 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
147
Рис. 17.2. Виды волн: а) плоская; б) сферическая
Источник звуковых колебаний, возбуждающий плоские волны, представляет собой плоскую
поверхность, размер которой существенно больше длины волны. Фронты этих волн расположены
параллельно плоскости возбуждения.
Сферическая волна создается маленьким по сравнению с длиной волны возбудителем колебаний –
точечным источником звуковых колебаний. При очень большом (бесконечном) удалении источника
звуковых колебаний сферические волны могут частично становиться плоскими.
Тип распространяющейся в звукопроводящем материале волны зависит от его вида и размеров, а
также от длины волны. Рассмотрим важный с практической точки зрения случай распространения
звуковых волн в неограниченных средах, размеры которых значительно больше длины волны. В этих
средах распространяются продольные и поперечные волны. В продольной волне меняются местами
зоны сжатия (области с повышенным давлением) и зоны растяжения (области с пониженным
давлением). Поэтому другое название этих волн – волны сжатия (волны давления). Для этих волн
направление колебания частиц совпадает с направлением распространения волны. В природе такой тип
волн распространяется в твердых, жидких и газообразных средах, например слышимый звук в воздухе.
Для поперечных волн направление колебания частиц перпендикулярно направлению
распространения волны. Эти волны также носят название сдвиговых волн, так как вызывают в
звукопроводящем материале сдвиг. Они могут распространяться только в твердой среде.
Скорость V распространения колебаний в пространстве называется скоростью волны. Связь между
длиной волны
?
, скоростью волны V и периодом колебания T дается выражением:
?=VT,
(17.6)
откуда V=
.
T
(17.7)
Учитывая, что частота колебания связана с периодом соотношением (17.1), скорость волны можно
выразить через частоту:
V=?f.
Скорость распространения звуковых волн в газообразной среде (идеальный газ) определяется
выражением:
,
)
/
(Р
Х
C
газ
(17.8)
где
Х – показатель адиабаты (постоянная величина, для воздуха равная 1,41);
Р – давление газа;
? – плотность газа.
По современным измерениям скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 331 м/с. В
табл. 17.1 приведены скорости распространения звуковых волн в различных веществах при комнатной
температуре.
Звуковые волны переносят энергию. Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо
точке среды вводят понятие интенсивности звука – это количество энергии, переносимое звуковой
волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной (расположенной под