Статьи

Акустическая волна и ее свойства

Акустическая волна

Акустическая волна

Акустическая волна – это следствие физического явления под названием звук. Распространяется АВ в виде чистейших мехколебаний в различных физических условиях.

Магноны, как еще называют волны, считаются вибрациями, воспринимающимися нашими органами чувств. Способны воспринимать звуки, безусловно, и животные. Рассмотрим в статье более подробно природу акустических волн, их разновидности.

Соображения общего характера, связанные со звуком

Звук является магноном. Как любое материальное явление, он квалифицируется частотой движения и спектром частот. Мы с вами способны различать шумовые вибрации в интервале частот, варьирующихся в пределах от 16Гц до 20кГц.

Волны акустические

Волны акустические

Примечание. Интересно будет узнать, что звукоизлучения ниже интервала обычной человеческой слышимости принято называть инфразвуком, а те, что выше — ультразвуком или гиперзвуком. Различие ультразвука от гиперзвука зависит от ГГц. Первый подразумевает значение до 1 ГГц, второй – от 1 ГГц.

Нас интересуют музыкальные звуки, а по сути, звук бывает еще фонетическим, речевым и фонемным. Мелодичные звукоизлучения включают несколько различных тонов. Следственно, и шум в таких звукоизлучениях может варьироваться в широком диапазоне частот.

АВ – это яркий образец амплитудного процесса. А, как известно, любое изменение соединено с нарушением равновесия системы и формулируется в толерансе ее параметров. Одним словом, АВ – это переменные зоны сокращения и увеличения.

Поверхностно акустические волны

Поверхностно акустические волны

Посмотрим на это физическое явление иначе. Чередование в данном случае подразумевает смену давления, которое вначале передается на соседние частицы. Последние продолжают передачу колебаний на следующие частицы и так далее. Отметим, что за спектром высокого давления идет зона сниженного давления.

АВ, как и было сказано выше, распространяется в различной физической среде:

  • В эрлифтной (газ);
  • В жидкостной;
  • В твердой.

В первых 2-х средах АВ имеют колебания продольного характера, что объясняется отсутствием существенных вибраций, связанных с плотностью. Другими словами, в такой среде вибрации перекрещиваются с курсом волноперемещений.

Напротив, в твердой среде кроме продольных деформаций АВ наблюдаются также и сдвижные деформации, подразумевающие возбуждение поперечных или сдвиговых волн.

Знания о звуковолнах

Полезно будет знать, что звукоизлучения или волны являются разновидностью всех типов волн, находящихся в нашей повседневной жизни. Те магноны, которые мы обнаруживаем в музыке, и принято называть звуковыми.

Волна, как таковая, не имеет ни цвета, ни других привычных физических свойств, а представляет собой, скорее, некое состояние, возможное описать физико-математическим языком.

Про волны также следует знать следующее:

  • Они обладают свойствами, способными передавать энергию из одной точки в другую, как и любой перемещающийся предмет.

Примечание. Сила волны акустической хорошо заметна на примере динамика, на который ставится что-то очень чувствительное. Это может быть, к примеру, лист бумаги с насыпанным на него морским или речным песком. Чем громче звук, тем сильнее вибрация и, соответственно, энергия волны. Она может даже создать на бумажном листе загадочные узоры, перемешивая подпрыгивающие песчинки.

Типы акустических волн

Типы акустических волн

  • Линейность – это еще один параметр магнона, проявляющийся в способности вибраций одной волны не оказывать влияния на колебания другой. Идеальная линейность или linearity всегда подразумевает параллельность;
  • Очень важная закономерность звуковолны отражается в грамотной установке акустики. Так, монтажнику специалисту следует знать о том, что скорость распространения звука определяется не столько частотой, сколько средой окружения.

Примечание. Именно по этой самой причине столь важно проводить шумовиброизоляцию кузова автомобиля, правильно направлять динамики, чтобы звук отражался верно.

  • Для лучшего восприятия звуковолны существует такое понятие, как интенсивность или попросту громкость. Как правило, оптимальным для слуха является диапазон в пределах 1000-4000Нz.

