Природа звука

Природа звука. Скорость звука [c.223]

Александров И. A., 0 физической природе звука вращения гребного винта в режиме кавитации. Акуст. ж. 8, 34 (1962). [c.464]

Уже во введении Рэлей доказывает колебательную природу звука. Любопытно, что первый параграф называется Звук создается колебаниями . Во втором параграфе Рэлей делит все звуки на музыкальные (ноты) и не музыкальные (шумы), подчеркивая, что ноты соответствуют периодическим колебаниям. Вторая глава книги посвящена гармоническим колебаниям, которые он определяет как колебания, выраженные через круговые функции времени, В третьей главе изложены результаты анализа систем с одной степенью свободы. По-видимому, впервые рассматриваются системы, которые сегодня мы называем автоколебательными. В четвертой и пятой главах рассматриваются колебательные системы в общем случае , конечно, линейные системы. В шестой главе рассмотрены поперечные колебания струн, в седьмой и восьмой — коле- [c.61]

Удивительно, что многие люди, изучавшие еще в школе звук, колебания и волны, сохранили впечатление, что волнистые линии на картинке в учебнике дают как бы портрет звуковой волны и что воздух заполнен невидимыми волнистыми линиями, исходящими от каждого источника звука. Все это, конечно, не так, и мы не сможем двигаться дальше, не уяснив природу звука. [c.20]

В первой главе на примере волн на воде мы познакомились с основными законами волнового движения и характером распространения волн. Звуковые волны, как мы уже указывали, отличаются от волн на воде физическая природа звука совершенно другая. Строение звуковой волны также отлично от волн на поверхности воды. Однако основные законы волнового движения могут быть перенесены и на звуковые волны. [c.64]

В результате наложения в данной точке двух или большего числа распространяющихся в воздухе звуковых волн, имеющих одинаковую частоту и неизменяющуюся со временем разность фаз, возникает явление интерференции. Это явление представляет собой характерное свойство волнового движения вообще, и всё, что говорилось о нём для волн на воде, можно целиком перенести на звуковые волны. Явление интерференции было одним из самых веских доказательств волновой природы света оно служит также одним из доказательств волновой природы звука. В самом деле, невозможно объяснить, почему два звуковых луча, встречаясь, могут уничтожить друг друга, если не считать, что мы имеем дело с волновым движением. [c.65]

В первой главе на примере волн на воде мы познакомились с основными законами волнового движения и характером распространения волн. Звуковые волны, как мы уже указывали, отличаются от волн на воде физическая природа звука совершенно другая. Строение звуковой волны также отлично от волн на поверхности воды. Однако основные законы волнового движения могут быть перенесены и на звуковые волны. При распространении звука также имеют место отражение и преломление, дифракция и интерференция волн и другие явления, характерные для волнового движения на воде. [c.65]

Чает Преграду или отверстие, размеры которых того же порядка или меньше длины звуковой волны, го возникает явление дифракции, т. е. энергия вибрации достигает точек, находящихся непосредственно за преградой. Явление дифракции, так же как и явление интерференции, объясняется волновой природой звука. [c.27]

Технические характеристики и основы теории Г. Основное требование, предъявляемое к Г., состоит в том, чтобы Г. воспроизводил звук без искажений. Иначе говоря, звук, воспроизводимый Г., д. о. неотличим от оригинального звука, какова бы ни была его природа. Звук как физич. явление принято характеризовать величиной т. н. избыточного, или звукового, давления, представляющего собой приращение давления против среднего (атмосферного), происходящее вследствие звуковых колебаний. При звуке, представляющем собой так наз. чистый тон, звуковое давление есть синусоидальная функция времени, т. е. [c.46]

Эргономические требований к акустическим средствам отображения информации исходят из основных параметров слуховых ощущений, характеризующих громкость, высоту и длительность звука, отражающих физическую природу звука (частоту, интенсивность и продолжительность). Их значения получены в результате специальных психофизиологических исследований. Основные технические характеристики используемых звуковых сигналов неречевых сообщений указаны в табл. 2.2.8. [c.254]

