Распространение звука в атмосфере и воде

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА В АТМОСФЕРЕ И ВОДЕ [c.44]

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]

Естественно, что в акустике интересы сосредоточивались вокруг проблем распространения звука в неоднородной и движущейся среде, так как именно такие среды представляют собой атмосфера, вода морей и рек, а также вокруг проблем и задач, связанных с движущимися источниками и приемниками звука. Эти проблемы являются смежными они лежат на границе между акустикой и гидродинамикой в широком смысле слова. [c.7]

При изучении распространения звука в атмосфере или в воде мы обычно встречаемся с таким положением дел, когда состояние среды мало меняется на протяжении длины волны звука X. Правда, на фоне этого медленного изменения состояния среды могут иметь место и более мелкие изменения, но они вызывают вторичные эффекты, которые можно рассматривать особо (ср. 12). Основные черты картины распространения звука определяются медленными изменениями в состоянии среды (например, изменениями в силе ветра, в температуре и плотности воздуха по мере удаления от поверхности Земли). При этих обстоятельствах целесообразно применение методов геометрической акустики. В этом параграфе мы и выведем основные уравнения геометрической акустики [13]. Мы будем исходить из основных уравнений акустики движущейся и неоднородной среды ( 4). Эти уравнения гласят [c.44]

Эти уравнения и следует рассматривать как основные уравнения для распространения звука в неоднородной и движущейся среде переменного состава. Если под С разуметь концентрацию паров воды в воздухе, то это будут уравнения для распространения звука во влажной атмосфере. [c.80]

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 [c.324]

Так как скорость распространения звука равна т.ой скорости, какую приобрело бы тяжелое тело, если бы оно падало с половины высоты атмосферы, рассматриваемой как однородная, то и скорость распространения волн равна скорости, какую приобретает тяжелое тело, падая с высоты, равной половине глубины воды в канале. Следовательно, если эта глубина составляет один фут, то скорость волн равна 5,495 фута в секунду если же глубина воды больше или меньше указанной величины, то скорость волн изменяется в отношении корня квадратного из глубин, если только эти глубины не слишком велики. [c.363]

Первое теоретическое вычисление скорости звука было дано Исааком Ньютоном в его Принципах натуральной философии. Он нашел, что скорость распространения колебания давления прямо пропорциональна корню квадратному из упругой силы сопротивления воздуха сжатию и обратно пропорциональна корню квадратному из плотности среды. Выполнив вычисления, он получил величину 979 футов в секунду для скорости звука в воздухе на уровне моря при стандартных условиях и нашел, что это значение почти на 15% меньше, чем экспериментальное значение 1142 фута в секунду, выведенное из наблюдений над выстрелами из орудия. Ньютон объяснил расхождение присутствием в атмосфере взвешенных твердых частиц и паров воды. [c.5]

Следует отметить, что в отличие от свободной атмосферы пульсации самой скорости потока, вызванные турбулентностью, не оказывают такого большого влияния на распространение ультразвука, как в атмосфере. Это объясняется тем, что скорость звука в воде значительно больше, чем в воздухе, тогда как скорость потока и соответственно этому скорости пульсации в море значительно меньше, чем в атмосфере. [c.321]

В свободной атмосфере есть и другие причины, изменяющие затухание звука при распространении. Так, при распространении над землей рассеяние звука вверх неровностями почвы увеличивает затухание. По этой причине звук затухает над землей сильнее, чем над зеркально-гладкой поверхностью воды. Далее, в 57 мы видели, что в неоднородной среде звук уклоняется в сторону, где скорость звука меньше. Так как скорость звука в воздухе растет с температурой, то звук отклоняется в сторону более холодного воздуха. Поэтому, если, как обычно, температура воздуха убывает при поднятии над землей, звук отклоняется вверх и при наблюдении у земли затухание его окажется увеличенным. При температурной аномалии (повышении температуры с высотой) затухание уменьшится. [c.386]

Однако исследования слабонелинейных возмущений в сжимаемой среде долгое время были, за немногими исключениями, весьма слабо связаны с классической акустикой, которая занималась звуками музыкальных инструментов, эоловыми тонами, акустическими свойствами помещений, распространением звука в воздухе и воде и другими, сугубо линейными проблемами. Резкий подъем интереса к нелинейным акусгаческим явлениям относится к концу 1950-х годов, и тому были веские причины. С одной стороны, появилась потребность в изучении сильных звуков, возникающих в океане, атмосфере, земной коре при взрывах, работе реактивных двигателей и тд. С другой - появились источники мощного звука и ультразвука, используемые для локации природных сред, диагностики материалов, в технологии, хирургии и других областях. При этом во многих случаях, даже при относительно небольших (по акустическому числу Маха) амачитудах поля, нелинейные искажения могут накапливатмя до существенных величин, поскольку расстояния, измеряемые в длинах волн (а именно такая мера чаще всего определяет величину эффекта), оказываются достаточно большими. [c.3]

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]

Другое обычно используемое предположение состоит в том, что распространение волн происходит вдоль прямого луча, и искривление этого луча пренебрежимо мало. Оно справедливо в большинстве практически интересных случаев. Однако возможны ситуации, когда это искривление является существенным. К ним относятся, например, использование метода радиопросвечивания для зондирования атмосфер планет и флуктуации звука в неоднородной океанской воде. Искривление луча влияет на фазу и амплитуду таким образом, что эквивалентный радиус зоны Френеля меняется. Влияние такого изменения радиуса зоны Френеля было отмечено в экспериментах по радиопросвечиванию атмосфер планет [125]. [c.155]

Описанием механорецепции у рыб мы ограничим перечень примеров, касающихся роли механических колебаний в жизни животных в условиях водной среды. Хотя звук и вибрация имеют одну и ту же физическую природу, их распространение в воздухе и в водной среде имеет свои особенности. Звук, генерируемый в атмосфере, при столкновении с водной поверхностью больщей частью отражается звуковая волна, вощед-щая в толщу воды, в зависимости от плотности последней, теряет амплитуду и соответственно интенсивность колебаний. В то же время скорость распространения волны в водной среде примерно в 4 раза выще. При анализе частотной характеристики механических колебаний в водной среде видно, что она относится к нижней части спектра, затрагивая низкочастотную область звука. Во всяком случае для жизни животных, о которых шла речь в этом обзоре, жизненно важное значение имеют механические колебания низкочастотной области спектра, в пределах от одного до нескольких сот герц. [c.40]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...