6. Елементи акустики***.

Звуковими хвилями (або звуком) називають пружні хвилі, дія яких на вухо людини створює слухові відчуття. Більшість людей сприй­має як звук хвилі з частотами коливань від (16 - 20) Гц до 20 кГц. (більш низькі частоти відповідають інфразвуку,- а більш високі — ультразвуку).

Швидкість звуку в речовинах визначається їх пружністю і густиною

( ).

Мінімальна швикість звуку у газах (v_{у повітрі}= 330-340 м/с, в залеж­ності від температури: чим >Т, тим >v); максимальна — у твердих тілах (v_{у сталях} ≈ 5000 м/с); рідини займають проміжне положення (v_{у воді} ≈ 1500 м/с),

Є об'єктивні характеристики звукових хвиль, наприклад — енергія хвилі W чи інтенсивність хвилі I.

( - секунду через одиничну площадку у просторі.)

Гучність — не об'єктив­на, а суб'єктивна характеристика звуку. Вона залежить не тільки від об'єктивних характеристик (чим більше I, тим більша гучність), але й від індивідуальних особливостей органів слуху даної людини.

Тон звуку (звукова тональність) — теж суб'єктивна характеристика зву­ку, що визначаєтся об'єктивною характеристикою — частотою (чим більше V, тим вищий тон і навпаки).

Будь-який звук є накладанням коливань з певним набором частот.

Висота тону визначається основною (найменшою) частотою. Кількість таких частот визначає тембр звуку.

Щоб викликати відчуття звуку, хвиля повинна мати деяку мінімальну інтенсивність, яка називається границею чутливості.

Якщо інтенсивність І 1 – 10 - відчувається лише біль. Це значення називається границею болю.

Гучність , . При цьому границя чутливості при частоті 1 000Гц рівна 0, L=0. [L] = 1 Бел, дБ 1дБ =

Швидкість поширення звуку не залежить від руху джерела або приймача звуку. Але у випадку, коли джерело або приймач звуку рухаються відносно середовища, в якому поширюється звук, сприйнята частота відрізняється від частоти джерела звуку. Така зміна частоти звуку, що сприймається, при відносному русі джерела та приймача називається ефектом Доплера. При наближенні приймача до джерела звуку:

v₀ – частота джерела звуку

v’- частота, яку сприймає приймач

V- швидкість поширення звуку в середовищі

V’-швидкість руху приймача звуку.

При віддаленні приймача від джерела .

Контрольні питання

1. Дайте визначення хвилі, укажіть основні характеристики хвиль.

2. Назвіть два види хвиль, дайте їм визначення та наведіть приклади.

3. Запишіть та охарактеризуйте рівняння плоскої, сферичної та стоячої хвилі.

4. З рівняння хвилі отримайте вирази для розподілу швидкостей та енергій в хвилі.

5. Дайте визначення потоку енергії, густині потоку енергії, вектору Умова.

6. Дайте визначення явищу інтерференції. Запишіть умови максимума та мінімума при інтерференції.

7. Які умови потрібні для утворення інтерференційної картини? Як називаються такі хвилі?

8. Дайте визначення звуку, укажіть основні характеристики звуку та порівняйте їх з характеристиками хвиль.

9. Назвіть властивості хвиль та наведіть приклади їх проявів у механічних та електромагнітних явищах.