Последнее наблюдение доказывает, что в некоторых случаях существуют два разностных тона приблизительно одинаковой частоты. Гельмгольц находит объяснение этого в сложной природе звуков. Так, в случае квинты, выражаемой числами 2 и 3, мы должны рассматривать не только тоники, но и обертоны. 2X2, 3X2 и т. д., 2X3, 3X3 и т. д. Соответственно этому разностный тон (1) может быть получен из 2X2 = 4 и 3, так же как из 3 и 2, а так как составляющий тон, образующий октаву, обыкновенно интенсивен, то как один, так и другой источники разностного тона могут быть одинаково важными. Но если мы подставим большую терцию 5 4 вместо квинты, то мы получим второй разностный тон(1), только дойдя до четвертой гармоники (16) нижнего тона и третьей (15) — верхнего тона, а эти составляющие обычно слишком слабы, чтобы производить большой эффект. [c.440]

Физическая природа звука была ясна задолго до того, как была разработана (в XIX в.) теория основных акустических явлений. Иначе обстояло дело со светом. [c.233]

С другой стороны, мы видели, что при длине волны, малой по сравнению с размерами тела, сечение рассеяния имеет порядок площади сечения тела. Зависимость сечения рассеяния от длины волны обусловлена волновой природой звука для частиц сечение рассеяния данного тела всегда совпадает с площадью его поперечного сечения. Можно привести аналогии и для других волновых движений. Так, торчащая из воды свая не рассеивает морские волны, которые как бы огибают сваю с обеих сторон. Но позади длинного волнолома вода спокойна — волны рассеиваются эффективно, так как волнолом велик по сравнению с длиной волны. [c.356]

Звук по своей физической сути является механической волной с продольным распространением. Для распространения ультразвука необходим материальный субстрат (вещество), при этом колебания передаются от одной субстратной единицы (частицы вещества) к другой, т. е. осуществляется перенос энергии. Имея волновую природу, звук в полной мере подчиняется всем тем законам, которые применимы к другим волновым процессам, например свету. Основными характеристиками ультразвуковой волны являются длина, амплитуда, частота, период, скорость. [c.45]

Физическая природа звука и вибрации одна и та же. В обоих случаях речь идет об упругих колебаниях, волнообразно распространяющихся в среде газообразной, жидкой и твердой. Вместе с тем, как мы уже отмечали, биологический эффект действия звука и вибрации на клетки и ткани организма далеко не одинаков. К сожалению, природа различий в действии этих двух физически родственных факторов во многом еще не изучена. Для эффективного действия вибрации существенным ее параметром являются ускорение, частота колебаний гравитационных сил, векторы этих колебаний. Для звука, однако, ведущими параметрами являются интенсивность, выраженная через давление, и так же, как для вибрации — частота в первом случае вибрационная, во втором — звуковая. Но ближе эти различия до сих пор не установлены. [c.86]

Если выполнено это условие, то можно ввести понятие о лучах как о линиях, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением распространения волны, и можно говорить о распространении звука вдоль лучей, отвлекаясь при этом от его волновой природы. Изучение законов распространения звука в таких случаях составляет предмет геометрической акустики. Можно сказать, что геометрическая акустика соответствует предельному случаю малых длин волн, >0. [c.365]

Положительные значения получаются при детонации (>.i >1), отрицательные — при нормальном горении (Xi < 1). В случае Я,1 = 1 имеем Хг = О, т. е. при движении волны со скоростью звука газ остается неподвижным, что вполне соответствует физической природе явления ). [c.230]

Скорость звука представляет собой характерную для данного вещества величину, зависящую от состояния и природы вещества. Она определяется выражением [c.77]

