Физика колебания и волны . лекция и вопросы / OF2_2_Volny_v_uprugoy_srede_Effekt_Doplera_mini
.pdfИтак…
Поток энергии – средняя энергия, переносимая волнами в единицу времени через некоторую поверхность.
Φ = wρ Svt,
|
|
|
t = 1 c, wp – средняя объёмная плотность энергии |
||
|
|
|
|||
|
S |
|
(в среде – сумма кинетической энергии движения |
||
|
|
и потенциальной энергии деформации) |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
Интенсивность – плотность потока энергии. |
||
vt |
|
|
I = Φ / S = wρ v, |
|
|
|
|
|
|||
|
w = ρA2ω2 |
I = ρA2ω2 |
v |
||
|
|
ρ |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
91 |
12+ |
|
2.2.10. Звуковые волныы
Звук осторожный и глухой
Плода, сорвавшегося с древа,
Среди немолчного напева
Глубокой тишины лесной...
Осип Мандельштам
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
92 |
12+ |
|
Звук
(Sound)
Звуковыми волнами или просто звуком
называют волны, воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называют инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
93 |
12+ |
|
Звук
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
94 |
12+ |
|
Инфразвук
(Infrasound)
Инфразвук – не слышимые человеческим ухом упругие волны низкой частоты (менее 20 Гц).
При больших амплитудах инфразвук ощущается как боль в ухе. Возникает при землетрясениях, подводных и подземных взрывах, во время бурь и ураганов, от волн цунами и пр. Скорость распространения инфразвука в воде гораздо больше, чем скорость перемещения урагана или цунами. Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется на большие расстояния и может служить предвестником бурь, ураганов, цунами.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
95 |
12+ |
|
Ультразвук
(Ultrasound)
Ультразвук – упругие волны с частотами приблизительно от 20 кГц до 1 ГГц.
Ультразвук не слышим для человеческого уха, однако издаётся и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др.). Применяется в практике физических, физико-химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи, для ускорения некоторых химико-технологических процессов, получения эмульсий, сушки, очистки, сварки и др. процессов, в медицине – для диагностики и лечения.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
96 |
12+ |
|
Гиперзвук
(Hypersound)
Гиперзвук – упругие волны с частотами порядка 1010-1013 Гц. По физической природе гиперзвук не отличается от ультразвука.
Тепловые колебания атомов вещества – естественный гиперзвук, искусственно гиперзвук генерируют с помощью специальных излучателей. В кристаллах гиперзвук распространяется до частот 1012-1013 Гц. В воздухе при нормальных условиях гиперзвук не распространяется вследствие сильного поглощения.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
97 |
12+ |
|
Акустика
(Acoustics)
Акустика в широком смысле – раздел физики, исследующий упругие волны от самых низких до самых высоких (1012- 1013 Гц) частот; в узком смысле – учение о звуке. Общая и теоретическая акустика занимается изучением закономерностей излучения и распространения упругих волн в различных средах, а также взаимодействия их со средой. К разделам акустики относятся электроакустика, архитектурная акустика и строительная акустика, атмосферная акустика, геоакустика, гидроакустика, физика и техника ультразвука, психологическая и физиологическая акустика, музыкальная акустика.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
98 |
12+ |
|
Акустика
(Acoustics)
Геоакустика изучает распространение упругих волн в земной коре в целях исследования её строения и свойств (акустическая и сейсмическая разведка и др.).
Гидроакустика изучает особенности распространения, отражения и затухания звуковых волн в реальной водной среде – морях, океанах, озёрах и др. – в основном для целей подводной локации, связи и т.п.
Нелинейная акустика – раздел акустики, изучающий свойства звуковых волн большой амплитуды (интенсивности), для описания которых обычные приближения линейной теории звука недостаточны и необходим учёт нелинейных членов в уравнениях гидродинамики и уравнениях состояния.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
99 |
12+ |
|
Передача звука
Для того чтобы представить себе случай передачи звука, предположим, что источником звука является упругий шар. Шар регулярно расширяется и сжимается так, что каждая точка поверхности колеблется вдоль радиуса шара. Когда шар расширяется, он отталкивает воздух, заставляя молекулы воздуха сближаться, и таким способом образует сферический пояс, в котором плотность и давление несколько выше нормальных. Эта область называется
сгущением.
В следующий момент шар сжимается, оставляя у своей поверхности сферическую область, в которой плотность и давление несколько ниже нормальных. Эта область называется разрежением.
Молекулы, образовавшие сгущение, устремляются теперь в область разрежения близ поверхности шара и попадают там в положение, в котором они опять будут вытолкнуты при очередном расширении шара. Таким образом, движение молекулы у поверхности шара передаётся молекулам, расположенным далее, хотя сами по себе молекулы совершают лишь колебательные движения – по направлению к источнику и от него.
© А.В. Бармасов, 2006-2013 |
100 |
12+ |
|