Акустика что это в физике

Акустика

Аку́стика (от греч. ἀκούω (аку́о) — слышу) — наука о звуке, изучающая физическую природу звука и проблемы, связанные с его возникновением, распространением, восприятием и воздействием. Акустика является одним из направлений физики (механики), исследующих упругие колебания и волны от самых низких (условно от 0 Гц ) до высоких частот. [1]

Акустика является междисциплинарной наукой, использующей для решения своих проблем широкий круг дисциплин: математику, физику, психологию, архитектуру, электронику, биологию, медицину, гигиену, теорию музыки и другие.

Иногда (в обиходе) под акустикой понимают также акустическую систему — электрическое устройство, предназначенное для преобразования тока переменной частоты в звуковые колебания при помощи электро-акустического преобразования. Также термин акустика применим для обозначения колебательных свойств, связанных с качеством распространения звука в какой-либо системе или каком-либо помещении, например, «хорошая акустика концертного зала».

Содержание

Основные направления современной акустики

Интересными направлениями исследования в акустике на макроскопическом уровне являются

На микроскопическом уровне упругое колебание среды описывается фононами — коллективными колебаниями атомов или ионов. В металлах и полупроводниках такие колебания ионов приводят и к колебаниям электронной жидкости, то есть, на макроскопическом уровне, звук может порождать электрический ток. Подраздел акустики, изучающий такие явления и возможности их использования, называется акустоэлектроникой.

Другое близкое по духу направление исследования — акустооптика, то есть изучение взаимодействия звуковых и световых волн в среде, в частности, дифракция света на ультразвуке.

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Акустика что это в физике. 40px Wiki letter w.svg. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-40px Wiki letter w.svg. картинка Акустика что это в физике. картинка 40px Wiki letter w.svg

Общая (физическая) акустика • Геометрическая акустика • Психоакустика • Биоакустика • Электроакустика • Гидроакустика • Ультразвуковая акустика • Квантовая акустика (акустоэлектроника) • Акустическая фонетика (Акустика речи)
Прикладная акустикаАрхитектурная акустика (Строительная акустика) • Аэроакустика • Музыкальная акустика • Акустика транспорта • Медицинская акустика • Цифровая акустика
Смежные направленияАкустооптика
Геометрическая оптика • Физическая оптика • Волновая оптика • Квантовая оптика • Нелинейная оптика • Теория испускания света • Теория взаимодействия света с веществом • Спектроскопия • Лазерная оптика • Фотометрия • Физиологическая оптика • Оптоэлектроника • Оптические приборы
Смежные направленияАкустооптика • Кристаллооптика
Общая (физическая) акустика • Геометрическая акустика • Психоакустика • Биоакустика • Электроакустика • Гидроакустика • Ультразвуковая акустика • Квантовая акустика (акустоэлектроника) • Акустическая фонетика (Акустика речи)
Прикладная акустикаАрхитектурная акустика (Строительная акустика) • Аэроакустика • Музыкальная акустика • Акустика транспорта • Медицинская акустика • Цифровая акустика
Смежные направленияАкустооптика
Акустика что это в физике. 14px Searchtool.svg. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-14px Searchtool.svg. картинка Акустика что это в физике. картинка 14px Searchtool.svg Методы сжатия
Теория
ИнформацияСобственная · Взаимная · Энтропия · Условная энтропия · Сложность · Избыточность
Единицы измеренияБит · Нат · Ниббл · Хартли · Формула Хартли
Без потерь
Энтропийное сжатиеАлгоритм Хаффмана · Адаптивный алгоритм Хаффмана · Алгоритм Шеннона — Фано · Арифметическое кодирование (Интервальное) · Коды Голомба · Дельта · Универсальный код (Элиаса · Фибоначчи)
Словарные методыRLE · Deflate · LZ (LZ77/LZ78 · LZSS · LZW · LZWL · LZO · LZMA · LZX · LZRW · LZJB · LZT)
ПрочееRLE · CTW · BWT · MTF · PPM · DMC
Аудио
ТеорияСвёртка · PCM · Алиасинг · Дискретизация · Теорема Котельникова
МетодыLPC (LAR · LSP) · WLPC · CELP · ACELP · A-закон · μ-закон · MDCT · Преобразование Фурье · Психоакустическая модель
ПрочееКомпрессор аудиосигнала · Сжатие речи · Полосное кодирование
Изображения
ТерминыЦветовое пространство · Пиксель · Субдискретизация насыщенности · Артефакты сжатия
МетодыRLE · DPCM · Фрактальный · Вейвлетный · EZW · SPIHT · LP · ДКП · ПКЛ
ПрочееБитрейт · Test images · PSNR · Квантование
Видео
ТерминыХарактеристики видео · Кадр · Типы кадров · Качество видео
МетодыКомпенсация движения · ДКП · Квантование · Вейвлетный
ПрочееВидеокодек · Rate distortion theory (CBR · ABR · VBR)