Щкр = энтропия должна уменьшаться. Но это невозможно, так как при теплоизолированном течении по трубе с сопротивлением энтропия газа по самой природе реальных процессов может только возрастать, но не убывать. Это и означает, что переход через скорость звука в трубе постоянного сечения неосуществим, т. е. при = с имеет место к р и з и с течения, а сама скорость щ р есть критическая скорость течения. [c.326]

Этот результат показывает, что в трубе постоянного сечения с сопротивлением и при отсутствии отвода тепла непрерывный переход через скорость звука (т. е. от дозвуковой скорости течения к сверхзвуковой) невозможен. В самом деле, допустим, что скорость течения газа в трубе достигла значения W, большего местной скорости звука с. Так как точка w = является точкой максимума функции s(z >), то s энтропия газа по самой природе реальных процессов может только возрастать, но не убывать. Это и означает, что переход через скорость звука в трубе постоянного сечения неосуществим, т. е. при w = имеет место кризис течения, а сама скорость w есть критическая скорость течения Шкр. Как показывает опыт, течение газа по достижении критического значения скорости Шкр (равного местной скорости звука с) превращается из стационарного в нестационарное, или пульсирующее, т. е. в потоке газа при переходе через критическое значение скорости развиваются интенсивные колебания, приводящие к значительным потерям энергии движения и в конечном счете к возрастанию энтропии газа. [c.290]

Сущность применяемого метода заключается в том, что между параметрами (скоростью) распространения звука и прочностью материала существует подобие, законы которого определяются переходными масщтабами для длины, времени и масс. Предложены следующие условия подобия 1) на материальные частицы, находящиеся в состоянии волнового движения в сходственных точках колеблющихся масс, действуют одноименные силы (одной и той же природы) 2) отнощение между всеми действующими одноименными силами в сходственных точках волновых импульсов, рассчитанное на единицу массы тела, одинаково 3) начальные и пограничные кинематические и динамические условия волновых импульсов тождественны и отличаются только масштабом задаваемых длин. [c.74]

Допустим, одпако, что все трудности первого этапа преодолены и вклад каждой машины в акустическое поле помещения известен. Далее следует выяснить, по какой причине конкретная машина дает наибольший вклад в шумы и вибрации помещения в данном частотном диапазоне. Здесь возможны три случая либо внутри машины имеется сильный источник звука, либо по пути распространения от источника в точку наблюдения акустический сигнал слабо затухает или даже возрастает вследствие хорошей звуковой прозрачности прилегающих конструкций, либо то и другое вместе. На этом этапе нужно исследовать распространение вибраций по конструкциям, их излучение в воздух и выявлять источники звука внутри машины. Эти проблемы неизмеримо шире и сложнее, чем задача разделения источников. Первая из них требует знания законов распространения упругих волн по инженерным конструкциям и их излучения. При решении второй проблемы нуя<ио изучить физическую природу звукообразования внутри машины, составить акустическую модель машины как генератора звука и затем решить задачу разделения внутренних источников. [c.8]

Однако в природе простейшие звуки встречаются очень редко. Даже сравнительно простые звуки, например, звук скрипки, кривая которого показана на фиг. 119, имеет сложную форму. Тем не менее приведенный звук может быть назван тональным, так как он имеет постоянно повторяющуюся сложную форму, представляющую собой суммы отдельных простых синусоидальных колебаний. [c.318]

Может возникнуть шум и от неоднородности воздушного потока. По своей природе он близок к вихревому и объясняется пульсациями давления на препятствиях, частота его совпадает с частотой звука вращения. [c.265]

Химическая природа неметаллических материалов — принадлежность к органическому или неорганическому типам, во многом определяет их свойства и области применения. Так, в большинстве случаев материалы органической природы, состоящие преимущественно из атомов углерода, связанных с водородными атомами и с атомами некоторых других элементов (О, N, S, С1, F и т. п.), являются весьма технологичными (доступность и простота переработки в детали и изделия) и имеют относительно низкие весовые характеристики, повышенные тепло-, звуко- и электроизоляционные свойства, избирательную стойкость относительно агрессивных сред и растворителей. В то же время они, как правило, горючи и обладают сравнительно невысокими механической прочностью и устойчивостью к процессам радиационной, термической и термоокислительной деструкции. [c.8]