Стандартные параметры АВ

Рассмотрим самые распространенные параметры звука:

  • Скорость колебаний, которая измеряется в м/с или см/с;
  • Коэфф. затухания, отражающий быстроту убывания скорости со временем или S;
  • Декремент логарифмический или D, характеризующий уменьшение скорости движения за один цикл;
  • Добротность или Q, определяющая добротность элементов цепей, по которым протекает звук;
  • Акустическая реактанация Z или возможность перемещать звуковую энергию, в том числе и гиперзвуковую;
  • Давление звука или величина, представляющая собой разность между точечным давлением и статическим. Акустическое давление можно назвать также переменным давлением в среде, обусловленным звуковыми колебаниями. Измеряется в Па;
  • Скорость перемещения в окружающей среде. Как правило, она бывает меньшей в газообразной среде, больше в твердой;
  • Громкость или восприятие силы звука, воспринимаемое каждым человеком индивидуально. Данный параметр зависит от звукового давления, скорости и частоты акустических колебаний.

Разновидности АВ

Разновидности акустических волн: поверхностные акустические волны и упругие

Разновидности акустических волн: поверхностные акустические волны и упругие

Акустические волны бывают поверхностными Surface и упругими Elastic.

Рассмотрим вначале подробно поверхностные акустические волны:

  • В первую очередь они представляют собой упругие волны, распространяющиеся вдоль поверхности твердого тела;
  • Поверхностные АВ делятся, в свою очередь, на 2 типа: вертикальный и горизонтальный (волны Лява).
Акустические поверхностные волны

Акустические поверхностные волны

Поверхностные АВ, кроме этого, могут встречаться в следующих частных случаях:

  • Когда они распространяются вдоль границ упругого вакуумного полупространства;
  • Когда наблюдается затухание волн на границе двух типов физических сред – жидкостной и твердой;
  • Когда наблюдается незатухающая волна, имеющая вертикальную поляризацию;
  • Устремляющаяся по пологой границе твердообразных зон волна, названная Stoneley;
  • Поверхностная АВ с горизонтальной поляризацией, способная распространяться в упругом пространстве.

Что касается упругих волн, то они распространяются также в 3-х известных физических средах, но меньше связаны с акустикой, как таковой.

Прогресс звука

Музыка всегда занимала в жизни человека большое значение. Гармония звучания, мелодичность воспринимается как нечто идеальное, не подразумевающее раздражитель слуха или обычный шум.

Прогресс звука

Прогресс звука

Полезно будет знать, что еще в конце 18 века известный немецкий ученый Е. Hlandi предложил гениальный метод измерения звуковолн. В частности, на примере того же листа с песком, физик доказал, что песчинки образуют различные узоры за счет интерференции колебаний. После этого ему удалось вывести особые формулы для вычисления параметров звука, сегодня используемые профессионалами.

Что касается первой записи звука, то это удалось осуществить великому Эдисону, проводящему опыты с фонографом в конце 19 века. Его гениальная система работала на основе давления звуковолн, двигающих иголку вверх/вниз. Острый кусок металла выцарапывал углубления на фольгистом материале, намотанном на вращающийся цилиндр.

Скрытая от взора и неразличимая, но вполне материальная АВ, без запаха и другого привычного для нас представления, способна стать передовым инструментом для многих будущих изобретений. И сегодня немало сделано в этой области, но перспектив еще много.

Волна, способная принимать форму, свойства и признаки, уже давно взята на вооружение наукой и техникой. Ее параметры постоянно пытаются усовершенствовать во имя комфорта человека.

Более подробную информацию о звуковолнах читайте в других статьях нашего сайта. Смотрите интересные фото – материалы и видео, изучайте полезные инструкции по грамотной установке акустических систем в автомобиле своими руками.

Григорий Романчук
Григорий с детства обожал машины, а в подростковом возрасте, когда самостоятельно подключил автомагнитолу в отцовской девятке, понял, что машины будут его работой, хобби, призванием.
Подробнее

Рейтинг
статьи
Добавить
в избранное
Версия
для печати