Характеристики звуковых волны

Стоячие волны

Стоячие волны – это волны, возникающие при наложении двух бегущих волн, распространяющихся на встречу друг другу с одинаковыми частотами и амплитудами.

A₁=A₂=A; w₁=w₂=w

O₁

O₂

x₂

x₁

Начало координат выбираем так, чтобы обе волны имели начальную фазу равную нулю.

x₁(x,t)=A cos (wt– k x)

x₂(x,t)=A cos (wt+ k x)

x=x₁+x₂= A[ cos (wt– k x)+ cos (wt+k x)]=2A cos k x × cos wtÞA_ст.в.(x)= 2 A cos k x; x(x,t)=A_ст.в.× cos wt

Если A_ст.в.=2A, то max – пучности, если A_ст.в.=0, то min – узлы.

Найдем координаты пучности и узлов.

k x _пуч=pn (n=0,±1,±2¼)

– пучности

(n=0,±1,±2¼)

– узлы.

x

x _узл

x _узл

x _пуч

x _пуч

Выводы:

· расстояние между двумя соседними узлами (пучности) =;

· на стоячей волне укладывается целое число полуволн;

· на стоячей волне в отличие от бегущей, переноса энергии нет, т.к. отраженная и падающая волна одинаковой амплитуды несут одинаковую W­¯ в направлениях.

Примеры стоячей волны:

1. колебания шнура, прикрепленного к стене;

2. колебания струны.

В точках закрепления струны всегда образуются узлы.

  , где n – любое число Длинам волн соответствует частота. Þ Þ – частота колебаний струны.

l

u₁, u₂, u_n,¼ – собственные частоты.

– основная частота.

Гармонические колебания с частотами u_n, называют собственными (нормальными) колебаниями или гармониками. Колебания струны представляют собой наложение гармоник.

Звуковыми или акустическими волнами называются распространяющиеся в среде упругие волны, имеющие частоту u от 16-20000 Гц.

Волны, частота которых меньше 16 Гц – инфразвуковые, больше 20000 Гц – ультразвуковые, они не воспринимаются слухом. Звуковые волны в газах и жидкостях могут быть только продольными, т.к. эти среды обладают упругостью по отношению к деформации растяжения (сжатия). В твердых телах могут быть как продольными, так и поперечными, деформация (растяжения, сжатия, сдвига).

Характеристики волн:

1. Интенсивность (сила звука) I – это энергия переносимая звуковой волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную распространению волны.

[ ]

2.

L – уровень интенсивности звука[Б,дБ] J – интенсивность звука на пороге слышимости J₀ =10^-12

Громкость звука.

3. Физиологическая характеристика – уровень громкости. При 1000 Гц, 20фон – шепот, 90 фон – громкий звук.

4. Высота звука – это качество звука, определяемое человеком субъективно на слух, зависящая от частоты.

5. Тембр звука –это характер акустического спектра, и распределение энергии между определёнными частотами.

Звук обладает акустическим спектром, который может быть сплошным (присутствуют колебания всех частот) и линейчатым (присутствуют отдельные частоты).

Источником звука может быть всякое тело, колеблющееся в упругой среде со звуковой частотой.

Скорость распространения звуковых волн:

;

,

где m – малярная масса газа.  

Скорость не зависит от давления, но возрастает с повышением температуры, уменьшается с увеличением малярной массы газа.

При распространение звука в атмосфере, необходимо учитывать скорость и направление ветра, влажность воздуха, молекулярную структуру газовой среды и явления преломления и отражения звука от границы двух фаз.

Для акустики помещений большое значение имеет реверберация звука – процесс постепенного затухания звука в закрытых помещениях после выключения его источника. Время – это время, в течение которого интенсивность звука в помещении ослабляется в миллион раз, а его уровень на 60 дБ.Если акустика хорошая, то время реверберацииt_рев=0,5-1,5с.

Дата добавления: 2014-01-11