Звуковая энергия (1 6). 38. Плотность энергии в звуковой волне

РАДИОМЕТР АКУСТИЧЕСКИЙ — прибор для измерения давления звукового излучения и, следовательно, плотности энергии звуковой волны, интенсивности звука и др. параметров волны. Посредством Р. а. измер -ют обусловленную давлением звукового излучения радиац. силу Рр, действующую на помещённое в звуковое попе препятствие (приёмный элемент). [c.222]

Е называется плотностью энергии звуковой волны, которая, следовательно, равна [c.78]

Плотность энергии звуковой волны Е и интенсивность (сила звука) I имеют [c.280]

Еще меньше плотность звуковой энергии в воде при том же давлении 0,2 бара плотность энергии составляет всего 10 эрг/см . Дело в том, что, как видно из формулы (38.2), при заданном звуковом давлении плотности энергии относятся как сжимаемости сред. При одинаковом звуковом давлении плотность энергии в воде в 1,4-10 раз меньше, чем в воздухе ). Вообще (не только в звуковой волне) при одинаковом давлении упругая энергия, накапливаемая в газе, огромна по сравнению с энергией в жидкости именно потому, что газы более податливы, чем жидкости, в газе изменение объема, создающее заданное изменение давления, во много раз больше, чем в жидкости. [c.112]

Плотность энергии звуковой волны 15, 119 [c.719]

При распространении упругих колебаний по законам линейной акустики передача энергии не связана с переносом вещества при этом энергия периодически переходит из потенциальной в кинетическую и обратно. Полная средняя энергия в единице объема (плотность энергии звуковой волны) Е пропорциональна плотности среды р, квадрату амплитуды колебаний А и квадрату частоты / [c.9]

Звуковая энергия складывается из кинетической энергии движения частиц среды и внутренней энергии. Плотность кинетической энергии равна 0,5р и р. Для бегущей волны плотность внутренней энергии равна плотности кинетической энергии, поэтому плотность звуковой энергии [c.7]

ЭНЕРГИЯ ЗВУКОВОЙ волны—добавочная энергия среды, обусловленная наличием звуковых воли. Э. з. в. единицы объёма среды наз. плотностью звуковой энергии От4 [c.614]

Диффузное поле — это поле, в котором энергия отраженных звуковых волн преобладает над энергией прямого звука. Отраженные звуковые волны движутся в помещении в различных направлениях. Если отзвук затухает не слишком быстро, то в любой точке помещен ния число налагающихся друг на друга волн с различными направлениями волнового вектора может быть достаточно большим для того, чтобы средние значения потока звуковой энергии по различным направлениям мало отличались друг от друга. Это свойство поля — равенство средних потоков энергии по различным направлениям — называется изотропией. Изотропия поля способствует равномерному распределению звуковой энергии по объему помещения, т. е. равенству средних значений плотности энергии в различных точках помещения. Это свойство носит название однородности поля. Таким образом, диффузное поле — это однородное и изотропное поле волн, движущихся в результате многократных отражений по всем направлениям. [c.160]

Совсем иная картина наблюдается при отражении волны от свободной границы среды. Например, звуковая волна, бегущая вдоль упругого стального стержня, доходит до его конца и отражается обратно, так как плотность воздуха очень мала по сравнению с плотностью стали и движение окружаюш,их частиц воздуха не оказывает никакого влияния на движение частнц стержня. Частицы стали- у поверхности стержня будут двигаться почти так, как если бы стержень находился в пустоте. Энергия движения волны не может быть передана далее, и поэтому волна отразится и пойдет назад. [c.494]

Плотность потока энергии звуковых волн называют также интенсивностью звука. [c.185]

При распространении ультразвуковой волны каждая частица среды совершает колебательное движение около положения равновесия со скоростью и, что сопровождается периодическим измене- шем плотности и давления в окрестности частицы. При этом, как мы видели, в плоской волне давление и скорость совпадают по фазе это значит, что силы давления совершают положительную работу. В отсутствие поглощения эта работа не может перейти в тепло, а должна оставаться в форме энергии колебательного движения частиц упругой среды, т. е. звуковой энергии. Таким образом, в процессе излучения ультразвука колеблющимся источником его энергия передается прилегающей среде в форме звуковой энергии, которая распространяется в среде со скоростью звука, заполняя все большее пространство, называемое ультразвуковым полем. Энергия каждого элемента объема в этом поле представляет собой сумму кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии упругой деформации. Кинетическая энергия частицы с объемом 1 0 и плотностью Ро равна [c.50]

