Характеристики звуковых волн

1. Интенсивность (сила звука) – средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной за единицу времени через единицу площади, перпендикулярную направлению распространения волны:

.

В СИ:

2. Чувствительность человеческого уха различна для различных частот. Чтобы вызывать звуковые ощущения, волна должна обладать минимальной интенсивностью, порогом слышимости, но не превышать определенный предел – болевой порог (рис. 10.11).

РЕЧЬ

МУЗЫКА

СЛЫШИМЫЙ ДИАПАЗОН

Болевой порог

Порог слышимости

ν, Гц

L, дБ

Рисунок 10.11 – График зависимости интенсивности звука от частоты

3. Громкость звука зависит от интенсивности и от частоты звука. Громкость звука определяется по закону Вебера-Фехнера:

,

где I – интенсивность звука, I₀ – интенсивность звука на пороге слышимости.

В СИ: L = [ дБ ] (децибел).

4. Высота звука зависит от частоты: чем больше частота, тем выше звук.

5. Тембр звука определяется характером распределения энергии между частотами, что приводит к своеобразию звукового ощущения.

6. Скорость распространения звуковых волн в газах вычисляется по формуле:

,

где γ – показатель адиабаты, равный отношению молярной теплоемкости газа при постоянном давлении к молярной теплоемкости газа при постоянном объеме, R = 8,31 Дж/моль·К – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура, μ – молярная масса газа.

7. Явление реверберации звука – процесс постепенного затухания звуковых волн после выключения источника.

8. Время реверберации – время, в течение которого интенсивность звуковой волны уменьшится в миллион раз, а его уровень на 60 дБ. Если время реверберации составляет 0,5-1,5 секунды, то говорят, что помещение обладает хорошей акустикой.

Эффект Доплера

Акустика движущихся сред – раздел акустики, в котором изучаются звуковые явления при движении среды или источников и приёмников звука. «Движение и звук» подразумевает движение среды, приёмников звука, источника звуковых колебаний, либо границы, либо их вариации. Акустика движущихся сред касается очень многих разделов акустики, таких как аэроакустика, акустические течения, аэродинамика, гидролокация и аэролокация, а также эффект Доплера.

В 1842 К. Доплер (1803-1853) теоретически обосновал зависимость частоты колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости и направления движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга. Это явление впоследствии было названо его именем (эффект Доплера).