Акустичний резонанс

Інтенсивність (сила) звука прямо пропорційна квадрату амплітуд звукопоглинання і зворотно-пропорційна акустичному протистоянню середовища:

(5-17)

– акустичне протистояння – залежить тільки від властивостей середовища.

(5-18)

Надмірний звуковий тиск рівний добутку акустичного протистояння середовища на швидкість коливань руху частин хвилі. Зміна надмірного тиску появляється в одній фазі з змінами швидкості частин.

Об’єктивні і суб’єктивні характеристики звуку

Звук може бути охарактеризований двома системами фізичних величин: характеристик не залежать від особливостей фізіологічного сприйняття звуку людиною – об’єктивними і характеристиками які спираються на фізіологічному сприйняті звуку – суб’єктивними.

а) Об’єктивні характеристики звуку – це фізичні величини, які описують любий хвильовий процес:

1) частота звуку υ, вимірюється числом коливань в одиниці часу (сек.) частин середовища, яка бере участь у хвильовому процесі;

2) густина потоку звукової енергії (інтенсивність звуку або сила звуку) – кількість енергії, яка переноситься звуковою хвилею в одиниці часу через одиничну ділянку в напрямку розповсюдження хвилі:

або

3) довжина звукової хвилі

4) швидкість звукової хвилі

б) Суб’єктивні характеристики звуку – це висота тону, гучність, тембр.

1) Висота тону – це суб’єктивна характеристика (оцінка) частоти звуку. Чим більша частота, тим вище тон сприйняття звуку.

2) Гучність – є суб’єктивною оцінкою інтенсивності (сили) звуку. Сприйняття інтенсивності залежить від частоти і амплітуди звуку, а також від природи середовища.

Досліди показують, що для кожної частоти в області чутних звуків (20 - 20·10³ Гц) має φ так званий поріг чутності. Це мінімальна інтенсивність, менше якої вухо не реагує на звук.

Гучність прийнято знаходити як lg відношення інтенсивності звуку деякої інтенсивності , прийнятої за вихідну:

I₀ – нульовий рівень гучності

Одиниця гучності L називається белом. Звичайно на практиці гучність звуку виражається в децибелах (дб) – називається фоном.

(5-19)

3) Тембр – суб’єктивна оцінка спектрального складу звуку. Найбільш простим звуком є чистий тон (звук) – це слухове відчуття, отримане від простого гармонічного коливання.

Більш складні звуки являють собою суміш тонів, результатом суперпозиції чистих звуків з частотами υ, 2υ, 3υ…

Висота звуку визначається основною частотою υ.

Гармоніки з частотою 2υ, 3υ створюють тембр звуку.

Основні кінематичні характеристики

|вітряк

Поширення коливань в однорідному середовищі

а) Модель однорідного середовища.

Рис. 5.20.

Ті чи інші тіла властиві тою чи іншою мірою пружності. Це призводить до того, що тіла починають коливатися рівноважного положення. Аналогічні процеси проходять в реальних умовах. Якщо в такому середовищі спричинить коливання однієї точки, то в реальних умовах взаємодія призводить в коливальні рухи сусідні частинки.

Процес поширення коливань частинок в пружному середовищі називається хвильовим процесом або просто хвиля.

Границя, що розрізняє частинки від частинок середовища, які ще не коливаються, називаються фронтом хвилі.

В однорідному і ізотропному середовищі напрям поширення хвилі перпендикулярно її фронту. Якщо фронт хвилі являється площиною, то хвиля називається плоскою, фронт – сферичний, поверхня – сферична. Частинки середовища, захвачено хвильовим процесом, коливаються як маятники, с однаковою частотою навколо свого середнього положення, тобто хвиля не переносить частинки середовища в напрямі свого поширення.

В залежності від напрямки поширення коливань відносно напрямку руху хвилі розрізняють два види хвиль: поперечні і поздовжні. В Поздовжній хвилі частинки коливаються вздовж напрямку хвилі, в поперечній – перпендикулярно до напрямку поширення хвилі.

Довжина хвилі вимірюється тією величиною, на яку переміщається хвильовий процес.

– дисперсійне рівняння