Основные положения
жүктеу/скачать 1,34 Mb.
|
Лекция 10
- Бұл бет үшін навигация:
- Громкий резкий короткий звук
| а)
б) Рисунок 4.2 – Камертон (а); синусоида (б) 4.2.2 Терминология звука 1) Тон: Звуковые колебания синусоидальной формы. 2) Звучание: Наложение многих тонов. 3) Шум: Нерегулярные колебания без закономерной зависимости. 4) Громкий резкий короткий звук: Кратковременный, очень сильный быстро кончающийся звуковой сигнал. Характеристика звука: Колебание − восприятие звука Частота −определяет высоту тона Амплитуда − определяет громкость Форма колебаний − определяет окраску звучания а) б) Рисунок 4.3 − Тихий — громкий тон (а); низкий — высокий тон б) Одинаковые тона — различная громкость звука. Так как оба тона имеют одни и те же нулевые точки и таким образом одинаковое число колебаний в секунду, их высота одинакова. Из-за разной величины амплитуды они различны по громкости. Одинаковая громкость — различные тона. Одинаковая амплитуда обеих тонов говорит, что они имеют одинаковую громкость. Высокий тон имеет здесь в 1 секунду удвоенное количество колебаний, что означает, что он не только выше, но что он точно на 1 октаву выше, чем более низкий тон. 4.2.3 Основные понятия. Звуковые волны При колебании какого – либо тела, находящегося в воздушной среде , прилегающие к нему частицы воздуха также приходят в колебательное состояние . В силу упругого взаимодействия между частицами воздуха колебательный процесс с определенной скоростью распространяется от источника к периферии. Такой процесс называется волновым, а периодическое возмущение среды – волной. Следовательно, звуковые волны в воздухе представляют собой чередующиеся одна за другой области уплотнения и разрежения. Источником звука является какое-либо вибрирующее тело, например струна, камертон и др. Колебания источника звука возбуждают в упругой среде колебания ее частиц, которые последовательно, от частицы к частице, распространяются в среде волнообразно с определенной скоростью в виде звуковых волн. При этом частицы среды не перемещаются вместе со звуковой волной, – они только колеблются, попеременно смещаясь и возвращаясь в первоначальное положение. Процесс распространения колебательного движения в среде называется звуковой волной. Различают следующие виды звуковых волн: продольные, в которых колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны; поперечные, когда частицы среды движутся перпендикулярно направлению, в котором распространяется волна. В воздухе и жидкостях образуются и распространяются только продольные волны, в которых колебания частиц среды совпадают с направлением распространения волны. На рисунке 4.4,а и б показаны продольные плоские и сферические волны, возникающие в среде в зависимости от размера источника колебаний. Если колеблется большая поверхность (например, перегородка), то близ нее в воздухе образуются плоские звуковые волны. б) а) Рисунок 4.4 – Плоские (а) и сферические (б) волны В твердых телах звук может распространяться как в виде продольных, так и поперечных волн (рисунок 4.5,а и б), в жидкой и газообразной среде – только в виде продольных. Кроме того, в конструктивных элементах зданий, имеющих вид плит и испытывающих колебания изгиба (в перекрытиях, перегородках, стенах), возникают изгибные звуковые волны (рисунок 4.5,в). а — продольные; б — поперечные; в — изгибные Рисунок 4.5 – Основные типы волн в твердых средах На рисунке 4.6 показан стальной стержень, закрепленный нижним концом. Если отклонить стержень от положения равновесия и затем отпустить, то он начнет колебаться. Колебания стержня вызовут в воздухе избыточное давление Δр. Повышенное давление, создаваемое в воздухе действием упругой силы стержня, называют звуковым давлением упругой силы стержня и обозначают ρ. Таким образом, возникают попеременно зоны разрежения и уплотнения воздуха. При этом возникает звуковое давление, которое в нашем ухе вызывает ощущение звука. Под звуковым давлением понимают изменение атмосферного давления внутри определенного периода времени. Началом отсчета является давление ρ0= 2 · 10-5Н/м2 или 20μПа (1Па = 1Н/м2). Это самое меньшее давление звука, которое может воспринять еще человек с неповрежденным слухом (порог слышимости). Чем больше амплитуда колебаний звучащего тела, тем больше звуковое давление и тем громче ощущаемый нами звук. Величину звукового давления Р определяют по формуле Р = р + Δр, (4.1) где р – давление воздуха до начала колебания источника звучания; Δр – избыточное давление, создаваемое источником звучания. Рисунок 4.6 − Схема распространения звуковых волн в упругой среде Высота тона звука зависит от его частоты, т. е. числа полных колебаний в течение 1 сек. Единицей измерения частоты служит герц (сокращенно Гц), равный одному колебанию в секунду. Ухо человека воспринимает звуки, имеющие частоту в пределах от 16 до 20000 Гц Чем больше частота, тем выше тон. Различают собственную частоту колебания тела, с которой оно колеблется после прекращения однократного мгновенного действия на него внешней силы, и частоту вынужденных его колебаний, возникающих при периодическом воздействии на тело внешней силы. Скорость распространения звуковой волны в какой-либо среде и есть скорость звука (С) в этой среде. Скорость звука зависит: от материала, в котором распространяется звук; от температуры этого материала; от частоты Чем выше температура материала тем лучше звукопроницаемость, так как теплые молекулы более подвижны, чем холодные. Для воздуха справедлива формула: Сt =331,2 + 0,6·∆T, (4.2) где Сt — скорость звука в воздухе в зависимости от температуры; 331,2 — скорость звука в воздухе при 0°С; ∆T — разница температур с 0°С. Примеры: Скорость звука при −20°С: Скорость звука при +20°С: Сt = 331,2+ 0,6·(−20) Сt = 331,2+ 0,6·(+20) Сt = 319,2м/с Сt = 343,2м/с В общем случае: , (4.3) где − динамический модуль упругости в МН/м2 − плотность материала в кг/м3 Быстрее всего звук распространяется в твердых телах, несколько медленнее – в жидкостях и медленнее всего – в воздухе. Так, скорость звука в воздухе 340 м/сек, в воде – 1450 м/сек, в бетоне – 4000 м/сек, в стали – 5100 м/сек. (Таблица 4.1) жүктеу/скачать 1,34 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|