Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

в широком смысле - колебательное движение частей упругой среды, который распространяется в виде волн в газаподибному, жидком или твердом среде, в узком смысле - явление, которое субъективно воспринимается специальным органом чувств человека и животных. Человек слышит звук с частотой от 16 Гц до 20000 Гц. Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые звуки. Звук с частотой ниже 16 Гц называется инфразвуком, выше 20000 Гц - ультразвуком; наиболее высокочастотные упругие волны в диапазоне от 10 ^ 9 до 10 ^ 12-10 ^ 13 Гц относят к гиперзвука. Область инфразвуковых частот снизу практически не ограничена - в природе встречаются инфразвуковые колебания с частотой в десятые и сотые доли гц. Частотный диапазон гиперзвуковых волн сверху ограничивается физическим факторами, которые характеризуют атомный и молекулярный состав среды: длина упругой волны должна быть значительно большей длины свободного пробега молекул в газах и более межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах. Поэтому в воздухе не может распространяться гиперзвук с частотой 10 ^ 9 Гц и выше, а в твердых телах - с частотой более 10 ^ 12-10 ^ 13 Гц.

Основные характеристики звука. Основной характеристикой звука является его спектр, получаем в результате разложения звука на простые гармонические колебания. Спектр бывает сплошной, когда энергия звуковых колебаний непрерывно распределена в более или менее широкой области частот, и линейный, когда существует совокупность дискретных (переривних) частотных составляющих. Звук со сплошным спектром воспринимается как шум, например, шелест деревьев под ветром, звуки прцюючих механизмов. Линейным спектром с кратными частотами обладают музыкальные звуки; основная частота определяет при этом высоту звука, воспринимаемой на слух, а набор гармонических составляющих - тембр звука. Энергетической характеристикой звуковых колебаний является интенсивность звука - энергия, переносимая звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярно направлению распространения волн, за единицу времени. Интенсивность звука зависит от амплитуды звукового давления, а также от свойств самой среды и от формы волны. Субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является гучнись звука, которая зависит от частоты. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает в области частот 1-5 кГц. Источники звука - любые явления, вызывающие местное изменение давления или механическое напряжение. Широко распространенные источники звука в виде колеблющих твердых тел (например, диффузор динамиков и мембраны телефонов, струны и деки музыкальных инструментов; в ультразвуковом диапазоне частот - пластинки и стержни из пьезоэлектрических материалов или магнитострикционных материалов). Источниками звуков могут служить и колебания в ограниченных объемах самой среды (например, в органных трубах, духовых музыкальных инструментах, свистках и т.д.). Сложной потрясая системой также голосовой (вербальный) аппарат человека и животных. Возбуждение колебаний источников звуков может осуществляться ударом или щипком (колокола, струны), в них может поддерживаться режим автоколебаний за счет, например, потока воздуха (духовые инструменты). Обширный класс источников звука - электроакустические преобразователи, в которых механические колебания создаются путем преобразования колебаний электрического тока такой же частоты. В природе звуки порождаются с помощью потоков воздуха, например, при обдуве ветром проводов, труб и т.д. звук низких и инфранизких частот возникает при взрывах, обвалах. Различные источники акустических шумов, к которым относятся машины и механизмы, газовые и водяные струи. Исследованию источников промышленных, транспортных шумов и шумов аэродинамического происхождения уделяется большое внимание ввиду их вредное влияние на человеческий организм и техническое оборудование. Приемники звука служат для принятия звуковой энергии и преобразования ее в другие формы. К приемникам звука относятся, в частности, слуховой апрат человека и животных. В технике для приема звука применяются главным образом электроакустические преобразователи: на воздухе - микрофоны, в воде - гидрофоны и в земной коре - геофоны. Вместе с такими преобразователями, существуют приемники, измеряющие упосереднени по времени характеристики звуковой волны, например, диск Рэлея, радиометр.

Распространение звуковых волн характеризуются в первую очередь скоростью звука. В газообразных и жидких средах распространяются продольные волны, скорость которых определяется плотностью или плотностью среды. Скорость звука в сухом воздухе при температуре 0еС - 330м/сек., В пресной воде при 17еС - 1430м/сек. В твердых телах, кроме продольных, могут распространяться поперечные волны, с направлением колебаний, перпендикулярным распространению волны, а также поперечные волны. Для большинства металлов скорость продольных волн лежит в пределах от 4000м/сек к 7000м/сек, а поперечных - от 2000 до 3500м/сек.

При распространении волн большой амплитуды фаза сжатия распространяется с большой скоростью, чем фаза разрежения, благодаря чему синусоидальная форма волны постепенно искажается и звуковая волна превращается в ударную волну. В ряде случаев наблюдается дисперсия звука есть зависимость скорости распространения от частоты. Дисперсия звука приводит к изменению форм сложных акустических сигналов, включающих ряд гармонических составляющих, в частности к искажению звуковых импульсов. При распространении звуковых волн имеют место обычные для всех типов волн явления интерференции и дифракции. В случае, когда размер препятствий и неоднородностей в среде большой по сравнению с длиной волны, распространение звука подлежит обычным законам отражения и преломления волн и может рассматриваться с позиции геометрической акустики.

При распространении звуковой волны в заданном направлении происходит постепенное ее затухание, т.е. уменьшение интенсивности и амплитуды. Затухание обусловливается рядом факторов, которые проявляются в той или иной степени в зависимости от характеристик самого звука и всей среды. Все те факторы можно разделить на две большие группы. В первую входят факторы, связанные с законами волнового распространения в среде. Так, при распространении в неограниченной среде звука интенсивность его приходит обратно пропорционально квадрату расстояния. На распространение звука в атмосфере и в море влияет распределение температуры и давления, силы и скорости ветра. Эти факторы вызывают искривление звуковых лучей, то есть рефракцию звука, которая объясняет, наконец, тот факт, что по ветру звук слышен дальше, чем против ветра. Распределение скорости звука с глубиной в океане объясняет наличие т. подводного звукового канала, в котором наблюдается сверхдальнее распространения звука, например звук взрыва распространяется в таком канале на расстоянии более 5000км.

Вторая группа факторов, определяющих затухание звука, связанная с физическими процессами в веществе - неизбежным переходом звуковой энергии в другие формы (главным образом в тепло), то есть с поглощением звука, обусловленным вязкостью и теплопроводностью среды, а также переходом звуковой энергии в энергию внутримолекулярных процессов. Поглощение звука заметно растет с частотой. Поэтому высокочастотный ультразвук и гиперзвук распространяются, как правило, на очень малые расстояния, чаще всего на несколько см. В атмосфере, в водной среде и в земной коре дальше распространяются инфразвуковые волны, отличающиеся малым

Загрузка...

Страницы: 1 2