Возникает, однако, следующий вопрос. Нет ли возбуждений, связанных не с развалом куперовских пар, а с их поступательным движением. Исследование этого вопроса приводит к следующим результатам, довольно понятным с физической точки зрения. Куперовские пары образуют взаимодействующую систему. При низких температурах ее можно рассматривать как жидкость, а следовательно, возбуждения с низкой энергией соответствуют распространению звуковых волн (фононов). Но звук—это колебания плотности, а жидкость из куперовских пар заряженная. При колебаниях плотности возникают электрические поля, которые необходимо учитывать. [c.298]

В момент времени 1=0 температура шара радиуса Я внезапно изменяется на величину Т. Оценить полную энергию звуковых волн, излученных шаром. Известны температуропроводность с жидкости, в которой находится шар, ее плотность р и температурный коэффициент объемного расширения жидкости р. [c.201]

Для сферической бегущей во-шы J обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника, а в стоячей волне 7= О, т.е. в средне) в стоячей волне потока звуковой энергии нет. Б бегущей волне, помножив плотность потока энергии на скорость звука С, найдем за I с звуковое поле в объеме цилиндра с длиной образующей равной и основанием I оы . Тогда [c.16]

В тех случаях, когда средние по времени плотности потенциально и кинетич. энергий равны друг другу, давления Рэлея и Ланжевена пропорциональны плотности полной энергии звуковой волны (аналогично давлению света) или интенсивности звука. Давление Ланжевена па частично отражающее твёрдое препятствие равно [c.99]

Вопрос о плотности внутренней энергии более сложен только часть изменения этой энергии связана с звуковой волной. Рассмотрим, например, поршень, входящий в трубу, заполненную газом и закрытую со второго конца. При вдвигании поршня он совершит над газом положительную работу и, значит, увеличит внутреннюю энергию газа при выдвигании поршня работа будет отрицательной, и энергия газа уменьшится. Работу А, совершаемую поршнем и равную изменению внутренней энергии, можно в обоих случаях выразить формулой [c.106]

Указанным в предыдущем параграфе способом можно ввести (условную) плотность внутренней энергии и в звуковой волне. Для частицы, имеющей объем 2 и испытавшей сжатие 8, измененное давление равно Р + р, относительное изменение объема равно 8/(1 + 8) (это- уточненное значение требуется только для расчета работы исходного давления Р), среднее давление за время сжатия равно Р + Работа, произведенная над частицей данной массы, равна [c.109]

Архитектурно-акустическая теория со времени Сэбина встала на путь статистического описания звуковых полей, оперируя со средними значениями плотности звуковой энергии в помещении и не претендуя на определение давлений и колебательных скоростей в отдельных его точках. Предполагая, что ориентации, амплитуды и фазы налагающихся друг на друга волн распределены более или менее хаотически, мы можем рассматривать эти волны как некогерентные и считать, что плотность энергии в каждой точке помещения есть сумма плотностей энергии. Связанной с каждой нз этих волн. Если волновое движение в помещений действительно имеет такой неупорядоченный (или, как говорят, эргодический) характер без наличия преобладающих направлений колебательного движения и симметрии й распределении амплитуд, то статистические методы исследования совершенно законны и приводят к важным практическим результатам. [c.385]

Ультразвуковая волна проходит через границу раздела практически без отражения. Таким образом, находящийся на границе слой жидкости ведет себя, если смотреть снизу, как полностью поглощающий поршень звуковое поле перед таким поршнем имеет характер бегущей волны. Согласно Ланжевену, со стороны четыреххлористого углерода при этом действует давление Ро+ 1 где —плотность энергии в четырех хлор истом углероде. Со стороны воды слой жидкости на границе раздела ведет себя как плоская излучающая мембрана и на него, согласно Ланжевену, действует давление Ро+Яз, где Е —плотность энергии в воде. Таким образом, результирующее давление в направлении распространения ультразвука составляет —Е . Сила звука бегущей волны J в обеих жидкостях должна быть одинакова с другой стороны, в бегущей волне J =Ес следовательно, Е с =Е с , Таким образом, в сре- [c.137]

