Mga pisikal na dami na nagpapakilala sa larangan ng tunog. Sound field at ang mga katangian nito
Ang sound field ay nauunawaan bilang ang limitadong lugar ng espasyo kung saan ang isang hydroacoustic na mensahe ay nagpapalaganap. Ang sound field ay maaaring umiral sa anumang nababanat na daluyan at kumakatawan sa mga vibrations ng mga particle nito na nagreresulta mula sa impluwensya ng panlabas na nakakagambalang mga kadahilanan. Ang isang natatanging tampok ng prosesong ito mula sa anumang iba pang nakaayos na paggalaw ng mga particle ng daluyan ay na may maliliit na kaguluhan ang pagpapalaganap ng mga alon ay hindi nauugnay sa paglipat ng sangkap mismo. Sa madaling salita, ang bawat butil ay nag-o-oscillate na may kaugnayan sa posisyon na inookupahan nito bago ang kaguluhan.
Ang isang perpektong nababanat na daluyan kung saan ang isang sound field ay nagpapalaganap ay maaaring katawanin bilang isang hanay ng mga ganap na matibay na elemento na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng nababanat na mga bono (Larawan 2.2). Ang kasalukuyang estado ng isang oscillating particle ng medium na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng displacement U nito na may kaugnayan sa posisyon ng equilibrium, oscillatory speed v at oscillation frequency. Ang oscillatory velocity ay tinutukoy ng unang pagkakataon na derivative ng particle displacement at isang mahalagang katangian ng prosesong isinasaalang-alang. Bilang isang patakaran, ang parehong mga parameter ay maharmonya na pag-andar ng oras.
Particle 1 (Fig. 1.1), na inilipat ng isang halagang U mula sa posisyon ng ekwilibriyo nito,
Ang pagputol ng nababanat na mga bono ay nakakaapekto sa mga particle na nakapalibot dito, na nagiging sanhi ng paglilipat din ng mga ito. Bilang resulta, ang kaguluhang dala mula sa labas ay nagsimulang kumalat sa karera.
tinitingnang kapaligiran. Kung ang batas ng pagbabago sa displacement ng particle 1 ay tinutukoy ng equality U U sint, kung saan ang Um ay ang amplitude ng oscillation ng particle, at ay ang oscillation frequency, kung gayon ang law of motion ng isa pang i Ang mga particle ay maaaring ipakita bilang:
Ui Umi sin(t i), (2.1)
kung saan ang Umi ay ang amplitude ng vibration ng ith particle, i ay ang phase shift ng mga vibrations na ito. Habang lumalayo tayo sa pinagmumulan ng paggulo ng medium (particle 1), bababa ang mga halaga ng oscillation amplitudes na Umi dahil sa pagwawaldas ng enerhiya, at tataas ang phase shift i dahil sa limitadong bilis ng pagpapalaganap ng excitation. Kaya, ang sound field ay maaari ding maunawaan bilang isang set ng mga oscillating particle ng medium.
Kung sa isang sound field pipili tayo ng mga particle na may parehong oscillation phase, makakakuha tayo ng curve o surface, na tinatawag na wave front. Ang harap ng alon ay patuloy na lumalayo mula sa pinagmumulan ng kaguluhan sa isang tiyak na bilis, na tinatawag na bilis ng pagpapalaganap ng harap ng alon, ang bilis ng pagpapalaganap ng alon, o simpleng bilis ng tunog sa isang partikular na daluyan. Ang vector ng tinukoy na bilis ay patayo sa ibabaw ng harap ng alon sa puntong isinasaalang-alang at tinutukoy ang direksyon ng sound beam kung saan dumadaloy ang alon. Ang bilis na ito ay makabuluhang nakasalalay sa mga katangian ng daluyan at nito kasalukuyang estado. Sa kaso ng pagpapalaganap ng sound wave sa dagat, ang bilis ng tunog ay nakasalalay sa temperatura ng tubig, density nito, kaasinan at maraming iba pang mga kadahilanan. Kaya, sa pagtaas ng temperatura ng 1 0C, ang bilis ng tunog ay tumataas ng humigit-kumulang 3.6 m/s, at sa pagtaas ng lalim ng 10 m, tumataas ito ng humigit-kumulang 0.2 m/s. Sa karaniwan, sa mga kondisyon ng dagat, ang bilis ng tunog ay maaaring mag-iba sa loob ng saklaw na 1440 – 1585 m/s. Kung ang medium ay anisotropic, i.e. pagkakaroon ng iba't ibang mga katangian sa iba't ibang direksyon mula sa gitna ng kaguluhan, kung gayon ang bilis ng pagpapalaganap ng sound wave ay magkakaiba din, depende sa mga katangiang ito.
