Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

ЗВУК КАК ФИЗИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Лекция 4. БИОАКУСТИКА

 

Акустикой (греч. акустикос — слуховой) называют область физики, исследующую упругие колебания и волны, методы получения и регистрации этих волн, их взаимодействие с веществом и биологическими объектами, а также их разнообразные применения.

Звук в широком смысле слова представляет собой упругие волны, распространяющиеся в газообразных, жидких и твердых веществах с частотами от 20 до 20000 Гц. В узком смысле слова под звуком понимают явление субъективного восприятия этих волн человеком или животными. Чем больше частота, тем более высоким по тону воспринимается звук. Так, мычанию быка соответствует частота около 50 Гц (длина волны в воздухе 6,6 м), а комариному писку — частота порядка 10 кГц (длина волны около 3 см).

Акустические волны – это механические волны, они отсутствуют в вакууме (в вакууме нет звука). Акустические волны в твердых телах могут быть поперечными (_^_) и продольными (||), а в жидкостях и газах, в которых отсутствуют деформации сдвига, возможны только продольные волны, представляющие собой чередующиеся области сгущений и разрежений среды.

Скорости звука в твердых телах ^ и сII ) и в идеальном газе (сг) можно вычислить по формулам

где Е — модуль Юнга; G — модуль сдвига; s — коэффициент Пуассона; r — плотность среды; Т — абсолютная температура; m — молярная масса; R — универсальная газовая постоянная и g = CP/CV — отношение теплоемкости вещества при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.

Скорости звука в газах по порядку величины сравнимы со средними скоростями движения молекул газа, которые при нормальных условиях равны сотням м/с. Скорости звука в жидкостях находятся в пределах от 1 до 1,5 км/с. Поскольку мягкие ткани животных состоят в значительной степени из водных растворов, то скорость распространения звука в них примерно такая же, как в воде Скорости звука в твердых телах равны 2—6 км/с.

Область вещества, в которой распространяется звуковая волна, называют акустическим полем, которое характеризуют интенсивностью звуковой волны и акустическим давлением.

Интенсивностью волны I называют величину, численно равную средней по времени энергии Е, переносимой волной в единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения волны:

где S — площадь поверхности, через которую проходит волна; t — время ее прохождения через эту поверхность. Единица из­мерения интенсивности волны: Дж/(м2-с) =Вт/м2.

Звуковым, или акустическим, давлением называют добавочное давление (избыточное над средним давлением окружающей среды, например над атмосферным давлением), образующееся в участках сгущения частиц в акустической волне. Амплитудное значение акустического давления ра связано с амплитудой волны А, ее циклической частотой w, скоростью распространения в веществе с и плотностью вещества r следующим соотношением

Произведение Aw есть величина амплитуды колебательной скорости частиц вещества в волне, а величина rс называется удельным волновым, или акустическим, сопротивлением среды и характеризует рассеяние энергии волны в акустическом поле*.

Затухание звука обусловлено тремя причинами: поглощением, рассеянием на неоднородностях среды и увеличени ем поверхности волнового фронта с расстоянием. Интенсивность сферической звуковой волны убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника звука. Последний фактор можно уменьшить, если создать условия для распространения звуковой волны с плоским фронтом. Тогда в однородной среде ослабление звука происходит только за счет его поглощения.

Звуки какой-либо одной частоты, так называемые «чистые тоны», редко встречаются в природе. Гораздо чаще приходится иметь дело со звуковыми колебаниями, график которых изобра жается не синусоидой, а сложной периодической функцией. Со гласно теореме Фурье любую сложную периодическую функцик x(t) можно представить в виде суммы гармонических составля ющих

Первый член в этой формуле характеризует основной тон, а остальные члены с более высокими частотами представляют

собой дополнительные тоны (обертоны), определяющие тембр звука. Основной тон вместе с обертонами определяет акустический спектр звука.

В отличие от музыкальных звуков, состоящих из конечного числа обертонов, шумы представляют собой негармонические звуки, частота и амплитуда которых изменяются со временем, в результате чего в спектре шума присутствует огромное число обертонов, т.е. спектр шума сплошной. От вида спектра зависит и восприятие шума (треск, шипение, щелканье).

 

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.