Энергетические характеристики

Интенсивность звука. Акустические колеба­ния — частный случай механических колебаний, поэто­му мгновенное значение акустической мощности, как и в механике, определяется произведением мгновенных значений силы F и скорости колебаний v, т. е. P=Fv. Если имеется в виду сила, действующая на единицу площади, т. е. давление, то следует говорить об удель­ной мощности колебаний Руд (называемой вектором Умова), равной произведению звукового давления р и скорости колебаний v, т. е.

Если в рассматриваемой точке звукового поля мгно­венные значения давления и скорости колебаний имеют одинаковый знак, то вектор Умова направлен в сто­рону распространения волны, т. е. энергия движется от источника звука; если они имеют разные знаки, то — против движения волны, т. е. энергия движется к ис­точнику звука. Последнее возможно только при нали­чии сдвига фаз между звуковым давлением и ско­ростью колебаний и означает наличие реактивной со­ставляющей мощности.

Наибольший интерес представ­ляет среднее значение удельной мощности колебаний I = Pуд распространяющейся в положительном направ­лении, т. е. среднее значение потока энергии через еди­ницу площади, двигающегося от источника звука к возможному приемнику звука.

Это среднее значение называют интенсивностью или силой звука. Итак, ин­тенсивностью звука называют (среднее) количество зву­ковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению рас­пространения звуковой волны. В системе СИ единица интенсивности Вт/м2. Для периоди­ческих и сложных звуков интенсивность выражается формулами:

Интенсивность звука представляет собой активную составляющую удельной мощности звуковых колеба­ний.

Реактивная составляющая мощности колебаний не­прерывно колеблется в звуковом поле то в сторону рас­пространения волны, то в обратную. Эта часть мощно­сти колебаний представляет собой запас энергии в звуковом поле аналогично запасу энергии в электрическом и магнитном полях электрического тока.

Плотность энергии. Среднее количество звуко­вой энергии, приходящееся на единицу объема, называ­ют плотностью энергии. Единицей плотности энергии в системе СИ является Дж/м3, а в абсолютной CGS систе­ме — эрг/см3.