Sa pangkalahatan, ang bilis ng pagpapalaganap ng sound wave sa isang likido o gas ay tinutukoy ng sumusunod na expression:
s K, (2.2) 0
kung saan ang K ay ang modulus ng volumetric elasticity ng medium, 0 ay ang density ng undisturbed medium, ang static density nito. Ang modulus ng bulk elasticity ay ayon sa bilang na katumbas ng stress na nanggagaling sa medium sa unit nito na relatibong deformation.
Ang isang elastic wave ay tinatawag na longitudinal kung ang mga vibrations ng mga particle na pinag-uusapan ay nangyayari sa direksyon ng pagpapalaganap ng wave. Ang isang alon ay tinatawag na transverse kung ang mga particle ay nag-o-oscillate sa mga eroplano na patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon.
Ang mga transverse wave ay maaari lamang lumitaw sa isang daluyan na may nababanat na hugis, i.e. kayang lumaban sa shear deformation. Ang mga solidong katawan lamang ang may ganitong katangian. Ang mga longitudinal wave ay nauugnay sa volumetric na deformation ng medium, kaya maaari silang magpalaganap pareho sa mga solido, at sa likido at gas na media. Ang isang pagbubukod sa panuntunang ito ay ang mga alon sa ibabaw na nabuo sa libreng ibabaw ng isang likido o sa mga interface ng hindi mapaghalo na media na may iba't ibang pisikal na katangian. Sa kasong ito, ang mga likidong particle ay sabay-sabay na nagsasagawa ng mga longitudinal at transverse oscillations, na naglalarawan ng elliptical o mas kumplikadong mga trajectory. Ang mga espesyal na katangian ng mga alon sa ibabaw ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga puwersa ng grabidad at pag-igting sa ibabaw ay may mahalagang papel sa kanilang pagbuo at pagpapalaganap.
Sa panahon ng proseso ng mga oscillations sa isang nababagabag na daluyan, lumilitaw ang mga zone ng pagtaas at pagbaba ng presyon at density na may kaugnayan sa estado ng balanse. Ang presyon р р1 р0, kung saan ang р1 ay ang agarang halaga nito sa field ng tunog, at ang р0 ay ang static na presyon ng medium sa kawalan ng paggulo, ay tinatawag na tunog at katumbas ng bilang sa puwersa kung saan kumikilos ang alon. sa isang unit area na naka-install patayo sa direksyon ng pagkalat nito. Ang sound pressure ay isa sa ang pinakamahalagang katangian estado ng kapaligiran.
Upang masuri ang mga pagbabago sa density ng medium, ginagamit ang isang kamag-anak na halaga, na tinatawag na compaction , na tinutukoy ng sumusunod na pagkakapantay-pantay:
1 0 , (2.3) 0
kung saan ang 1 ay ang agarang halaga ng density ng medium sa punto ng interes sa amin, at 0 ay ang static density nito.
Ang lahat ng mga parameter sa itaas ay maaaring matukoy kung ang isang tiyak na scalar function, na tinatawag na oscillatory velocity potential, ay kilala. Alinsunod sa Helmholtz theorem, ang potensyal na ito ay ganap na nailalarawan ang mga acoustic wave sa likido at gas na media at nauugnay sa oscillatory velocity v sa pamamagitan ng sumusunod na pagkakapantay-pantay:
v grad . (2.4)
Ang isang longitudinal sound wave ay tinatawag na plane kung ang potensyal nito at iba pang kaugnay na dami na nagpapakilala sa sound field ay nakadepende lamang sa oras at isa sa mga Cartesian coordinate, halimbawa, x (Fig. 2.3).
Kung ang mga nabanggit na dami ay nakasalalay lamang sa oras at distansya r mula sa ilang punto sa espasyo, na tinatawag na sentro ng alon, ang longitudinal sound wave ay tinatawag na spherical. Sa unang kaso, ang harap ng alon ay magiging
z Plane wave z Spherical wave
kanin. 2.3 Kumaway sa harap
isang linya o eroplano, sa pangalawa - isang arko o seksyon ng isang spherical na ibabaw.
