Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Энергетика Акустические волны
просмотров - 80

Акустическими волнами называются продольные волны, распространяющиеся в газообразных, жидких и твердых средах. В случае если частота волны лежит в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, то они называются звуковыми. Волны, частота которых меньше 20 Гц, называются инфразвуком, если больше 20 кГц – ультразвуком.

При нормальных условиях в атмосфере Земли скорость звука практически не зависит от частоты и составляет .

Основные параметры звука:

- высота – характеристика определяемая частотой основной гармоники колебаний,

- тембр – характеристика, определяемая количеством гармонических составляющих,

- громкость – параметр, зависящий от амплитуды звуковых колебаний.

Поверхностью или фронтом волны принято называть геометрическое место точек среды, имеющих одинаковую фазу колебаний. Направление перпендикулярное фронту волны принято называть лучом.

Волновой фронт может иметь различную форму. В случае если источник звука имеет размер малый по сравнению с длиной волны, то он излучает практически сферическую волну. В противном случае геометрия источника колебаний определяет геометрию фронта волны. В случае если источник колебаний находится на бесконечности, то фронт волны, регистрируемый нами является плоским. В случае если фронт волны плоский, то лучи параллельны сами себе.

Так как скорость распространения волны зависит от плотности среды, то при прохождении раздела двух сред звук претерпевает преломление и отражение. Преломление, это изменение направления распространения волны – резкий излом лучей на границе раздела двух сред.

Законы преломления и отражения изучались Рэлеем. Им был установлен, что угол падения волны равен углу отражения и что взаимосвязь между углом падения и углом преломления имеет вид:

,

где - угол падения волны, - угол преломления волны, - соответственно скорости распространения волны в первой и во второй среде.

В случае если интенсивность звука в первой среде, то интенсивность звука во второй ( определяется следующим образом:

,

где - коэффициент проникновения Рэлея.

Из закона сохранения энергии следует, что коэффициент отражения волны ( ) равен:

.

Факт отражения звуковых колебаний от раздела двух сред используется в ультразвуковой дефектоскопии, в медицинœе – УЗИ, на этом принципе работают эхолоты и т.д.

  1. Основы гидродинамики и аэродинамики

В этом разделœе физики изучаются:

1. законы движения жидкости,

  1. силы, с которыми движущаяся жидкость действует на помещенные в нее тела.

Первая задача решается путем применения законов механики с учетом двух специфических свойств жидкостей и газов а) вязкостии б) сжимаемости.

В качестве наиболее простой модели жидкости (газа) берут такую жидкость (газ), у которой отсутствуют вязкость и сжимаемость. Это идеальная жидкость (газ) с точки зрения гидродинамики. Такая модель применима во многих случаях, даже в случае легко сжимаемых газов при не слишком больших скоростях.

Вторая задача решается учетом сил, действующей со стороны движущейся жидкости на объемное тело. При малых скоростях это силы вязкости, при больших скоростях – силы инœерции частиц жидкости. Величина этих обеих сил зависит только от относительного перемещения жидкости и находящегося в ней тела.

Чтобы иметь представление о движении жидкости нужно знать движение каждого ее элементарного объема. По этой причине вводится понятие «линия тока». Направление линии тока в каждой точке совпадает с направлением скорости движения частиц жидкости. Величина скорости характеризуется густотой линий тока.

 
 

В случае установившегося потока скорости частиц в каждой точке остаются неизменными во времени и линии тока совпадают с траекториями движения частиц жидкости.

Часть потока, ограниченная линиями тока принято называть трубкой тока.

При течении жидкости в каналах или трубах ситуация вблизи стенок осложнена трением жидкости о стенки. Вдали от стенок течение не осложнено их влиянием и принято называть свободным течением.

Течения жидкости можно разделить на два класса: потенциальные и вихревые. В случае если вращение элементарных объемов жидкости отсутствует, то течение потенциальное, в противном случае – вихревое.


Читайте также


  • - Звуковые волны. Ударные акустические волны

    ЭЛЕМЕНТЫ АКУСТИКИ Упругие волны, распространяющиеся в воздухе с частотой от 20 до 20 000Гц, достигнув человеческого уха, вызывают звуковые ощущения. В соответствие с этим упругие волны в любой среде, имеющие частоту от 20 до 20 000Гц, называют звуковыми (акустическими) волнами,... [читать подробенее]


  • - Поверхностные акустические волны

    Рассмотрим волны Релея. Эти волны существуют только вблизи поверхности среды, отсюда название поверхностные. Поверхностные акустические волны находят широкое техническое применение в основном вследствие того, что их энергия сконцентрирована в сравнительно небольшом... [читать подробенее]


  • - Поверхностные акустические волны

    Важное практическое применение находят поверхностные волны в пьезоэлектрических кристаллах. В результате пьезоэффекта в кристалле под действием электрического поля возникают механические напряжения, а деформация кристалла, в свою очередь, приводит к изменению его... [читать подробенее]


  • - Акустические волны

    Акустическими волнами называются продольные волны, распространяющиеся в газообразных, жидких и твердых средах. Если частота волны лежит в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, то они называются звуковыми. Волны, частота которых меньше 20 Гц, называются инфразвуком, если больше 20 кГц... [читать подробенее]


  • - Звуковые волны (акустические волны)

    Упругие волны, обладающие частотами 16-20000 Гц. вызывают у человека ощущение звука Органами слуха человека не воспринимаются Интенсивность звука (сила звука) Величина, определяемая средней по времени энергией, переносимой звуковой волной за 1 с сквозь площадку 1м2... [читать подробенее]


  • - Звуковые волны (акустические волны)

    Упругие волны, обладающие частотами 16-20000 Гц. вызывают у человека ощущение звука Органами слуха человека не воспринимаются Интенсивность звука (сила звука) Величина, определяемая средней по времени энергией, переносимой звуковой волной за 1 с сквозь площадку 1м2... [читать подробенее]


  • - Акустические волны

    Акустическими волнами называются продольные волны, распространяющиеся в газообразных, жидких и твердых средах. Если частота волны лежит в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, то они называются звуковыми. Волны, частота которых меньше 20 Гц, называются инфразвуком, если больше 20 кГц... [читать подробенее]


  • - Акустические волны

    Акустическими волнами называются продольные волны, распространяющиеся в газообразных, жидких и твердых средах. Если частота волны лежит в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, то они называются звуковыми. Волны, частота которых меньше 20 Гц, называются инфразвуком, если больше 20 кГц... [читать подробенее]