпитера, впервые приближенно определил величину скорости света. По волновой теории свет представляет собой волны, распространяющиеся в среде наподобие звуковых волн. В какой среде распространяется свет и с какой системой отсчета она связана Этот вопрос встал во второй половине XIX века. [c.515]

Эта формула была известна еще Ньютону, но в таком виде остается неопределенной связь приращений Ар и Ар. В част ности, Ньютон, предположив изотермичность процесса в звуковых волнах, т. е. р = сопз1 р, получил формулу а = (ф/( д)т = [c.40]

Дисперсия. Зависимость скорости звука от температуры. Весьма распространено мнение, что если всё более и более понижать частоту звука, то для очень низких, или инфразвуковых, частот порядка нескольких герц разность температур между сжатием и разрежением воздуха, возникающая при прохождении звуковой волны, успевает уже выравниваться. Другими словами, при переходе к низким звуковым частотам мы якобы должны наблюдать явление дисперсии, уменьшение скорости звука и приближение её к значению, указанному Ньютоном. Французский учёный Эсклангон, занимавшийся исследованием акустики орудий и снарядов и вопросами распространения инфразвука в воздухе, пытался на опыте обнаружить изменение скорости инфразвуковых волн и даже опубликовал данные, будто бы показывающие уменьшение скорости звука с уменьшением его частоты. Дальнейшие измерения скорости звука на низких частотах показали ошибочность результатов, полученных Эсклангоном никакого изменения скорости на низких частотах не наблюдается, вплоть до частот в 1—2 гц. [c.61]

Оценим силу, с которой звуковая волна действует иа тело. Согласно второму закону Ньютона, оиа равна импульсу, переданному звуковой волной телу за единичное время. Этот нмпульс уносиг рассеянное звуковое излучение. Его интенсивность, согласно (13.33) и (13.34), имеет оценку [c.194]

Второй период охватывает время от конца 17-го до 20-х годов нашего века. И. Ньютон создает основу механики. Р. Гук (Англия) на опыте устанавливает пропорциональность мевду напряжениями и деф01ялациями в твердых телах - основной закон теории упругости. Х.Гюйгенс (Голландия) формулирует важный принцип - так называемый принцип Гюйгенса в волновом движении. С этого времени начи-назтся расцвет классической физики. Механика, гидродинамика и теория упругости, математическая физика, теория колебаний и волн, акустика и оптика развиваются в тесной взаимосвязи. В этот период акустика развивается как раздел механики. Создается общая теория механических колебаний, теория излучения и распространения упругих (звуковых) волн в различных средах, разрабатываются методы измерения характеристик звука (скорости звука, звукового давления в среде, импульса, энергии и потока знергии звуковых волн). Диапазон частот звуковых волн рася иряется и охватывает как область инфразвука, так и ультразвука (свыше 20 кГц).Выяо- [c.5]

Пример 10. Звуковые волны. Для рассмотрения звуковых волн мы воспользуемся дюделью Ньютона (см. п. 4.2). Система показана на рис. 4.10. [c.186]

Первое теоретическое определение скорости звука — скорости распространения упругих волн малой амплитуды—дал Ньютон, показавший, что скорость распространения звз ка в воздухе, если рассматривать этот процесс как изотермический, пропорциональна корню квадратному из отнощения давления воздуха к его плотности. На самом деле, как показал значительно позднее Лагьпас, процесс распространения звуковых колебаний приближается к адиабатическому, что привело Лапласа к формуле, применяемой и в настоящее время. Формула эта, данная Лапласом в первом десятилетии прошлого века, отличается от формулы Ньютона коэффициентом под знаком корня, равным отнопшнию теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме. [c.28]

Как известно, он характеризуется тоном (т. е. частотой колебаний передающей среды) и интенсивностью (т. е. силой). Наше ухо по-разно-му воспринимает звуки разной част(эты. Наиболее чувствительно оно к тем, чья частота находится в пределах от 800 до 5000 герц (колебаний в секунду). Порог слышимости, — другими словами минимальное звуковое давление, которое способно создать ощущение звука, — равен примерно 0,00002 ньютона на кв. м. Взгляните на диаграмму — карту музыки и речи в акустических координатах для частот более низких и более высоких порог слышимости повышен, в то время как чувствительность уха падает. Наше ухо совершенно не чувствительно к звукам, частота которых ниже 20 герц и выше 16—20 тысяч герц, даже при больших звуковых давлениях. Вот они — неслышимые большие звуки — либо длина волнь их слишком велика (инфразвуки), либо частота колебаний слишком высока (ультразвуки). [c.110]

Наконец, всюду выше допускались лишь такие отклонения искомых образуюгцих от прямолинейных, которые не приводили к возникновению местных дозвуковых зон. В частности, не исследовалось изменение х при введении переднего торца, обтекаемого с отошедшей ударной волной. Опыт решения данной задачи в приближении закона сопротивления Ньютона подсказывает, что и при наличии почти оптимальных (или оптимальных, как звуковой клин) контуров. [c.479]

ЛУЧИ КОРПУСКУЛЯРНЫЕ, поток частиц в отличие от лучей волновых, напр, электромагнитных (см. Лучи световые) или звуковых. Однако при таком их определении граница между корпускулами и волнами становится неопределенной. Действительно, распространение волн имеет многие черты, общие с движением корпускул поэтому Ньютон считал свет потоком корпускул (отсюда и этот термин). Брагг считал у-лучи (по своей природе сходные с рентгеновскими лучами и светом) корпускулярными. С другой стороны, типичные Л. к., катодные, считались Герцем и Яуманом волновым явлением. Причина такого систематич. смешения понятий выяснена современной механикой квантовой (см.). Законы движения частиц и законы распространения волн чрезвычайно близки. [c.126]

В рамках оговоренной линейной модели основные соотношения, описывающие акустические колебания и волны в среде, следуют из уравнения состояния среды, уравнения движения Ньютона и уравнения неразрьшности. Результатом являются уравнения волнового типа, которые могут быть решены при соответствующих начальных и граничных условиях. Процесс колебаний или распространения волны сопровождается периодическим смещением частиц из положения равновесия, изменением плотности, давления и скорости движения частиц в среде. Представим результирующие величины, характеризующие состояние среды при прохождении через нее акустической волны, в виде суммы стационарной (при отсутствии звукового возмущения) и периодической составляющих [c.32]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...