Sa elastic media, kapag isinasaalang-alang ang mga proseso sa sound field, maaaring gamitin ang prinsipyo ng superposition. Kaya, kung ang isang sistema ay ipinamamahagi sa kapaligiran
mga alon na tinutukoy ng mga potensyal 1…n, kung gayon ang potensyal ay magiging katumbas ng kabuuan ipinahiwatig na mga potensyal:
n i. 1
resultang alon
Gayunpaman, kapag isinasaalang-alang ang mga proseso sa makapangyarihang mga larangan ng tunog, dapat isaalang-alang ng isa ang posibilidad ng mga di-linear na epekto na maaaring gawing hindi katanggap-tanggap ang paggamit ng prinsipyo ng superposisyon. Bukod dito, sa mataas na antas
Ang isang epekto na nakakagambala sa kapaligiran ay maaaring radikal na makagambala sa mga nababanat na katangian ng kapaligiran. Kaya, sa isang likidong daluyan, ang mga puwang na puno ng hangin ay maaaring lumitaw, ang kemikal na istraktura nito ay maaaring magbago, atbp. Sa modelong ipinakita nang mas maaga (Larawan 2.2), ito ay katumbas ng pagsira sa mga elastic bond sa pagitan ng mga particle ng medium. Sa kasong ito, ang enerhiya na ginugol sa paglikha ng mga panginginig ng boses ay halos hindi ililipat sa iba pang mga layer, na magiging imposible upang malutas ang isa o isa pang praktikal na problema. Ang inilarawang phenomenon ay tinatawag na cavitation.1
Mula sa punto ng view ng enerhiya, ang isang sound field ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng isang daloy ng sound energy o sound power P, na tinutukoy ng dami ng sound energy W na dumadaan sa ibabaw na patayo sa direksyon ng wave propagation sa bawat unit time:
Р W . (2.6)
Ang lakas ng tunog, na nauugnay sa lugar s ng ibabaw na isinasaalang-alang, ay tumutukoy sa intensity ng sound wave:
Ako s st . (2.7)
Sa huling expression, ipinapalagay na ang enerhiya ay ibinahagi nang pantay-pantay sa lugar s.
Ang mga elastic wave na nagpapalaganap sa tuluy-tuloy na media ay tinatawag na sound wave. Sa totoo lang tunog ay tinatawag na mga alon na ang mga frequency ay nasa loob ng saklaw ng persepsyon ng organ ng pandinig ng tao. Ang pandamdam ng tunog ay nangyayari sa isang tao kung ang kanyang hearing aid ay nalantad sa mga alon na may dalas na humigit-kumulang 16 hanggang 20,000 Hz. Ang mga alon na may dalas na nakahiga sa labas ng mga hangganang ito ay hindi maririnig, dahil hindi sila lumilikha ng mga pandinig na sensasyon. Elastic waves na may frequency na mas mababa sa 16 Hz ay tinatawag infrasound, at may dalas na 20,000 Hz hanggang 10 8 -10 9 Hz- ultrasound. Ang larangan ng pisika na nag-aaral kung paano nasasabik ang mga sound wave, kung paano sila nagpapalaganap, at kung paano sila nakikipag-ugnayan sa isang medium ay tinatawag na acoustics.
Ang mga pangkalahatang prinsipyo ng vibrational at wave na mga uri ng mekanikal na paggalaw na nakuha namin sa mga nakaraang kabanata ay naaangkop din sa pag-aaral ng acoustic phenomena. Gayunpaman, ang isang bilang ng mga espesyal na isyu na may kaugnayan sa mga kakaiba ng sound perception at ang teknikal na paggamit nito ay humantong sa paghihiwalay ng acoustics sa isang espesyal na larangan ng pisika.
Para sa paglitaw at pagpapalaganap ng mga sound wave, ang pagkakaroon ng isang nababanat na daluyan (solid na katawan, hangin, tubig) ay kinakailangan. Para ma-verify ito, maglagay tayo ng regular na electric bell sa ilalim ng air bell. Hanggang sa ang hangin ay pumped out mula sa ilalim ng kampana, ang kampana ay malinaw na maririnig. Habang binubomba palabas ang hangin, humihina ang tunog at tuluyang mawawala. Ang kapaligiran ng hangin sa ilalim ng kampana ay nagiging napakabihirang na hindi na ito makapagpapadala ng mga tunog na panginginig ng boses. Ang rarefaction ay dapat na tulad na ang mga molekula ng gas ay nahihiwalay sa isa't isa sa mga distansyang mas malaki kaysa sa mga distansya kung saan lumilitaw ang mga puwersa ng molecular interaction. Pagkatapos, ang mga molekula na nakatanggap ng isang tiyak na dami ng paggalaw mula sa martilyo ng kampanilya ay hindi maaaring ilipat ito nang direkta sa mga kalapit na molekula, ngunit nagwawala sa panahon ng mga random na banggaan, na ipinagpapalit sa thermal motion.