Полезное

Смотреть что такое «Акустика» в других словарях:

АКУСТИКА — (от греч. akustikos слуховой, слушающийся), область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот (условно от 0 Гц) до предельно высоких частот (1011 1013 Гц), их вз ствия с в вом и разнообразные применения. А. одна из… … Физическая энциклопедия

Акустика — Акустика. Спектры звука различных музыкальных инструментов. АКУСТИКА (от греческого akustikos слуховой), в широком смысле раздел физики, исследующий упругие волны от самых низких частот до самых высоких (1012 1013 Гц); в узком смысле учение о… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

АКУСТИКА — (от греческого akustikos слуховой), в широком смысле раздел физики, исследующий упругие волны от самых низких частот до самых высоких (1012 1013 Гц); в узком смысле учение о звуке. Общая и теоретическая акустика занимаются изучением… … Современная энциклопедия

АКУСТИКА — (от греч. akustikos слуховой) в широком смысле раздел физики, исследующий упругие волны от самых низких частот до самых высоких (1012 1013 Гц); в узком смысле учение о звуке. Общая и теоретическая акустика занимаются изучением закономерностей… … Большой Энциклопедический словарь

АКУСТИКА — (от греч. akuein слышать). Часть физики, излагающая законы и свойства звуков. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. АКУСТИКА 1) учение о звуке (часть физики); 2) условие для слышания; напр., акустика залы … Словарь иностранных слов русского языка

АКУСТИКА — (от греч. akouo слушаю), учение о звуке, одна из древнейших и наиболее развитых отраслей физики. Акустика может быть разделена на 1) общую, 2) физиологическую, 3) атмосферную, 4) архитектурную, 5) музыкальную. Общая акустика изучает процессы… … Большая медицинская энциклопедия

акустика — соника Словарь русских синонимов. акустика сущ., кол во синонимов: 12 • автоакустика (1) • … Словарь синонимов

акустика — и ж. acoustique f., нем. Akustik <лат. acustica. <гр. 1700. Лексис. 1. физ. Наука. Свойства звука, учение о воспящении гласа, о трубах, чрез которые говорят и прочая предлагается в акустике. Уч. П. 2 54. Акустика или наука звонов,… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

АКУСТИКА — АКУСТИКА, наука о звуке, преимущественно о свойствах звуковых волн. Архитекторы учитывают требования акустики при проектировании общественных зданий, таких как концертные и лекционные залы, чтобы обеспечить более отчетливое звучание. Инженеры… … Научно-технический энциклопедический словарь

АКУСТИКА — АКУСТИКА, акустики, мн. нет, жен. (от греч. akustikos слуховой). 1. Отдел физики, изучающий звук. 2. Условия слышимости музыки или речи в помещениях. В этом зале нельзя устраивать концертов вследствие его плохой акустики. Толковый словарь Ушакова … Толковый словарь Ушакова

АКУСТИКА — АКУСТИКА, и, жен. 1. Раздел физики, изучающий звук. 2. Слышимость звуков музыки, речи в каком н. специальном помещении. Хорошая а. зала. | прил. акустический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Источник

Понятие акустики в физике

Вы будете перенаправлены на Автор24

В целом акустика является наукой о звуках. Звуки во все времена играли особую роль в жизни любого человека, так как они позволяют людям ориентироваться в пространстве, общаться, смотреть фильмы и слушать любимую музыку.

