Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Звуковые волны в газе. Эффект Доплера




ЛЕКЦИЯ 19

 

В газах могут распространяться только продольные волны. Звуковые волны в воздухе имеют частоты примерно от 16 Гц до 20 кГц. Волны с 16 Гц называют инфразвуком, а с 20 кГц – ультразвуком.

Интенсивность звука - средняя по величине энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны в единицу времени. 1 Вт/м2 .

Порог слышимости: 10-12 Вт/м2. Уровень громкости: , 1 Белл (Б). Обычно измеряют уровень громкости в децибелах: 1 дБ = 0.1Б. Для нормальной речи уровень громкости составляет порядка 60 дБ. Двигатель самолета на расстоянии 5 м дает громкость около 120 дБ.

 

Скорость звука в газе.

Значение скорости звука в газе определяется упругими свойствами этого газа. Скорость звука можно вычислить, используя выражение для скорости волны в упругом стержне , полученное в лекции 18. Вместо в него нужно подставить значение “модуля Юнга” для газа, вытекающее из связи между изменениями его давления и объема. При распространении звуковой волны в газе области сгущения и разрежения не успевают обме-ниваться теплом. Такие процессы в термодинамике называются адиабатическими. Они будут подробно изучаться в курсе молекулярной физики. Здесь мы просто воспользуемся уравнением Пуассона для адиабатического процесса

 

, (1)

 

где , и - соответственно теплоемкости газа при постоянном давлении и постоянном объеме.

Для нахождения вместо твердого стержня рассмотрим цилиндрический сосуд с поршнем, создающим давление (рис. 1). Нам нужно получить для газа соотношение типа закона Гука

 

.

 

Если рассматривать давление как функцию объема , то можно записать

 

, .

 

Знак “-“ стоит для того, чтобы получить , так как для газа . Из уравнения (1)

находим

 

, , .

 

Для идеального газа с помощью уравнения Клапейрона приходим к выражению

 

,

 

где - универсальная газовая постоянная, - абсолютная температура, - молярная масса газа.



 

Эффект Доплера – изменение частоты при движении источника звука относительно наблюдателя.

Пусть источник звука и приемник неподвижны. Обозначим частоту звука в этом случае через . Тогда за 1 секунду на расстоянии от источника уложится гребней (максимумов) звуковой волны (рис. 2). Если источник движется, то такое же число гребней уложится на меньшем расстоянии, равном . Следовательно, приемник воспримет длину волны и частоту соответственно равные

 

, . (2)

 

Таким образом, при приближении источника к приемнику () частота восприни-маемых колебаний возрастает, а при удалении от него () – уменьшается. Рассуждая аналогичным образом можно получить формулу для частоты при неподвижном источнике и движущемся приемнике

 

. (3)

 

И в этом случае при приближении приемника к источнику частота возрастает, а при удале-нии от него понижается. Выражения (2), (3) отличаются друг от друга. Это связано с тем, что при движении источника звука среда будет возмущаться по другому по сравнению со случаем неподвижного источника.

Объединяя выражения (2), (3), можно получить формулу для частоты, когда и источник и приемник движутся вдоль соединяющей их прямой

 

.

 

 





Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 380; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2022) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.009 сек.