22. Скорость звука в газах и жидкостях. Особенности распространения звуковых волн в зависимости от температуры воздуха. Интерференция звуковых волн. Дифракция звука

Звук – это колебательное движение в любой упругой материальной среде, вызванное каким либо источником.

- материальная среда обладает упругостью и инерционностью

- в газах и жидкостях частицы колебл.в направлениях распространения волны

- в тверд. - перпендикулярно направлению распространения волны

Звук в газах, в частности в воздушной среде, передается движением молекул

среды.

В жидкостях положение частиц, как и в газах, не фиксировано.

Звуковая волна-процесс распростран.колебат.движения

Скорость звука — скорость распространения звуковыхволн в среде.

Как правило, в газахскорость звука меньше, чем вжидкостях, а вжидкостяхскорость звука меньше, чем в твёрдых телах.

Скорость звука в любой среде вычисляется по формуле: где β —адиабатическаясжимаемостьсреды; ρ — плотность.

Для газовэта формула выглядит так:

где γ — показатель адиабаты, k — постоянная Больцмана;R — универсальная газовая постоянная;T — абсолютная температуравкельвинах;t — температура в градусах Цельсия;m — молекулярная масса;M — молярная масса. По порядку величины скорость звука в газах близка к средней скорости теплового движения молекул и в приближении постоянства показателя адиабаты пропорциональнаквадратному корнюиз абсолютной температуры.

Зависимость звуковой волны (звука) от температуры воздуха можно наглядно

проиллюстрировать с помощью следующей формулы с=331.45√(Т/273)

А Скорость распространения звука в воздухе при t воздуха 0 и жидкости 20 с= 331.5м/с

скорость распространения звуковой волны (звука) зависит от температуры газа и его физических свойств.

Скорость распространения звуковой волны в воде в пределах изменения температуры t от 0 до 25 °C можно определить с достаточной степенью точности по аналогии с воздухом C =1390 + 3,3 t

Интерференция звуковых волн - наложения колеб. от нескольких источников

— физическое явление, наблюдающееся при наложении нескольких волновых процессов и заключающееся в локальных отклонениях общей интенсивности от суммы интенсивностей входящих волн.

На распространение звуков в атмосфере влияет много факторов: температура на разных высотам, потоки воздуха. Эхо - это отраженный от поверхности звук. Звуковые волны могут отражаться от твердых поверхностей, от слоев воздуха в которых температура отличается от температуры соседних слоев.

Дифракция звука— явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий, но в современном, более широком толковании, с дифракцией связывают весьма широкий круг явлений, возникающих при распространении волн в неоднородных средах, а также при распространении ограниченных в пространстве волн.

23. Звуковое поле и основные физические величины, характеризующие его. (Звуковое давление, плотность звукового поля). Звуковая мощность, интенсивность звука.

Звуковое поле – область пространства в которой наблюдаются звуковые волны

С энергетической стороны З. п. характеризуется плотностью звуковой энергии, в тех случаях, когда в З. п. происходит перенос энергии, он характеризуется интенсивностью звука.

Плотность звукового поля, Д- это звуковая энергия, содержащаяся в единице объема среды D=р²/pc² p-плотность среды кг/м³; с-скорость звука в среде

Мощность звука p-количество звуковой энергии , излучаемой источником звука в единицу времени

Характер. источник звука или шума кол-во звуковой энергии, проходящей в 1с через площадь S, окружающую источник звука ˂р˃=Вм

Интенсивность звука (абсолютная) — величина, равная отношению потока звуковой энергии dP через поверхность, перпендикулярную направлению распространения звука, к площади dS этой поверхности:

Вт/см² (или в Вт/м²).

Звуковое давление р – разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля.

Измеряется в паскалях (сила в 1 Н, приложенная к площади 1 кв. м.). Атмосферное давление ~10⁵ Па. Звуковые давления речи и музыки имеют величину до 100 Па.

Как всякая сила, звуковое давление имеет направление. Однако, под давлением понимается сила, перпендикулярная к поверхности.

Скорость распространения звуковой волны (скорость звука) с_зв в среде зависит от массы молекул или атомов и расстояния между ними. А они в свою очередь зависят от химического состава вещества, его температуры, а для газов и давления. Для технических расчетов достаточно считать

,

где Т - температура, К. При нормальном атмосферном давлении и Т=290 К (17⁰С) скорость звука 340 м/с.