Как указывалось выше, причиной возникновения звуко­вой волны являются колеблющиеся частицы материи. При движении частиц их внутренняя энергия передается другим частицам и распространяется в пространстве в виде звуковой волны.
Показателем звуковой энергии служит удаление отдельной колеблющейся час­тицы от своего положения покоя, т. е. амплитуда а (см) колебания или звуковой волны. При одинаковой длительности колебание с большей амплитудой обладает большей энергией, по сравнению с колебанием с меньшей амплитудой (см. Рис. 5).

Рис. 5

Скорость колебания частиц. Ча­стица а проходит за то же время боль­ший путь (амплитуда а1), чем частица б(амплитуда а2). UВыводU: скорость ко­лебания частицы а больше, чем скорость колебания частицыб.

При этом частицы движутся с различными скоростями v (см/с) вокруг своего положения покоя.

Скорость колебания частиц характеризует величину энергии, содержащейся в звуковой волне

Она может быть рассчитана по формуле (7):
v = 2π•f•a               (7)
где,
f – частота звука
а – амплитуда колебания частиц при данной частоте.

Благодаря движению молекул воздуха, вдоль воздушной звуко­вой волны образуются зоны повышенного и пониженного давления (см. Рис. 1), которое суммируется с существующим давлением воздуха.

Значение результирующего давления и есть давление звука p (Н/м2) данной частоты f.

Между скоростью и дав­лением звука существует пря­мая физическая за­висимость. Скорость ко­леблющихся частиц является наибольшей, когда они прохо­дят свое положение покоя. При этом в этих точках давление равно нулю. На­против, в точках (точки поворота), в ко­торых давление наибольшее, ско­рость звука равна нулю. Другими словами, точкам максимума скоростей соответствуют нулевые значения давления и наоборот. Поэто­му фазы скорости и давления смещены одна относительно другой на 1/4 периода (см. Рис. 6).

UРис. 6U

Давление и скорость звука. Кривая скорости колебания частиц v сдвинута по отношению к кривой зву­кового давления p на ¼ периода T

Назад к разделам