Техническая акустика и защита от шума

упругой среде
Поперечная и продольная волна в упругой среде.
ГУСЕВ К. П.

распространения звуковых волн в различных средах
Цель работы

упругими силами
1 Упругая среда. Понятие волны в упругой среде.

в колебательное движение соприкасающиеся с ним частицы среды, которые создают

периодические деформации.
При этих деформациях в среде появляются упругие силы, стремящиеся вернуть элементы среды к первоначальным состояниям равновесия; благодаря взаимодействию соседних элементов среды, упругие деформации будут передаваться от одних участков среды к другим, более удаленным от колеблющегося тела.

в среде с некоторой скоростью,  зависящей от ее физических свойств.

При этом частицы среды совершают колебательное движение около положений равновесия. От одних участков среды к другим передается только состояние деформации.
Процесс распространения колебательного движения в среде называется волновым процессом или просто  волной.    

поперечные волны.
В продольных волнах частицы среды колеблются вдоль направления

распространений колебаний. В поперечных волнах частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны.

2 Поперечная и продольная волна в упругой среде. Понятие длины волны

колебания в направлении распространения волны

направлениях перпендикулярных к направлению распространения волны.

них возбуждаются только продольные волны, распространяющиеся в виде чередующихся сжатий

и разряжений. Волны,  возбуждаемые на поверхности воды, являются поперечными, они обязаны своим существованием земному притяжению.
В твёрдых телах могут быть вызваны и продольные и поперечные волны.

в которых колебания 
происходят в одинаковой фазе.
Длина волны

волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде.
3 Звук,

звуковая волна, волновая поверхность (фронт волны), луч

момент времени  t = 0; по истечению времени t это колебание распространится по различным

направлениям на расстояние r =vit, где vi - скорость волны в данном направлении. Поверхность, до которой доходит колебание в некоторый момент времени, называется фронтом волны. 

Если среда распространения волны однородная и изотропная, лучи прямые (причем,

если волна плоская — параллельные прямые).

частных производных:


где β — адиабатическая сжимаемость среды; ρ — плотность;

Cp — изобарная теплоемкость; Cv— изохорная теплоемкость; p,v,T — давление, удельный объем и температура среды; s — энтропия среды.

4 Расчет скорости распространения звуковой волны в газах и жидкостях

одноатомных газов, 7/5 для двухатомных (и для воздуха), 4/3 для

многоатомных;
k — постоянная Больцмана;
R — универсальная газовая постоянная;
T — абсолютная температура в кельвинах;
t — температура в градусах Цельсия;
m — молекулярная масса;
M — молярная масса.

скорости теплового движения молекул и в приближении постоянства показателя адиабаты

пропорциональна квадратному корню из абсолютной температуры.

твёрдых телах), так и поперечных, сдвиговых (в твёрдых телах). Определяется

упругостью и плотностью среды: как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях — меньше, чем в твёрдых телах.

5 Скорости распространения звуковой волны в жидкостях и твердых телах.

монокристаллах — от направления распространения волны. Обычно не зависит от частоты волны и её амплитуды;

в тех случаях, когда скорость звука зависит от частоты, говорят о дисперсии звука.

от друга поляризацией колебаний относительно направления распространения волны: продольная (P-волна)

и поперечная (S-волна). Скорость распространения первой  всегда выше, чем скорость второй.
В многофазных средах из-за явлений неупругого поглощения энергии скорость звука, вообще говоря, зависит от частоты колебаний (то есть наблюдается дисперсия скорости).
При наличии границ раздела, упругая энергия может передаваться посредством поверхностных волн различных типов, скорость которых отличается от скорости продольных и поперечных волн. Энергия этих колебаний может во много раз превосходить энергию объемных волн.

скорость звука в солёной воде океана. Скорость звука увеличивается в

более солёной и более тёплой воде. При большем давлении скорость также возрастает, то есть чем глубже, тем скорость звука больше.