Tulad ng nakita natin, ang paglitaw ng mga alon ay posible kung ang daluyan ay nagbibigay ng nababanat na pagtutol sa pagpapapangit at may pagkawalang-kilos.
Ang isang solidong katawan ay lumalaban sa parehong mga pahaba na pagpapapangit - pag-igting at compression, at paggugupit. Samakatuwid, sa isang solidong katawan, ang mga sound wave ay maaaring maging parehong longitudinal at transverse. Sa mga likido at gas na hindi nag-aalok ng shear resistance sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga sound wave ay paayon lamang.
Ang mga sound wave sa isang medium ay nilikha ng isang oscillating body. Halimbawa, ang vibration ng isang lamad ng telepono ay lumilikha ng sunud-sunod na mga compression at rarefactions sa katabing layer ng hangin, na kumakalat sa lahat ng direksyon.
Upang pag-aralan ang estado ng daluyan kung saan ang isang sound wave ay nagpapalaganap, maaari mong gamitin ang pamamaraan na ginamit namin kapag pinag-aaralan ang paggalaw ng isang likido. Sa bawat punto sa espasyo na puno ng isang daluyan sa isang estado ng sound motion, ang mga pana-panahong pagbabago ay nagaganap: a) ang posisyon ng particle na may kaugnayan sa equilibrium isa, b) ang bilis ng displacement ng particle, c) ang magnitude ng pressure ( compression at rarefaction) na nauugnay sa kanilang average na halaga na umiiral sa isang hindi nababagabag na medium. Ang pagbabago sa presyon sa kasong ito ay tinatawag kalabisan o presyon ng tunog. Kung iniisip natin na sa bawat punto sa kapaligiran ay may mga miniature na sensor ng mga device na sumusukat sa mga dami na ito, kung gayon ang kanilang sabay-sabay na pagbabasa ay magbibigay sa atin ng instant na larawan ng estado ng kapaligiran. Ang isang serye ng mga ganoong instant na larawan na sumusunod sa isa't isa ay magbibigay ng pagbabago sa estado ng kapaligiran sa paglipas ng panahon. Dahil ang paggalaw ng alon ay panaka-nakang pareho sa oras at sa espasyo, kung gayon, alam ang bilis ng pagpapalaganap ng isang sound wave at pagmamasid sa pagbabago sa mga katangian sa itaas sa isang punto ng isang isotropic medium na may mababang attenuation, mahahanap natin ang mga ito para sa buong espasyo. inookupahan ng daluyan kung saan nagpapalaganap ang mga sound wave Ang puwang na puno ng medium sa isang estado ng sound motion ay tinatawag na sound field.
Tunog- psychophysiological sensation na sanhi ng mekanikal na vibrations ng mga particle ng isang nababanat na daluyan. Ang mga sound vibrations ay tumutugma sa frequency range sa hanay na 20...20,000 Hz. Mga oscillation na may dalas mas mababa sa 20 Hz ay tinatawag na infrasonic, at higit sa 20,000 Hz - ultrasonic. Ang pagkakalantad ng isang tao sa infrasonic vibrations ay nagdudulot ng hindi kasiya-siyang sensasyon. Sa kalikasan, ang infrasonic vibrations ay maaaring mangyari sa panahon ng mga alon ng dagat at vibrations ng ibabaw ng mundo. Ang mga ultrasonic vibrations ay ginagamit para sa mga therapeutic na layunin sa gamot at sa mga elektronikong aparato, tulad ng mga filter. Ang paggulo ng tunog ay nagdudulot ng oscillatory na proseso na nagbabago sa presyon sa nababanat na daluyan kung saan ang alternating mga layer ng compression at rarefaction, nagpapalaganap mula sa pinagmumulan ng tunog sa anyo ng mga sound wave. Sa likido at gas na media, ang mga particle ng daluyan ay nag-o-oscillate na may kaugnayan sa posisyon ng equilibrium sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon, i.e. ang mga alon ay pahaba. Ang mga transverse wave ay nagpapalaganap sa solids dahil ang mga particle ng medium ay nag-vibrate sa isang direksyon na patayo sa linya ng pagpapalaganap ng wave. Ang espasyo kung saan nagpapalaganap ang mga sound wave ay tinatawag na sound field. Ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng isang libreng field ng tunog, kapag ang impluwensya ng nakapaloob na mga ibabaw na sumasalamin sa mga sound wave ay maliit, at isang nagkakalat na field ng tunog, kung saan sa bawat punto ang lakas ng tunog sa bawat unit area ay pareho sa lahat ng direksyon. Ang pagpapalaganap ng mga alon sa isang sound field ay nangyayari sa isang tiyak na bilis, na tinatawag na bilis ng tunog. Formula (1.1)
c = 33l√T/273, kung saan ang T ay ang temperatura sa Kelvin scale.
