Sunetul si acustica, Krugosvet Encyclopedia

Sunet și ACOUSTICS

Sunet și acustică. Sunet - o fluctuație, adică perturbație periodice mecanice în media elastice - gazoase, lichide și solide. O astfel de tulburare, care reprezintă o schimbare fizică în mediu (de exemplu, o modificare a densității sau a presiunii, deplasarea particulelor), se extinde sub forma undelor sonore. Domeniul fizicii, problema apariției, distribuția, recepția și procesarea undelor sonore numite acustică. Sunetul poate fi inaudibil dacă frecvența este în afara sensibilitatea urechii umane, sau este distribuit într-un mediu, cum ar fi un solid, care poate avea nici un contact direct cu urechea, sau energia sa este rapid disipată în mediu. Astfel, pentru noi percepția obișnuită a procesului de sunet - doar o parte a acusticii.

Soundwave

Să considerăm o țeavă lungă umplut cu aer. La capătul din stânga introdusă în ea aderentă la pereții pistonului (Fig. 1). În cazul în care pistonul pentru a trece brusc la dreapta și opri, aerul din imediata vecinătate, un moment va fi comprimat (fig. 1a). Aerul comprimat se extinde, împingând adiacentă acesteia de aer pe dreapta și regiunea de compresie, inițial a apărut în apropierea pistonului se va deplasa prin conducta la o viteză constantă (Fig. 1b). Acest val de presiune este un val de sunet în gazul.

Unda sonoră a gazului caracterizat printr-o viteză de densitate excesivă, deplasarea și a particulelor sub presiune. Aceste abateri de la valorile de echilibru sunt întotdeauna mici pentru a undelor sonore. Deci, o presiune excesivă asociată cu unda este mult mai mică decât presiunea statică a gazului. În caz contrar, avem de a face cu un alt fenomen - unda de șoc. În unda acustică corespunzătoare vorbirii normale, presiunea în exces este doar aproximativ o milionime de presiune atmosferică.

Important este faptul că substanța nu este purtat de val de sunet. Wave reprezintă trecerea doar prin perturbarea temporară a aerului trecerea aerului, care se întoarce la o stare de echilibru.

mișcare val, desigur, nu este unic pentru sunetul: sub formă de valuri propaga semnale luminoase și radio, iar fiecare valuri familiare pe suprafața apei. Toate tipurile de valuri descrise matematic prin ecuația de undă așa-numitul.

valuri armonice.

Wave în tubul din Fig. 1 se numește un puls de sunet. Un tip foarte important de unda este excitat atunci când pistonul pendulează înainte și înapoi ca o greutate agățat pe un arc. Aceste vibrații sunt numite armonice simple sau sinusoidală și excitat în acest caz val - armonic.

În simpla mișcare armonică de oscilație se repetă periodic. Intervalul de timp dintre două condiții identice numite perioadă mișcare de oscilație, iar numărul de cicluri complete pe secundă; - frecvența de oscilație. Notăm perioadă T. printr-o frecvență - prin f; atunci putem scrie f = 1 / T. De exemplu, dacă frecvența este de 50 de cicluri pe secundă (50 Hz), perioada este de 1/50 secunde.

Matematic oscilații armonice simple sunt descrise printr-o funcție simplă. Cilindree vibrații armonice simple pentru orice moment de timp t poate fi scrisă ca

În cazul în care d - deplasarea pistonului din poziția de echilibru, și D - factor constant care este egală cu valoarea maximă a d se numește offset și amplitudinea.

Să presupunem că pistonul variază în conformitate cu formula de oscilații armonice. Apoi, când se deplasează spre dreapta există, ca și mai înainte, de comprimare, și atunci când se deplasează la presiunea din stânga și densitatea va scădea în raport cu valorile lor de echilibru. Nu există nici o aspirație de compresie și de gaz. În acest caz, dreptul va fi distribuit după cum se arată în Fig. 2, valul de compresie și expansiune alternativ. În orice moment, curba de distribuție a presiunii de-a lungul conductei va lua forma de undă sinusoidală, undă sinusoidală, iar acest lucru este drept mișcare la viteză a sunetului v. Distanța de-a lungul tubului între aceleași faze ale undelor (de exemplu, între maximele adiacente) se numește lungimea de undă. Acesta este de obicei notată cu litera l grecească (lambda). Wavelength l este distanța parcursă de unda in timp T. De aceea, l = Tv. sau v = l f.

unde longitudinale și transversale.

Dacă particulele vibreze paralel cu direcția de propagare a undei, unda se numește longitudinal. Dacă acestea oscilează perpendicular pe direcția de propagare, unda se numește transversal. undele sonore în gaze și lichide - longitudinale. În corpurile solide există două tipuri de valuri. Un val transversal într-un solid este posibil datorită rigidității sale (rezistența la schimbare de formă).

Cea mai importantă diferență între cele două tipuri de valuri este că unda transversală are proprietatea de polarizare (oscilații apar într-un anumit plan) și longitudinal - nu. În unele fenomene, cum ar fi de reflecție și de transmitere a sunetului de cristale de mult depinde de direcția de deplasare a particulelor, precum și în cazul undelor luminoase.

Viteza undelor sonore.

Viteza sunetului - este caracteristic mediul în care se propagă unda. Aceasta este determinată de doi factori: elasticitatea și densitatea materialului. Proprietățile elastice ale solidelor depinde de tipul de deformare. Astfel, proprietățile elastice ale barei metalice sunt inegale de torsiune, încovoiere și compresiune. Și oscilațiile de undă corespunzătoare propaga cu viteze diferite.

mediu elastic Chemat în care tulpina, dacă torsiune, compresiune sau la încovoiere este proporțională cu forța care provoacă deformarea. Astfel de materiale se supune legii lui Hooke:

Voltage = C ¥ deformare relativă,

unde C - un modul de elasticitate care depinde de materialul și tipul de deformare.

Viteza sunetului v pentru un anumit tip de deformare elastică este dată de