ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Интенсивность звука. Акустические колеба­ния — частный случай механических колебаний, поэто­му мгновенное значение акустической мощности, как и в механике, определяется произведением мгновенных значений силы F и скорости колебаний v, т. е. P=Fv. Если имеется в виду сила, действующая на единицу площади, т. е. давление, то следует говорить об удель­ной мощности колебаний Руд(называемой вектором Умова), равной произведению звукового давления р и скорости колебаний v, т. е.

Если в рассматриваемой точке звукового поля мгно­венные значения давления и скорости колебаний имеют одинаковый знак, то вектор Умова направлен в сто­рону распространения волны, т. е. энергия движется от источника звука; если они имеют разные знаки, то — против движения волны, т. е. энергия движется к ис­точнику звука. Последнее возможно только при нали­чии сдвига фаз между звуковым давлением и ско­ростью колебаний и означает наличие реактивной со­ставляющей мощности.

Наибольший интерес представ­ляет среднее значение удельной мощности колебаний I = Pуд распространяющейся в положительном направ­лении, т. е. среднее значение потока энергии через еди­ницу площади, двигающегося от источника звука к возможному приемнику звука.

Это среднее значение называют интенсивностью или силой звука. Итак, ин­тенсивностью звука называют (среднее) количество зву­ковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению рас­пространения звуковой волны.В системе СИ единица интенсивности Вт/м2. Для периоди­ческих и сложных звуков интенсивность выражается формулами:

Интенсивность звука представляет собой активную составляющую удельной мощности звуковых колеба­ний.

Реактивная составляющая мощности колебаний не­прерывно колеблется в звуковом поле то в сторону рас­пространения волны, то в обратную. Эта часть мощно­сти колебаний представляет собой запас энергии в звуковом поле аналогично запасу энергии в электрическом и магнитном полях электрического тока.

Плотность энергии. Среднее количество звуко­вой энергии, приходящееся на единицу объема, называ­ют плотностью энергии. Единицей плотности энергии в системе СИ является Дж/м3, а в абсолютной CGS систе­ме — эрг/см3.

ПЛОСКАЯ ВОЛНА.

Тип волны, распространяющийся в среде, зависит от того, каким образом возбуждается волна и от того, как и каким частицам передает свою энергию текущая частица.

Плоской волнойназывается волна с плоским фронтом. При этом лучи являются параллельными. Образуется поблизости от колеблющейся плоскости или если рассматривается небольшой участок волнового фронта точечного излучателя. Причем абсолютная площадь этого участка может быть тем больше, чем дальше мы находимся от излучателя. То, что излучатель считается точечным, также говорит о большом расстоянии до него. Кроме того, точечность излучателя говорит о том, что рассматривается только прямая волна. Лучи, охватывающие участок плоскости рассматриваемого волнового фронта, образуют "трубу". Амплитуда звукового давления в плоской волне не уменьшается при удалении от источника, т.к. не происходит растекания энергии за пределы стенок этой трубы. Если иметь ввиду практически реальные случаи, то это соответствует остронаправленному излучению, например, излучению электростатических панелей большой площади, рупорных излучателей.

Фронт плоской волны представляет собой плоскость. Согласно определению фронта волны звуковые лучи пересекают его под прямым углом, поэтому в плоской волне они параллельны между собой.Так как поток энергии при этом не расходится, интенсивность звука не должна была бы уменьшаться с удалением от ис­точника звука. Тем не менее она уменьшается из-за молекулярного затухания, вязкости среды, запыленно­сти ее, рассеяния и т. п. потерь. Однако эти потери так малы, что с ними можно не считаться при распростра­нении волны на небольшие расстояния. Поэтому обыч­но полагают, что интенсивность звука в плоской волне не зависит от расстояния до источника звука.

Акустическое сопротивление для пло­ской волны определяется только скоростью звука и плотностью среды и является активным, вследствие че­го давление и скорость колебаний находятся в одина­ковой фазе.