Основные понятия. Звук — упругие волны, распространяющиеся в упругой среде, колебания в среде, вызванные каким-либо источником

Звук — упругие волны, распространяющиеся в упругой среде, колебания в среде, вызванные каким-либо источником.

Звуковое поле — область среды, в которой распространяются звуковые волны. В звуковом поле возникают деформации разрежения и сжатия, что приводит к изменению давления в любой точке среды по сравнению с атмосферным, разность между этими давлениями называют звуковым давлением (Р).

В зависимости от среды, в которой распространяются упругие волны, звук подразделяется на воздушный и структурный.

Воздушный звук — звуковое поле, обусловленное передачей звука от источника к точке наблюдения по воздуху или через ограждающие конструкции.

Структурный звук — составляющая звукового поля, обусловленная излучением шума вибрирующими ограждающими конструкциями.

Звук характеризуется скоростью распространения звуковых волн (скорость звука), звуковым давлением, создаваемым в среде звуковыми волнами, направлением распространения звуковых волн, интенсивностью переноса звуковой энергии.

Скорость распространения звука зависит от характеристик среды, в которой распространяется звук. Скорость звука — функция плотности и упругости среды, а для газообразной среды — температуры.

Скорость звука в воздухе, м/с

где — температура окружающей среды, ^оС.

При температуре =20°С скорость звука в воздухе - 344 м/с. Скорость звука в чистой воде - 1348 м/с. Прикладное значение имеет также скорость звука в солёной воде океана. Скорость звука увеличивается в более солёной и более тёплой воде. При большем давлении скорость также возрастает, то есть чем глубже, тем скорость звука больше. Скорость звука в стали - 5029 м/с.

Для источника гармонических (синусоидальных) колебаний с частотой f, Гц, скорость звука:

где - длина звуковой волны, м.

Чем больше частота звука, тем меньше длина звуковой волны, и наоборот.

Характеристиками звуковых волн, связанными с их распространением, являются звуковой луч и фронт волны.

Звуковым лучом называют линию распространения звуковых волн, а фронтом звуковой волны — поверхность, соединяющую смежные точки с одинаковой фазой (например, разрежения) колебания. По форме фронта различают три типа звуковых волн: плоские (в виде плоскости, нормальной к направлению распространения волн), сферические (со сферическим фронтом) и цилиндрические (с фронтом в виде боковой поверхности цилиндра).

Распространение звука связано с переносом энергии. Средний поток звуковой энергии, проходящий в единицу времени через единицу поверхности, расположенную перпендикулярно распространению волны, называется интенсивностью звука, Вт/м²:

Интенсивность звука – вектор, поэтому в некоторых практических случаях используется скалярная величина – плотность звуковой энергии, Дж/м³:

Общее количество звуковой энергии, излучаемой источником в единицу времени, называется звуковой мощностью, Вт: