Частицы материи, выведенные из состояния покоя, соверша­ют колебательные движения в течение некоторого времени, пос­ле чего возвращаются в первоначальное положение. При этом могут возникать разнообразные виды волнообразных колебательных движений, поскольку каждая частица материи в боль­шей или меньшей степени связана со смежными частицами уп­ругими силами и приводит их в колебательное движение анало­гичного характера.
Если частицам материи передан импульс в направлении рас­пространения волны, то они совершают колебательные движе­ния, перемещаясь в направлениях, совпадающем и обратном направлению распространения волны. Речь идет о так называемых продольных волнах, которые назы­ваются так благодаря тому, что колеблющиеся частицы движутся вдоль оси направления распространения, по­переменно сближаясь и удаляясь друг от друга. На Рис. 1 дано схематическое изображение этого процесса. В верхней строке эти частицы, например молекулы воздуха, находятся еще в состоянии покоя. Затем крайней слева частице передан импульс в направлении слева направо.

UРис. 1U

Схема распространения продольных волн в среде

Вторая строка показывает смещения частиц по отношению к их положению в состоянии покоя, которые они претерпевают спустя некоторое время. При этом образуются сгущения и разрежения частиц. На этой же схеме можно определить длину волны и увидеть имеющее место изменение давления. Участкам сгущения частиц отвечает повышенное, участкам разрежения — пони­женное давление. Такие волны называются в физике продольными. Продольные волны могут наблюдаться в газах, жидкостях, а также в твердых телах. В воздухе и воде могут распространяться только продольные волны, что объясняется их упругими свойствами. В повседневной жизни явление продольных волн мы наблю­даем при отправлении или резком торможении поезда. Совершенно отчетливо воспринимаемая волна, пробегающая по составу, и является продольной; отдельные составные эле­менты этой волны (платформы и/или вагоны поезда) перемещаются в направлении движения поезда или в обратном направлении, но не отклоняются в сторону от этого направления.

Однако следует понимать, что молекулы, благодаря межмолекулярным связям, колеблются исключительно относительно определенной оси, т. е. они сами перемещаются не далее определенного расстояния.
Их полное колебание осуществляется в течение некоторого периода Т.

При этом, каждая выведенная из состояния покоя молекула сближаясь с соседними молекулами, передаёт им часть своей энергии, а те, в свою очередь, следующим и т.д. Происходя­щее таким образом волновое движение называется звуковой волной.

При пространственном распространении звуковой волны образуются одинаковые колеба­тельные состояния частей колеблющейся системы, называемые, − фазы.

Если частицам материи передан импульс в направлении, перпендикулярном к направлению распространения волны, эф­фект получается совершенно иной.
На Рис. 2 это изображено очень наглядно. Обе кривые (I и II) яв­ляются как бы «моментальными фотографиями» волны. Кривая II «сфотографирована» по прошествии 3/8 периода колебания.
Волны этого вида называются поперечными или огибающими. Поперечные  волны могут возникать не во всякой материальной среде. Они образуются только благодаря тому, что одна молекула среды увлекается другой в совместное колебательное движение в свя­зи с наличием, так называемого, напряжения сдвига.

В строительстве основное значение имеют именно эти волны, которые играют решающую роль в вопросах звукоизоляции конструкций и шумоизоляции помещений в целом.

Частица, воспринявшая им­пульс, осуществляет поперечное к направлению распростране­ния волны колебательное движение (Кривая I, Рис. 2), причем она увлека­ет за собой смежную частицу, с которой она связана упругими силами (Кривая II, Рис. 2). Эта в свою очередь увлекает за собой следующую час­тицу. Каждая последующая по времени частица, выведенная из состояния покоя, достигает максимума смещения от ее положе­ния в состоянии покоя всегда с некоторым запозданием по сравнению с предыдущей.

 

UРис. 2U

Схема распространения поперечных волн в среде Кривая   I — перемещение   первой   частицы,   воспринявшей   импульс      Кривая II — перемещение частицы,  которой импульс передан позднее

 

Конструктивные эле­менты (стены и междуэтажные перекрытия), которые всегда представляют собой плиты, под воздействием звуковой энергии испытывают колебания изгиба, схема которых показана на Рис. 3.
На этой схеме видно, что воспринимающий возбуждение конструктивный элемент подвергается деформации. Считается, что такой конструктивный элемент может со­противляться деформации и обладает необходимой жесткостью в зависи­мости от конструкции, толщины и размеров, а также от использованных связующих материалов и т. п.
Если же конст­руктивный элемент легко деформируется и в нем, таким обра­зом, легко образуются волны изгиба, его считают гибким. Тонкие изделия, как, например, легкие древесностружечные плиты, ГКЛ и т.п. обладают большой  гибкостью и в них могут образоваться волны изгиба очень малой длины, что имеет существен­ное значение для звукоизоляции. В кирпичной кладке могут одновременно иметь место продольные, поперечные волны и волны изгиба.
Длины волн можно отчетливо видеть на Рис. 1, 2 и 3.
Они отсчитываются от одного сгущения частиц до следующего, от одной кучности до другой.
На Рис. 2может быть отсчитано также то расстояние, на ко­торое смещается частица материи по отношению к ее положе­нию в состоянии покоя.
Наибольшая величина такого смещения называется амплитудой колебания.
Чем интенсивнее звуковой импульс, тем большей величины достигает амплитуда колебания и тем более громким воспринимается звук.
           

В строительной акустике все виды волн, в том числе продольные звуковые волны в воз­духе, условно определяются как поперечные волны.

 

Рис. 3

Схематическое изображение волн изгиба в плите

Назад к разделам