Акустика что это в физике. pak11. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-pak11. картинка Акустика что это в физике. картинка pak11

Рисунок 1. Разновидности акустики.. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Использование акустики востребовано абсолютно всеми областями, начиная от строительства, заканчивая медициной. Данный научный раздел изучает колебания звуковых волн, принципы их формирования и распределения.

Акустика – обширная область физики, которая исследует упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких.

Человек начинает слышать звук при постоянных колебаниях, производимых с определенной частотой. Одно из основных определений акустики – это звуковая волна, которая представляет собой вибрации, давление которых непосредственно зависит от источника. Например, сигнал автомобильного клаксона осуществляется с более высоким колебанием, чем человеческий шепот. Сила звука всегда определяется в децибелах.

Современная акустика охватывает достаточно широкий круг вопросов, в ней выделяют ряд таких важных подразделов:

В более узком смысле слова под акустикой следует понимать учение о звуке, то есть об упругих вибрациях в газах, твердых телах и жидкостях, воспринимаемых человеческим ухом. Звуковая волна способна отражаться от поверхностей, рассеиваться в них или поглощаться. Параметр отражения силы звука определяется тем, какие акустические характеристики она имеет и что было пройдено звуковой волной.

Готовые работы на аналогичную тему

Природа звука и его физические характеристики

Акустика что это в физике. pak22. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-pak22. картинка Акустика что это в физике. картинка pak22

Рисунок 2. Физические характеристики звука. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

На сегодняшний день принято различать следующие звуки:

Тоном представляет собой периодический процесс звука. Если этот процесс вполне гармонический, то тон называется чистым или полным, а соответствующая звуковая плоская волна описывается соответствующим уравнением. Ключевой физической характеристикой такого вида звука является частота. Ангармоническому колебанию соответствует сложный тон. Простой тон формирует, например, камертон, а вот сложный тон возможно услышать благодаря музыкальным инструментам.

Набор колебаний с указанием их конкретной интенсивности (амплитуды А) называется в физике акустическим спектром.

К шуму исследователи относят звуки от вибрации автомобилей, аплодисменты, шорох, пламя горелки, скрип, согласные звуки речи и так далее. Этот звуковой вид можно рассматривать как сочетание хаотично изменяющихся сложных тонов

Волновая природа звука

Акустика что это в физике. pak33. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-pak33. картинка Акустика что это в физике. картинка pak33

Рисунок 3. Волновая природа звука. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Чтобы лучше определить систему появления звуковой волны, необходимо представить находящийся в трубе классический динамик, который до краев наполнен воздухом. Если это устройство совершит внезапное движение вперёд, то находящийся в непосредственной близости воздух на какое-то мгновение сжимается. После этого воздушная прослойка расширится, толкая собой сжатую область воздуха вдоль по трубе.

Вот такое волновое движение и станет впоследствии звуком, когда доберется до слухового органа и «взбудоражит» барабанную перепонку. При возникновении звуковой волны в газе формируется избыточное внутреннее давление, ненужная плотность и происходит трансформация частиц с постоянной скоростью. При изучении звука и его особенностей важно помнить то обстоятельство, что материальное вещество не перемещается пропорционально звуковой волне, а появляется только временное возмущение действующих воздушных масс.

Если частицы вибрируют вдоль направления распределения волны, то волновой звук называется продольным, если же они колеблются прямо перпендикулярно направлению волнового распространения, то волна называется поперечной.

Обычно звуковые тоны в жидкостях и газах – продольные, в твердых же физических телах возможно формирование волн обоих типов. Поперечные волны в материальных телах возникают посредством сопротивления к изменению изначальной формы. Ключевая разница между указанными двумя типами волн состоит в том, что поперечная волна оснащена свойством поляризации, а продольная – нет.

Основные направления современной акустики

Многочисленные и многолетние научные труды по изучению природы шума и вопросам шумоизоляции были опубликованы некоторое время спустя после их проведения. Первые работы в этой сфере касались только звуков, которые производятся авиационной техникой и наземным транспортом. Но постепенно границы звуковых исследований значительно расширились. В настоящее время большинство промышленно-развитых государств имеют свои научно-исследовательские университеты, занимающиеся созданием новых устройств и разработкой решения данных проблем.