Синусоидальный характер пульсаций при этих определенных частотах указывает на их акустическую природу. Если какой-то элемент контура действует как резонатор, то в этом случае основная частота пульсации зависит от скорости звука в жидкости, заполняющей резонирующий элемент, и характеристической длины волны резонатора согласно уравнению [c.357]

Аналогичные решения, используемые для решения инженерных задач, могут быть заимствованы из живой природы как природные конструкции и элементы биомеханики. Метод прецедента основывается на использовании аналогии с ранее разработанными конструкциями. Новая может быть эквивалентна своему аналогу. Нередко увеличение или уменьшение размеров конструктивного исполнения приводит к новому качеству. Аналогия может не только использовать ранее существующие конструктивные решения, но и имитировать форму, цвет, звук, моделировать разные качества. [c.60]

В том случае, когда степень неоднородности двухфазной смеси (размер частиц дисперсной фазы и расстояние между частицами) меньше длины волны возмущения, по отношению к волне среда ведет себя как непрерывная. При этом для определения скорости звука можно воспользоваться уравнением Лапласа = (Эр/0p)j. При распространении акустических волн в однофазной среде имеет место явление дисперсии, проявляющееся в зависимости скорости звука от частоты звуковой волны. Зависимость эта молекулярной природы. Говоря о дисперсии скорости звука в двухфазной среде, можно отметить, по крайней мере, две формы ее проявления. Первая характерна для двухфазной среды в целом и связана с тремя происходящими в ней релаксационными явлениями с процессом массообмена между фазами - фазовым переходом, процессом теплообмена - выравниванием температур между фазами и процессом обмена количеством движения — выравниванием скоростей между фазами. Даже в случае равновесной двухфазной среды при распространении в ней звуковой волны равновесие между фазами нарушается и в ней протекают релаксационные процессы. Вторая форма возникает из-за дисперсии звука в среде-носителе и природа ее та же, что дисперсии в однофазной жидкости. Для нее характерна область высоких частот, когда длительность существования молекулярных ансамблей в жидкости или в газе соизмерима с периодом звуковой волны. [c.32]

Поскольку величиной, определяющей эффективность работы вихревой трубы, является скорость газа на входе, получаемый эффект разделения зависит от природы газа чем легче по молекулярному весу газ, тем больше скорость звука в нем и, следовательно, входная скорость газа и тем больше эффект разделения газа от осколков. [c.76]

Природа звука и ультразвука одна и та же, однако длина ультразвуковых волн значительно меньше. Малая длина волны позволяет посылать ультразвук в желаемом направлении узким пучком, подобно лучу света. Ультразвуковые волны проходят металлы большой толщины почти не осл бквая. Но они заметно теряют мощность, если на пути встречается хотя бы очень тонкая трещина. Эти свойства ультразвука и легли в основу создания ультразвуковых дефектоскопов. [c.550]

Однако оказывается, что при дальнейшем понижении температуры опять появляется возможность распространения звука. При этом скорость его будет, вообще говоря, иной, и он уже не будет представлять собой просто волну сжатия и разрежения. Это явление было предсказано Л, Д. Ландау [11] и названо им нулевым звуком . Ввиду того, что в определении природы звука существенно лишь соотношение между со и т, эти два звука могут быть охарактеризованы как низкочастотный звук ( ox l) и высокочастотный звук (сот 1). [c.38]