Sa mga kalkulasyon, ipinapalagay ang c = 340 m/s, na humigit-kumulang tumutugma sa temperatura na 17°C sa normal na presyon ng atmospera. Ang ibabaw na nagkokonekta sa mga katabing punto ng field na may parehong yugto ng oscillation (halimbawa, mga punto ng condensation o rarefaction) ay tinatawag kaway sa harap. Ang pinakakaraniwang sound wave ay spherical At patag na harap ng alon. Ang harap ng isang spherical wave ay may hugis ng isang bola at nabuo sa isang maikling distansya mula sa pinagmulan ng tunog kung ang mga sukat nito ay maliit kumpara sa haba ng ibinubuga na alon. Ang harap ng isang alon ng eroplano ay may hugis ng isang eroplano na patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng sound wave (sound beam). Ang mga alon na may patag na harap ay nabuo sa malalaking distansya mula sa pinagmumulan ng tunog kumpara sa haba ng daluyong. Nailalarawan ang field ng tunog presyon ng tunog, bilis ng oscillatory, intensity ng tunog At density ng enerhiya ng tunog.
Presyon ng tunog ay ang pagkakaiba sa pagitan ng agarang halaga ng presyon ng frame sa isang punto sa medium kapag ang isang sound wave ay dumaan dito at ang atmospheric pressure ras sa parehong punto, i.e. r = r ac - r am. Ang SI unit ng sound pressure ay newton per metro kwadrado: 1 N/m 2 = 1 Pa (pascal). Ang mga tunay na pinagmumulan ng tunog ay lumilikha, kahit na sa pinakamalakas na tunog, ang mga presyur ng tunog ay libu-libong beses na mas mababa kaysa sa normal na presyon ng atmospera.
Bilis ng oscillatory kumakatawan sa bilis ng oscillation ng mga particle ng medium sa paligid ng kanilang rest position. Ang bilis ng vibrational ay sinusukat sa metro bawat segundo. Ang bilis na ito ay hindi dapat malito sa bilis ng tunog. Ang bilis ng tunog ay isang pare-parehong halaga para sa isang naibigay na daluyan, ang bilis ng vibrational ay variable. Kung ang mga particle ng medium ay gumagalaw sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon, kung gayon ang oscillatory velocity ay itinuturing na positibo, at kapag ang mga particle ay lumipat sa kabaligtaran na direksyon, ito ay itinuturing na negatibo. Ang mga tunay na pinagmumulan ng tunog, kahit na sa pinakamalakas na tunog, ay nagdudulot ng mga vibrational na bilis ng ilang libong beses na mas mababa kaysa sa bilis ng tunog. Para sa isang eroplanong sound wave, ang formula para sa vibrational velocity ay may anyo (1.2)
V = p/ρ·s, kung saan ang ρ ay air density, kg/m3; s - bilis ng tunog, m/s.
Ang produktong ρ·с para sa mga partikular na kondisyon ng atmospera ay isang pare-parehong halaga, ito ay tinatawag acoustic resistance.
Tindi ng tunog- ang dami ng enerhiya na dumadaan bawat segundo sa isang unit area na patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng sound wave. Ang intensity ng tunog ay sinusukat sa watts per square meter (W/m2).
Densidad ng Enerhiya ng Tunog ay ang dami ng enerhiya ng tunog na nakapaloob sa isang unit volume ng sound field: ε = J/c.
Talasalitaan
Panitikan
Lecture 6 PROTEKSYON SA INGAY
Kabilang sa mga pangunahing pandama ng tao, ang pandinig at paningin ay gumaganap ng pinakamahalagang papel - pinapayagan nila ang isang tao na makabisado ang mga patlang ng tunog at visual na impormasyon.
Kahit na ang isang mabilis na pagsusuri ng sistema ng tao-machine-environment ay nagbibigay ng dahilan upang isaalang-alang ang isa sa mga priyoridad na problema ng pakikipag-ugnayan ng tao sa kapaligiran, lalo na sa lokal na antas (workshop, site), ang problema ng polusyon sa ingay.
