10.6. Поглощение, отражение и прохождение звука

Звуковая энергия, падающая на бесконечную ограждающую поверхность, частично поглощается ею, частично отражается, а частично проходит через нее (рис.10.6).

Рис. 10.6. Схема прохождения звука через преграду

Управление баланса звуковой энергии выглядит следующим образом:

. (10.22)

Отношение интенсивности прошедшего звука к интенсивности падающего называется коэффициентом звукопроводности:

. (10.23)

Звукоизолирующей называется величина, обратная коэффициенту звукопроводности_. Звукоизоляция характеризует процесс отражения звука и является мерой степени звуконепроницаемости преграды. Значение звукоизоляции определяется следующим образом:

. (10.24)

Коэффициент звукопоглощения определяется отношением интенсивности поглощенного в конструкции звука к интенсивности падающего:

. (10.25)

Звукопоглощение характеризует физический процесс перехода звуковой энергии в тепловую, а коэффициент звукопоглощения (α) служит мерой звукопоглощения.

Процесс отражения звука происходит не только при падении звука на преграду, но и при любом изменении акустического сопротивления среды, например в случае изменения сечения трубопровода (рис. 10.7).

Рис. 10.7. Отражение звука при изменении сечения трубопровода

Сопротивление в данном случае равно

, (10.26)

где ρc – удельное акустическое сопротивление среды; S – площадь сечения; с – скорость звука; ρ – плотность среды.

10.7. Интерференция звука

При распространении звука от различных источников звуковые волны могут взаимодействовать. Интерференция волн – это сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.

Простейшим случаем интерференции является сложение двух волн одинаковой частоты (рис. 10.8) при совпадении направлений колебаний. Для синусоидальных колебаний амплитуда результирующей волны равна

, (10.27)

где А₁ и А₂ – амплитуды накладывающихся волн; φ – разность фаз между ними в рассматриваемой точке.

Рис. 10.8. Схема интерференции: 1 – накладывающиеся волны (амплитуды А₁ и А₂);

2 – результирующая волна

Если волны когерентны, то разность фаз φ остается неизменной. Когерентность – это согласованное протекание во времени волновых процессов при их наложении. Когда амплитуды накладывающихся волн одинаковы и колебания находятся в фазе, амплитуда результирующей волны удваивается, а если в противофазе – равна нулю.

Другой важный случай интерференции – сложение двух плоских волн, распространяющихся в противоположенных направлениях (например, прямой и отраженной). В этом случае получается стоячая волна.

При сложении двух колебаний с несколько разными частотами возникают биения, отчетливо воспринимаемые на слух. Частота биений равна разности частот накладывающихся колебаний.