Физика колебания и волны . лекция и вопросы / OF2_2_Volny_v_uprugoy_srede_Effekt_Doplera_mini

Камертоны

(Tuning forks)

Резонанс

(Resonance)

Резонанс в открытой трубе

Биения, возникающие при наложении двух звуковых волн с близкими частотами: p0, p1, p2 – давления, Tб – период биений, t – время

Шумы

(Noises)

Часто встречаются сложные звуки, в которых нельзя выделить отдельные тоны. Такие звуки называют

шумом.

Шум акустический – беспорядочные звуковые колебания разной физической природы, характеризующиеся случайным изменением амплитуды, частоты и др. В быту – звуки, мешающие восприятию речи, музыки, отдыху, работе. Шум оказывает вредное воздействие на организм человека.

Какофó ния – сочетания музыкальных звуков, воспринимающиеся как сумбурные, хаотические.

Сила звука

(Sound intensity)

Полная энергия гармонически колеблющейся точки остаётся постоянной. В случае бегущей волны можно мысленно вырезать из фронта волны площадку dS. За время dt волна распространится на расстояние vdt перпендикулярно к этому фронту. Энергия всех частиц, пришедших в колебательное движение в объёме dSvdt, будет равна WdSvdt (Дж). Разделив полученную объёмом энергию на dS и dt, мы получим величину потока энергии I = Wv, т. е. энергию, переносимую распространяющейся волной через единицу площади за единицу времени.

Вектор I, направленный в сторону распространения волны, – это вектор Умова. Величина I измеряется в Вт·м–2 и для звукового поля называется силой звука.

Давление и громкость звука

Давление звука – среднее по времени избыточное давление, которое испытывает препятствие, помещённое в звуковое поле. Давление звука определяется импульсом, передаваемым звуковой волной препятствию. Используется для измерения абсолютных значений интенсивности звука.

Громкость звука – величина слухового ощущения, зависящая от интенсивности звука и его частоты. При неизменной частоте громкость звука растёт с увеличением интенсивности. При одинаковой интенсивности наибольшей громкостью обладают звуки в диапазоне частот 700÷6000 Гц. Нулевой уровень громкости звука соответствует звуковому давлению 20 мкПа и силе звука 10–12 Вт·м–2 при частоте 1 кГц.

Уровень силы звука

Поскольку наше ухо способно воспринимать звуки, отличающиеся по силе в 1013 раз, то оно нечувствительно к малым изменениям силы звука и замечает прирост громкости звука при увеличении силы последнего не менее, чем на 10÷20%. Поэтому в качестве характеристики интенсивности звука выбирают обычно не силу звука I, а десятичный логарифм последней, точнее, величину:

Величина β называется уровнем силы звука и измеряется в белах (Б, B). Уровень силы звука в 1 Б соответствует силе звука, равной I = 10I0.

Интенсивность звуковой волны

12+

Децибел и децилог

(Decibel and decilog)

На практике пользуются в 10 раз более мелкой единицей, называемой децибелом (дБ, dB). 1 дБ = 0,1 Б. Для сравниваемых энергетических величин:

В отличие от бела и децибела для другой единицы логарифмического уровня –

децилога (дг, dg):

(где Q и Q0 – сравниваемые значения одноимённой величины) не делается различия между энергетическими и силовыми величинами: условия, ограничения и начальный уровень выбираются отдельно для каждого случая.