Ang pangmatagalang pagkakalantad sa ingay ay maaaring humantong sa pagkawala ng pandinig at, sa ilang mga kaso, sa pagkabingi. Ang polusyon sa ingay sa lugar ng trabaho ay may masamang epekto sa mga manggagawa: bumababa ang atensyon, tumataas ang pagkonsumo ng enerhiya sa parehong pisikal na aktibidad, bumabagal ang bilis ng mga reaksyon sa isip, atbp. Bilang resulta, bumababa ang produktibidad ng paggawa at ang kalidad ng trabahong isinagawa.
Ang kaalaman sa mga pisikal na batas ng proseso ng pagpapalabas at pagpapalaganap ng ingay ay magbibigay-daan sa paggawa ng mga desisyon na naglalayong bawasan ang negatibong epekto nito sa mga tao.
Tunog. Mga pangunahing katangian ng field ng tunog. Pagpapalaganap ng tunog
Konsepto tunog , bilang panuntunan, ay nauugnay sa mga pandinig na sensasyon ng isang taong may normal na pandinig. Ang mga pandinig na sensasyon ay sanhi ng mga panginginig ng boses ng isang nababanat na daluyan, na mga mekanikal na panginginig ng boses na kumakalat sa isang gas, likido o solidong daluyan at nakakaapekto sa mga organo ng pandinig ng tao. Sa kasong ito, ang mga panginginig ng boses ng kapaligiran ay itinuturing na tunog lamang sa isang tiyak na saklaw ng dalas (16 Hz - 20 kHz) at sa mga presyon ng tunog na lumalampas sa threshold ng pandinig ng tao.
Ang mga frequency ng vibrations ng medium na nasa ibaba at sa itaas ng hanay ng audibility ay tinatawag ayon sa pagkakabanggit infrasonic At ultrasonic . Ang mga ito ay hindi nauugnay sa mga pandinig na sensasyon ng isang tao at nakikita bilang mga pisikal na impluwensya ng kapaligiran.
Ang mga tunog na panginginig ng boses ng mga particle ng isang nababanat na daluyan ay kumplikado at maaaring kinakatawan bilang isang function ng oras a = a(t)(Larawan 1, A).
kanin. 1. Panginginig ng boses ng mga particle ng hangin.
Ang pinakasimpleng proseso ay inilalarawan ng isang sinusoid (Larawan 1, b)
,
saan isang max- amplitude ng mga oscillations;
w = 2 p f - dalas ng anggular;
f- dalas ng oscillation.
Harmonic vibrations na may amplitude isang max at dalas f ay tinatawag na tono.
Depende sa paraan ng paggulo ng mga vibrations, mayroong:
Isang eroplanong sound wave na nilikha ng isang flat oscillating surface;
Isang cylindrical sound wave na nilikha ng radially oscillating side surface ng cylinder;
Isang spherical sound wave na nilikha ng isang point source ng vibration tulad ng isang pumipintig na bola.
Ang mga pangunahing parameter na nagpapakilala sa isang sound wave ay:
Presyon ng tunog p sv, Pa;
Tindi ng tunog ako, W/m2.
Haba ng daluyong ng tunog l, m;
Bilis ng pagpapalaganap ng alon s, m/s;
Dalas ng oscillation f, Hz.
Kung ang mga oscillations ay nasasabik sa isang tuluy-tuloy na daluyan, sila ay nagkakaiba sa lahat ng direksyon. Isang malinaw na halimbawa ay ang mga vibrations ng mga alon sa tubig. Mula sa pisikal na pananaw, ang pagpapalaganap ng mga vibrations ay binubuo ng paglipat ng momentum mula sa isang molekula patungo sa isa pa. Salamat sa nababanat na intermolecular bond, ang paggalaw ng bawat isa sa kanila ay inuulit ang paggalaw ng nauna. Ang paglipat ng salpok ay nangangailangan ng isang tiyak na tagal ng oras, bilang isang resulta kung saan ang paggalaw ng mga molekula sa mga punto ng pagmamasid ay nangyayari na may pagkaantala na may kaugnayan sa paggalaw ng mga molekula sa zone ng paggulo ng mga vibrations. Kaya, ang mga vibrations ay nagpapalaganap sa isang tiyak na bilis. Bilis ng sound wave Sa- Ito pisikal na ari-arian kapaligiran.