Ученые выделяют такие основные разделы акустики:

Акустика изучает такие физические явления, как формирование, распространение, ощущение звуковых волн и различные эффекты, напрямую производимые звуком на органы слуха. Как и все прочие научные отрасли, акустика обладает собственным понятийным аппаратом. Вместе с тем она также считается междисциплинарным разделом, то есть имеет тесные взаимосвязи с другими сферами знаний.

Наиболее отчётливо и понятно прослеживается взаимодействие акустики с архитектурой, механикой, теорией музыки, электроникой и математикой. Основные формулы акустики непосредственно касаются характеристик распространения звуковых волн в условиях упругой постоянной среды: уравнения стоячей и плоской волн, формулы точного расчёта скорости волн.

Источник

Акустика в физике

Содержание:

Акустика – наука, изучающая физическую природу звуковых волн и вопросы, связанные с возникновение распространением и восприятием звуковых волн. Акустика как наука, с одной стороны является одним из направлений физики (точнее – механики), которое занимается вопросами создания и распространения механических колебаний, с другой стороны тесно связана с психологией человека (восприятие звука человеком).

На странице -> решение задач по физике собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам физики.

Акустика в физике

Объективная и субъективная характеристики звука

Слуховые органы человека обладают способностью оценивать громкость звука, его высоту и тембр. Исследуя различные звуки с помощью электронного осциллографа, можно детально сопоставить объективную и субъективную оценки звука.

Так как звук есть результат колебательного процесса, происхо» дящего в воздухе, то его можно описать исчерпывающим образом графиком изменения амплитуды (смещения, скорости колебания или давления — это довольно безразлично) во времени. Подобный график дает возможность выяснить, является ли процесс периодическим, и если да, то определить основной тон колебания. ИзучаяАкустика что это в физике. 337781. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337781. картинка Акустика что это в физике. картинка 337781

форму кривой периодического колебания, можно установить, какие обертоны присутствуют и с какими амплитудами. Иначе и более широко говоря, график зависимости колебания от времени позволяет всегда найти спектр колебания, т. е. узнать, какие в нем присутствуют частоты и с какими амплитудами они представлены в спектре. Получение графика происходит с помощью микрофона, присоединенного к осциллографу. В более совершенных установках происходит автоматическое преобразование графика колебания в его спектр.

Акустика что это в физике. 337785. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337785. картинка Акустика что это в физике. картинка 337785

Акустика что это в физике. 337786. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337786. картинка Акустика что это в физике. картинка 337786

Про фильтры можно сказать, что они раскладывают сигнал в спектр и при этом с тем большей разрешающей способностью, чем меньше частотный интервал фильтра. Выделенная фильтром часть спектра подается на контакты коммутатора Акустика что это в физике. 337787. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337787. картинка Акустика что это в физике. картинка 337787и далее через усилитель Акустика что это в физике. 337788. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337788. картинка Акустика что это в физике. картинка 337788и детектор (выпрямитель) направляется на пластины осциллографа, отклоняющие электронный луч по вертикали. Если бы на вторую пару пластин осциллографа напряжение не подавалось, то при включении каждого из фильтров электронный луч отклонялся бы на высоту, пропорциональную амплитуде соответствующей частотной составляющей спектра. Однако можно сделать много лучше, а именно включить при помощи второй пары пластин горизонтальную развертку электронного луча, так чтобы, автоматическое вращение коммутатора Акустика что это в физике. 337789. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337789. картинка Акустика что это в физике. картинка 337789было однозначно связано с вращением коммутатора Акустика что это в физике. 337790. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337790. картинка Акустика что это в физике. картинка 337790управляющего разверткой и приводимого в движение мотором М. Таким способом можно добиться того, чтобы амплитуды составляющих, пропущенных разными фильтрами, отмечались бы при разных, но вполне определенных горизонтальных смещениях электронного луча, задаваемых батареей Б.

Тогда на экране осциллографа возникнет спектр.

Линейчатые спектры возникают у периодических колебаний, сплошные — у колебаний, не имеющих периода. К первым относятся музыкальные звуки, ко вторым — различного рода шумы.

