Разработка демонстрационной установки для исследования звуковых волн - Дипломная работа

Измерение скорости распространения волн Разработка лабораторно-демонстрационной установки 3.2 Передающая часть установки 3.3 Элементная база передающей части устройства 3.4 Печатная плата передающей части устройстваЗвук - это распространяющиеся в упругих средах (газах, жидкостях и твердых телах) механические колебания. В 1660 году в опытах Роберта Бойля было доказано, что воздух является проводником звука (в вакууме звук не распространяется). В этих мемуарах Савер рассматривает явление, хорошо известное конструкторам органов: если две трубы органа издают одновременно два звука, лишь немного отличающиеся по высоте, то слышны периодические усиления звука, подобные барабанной дроби. Если, например, один из двух звуков соответствует 32 колебаниям в секунду, а другой - 40 колебаниям , то конец четвертого колебания первого звука совпадает с концом пятого колебания второго звука и, таким образом происходит усиление звука. Наконец, Савер первый пытался определить границу восприятия колебаний как звуков: для низких звуков он указал границу в 25 колебаний в секунду, а для высоких - 12 800.Волна - изменение состояния среды (возмущение), распространяющееся в этой среде и переносящее с собой энергию. Другими словами: «…волнами или волной называют изменяющееся со временем пространственное чередование максимумов и минимумов любой физической величины, например, плотности вещества, напряженности электрического поля, температуры». Волны же, как правило, способны удаляться на значительные расстояния от места своего возникновения (по этой причине волны иногда называют «колебанием, оторвавшимся от излучателя»). В зависимости от физической среды, в которой распространяются волны, их свойства различны и поэтому различают: · волны на поверхности жидкости; · поперечные волны (волны сдвига, S-волны) - частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны (электромагнитные волны, волны на поверхностях разделения сред);К основным характеристикам звуковых волн относят скорость звука, его интенсивность - это объективные характеристики звуковых волн, высоту тона, громкость относят к субъективным характеристикам. Измерение скорости звука в твердых телах, жидкостях и газах указывают на то, что скорость не зависит от частоты колебаний или длины звуковой волны, т.е. для звуковых волн не характерна дисперсия. В твердых телах могут распространяться продольные и поперечные волны, скорость распространения которых находят с помощью формул: , (1) где Е - модуль Юнга, G - модуль сдвига в твердых телах. Впервые эту формулу для нахождения скорости звука в газах использовал Исаак Ньютон. Из формулы (5) видно, что скорость распространения звука в газах не зависит от температуры, она также не зависит от давления, поскольку при возрастании давления возрастает и плотность газа.В процессе распространения звуковых волн в среде происходит их затухание. Амплитуда колебаний частиц среды постепенно уменьшается при возрастании расстояния от источника звука. Поскольку энергия волны пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, то при распространении волн от источника звука вместе с уменьшением запаса энергии колебательного движения уменьшается и амплитуда колебаний.Интенсивность звука (абсолютная) - величина, равная отношению потока звуковой энергии DP через поверхность, перпендикулярную направлению распространения звука , к площади DS этой поверхности: (9) Интенсивность звука может быть выражена через амплитуду звукового давления p0 и колебательную скорость v: , (10) где ZS - удельное акустическое сопротивление среды. Для сравнения интенсивности L звука или звукового давления используют уровень интенсивности. Уровнем интенсивности называют умноженный на 10 логарифм отношений двух интенсивностей звука. Для указания абсолютного уровня интенсивности вводят стандартный порог слышимости І0 человеческого уха на частоте 1000 Гц, по отношению к которому указывается интенсивность.При значительном возрастании интенсивности звука ухо перестает воспринимать колебания как звук. Звук как физическое явление характеризируют частотой, интенсивностью или звуковым давлением, набором частот. Она выражается в фонах и численно равна уровню звукового давления (в децибелах - ДБ), создаваемого синусоидальным тоном частотой 1 КГЦ такой же громкости, как и измеряемый звук (равно громким данному звуку). Высота звука определяется его частотой, чем больше частота, тем большим будет высота звука. Уменьшение амплитуды и интенсивности УЗ-вой волны по мере ее распространения в заданном направлении, то есть затухание звука, вызывается, как и для волн любой частоты, расхождением фронта волны с удалением от источника, рассеянием и поглощением звука.В первом разделе рассмотрены основные определения, характеристики, общие сведения звуковых волн, объективные и субъективные характеристики звука. Во втором разделе был сделан анализ методов измерения и параметров звуковых волн, на основе лабораторного опыта.

Содержание

Введение

1. Основные характеристики звуковых волн

1.1 Исторический обзор проблемы

1.2 Общие сведенья о звуковых волнах

1.3 Скорость звука

1.4 Распространение звуковых волн

1.5 Интенсивность звука