Ang mga tunog na panginginig ng boses sa hangin ay humahantong sa compression at rarefaction nito. Sa mga lugar ng compression, tumataas ang presyon ng hangin, at sa mga lugar ng rarefaction ay bumababa ito. Ang pagkakaiba sa pagitan ng presyon na umiiral sa isang nababagabag na daluyan p Wed sa ngayon, at atmospheric pressure p atm, tinawag presyon ng tunog (Larawan 2). Sa acoustics, ang parameter na ito ang pangunahing isa kung saan natutukoy ang lahat ng iba pa.
p sv = p Ikasal - p atm.
kanin. 2. Presyon ng tunog
Ang daluyan kung saan ang tunog ay nagpapalaganap ay may tiyak acoustic resistance Z A, na sinusukat sa Pa*s/m (o sa kg/(m 2 *s) at ang ratio ng sound pressure p tunog sa vibrational velocity ng mga particle ng medium u:
z A = p tunog /u =r*Kasama,
saan kasama si - bilis ng tunog , m; r - density ng medium, kg/m3.
Para sa iba't ibang mga halaga ng kapaligiran ZA ay magkaiba.
Ang sound wave ay isang carrier ng enerhiya sa direksyon ng paggalaw nito. Ang dami ng enerhiya na inilipat ng isang sound wave sa isang segundo sa pamamagitan ng isang seksyon na may isang lugar na 1 m 2 patayo sa direksyon ng paggalaw ay tinatawag intensity ng tunog . Ang intensity ng tunog ay tinutukoy ng ratio ng sound pressure sa acoustic resistance ng medium W/m2:
Para sa isang spherical wave mula sa isang sound source na may kapangyarihan W, W sound intensity sa ibabaw ng isang globo ng radius r ay katumbas ng:
ako= W / (4p r 2),
ibig sabihin, intensity spherical wave bumababa sa pagtaas ng distansya mula sa pinagmulan ng tunog. Kailan alon ng eroplano Ang intensity ng tunog ay hindi nakasalalay sa distansya.
6.1.1 . Acoustic field at mga katangian nito
Ang ibabaw ng katawan na nag-vibrate ay isang emitter (pinagmulan) ng sound energy, na lumilikha ng acoustic field.
Acoustic field tinatawag na rehiyon ng isang nababanat na daluyan, na isang paraan ng pagpapadala ng mga acoustic wave. Ang acoustic field ay nailalarawan sa pamamagitan ng:
- presyon ng tunog p sv, Pa;
- acoustic resistance Z A, Pa*s/m.
Ang mga katangian ng enerhiya ng acoustic field ay:
- intensity I, W/m2;
- lakas ng tunog W, Ang W ay ang dami ng enerhiya na dumadaan sa bawat yunit ng oras sa ibabaw na nakapalibot sa pinagmumulan ng tunog.
Ang isang mahalagang papel sa pagbuo ng acoustic field ay nilalaro ni katangian ng direksiyon ng pagpapalabas ng tunog F , ibig sabihin. angular spatial distribution ng sound pressure na nabuo sa paligid ng source.
Ang lahat ng mga dami na ito ay magkakaugnay at nakasalalay sa mga katangian ng daluyan kung saan ang tunog ay nagpapalaganap. Kung ang acoustic field ay hindi limitado sa ibabaw at umaabot halos hanggang sa infinity, kung gayon ang naturang field ay tinatawag na isang libreng acoustic field. Sa isang nakakulong na espasyo (halimbawa, sa loob ng bahay), ang pagpapalaganap ng mga sound wave ay nakasalalay sa geometry at acoustic na katangian ng mga ibabaw na matatagpuan sa landas ng mga alon.
Ang proseso ng pagbuo ng sound field sa isang silid ay nauugnay sa mga phenomena umalingawngaw At pagsasabog.
Kung ang isang mapagkukunan ng tunog ay nagsimulang gumana sa silid, pagkatapos ay sa unang sandali ng oras mayroon lamang kaming direktang tunog. Kapag naabot ng alon ang hadlang na sumasalamin sa tunog, nagbabago ang pattern ng field dahil sa hitsura ng mga sinasalamin na alon. Kung ang isang bagay na ang mga sukat ay maliit kumpara sa haba ng sound wave ay inilagay sa sound field, kung gayon halos walang pagbaluktot ng sound field ang naobserbahan. Para sa epektibong pagmuni-muni, kinakailangan na ang mga sukat ng sumasalamin na hadlang ay mas malaki kaysa o katumbas ng haba ng sound wave.
Ang sound field kung saan ito nangyayari malaking bilang ng sinasalamin ang mga alon na may iba't ibang direksyon, bilang isang resulta kung saan ang tiyak na density ng enerhiya ng tunog ay pareho sa buong field, ay tinatawag diffuse field.