Один и тот же Музыкальный тон, взятый на разных инструментах, будет иметь одну и ту же основную частоту, но разный спектр. Тембровая окраска звука определяется распределением интенсив-ностей обертонов (см., например, рис. 69). Чем сложнее спектр, тем богаче тембр звука в музыкальном отношении. Интересно, что фазовые сдвиги обертонов (вернитесь к формуле на стр. 91) не влияют на субъективное восприятие звука. Ухо чувствует только силу обертонов.

Анализ шумов имеет практическое значение. Если известны частоты, особенно сильно представленные в шуме, то это облегчает установление причин шума, а значит, и его устранение.

Сила и громкость звука

На рис. 70 жирными кривыми ограничена область колебаний, воспринимаемых на слух средним человеком. По оси ординат отложены

Акустика что это в физике. 337791. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337791. картинка Акустика что это в физике. картинка 337791

две однозначно связанные величины: амплитуда звукового давления и сила (интенсивность) звука. Звуковое давление Акустика что это в физике. 337792. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337792. картинка Акустика что это в физике. картинка 337792и сила звука Акустика что это в физике. 337793. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337793. картинка Акустика что это в физике. картинка 337793связаны в простейшем случае формулой

Акустика что это в физике. 337794. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337794. картинка Акустика что это в физике. картинка 337794Действительно, интенсивность волныАкустика что это в физике. 337795. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337795. картинка Акустика что это в физике. картинка 337795

где Акустика что это в физике. 337796. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337796. картинка Акустика что это в физике. картинка 337796— плотность энергии, т. е. Акустика что это в физике. 337797. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337797. картинка Акустика что это в физике. картинка 337797Но Акустика что это в физике. 337798. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337798. картинка Акустика что это в физике. картинка 337798Делая подстановку, мы получим написанную выше формулу. Сила звука может быть измерена в Акустика что это в физике. 337799. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337799. картинка Акустика что это в физике. картинка 337799

Для воздуха Акустика что это в физике. 337800. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337800. картинка Акустика что это в физике. картинка 337800Сильнейшие звуки, вызывающие болевое, ощущение, создаются давлением порядка 2000 бар, очень слабые звуки, но все же воспринимаемые средним человеком, имеют давление Акустика что это в физике. 337801. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337801. картинка Акустика что это в физике. картинка 337801Мы получим для предельных ин-тенсивностей звука цифры от Акустика что это в физике. 337802. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337802. картинка Акустика что это в физике. картинка 337802до Акустика что это в физике. 337803. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337803. картинка Акустика что это в физике. картинка 337803

Столь большой диапазон интенсивностей делает целесообразным введение логарифмической шкалы. Если сила одного звука Акустика что это в физике. 337804. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337804. картинка Акустика что это в физике. картинка 337804а другого Акустика что это в физике. 337805. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337805. картинка Акустика что это в физике. картинка 337805то говорят, что Акустика что это в физике. 337806. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337806. картинка Акустика что это в физике. картинка 337806громче на Акустика что это в физике. 337807. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337807. картинка Акустика что это в физике. картинка 337807децибелов, еслиАкустика что это в физике. 337808. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337808. картинка Акустика что это в физике. картинка 337808

Величину Акустика что это в физике. 337809. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337809. картинка Акустика что это в физике. картинка 337809называют уровнем громкости. Таким образом, если силы звука отличаются в миллион раз, то по громкости они различаются на 60 децибелов.

Оценивая силу звука в децибелах, надо указать нулевой уровень. Обычно берут величину, близкую к порогу слышимости Акустика что это в физике. 337810. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337810. картинка Акустика что это в физике. картинка 337810тогда шепот обладает громкостью порядка 15 дБ, а шум самолета — 120 дБ.

Возвращаясь еще раз к диаграмме слуховых восприятий, отметим, что область речи заключена в более узкие рамки как по частотам (от 100 до 10 000 Гц), так и по силам (от 40 до 80 дБ). Звуки разной частоты обладают различной слышимостью. Лучше всего ухо воспринимает частоты в несколько тысяч герц. Ниже 20 Гц лежит область инфразвуков, выше 10 000—20 000 Гц — область ультразвука.