При распространении волн различной природы — звука, света, радиоволн — в турбулентной среде (например, в земной атмосфере и Б море) возникает ряд флюктуационных явлений, таких, как рассеяние волн на случайных (турбулентных) неоднородностях среды или пульсации амплитуды и фазы прошедших через среду волн, создающие мерцание и дрожание изображений источников излучения в приемных устройствах. Эти флюктуационные явления имеют большое значение в ряде важных практических задач. Так, мерцание звезд и внеземных естественных радиоисточников создает помехи для оптической астрономии и радиоастрономии подобные же помехи могут иметь место в случае оптической связи и радиосвязи с искусственными спутниками Земли и космическими ракетами. С аналогичными помехами встречается и гидроакустическая связь в море. Наоборот, рассеяние коротких радиоволн на нерегулярных неоднородностях тропосферы создает возможности для дальней телевизионной связи и потому может быть полезным. [c.546]

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА — упрощённая теория распространения звука, пренебрегающая дифракционными явлениями (см. Дифракция звука). Г. а. основана на представлении о звуковых лучах, вдоль каждого из к-рых звуковая энергия распространяется независимо от соседних лучей. В однородной среде звуковые лучи — прямые линии. Г. а. позволяет рассматривать образование звуковых теней позади препятствий, отражение и преломление лучей на границе между средами или на границе между средой и препятствием (см. Отражение звука, Преломление звука), фокусировку Звука акустич. линзами и зеркалами, рефракцию лучей в неоднородных средах, рассеяние звука в статистически-неоднородных средах с крупномасштабными неоднородностями и т. д. Расчёт звуковых полей при помощи Г. а. даёт удовлетворительную точность только при длине волны звука, достаточно малой по сравнению с характерными размерами параметров задачи (как, напр., размерами препятствия, фокусирующей линзы). Г. а. неприменима или даёт значительную погрешность в областях, где вследствие волновой природы звука существенны дифракцион- [c.77]

ДИФРАКЦИЯ ЗВУКА - - отклонение поведения звука от законов геометрич. акустики, обусловленное волновой природой звука. Результат Д. 3.— расхождение УЗ-вых пучков при удалении от излучателя или после прохождения через отверстие в экране, загибание звуковых волн в область тени позади препятствий, больших по сравнению с длиной волны, отсутствие тени позади препятствий, малых по сравнению с длпной волны, и т. п. Звуковые поля, создаваемые дифракцией исходной волны на препятствиях, помещённых в среду, на неоднородностях самой среды, а также на неровностях и неоднородностях грашщ среды, наз. рас-сеянньшп полями (см. Рассеяние звука). Для объектов, на к-рых происходит Д. 3., больших по сравнению с длиной волны к, степень отклонений от геометрич. картхаш зависит от значения волнового параметра Р = /кг Оу где О — поперечник объекта (напр., поперечник УЗ-вого излучателя или препятствия), г — расстояние точ- [c.124]

Дифракция (от лат. 11ГГгас1и — разломанный) волн — это отклонение волн от геометрических законов распространения при взаимодействии с препятствиями. Соответственно дифракция звука (и ультразвука) — отклонение поведения звука от законов геометрической (лучевой) акустики, обусловленное волно вой природой звука. Звуковые поля, созданные дифракцией исход ной волны на препятствиях, называют рассеянными или дифрагированными волнами. [c.46]

Хорошее соответствие между теорией и экспериментом получено в работе [9031. В работах [88, 8401 вычислены дисперсия звука и коэффициенты затухания для смеси с объемной кднцен-трацией твердых частиц от 0,1 до 0,15 результаты расчетов недостаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными. Следует заметить, что при больших концентрациях суспензия является системой с явно выраженной нелинейностью. При исследовании суспензии с большой концентрацией частиц должны быть учтены такие факторы, как неньютоновская природа (разд. 4.1 и 5.3), зависимости коэффициента сопротивления от концентрации (разд. 5.2) и взаимодействие между частицами (разд. 5.3 и 5.4). [c.261]