Pagkatapos huminto ang pinagmulan sa paglabas ng tunog, ang acoustic intensity ng sound field ay bababa sa zero level sa loob ng walang katapusang oras. Sa pagsasagawa, ang isang tunog ay itinuturing na ganap na pinahina kapag ang intensity nito ay bumaba sa 10 6 na beses sa antas na umiiral sa sandaling ito ay naka-off. Anumang sound field bilang elemento ng vibrating medium ay may sariling sound attenuation na katangian - umalingawngaw(“pagkatapos ng tunog”).
Ang sound field ay isang rehiyon ng espasyo kung saan ang mga sound wave ay nagpapalaganap, iyon ay, acoustic vibrations ng mga particle ng isang elastic medium (solid, liquid o gaseous) na pumupuno sa rehiyong ito. Ang konsepto ng sound field ay karaniwang ginagamit para sa mga lugar na ang mga sukat ay nasa ayos ng o mas malaki kaysa sa sound wavelength.
Sa panig ng enerhiya, ang sound field ay nailalarawan sa density ng sound energy (ang enerhiya ng oscillatory process bawat unit volume) at ang intensity ng tunog.
Ang ibabaw ng katawan na nag-vibrate ay isang emitter (pinagmulan) ng sound energy, na lumilikha ng acoustic field.
Acoustic field tinatawag na rehiyon ng isang nababanat na daluyan, na isang paraan ng pagpapadala ng mga acoustic wave. Ang acoustic field ay nailalarawan sa pamamagitan ng:
· presyon ng tunog p sv, Pa;
· acoustic resistance z A, Pa*s/m.
Ang mga katangian ng enerhiya ng acoustic field ay:
· intensity I, W/m2;
· lakas ng tunog W, Ang W ay ang dami ng enerhiya na dumadaan sa bawat yunit ng oras sa ibabaw na nakapalibot sa pinagmumulan ng tunog.
Ang isang mahalagang papel sa pagbuo ng acoustic field ay nilalaro ni katangian ng direksiyon ng pagpapalabas ng tunog F, ibig sabihin. angular spatial distribution ng sound pressure na nabuo sa paligid ng source.
Ang lahat ng mga dami na ito ay magkakaugnay at nakasalalay sa mga katangian ng daluyan kung saan ang tunog ay nagpapalaganap.
Kung ang acoustic field ay hindi limitado sa ibabaw at umaabot halos hanggang sa infinity, kung gayon ang naturang field ay tinatawag na isang libreng acoustic field.
Sa isang nakakulong na espasyo (halimbawa, sa loob ng bahay), ang pagpapalaganap ng mga sound wave ay nakasalalay sa geometry at acoustic na katangian ng mga ibabaw na matatagpuan sa landas ng mga alon.
Ang proseso ng pagbuo ng sound field sa isang silid ay nauugnay sa mga phenomena umalingawngaw At pagsasabog.
Kung ang isang mapagkukunan ng tunog ay nagsimulang gumana sa silid, pagkatapos ay sa unang sandali ng oras mayroon lamang kaming direktang tunog. Kapag naabot ng alon ang hadlang na sumasalamin sa tunog, nagbabago ang pattern ng field dahil sa hitsura ng mga sinasalamin na alon. Kung ang isang bagay na ang mga sukat ay maliit kumpara sa haba ng sound wave ay inilagay sa sound field, kung gayon halos walang pagbaluktot ng sound field ang naobserbahan. Para sa epektibong pagmuni-muni, kinakailangan na ang mga sukat ng sumasalamin na hadlang ay mas malaki kaysa o katumbas ng haba ng sound wave.
Ang isang field ng tunog kung saan lumilitaw ang isang malaking bilang ng mga sinasalamin na alon sa iba't ibang direksyon, bilang isang resulta kung saan ang tiyak na density ng enerhiya ng tunog ay pareho sa buong field, ay tinatawag na diffuse field.
Pagkatapos huminto ang pinagmulan sa paglabas ng tunog, ang acoustic intensity ng sound field ay bababa sa zero level sa loob ng walang katapusang oras. Sa pagsasagawa, ang isang tunog ay itinuturing na ganap na pinahina kapag ang intensity nito ay bumaba sa 10 6 na beses sa antas na umiiral sa sandaling ito ay naka-off. Anumang sound field bilang elemento ng vibrating medium ay may sariling sound attenuation na katangian - umalingawngaw(“pagkatapos ng tunog”).
Mga artikulo sa paksa