Приведем примерные значения звукового давления Акустика что это в физике. 337811. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337811. картинка Акустика что это в физике. картинка 337811интенсивности Акустика что это в физике. 337812. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337812. картинка Акустика что это в физике. картинка 337812и громкости звука Акустика что это в физике. 337813. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337813. картинка Акустика что это в физике. картинка 337813

Акустика что это в физике. 337814. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337814. картинка Акустика что это в физике. картинка 337814

Архитектурная акустика

В одних помещениях произносимая речь звучит неразборчиво, хотя и громко, в других залах оратору надо возвышать голос, чтобы быть услышанным. Представляют интерес поиски физических констант помещения, характеризующих его акустические свойства.

Опыт показывает, что важнейшим фактором такого рода является так называемое время реверберации — время, в течение которого произнесенный звук ослабляется в миллион раз по отношению к первоначальной силе. В акустическом отношении помещение наилучшее, е,сли время реверберации т составляет 0,5—1,5 с. Если т меньше 3 с, помещения считают хорошими. Если же время реверберации превосходит 5 с, то акустика такого помещения очень плоха, она характеризуется «тулким звучанием».

Произнесенный в каком-либо месте большого зала звук отражается от стенок, пола и потолка комнаты, отражается от мебели, от драпировок, от одежды сидящих в зрительном зале людей. Если при каждом отражений звук теряет большую долю энергии, то затухание звука произойдет очень быстро. Время реверберации в этом случае очень мало, звук будет «глухим». Гулкость возникнет в том случае, если звук будет многократно отражаться с малым затуханием. Слушатель будет улавливать звуковую волну, непосредственно достигшую уха, двукратно отраженную, трехкратно отраженную и т. д. Если время между приходом этих звуковых волн не превысит Акустика что это в физике. 337815. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337815. картинка Акустика что это в физике. картинка 337815то ухо услышит не два или три звука, как в хорошо известном явлении эха, а воспримет размазанный и, следовательно, нечеткий-звук.

Очевидно, что вопрос о времени затухания звука определяется поглощением его на окружающих телах. Так как звук отражается многократно, то через короткое время постоянного звучания какого-либо источника все помещение более или менее равномерно заполнится звуковой, т. е. колебательной, энергией. Через короткий срок установится равновесие между энергией, отдаваемой источником, и энергией, поглощаемой средой. Заметим, кстати, что при отсутствии поглощения звуковая энергия в закрытом помещении возрастала бы неограниченно при постоянном звучании источника.

Представим себе, что источник звука прекратил свою работу. Тогда будет происходить лишь одно явление, а именно, поглощение звуковой энергии поверхностью тел, находящихся в помещении. Каждый из материалов, принимающий участие в этом процессе, обладает характерным для него коэффициентом поглощения Акустика что это в физике. 337816. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337816. картинка Акустика что это в физике. картинка 337816Если в помещении имеется открытое окно, то для него можно принять коэффициент поглощения равным 1, так как звук полностью уходит (а это все равно, что поглощается) из помещения. Для гладкой и твердой стены коэффициент Акустика что это в физике. 337817. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337817. картинка Акустика что это в физике. картинка 337817близок к нулю (для бетона 0,015). Теперь поглощение звука, характерное для всего помещения, можно описать величиной Акустика что это в физике. 337818. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337818. картинка Акустика что это в физике. картинка 337818в этой сумме учитываются все поверхности, ограничивающие помещение. Теория показывает, что время реверберации зависит от величины Акустика что это в физике. 337819. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337819. картинка Акустика что это в физике. картинка 337819и от объема помещения Акустика что это в физике. 337820. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337820. картинка Акустика что это в физике. картинка 337820а именно, Акустика что это в физике. 337821. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337821. картинка Акустика что это в физике. картинка 337821В этой формуле объем надо выразить в кубических метрах, а величину А — в квадратных метрах (0,16—размерный коэффициент).