Далее, рассмотрим некоторый объем жидкости, в которой распространяется звук, и определим поток энергии через замкнутую поверхность, ограничивающую этот объем. Плотность потока энергии в жидкости равна согласно (6,3) pv w + v /2 . В рассматриваемом случае можно пренебречь членом с как малым третьего порядка. Поэтому плотность потока энергии в звуковой волне есть pvo). Подставив сюда ш = шо + ш, имеем [c.358]

Таким образом, в плоской звуковой волне плотность потока энергии равна плотности энергии, умноженной па скорость звука, — результат, который естественно было ожидать. [c.359]

Рассмотрим распространение звука в среде с релятивистским уравнением состояния (т. е. в котором давление сравнимо с плотностью внутренней энергии, включающей в себя энергию покоя). Гидродинамические уравнения звуковых волн могут быть линеаризованы при этом удобнее исходить непосредственно из записи уравнений движения в исходном виде (134,1), а не из эквивалентных им уравнений (134,8—9). Подставив выражения (133,3) компонент тензора энергии-импульса и сохранив везде лишь величины первого порядка малости по амплитуде волны, получим систему уравнений [c.697]

Оиределим плотность энергии звуковой волны в движущейся среде. Полная мгновенная плотность энергии дается выраженпем [c.370]

При рассмотрении различных вопросов акустики в недиссипативной среде возникает ряд трудностей это относится, в частности, и к энергии звуковой волны. Одной из таких трудностей является то, что в недиссипатпвной среде любое возмущение плотности является конечным, в том смысле, что по мере распространения этого возмущения будет, хотя может быть и на достаточно больших расстояниях, формироваться слабый разрыв. В этом смысле акустика невязкой среды является принципиально нелинейной. В среде с диссипацией эта трудность не возникает, так как при достаточно малых возмзгщениях нелинейное искажение формы профиля волны не успеет развиться сколько-нибудь существенным образом до полного затухания возмущения. Представляется интересным вопрос о том, может ли быть все-таки подобрана такая недиссипативная среда, в которой искажения звуковых возмзгщений не будет. Если взаимодействие звуковых возмущений считать характерным для нелинейных процессов, то в такой среде процесс линеен. Как будет видно в дальнейшем (см. гл. 2), такой средой является среда с [c.38]

Здесь — плотность энергии волны в системе координат, движушейся вместе со средой, а — плотность энергии в лабораторной системе. Согласно (44) при со = О плотность энергии обращается в нуль. Такую волну можно возбуждать без затраты энергии. Для звуковой волны СО) = k s условие со = О согласно (43) выглядит как [c.39]

Энергия звуковой волны состоит из кинетической и потенциальной, энергий. В этом разделе будет рассматриваться среда без вяакости и теплопроводности, в которой, как уже отмечалось, звук распространяется изэнтропи-чески. Энергия — аддитивная функция состояния среды, и обычно пользуются удельными значениями энергии. Плотность энергии, или энергия единицы объема, в эйлеровых координатах дается формулой (1.17). Это, однако, полная энергия единицы объема, включающая также энергию невозмущенной среды. Для определения плотности звуковой энергии в эйлеровых координатах нужно из [c.30]

Для огранлченного звукового пучка, как это следует из (5.12), радиационное давление во втором приближении равно удвоенной плотности кинетической энергии. Связь плотности звуковой энергии с плотностью потока энергии в плоской волне из-за нелинейного искажения профим волны, вообще говоря, не определяется условием J = с Е (см. гл. 2, 4). Однако при у = — 1, т. е. в гипотетической среде, где распространение волны происходит без изменения ее профиля, / = qE. Кроме того, в этой среде средняя по времени плотность кинетической энергии равна средней по времени плотности потенциальной энергии, т. е. радиационное давление из (5.12) равно средней по времени плотности полной звуковой энергии. Сред с у = — 1 нет, однако реализация волнового процесса, в котором профиль волны не изменяется, возможна, когда учитывается вязкость среды (см. гл. 3, 2) и акустические числа Рейнольдса малы. В этом линейном приближении обычно рассматриваются задачи о радиационных силах, действующих на препятствия. В этом приближении из (5.18) может быть определена сила в направлении распространения волны, возникающая изнза разницы имшульсов в падающей, и прошедшей волнах [c.189]

С р,ествует два вида акустических величин 1) величины, характеризующие звук как физическое явление волнообразного распространения колебаний частиц упругой среды. К ним относятся скорость звука, звуковое давление, звуковая энергия, плотность звуковой энергии и др. 2) величины, характеризующие звук как специфическое ощущение, вызываемое действием звуковых волн на орган слуха. К ним относятся уровень громкости, частотный интервал и др. Между теми и другими вev ичинaми существует определенная зависимость. Например, частотный интервал связан с ча- [c.102]

Пусть Р — энергия, излучаемая источником звуковых волн за единичное время (мощность звука). Для сферы произвольного радиуса г эта мощность должна быть приравнена мощности звука, проходящего через данную сферу. Обозначим р плотность газа, V — скорость частиц газа в волне. Тогда величина определяет плотиость энергин звуковой волиы. Плотность потока этой энергии оцениваем, ак где V — скорость звука. Умножая плотность потока энергин на площадь поверхности сферы, получаем [c.187]

На границах сред с диссипацией, как показывает анализ формул 4, модуль коэффициента отражения V может быть больше единицы. Реальность этого явления до сих пор оспаривается некоторыми авторами, ошибочно видящими здесь противоречие с законом сохранения энергии (о дискуссии такого рода см., например, работу [287], где обоснована возможность того, что I КI > 1 для звуковой волны, падающей из поглощающей жидкости на границу идеально упругого твердого тела). В жидкости отражение звука с I КI > 1 не нарушает закон сохранения энергии благодаря неаддитивности потоков энергии в отраженной и падающей волнах. Действительно, пользуясь формулой (2.11), легко убедиться, что в звуковом поле с гармонической зависимостью ехр[/( лг - со )] от горизонтальных координат и времени при вещественных со и вертикальная компонента 2 вектора плотности потока мощности равна разности значений 4 в падающей и отраженной волнах и, следовательно, пропорциональна величине 1 - I К р только при вещественном, т.е. в непоглощающей среде. [c.146]

Введем теперь понятие вектора плотности потока энергии звуковой волны, или вектора Умоз - Пойнтинга Р, характеризующего энергию, пер носим волцой через единичную площадку за единицу времени Р РЧ )Н ) -Ь1з и)Ъ-(Ь). в случае гармонической временной зависимости р и 2г чаще пользуются [c.14]

Частица, находящаяся в звуковом поле, подвержена пондеромоторному действию со стороны поля. Изучение соответствующих сил представляет интерес для ряда практических задач. Так, измеряя силу, действующую в звуковом поле на препятствие, можно получить сведения об энергии звуковой волны. О различных приборах, применяющихся для этой цели, см. книги Матаушека [12] и Бергмана [8], а из работ последних лет — 62—67]. Пондеромоторные силы, действующие на частицы в звуковом поле, способствуют процессам коагуляции, дегазации и т. п. Ускорение этих процессов связано с тем, что взвешенные в звуковом поле частицы скапливаются вблизи мест, где их потенциальная энергия минимальна. Увеличение же плотности частиц способствует, например, ускорению процесса коагуляции, тем более, что при малых расстояниях между ча- [c.71]

Ипользуя закон о сохранении количества движения в замкнутой области, Боргнис [49] вывел приближенную теорему, гласящую, что при распространении акустической волны сумма плотности энергии звукового поля и кинетической энергии потока есть величина постоянная. Эту сумму легко измерить с помощью радиометра. Средняя сила Р, действующая на радиометр, состоит из двух составляющих [49] [c.203]

В звуковой волне наряду с плотностью и давлением испытывает периодические колебания около своего среднего значения также и температура. Поэтому вблизи твердой стенки имеется периодически меняющаяся по величине разность температур между жидкостью и стенкой, даже если средняя температура жидкости равна температуре стенки. Между тем на сймой поверхности температуры соприкасающихся жидкости и стеики должны быть одинаковыми. В результате в топком пристеночном слое жидкости возникает большой градиент температуры температура быстро меняется от своего значения в звуковой волне до температуры стенки. Наличие же больших градиеЕнов температуры приводит к большой диссипацнп энергии путем теплопроводности. По аналогичной причине к большому поглощению звука приводит при наклонном падении волны также li вязкость жидкости. При таком падении скорость жидкости в волне (по направлению распространения волны) имеет отличную от нуля компоненту, касательную к поверхности стенки. Между тем на самой поверхности жидкость должна полностью при.г и-пать к стенке. Поэтому в пристеночном слое жидкости возникает большой градиент касательной составляющей скорости. ), что и приводит к большой вязкой диссипации энергии (см. задачу 1). [c.426]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...