ILoveDiving.ru

Как происходит распространение звуковых волн?

Если продолжить рассмотрение колебательного процесса, то логично предположить, что этот процесс не может протекать изолированно от всей окружающей среды, лишь в непосредственной близости от поверхности колеблющегося поршня. Действительно, полученная от движущегося поршня энергия частиц поршня в результате их колебательного движения передается соседним частицам, а те в свою очередь передают ее дальше. Так возникает звуковая волна, двигающаяся в направлении от источника звука. По мере удаления фронта звуковой волны, где частицы воздуха испытывают повышенное давление, вызванное движением поршня вправо, у поверхности возвращающегося в исходное положение поршня в результате переданной энергии скорость частиц падает. С удалением от источника звука в колебательный процесс вовлекается все больше частиц вздуха и, как следствие этого, происходит рассеивание звуковой энергии в пространстве. Таким образом, если источник находится в открытом пространстве, то приемника звука (ухо человека, микрофона) достигает лишь часть звуковой энергии источника.

Естественно, что передача энергии от одной частицы воздуха к другой не происходит мгновенно, в результате чего звук от источника достигнет уха человека через некоторое время.

Анализируя процесс распространения звука, нетрудно заметить, что при повторном движении поршня у его поверхности снова возникнет область повышенного давления, а фронт волны от первого движения поршня в силу конечной величины скорости звука удалится на расстояние А. При периодическом колебании поршня излучения звуковой энергии можно представить как картину непрерывно движущихся волн, где чередуются области с максимальной и минимальной энергией.

Фронт звуковой волны может представлять собой сферу или плоскость, что зависит от размеров и формы излучателя. Звуковые волны, образующиеся при разговоре человека с достаточной для практики точностью, можно считать сферическими по крайней мере на расстояниях до 10 см от рта.

Как и всякий волновой процесс, звуковые волны характеризуются основными параметрами, такими как длина волны Л, период, частота и скорость распространения. Длина звуковой волны может быть определена, как расстояние между двумя ближайшими сжатиями или разрежениями. Время, в течение которого звуковая волна распространяется на расстояние, составляет ее период, а число звуковых волн, проходящих через данную точку звукового поля в секунду, частоту звукового колебания.

Скоростью звука с называют расстояние, на которое звуковая волна распространяется за 1 с.

Следует добавить, что понятия скорость звука и длина волны, рассмотренные выше, применимы тогда, когда амплитуда колебаний поршня намного меньше длины звуковой волны, т. е. в пространстве существуют упругие волны (частицы среды колеблются около точки покоя, и звуковая энергия передается без переноса вещества). Звук хорошо распространяется в твердых телах, жидкостях, например, в воде.