Нетрудно с помощью последней формулы найти типичные значения времен реверберации. Коэффициент поглощения для бетона мы привели только что; не намного больше (до 3%) энергии поглощают стекло, дерево, штукатурка. Резкое увеличение поглощения происходит при внесении в помещение мягких материалов. Достаточно сказать, что одежда одного человека поглощает столько же звука, сколько Акустика что это в физике. 337822. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337822. картинка Акустика что это в физике. картинка 337822стены. Для мягких материалов коэффициенты поглощения колеблются от 0,5 до 0,9. Для решения акустических проблем при строительстве зданий большое значение имеют пористые материалы, коэффициент поглощения которых может приблизиться к а для мягких материалов (пеностекло, пенобетон).

Атмосферная акустика

Если волна переходит из одной среды в другую, то она меняет направление распространения в соответствии с законом преломления. Угол, на который меняется направление распространения, определяется показателем преломления, т. е. отношением скоростей распространения.

Известно (§32), что скорость распространения звука чувствительно зависит от температуры. Изменение температуры на 1 °С увеличивает скорость звука примерно на 0,5 м/с. В различных слоях земной атмосферы температура имеет, как правило, разные значения.

Значит, в разных слоях воздуха звук будет иметь различную скорость. Как же скажется на распространении звука то обстоятельство, что он движется в среде, где коэффициент преломления непрерывно меняется?
Акустика что это в физике. 337823. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337823. картинка Акустика что это в физике. картинка 337823

Ответ на этот вопрос, дает схема, изображенная на рис. 71. Представим себе, что звук проходит через серию слоев, внутри которых показатель преломления постоянен, а при переходе от слоя к слою меняется скачком. Путь звуковой волны представится ломаной линией. Если же толщины слоев будут малы и различия в коэффициентах преломления начнут уменьшаться, то ломаная линия будет неотличима от кривой. Значит, в среде переменного показателя преломления звуковые волны распространяются, вообще говоря, по кривым линиям. При этом линия загибается всегда таким образом, что от точки к точке волна движется кратчайшее время (это положение носит название принципа Ферма). В этом случае прямая линия в известном смысле не является кратчайшей.

Покажем справедливость этого принципа для случая двух соседних участков ломаной кривой, которую мы только что рассматривали. Для простоты положим, что оба участка имеют равные толщины Акустика что это в физике. 337825. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337825. картинка Акустика что это в физике. картинка 337825и разные скорости распространения Акустика что это в физике. 337826. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337826. картинка Акустика что это в физике. картинка 337826Время, затрачиваемое волной, чтобы пройти указанный на рисунке путь, равно

Акустика что это в физике. 337827. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337827. картинка Акустика что это в физике. картинка 337827

Время выражено через независимую переменную х. Давая х различные значения, мы будем получать разные преломления и разные времена перехода от той же начальной точки к той же конечной точке.

Наименьшим время будет при условии, что Акустика что это в физике. 337828. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337828. картинка Акустика что это в физике. картинка 337828т. е. при условииАкустика что это в физике. 337830. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337830. картинка Акустика что это в физике. картинка 337830

Но Акустика что это в физике. 337831. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337831. картинка Акустика что это в физике. картинка 337831есть синус угла падения, а Акустика что это в физике. 337832. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337832. картинка Акустика что это в физике. картинка 337832— синус угла преломления. Мы доказали, что преломление волны происходит так, чтобы время ее движения стало минимальным. Следует подчеркнуть, что этот результат справедлив для всех волновых процессов, а не только для упругих волн.

Таким образом, волна, идущая в неоднородной среде, меняет свое направление так, чтобы удлинить свой путь в среде с большой скоростью распространения и сократить его в слоях, где скорость распространения меньше. Иначе говоря, слои с большой скоростью распространения будут проходиться по возможности полого, а слои с малой скоростью распространения — по возможности отвесно.

Эти замечания делают вполне понятными рисунки, на которых схематически представлен ход звуковой волны для случая, когда температура воздуха убывает с высотой (что обычно имеет место днем) и когда температура возрастает с высотой (ночные условия) (рис. 72).

В данном случае большая скорость распространения звука имеет место в слоях, близких к земле. Если проследить за распространением звуковой волны, вышедшей из надземного пункта под небольшим углом к вертикали, то обнаружится следующая картина. Каждый последующий слой отклоняет волну все дальше и дальше от вертикали. Когда угол падения достигнет угла Акустика что это в физике. 337835. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337835. картинка Акустика что это в физике. картинка 337835для которого Акустика что это в физике. 337836. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337836. картинка Акустика что это в физике. картинка 337836преломление прекращается, происходит полное отражение. Формально причины полного отражения понятны: Акустика что это в физике. 337837. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337837. картинка Акустика что это в физике. картинка 337837не может стать большим единицы. Физическая сущность этого интересного явления будет рассмотрена ниже (§ 128) на примере электромагнитных волн. Как бы то ни было, волна не только не распространяется вдоль земной поверхности, но, напротив, поворачивается и направляется вверх. Нарисованная картина делает понятным образование «зон молчания». Ночью путь звуковой волны обращен выпуклостью кверху. Поэтому слышимость ночью много выше, чем днем. Если же звук распространяется над отражающей поверхностью (водная гладь), то несильные звуки могут быть слышны за несколько километров. Путь волны представляет тогда последовательность выпуклых дуг (рис. 73).

Акустика что это в физике. 337839. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337839. картинка Акустика что это в физике. картинка 337839

Акустика что это в физике. 337840. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337840. картинка Акустика что это в физике. картинка 337840

Действие ультразвука

Колебательная энергия в единице объема звукового поля пропорциональна квадрату частоты. Действительно, плотность колебательной энергии Акустика что это в физике. 337841. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337841. картинка Акустика что это в физике. картинка 337841но амплитуда скоростиАкустика что это в физике. 337842. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337842. картинка Акустика что это в физике. картинка 337842а следовательно, Акустика что это в физике. 337843. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337843. картинка Акустика что это в физике. картинка 337843пропорционально Акустика что это в физике. 337845. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337845. картинка Акустика что это в физике. картинка 337845Сильные источники ультразвука способны создать колебания с амплитудой давления в десятки атмосфер. Таким образом, в микрообъемах вещества несколько тысяч раз в секунду напряжение достигает десятков атмосфер давления, падает до нуля, достигает десятков атмосфер растяжения и т. д.

Ясно, что такое сильное механическое действие может привести к ряду специфических явлений. К ним относится явление кавитации. В момент колебания, соответствующий предельному растяжению в жидкости, находящееся в ультразвуковом поле, происходит микроскопический разрыв, куда устремляются растворенные газы и пар. В момент колебания, соответствующий сжатию, в области этих разрывов возникают колоссальные давления порядка тысяч атмосфер.

Столь существенные действия ультразвука могут быть использованы для преодоления сил, действующих между молекулами. Эмульсии (жир в воде, бензол в воде и пр.) диспергируются под действием ультразвука. В частице, взвешенной в воде, наступает рано или поздно кавитационный разрыв. Дробящее действие ультразвука находит широкое применение в промышленности.

Однако и при отсутствии кавитации действие ультразвука может быть немаловажным. Если ультразвуковая волна проходит через аэрозоль (газ со взвешенными твердыми частицами, например дым), то результатом является осаждение частиц. Ультразвуковые колебания собирают твердые частицы в узлах звукового давления, частицы слипаются и становятся достаточно тяжелыми, чтобы опуститься на землю.

Нахождение раковин, внутренних трещин и других дефектов металлов с помощью ультразвукового просвечивания является также важной областью применения ультразвука. Метод основан на отражении ультразвука границей среда — воздух или основной металл— включение. Заметный эффект будет получен лишь в том случае, если размеры дефекта больше длины волны. Чтобы увидеть дефект размером в 1 мм, нужна длина волны менее 0,1 мм и, значит, частоты порядка Акустика что это в физике. 337847. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337847. картинка Акустика что это в физике. картинка 337847Обычно работают на много меньших частотах Акустика что это в физике. 337848. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-337848. картинка Акустика что это в физике. картинка 337848и применяют метод для обнаружения крупных пороков.

Широко известно применение ультразвука в эхолотах и гидролокаторах.

Услуги по физике:

Лекции по физике:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔ Акустика что это в физике. 396373. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-396373. картинка Акустика что это в физике. картинка 396373Акустика что это в физике. 396374. Акустика что это в физике фото. Акустика что это в физике-396374. картинка Акустика что это в физике. картинка 396374

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *