Линейные характеристики

Звуковое давление. Положим, что давление среды в отсутствие звуковых колебаний равно Ра.с, это давление называют статическим. При прохождении зву­ковой волны давление в каждой точке среды будет не­прерывно изменяться: в моменты сгущения частиц оно больше статического, а в моменты разрежения — меньше. Разность между мгновенным давлением Pа.м и статическим Pa.с в той же точке среды, т. е. перемен­ная составляющая давления называется звуковым давлением P = Pа.м — Ра.с

Звуковое давление — величина знакопеременная. Давление р — сила, действующая на единицу площа­ди, т. е. p = F/S. Поэтому за единицу давления в систе­ме СИ принимают ньютон на квадратный метр, а в аб­солютной CGS системе единиц — дину на квадратный сантиметр: 1 Н/м2 = 1 Па (паскаль) = 10 дин/см2. В системах связи и вещания имеют дело со звуковыми давлениями, по амплитуде, не превышающими 100 Па, т. е., по крайней мере, в 1000 раз меньше, чем нормаль­ное атмосферное давление.

И Часто звуковое давление называют избыточным давлением среды.

Ранее эту единицу называли «бар».

Скорость колебаний. Если давления неоди­наковы в соседних точках среды, то ее частицы стре­мятся сместиться в сторону минимального давления. При знакопеременной разности давлений возникает ко­лебательное движение частиц среды около своего ста­тического положения. Скорость колебаний этих частиц v = du/dt, где u — смещение частиц. Скорость колеба­ний обычно измеряют в метрах или сантиметрах в се­кунду. Не следует путать эту скорость со скоростью звука. Скорость звука — постоянная величина для данной среды и метеорологических условий, а скорость колебаний — переменная, причем если частица среды перемещается по направлению распространения волны, то скорость считают по­ложительной, а при об­ратном перемещении частицы — отрицатель­ной.

Определим связь между звуковым давле­нием и скоростью коле­баний. Возьмем эле­ментарный объем, за­ключенный между фронтами волн, нахо­дящимися на расстоя­нии Dr друг от друга, с боковыми поверхно­стями, расположенны­ми вдоль звуковых лучей (рис. 1.2). Как видно из рисун­ка, среда в этом объеме находится под действием разно­сти давлений р и р+Δр, следовательно, испытываемая ею сила

где Δ AS — площадь, выделенная на поверхности фронта волны. С другой стороны, по второму закону Ньютона сила инерции

где Δm —масса среды, заключенной в этом объеме; ρο — средняя плотность среды.