Понятие динамической системы возникло как обобщение понятия механической системы, движение которой описывается дифференциальными уравнениями Ньютона. В своем историческом развитии понятие динамической системы, как и всякое другое понятие, постепенно изменялось, наполняясь новым, более глубоким содержанием. Уже в книге Рейли по теории звука с единой точки зрения рассматриваются колебательные явления в механике, акустике и электрических системах. В настоящее время понятие динамической системы является весьма широким. Оно охватывает системы любой природы физической, химической, биологической, экономической и др., причем не только детерминированные системы, но и стохастические. Описание динамических систем также допускает большое разнообразие оно может осуществляться или при помощи дифференциальных уравнений, или такими средствами, как функции алгебры логики, графы, марковские цепи и т. д. [c.8]

Наибольшего развития волновые представления о свете в XVIII веке достигли у Эйлера. Согласно Эйлеру свет представляет собой колебания эфира, подобно тому как звук есть колебания воздуха, причем различным его цветам соответствуют колебания различной частоты. Сравнение скорости света со скоростью звука позволило Эйлеру утверждать, что эфир есть субстанция, значительно более тонкая и упругая, чем обыкновенный воздух . Эйлер, подобно Ломоносову, высказывает мысль, что источником всех электрических явлений служит тот же светоносный эфир. Согласно Эйлеру электричество есть не что иное, как нарушение равновесия эфира тела, в которых плотность эфира становится больше, чем в телах окружающих, оказываются наэлектризованными положительно отрицательная электризация связана с уменьшением плотности эфира. Эйлер не распространял свою теорию на магнитные явления, поскольку электрическая природа магнетизма не была еще известна. Эти соображения были развиты Эйлером в его знаменитых Письмах к немецкой принцессе , написанных в 1760— 1761 гг. и изданных в Петербурге (1768—1772 гг.) во время второго пребывания Эйлера в России, куда он прибыл уже после смерти Ломоносова, с которым он состоял в постоянной дружеской научной переписке. Поэтому не исключено, что указанные представления сложились у Эйлера под влиянием идей Ломоносова. [c.23]

Природа взаимодействия (44.12) была рассмотрена Сингви [145, 146] ). Электроны вблизи поверхности Ферми движутся со скоростями, значительно большими скорости звука S. Испускание фононов моншо рассматривать как излучение Черенкова или как волну от снаряда, движущегося и воздухе со скоростью, большей скорости звука. Возмущением захватывается только область следа внутри угла, равного рад. Проводя в (44.12) суммирование и беря только главное значение расходящихся выражений, Сингви установил, что энергия взаимодействия двух электронов равна нулю, за исключением случая, когда один из электронов находится в следе другого. Взаимодействие положительно (отталкивание) и максимально на границе следа, где оно становится бесконечным. Бом и Ставер [131] еще раньше высказывали предположение о том, что такая следовая природа взаимодействия мон ет оказаться существенной. Они предположили, что в сверхпроводящем состоянии могут образовываться цепочки электронов, в которых один электрон движется в следе другого. Сингви также рассматривал эту возможность. Однако в такой модели возникают трудности, связанные с принципом неопределенности. Как мы уже видели ранее, имеется веское доказательство того, что волновые функции электронов в сверхпроводящем состоянии размазаны на большие расстояния и поэтому трудно представить, чтобы они описывали локализованные и сравнительно слабо взаимодействующие цепочки . [c.775]

Теория линейных (малых) колебаний замечательна тем, что устанавливаемые в ней факты в одинаковой мере справедливы для объектов, пребывающих в соответствующем состоянии, независимо от их природы. Так, например, колебания в электрических сетях, упругие колебания систем, в частности, колебания, соверщаемые с частотами 16—20 000 гц и передаваемые уху какой-то средой, например, воздухом, и воспринимаемые им в виде звука, подчинены одним общим законам. Эти законы составляют предмет теории колебаний. [c.85]

Эти акустические колебания имели наименьшую частоту из всей серии опытов (5—8 гц), поскольку в этих условиях скорость звука была минимальной. Отмечалось, что амплитуда пульсаций расхода при звуковых колебаниях попижепной частоты была больше. Одновременное существование двух типов колебаний с.лужит дальнейшим подтверждением их различной природы. [c.364]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...