Sound yoj: formula, properties. Qhov chaw ntawm suab nthwv dej

2024 Tus sau: Angel Austin | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-17 05:28

Lub suab nthwv dej yog txheej txheem nthwv dej uas tshwm sim hauv cov pa roj, kua thiab cov khoom siv xov xwm, uas, thaum nws mus txog tib neeg lub cev hnov lus, pom tau los ntawm lawv li suab. Qhov zaus ntawm cov nthwv dej no nyob hauv thaj tsam ntawm 20 txog 20,000 oscillations ib ob. Peb muab cov qauv rau lub suab nthwv dej thiab xav txog nws cov khoom kom ntxaws.

Vim li cas thiaj muaj suab nrov?

Ntau tus neeg xav tias lub suab yog dab tsi. Qhov xwm ntawm lub suab nyob rau hauv qhov tshwm sim ntawm perturbation nyob rau hauv ib tug elastic nruab nrab. Piv txwv li, thaum lub siab perturbation nyob rau hauv daim ntawv ntawm compression tshwm sim nyob rau hauv ib tug tej yam ntim ntawm huab cua, qhov chaw no nyhav mus rau hauv qhov chaw. Cov txheej txheem no ua rau compression ntawm huab cua nyob rau hauv cov cheeb tsam nyob ib sab ntawm lub hauv paus, uas kuj zoo li nthuav. Cov txheej txheem no npog ntau thiab ntau qhov chaw kom txog thaum nws mus txog qee tus neeg txais, piv txwv li, tib neeg pob ntseg.

yam ntxwv ntawm lub suab tsis

Cia peb saib seb lub suab nthwv dej yog dab tsi thiab seb nws puas pom los ntawm tib neeg pob ntseg. Suab nrovyog longitudinal, nws, thaum nws nkag mus rau hauv pob ntseg plhaub, ua rau vibrations ntawm lub pob ntseg nrog ib tug tej zaus thiab amplitude. Koj tuaj yeem sawv cev rau cov kev hloov pauv no raws li kev hloov pauv hauv lub sijhawm nyob rau hauv lub microvolume ntawm huab cua nyob ib sab ntawm daim nyias nyias. Ua ntej, nws nce mus rau qhov qub atmospheric siab, thiab tom qab ntawd txo qis, ua raws li kev cai lej ntawm kev sib haum xeeb. Lub amplitude ntawm kev hloov pauv hauv huab cua compression, uas yog, qhov sib txawv ntawm qhov siab tshaj plaws los yog qhov tsawg kawg nkaus siab tsim los ntawm lub suab nthwv dej, nrog atmospheric siab yog proportional rau lub amplitude ntawm lub suab yoj nws tus kheej.

Ntau qhov kev sim ntawm lub cev tau pom tias qhov siab tshaj plaws uas tib neeg lub pob ntseg tuaj yeem pom yam tsis muaj kev phom sij yog 2800 µN / cm². Rau kev sib piv, cia peb hais tias atmospheric siab nyob ze ntawm lub ntiaj teb saum npoo yog 10 lab µN / cm^{2. Xav txog qhov sib npaug ntawm qhov siab thiab oscillation amplitude, peb tuaj yeem hais tias tus nqi tom kawg yog qhov tsis tseem ceeb txawm tias muaj zog tshaj plaws. Yog tias peb tham txog qhov ntev ntawm lub suab nthwv dej, ces rau qhov zaus ntawm 1000 vibrations ib ob, nws yuav yog ib txhiab ntawm ib centimeter.}

Lub suab tsis muaj zog tsim qhov kev hloov pauv siab ntawm qhov kev txiav txim ntawm 0.001µN / cm ², qhov sib txuas nthwv dej oscillation amplitude rau qhov zaus ntawm 1000 Hz yog 10^{- 9}cm, hos qhov nruab nrab txoj kab uas hla ntawm huab cua molecules yog 10^{-8 cm, uas yog, tib neeg pob ntseg yog ib tug rhiab heev lub cev.}

Lub tswv yim ntawm kev siv lub suab nthwv dej

Nrog geometricLos ntawm qhov pom ntawm lub suab nthwv dej, nws yog qhov kev vibration ntawm ib daim ntawv, los ntawm qhov pom ntawm lub cev, cov cuab yeej tseem ceeb ntawm lub suab tsis yog lawv lub peev xwm hloov lub zog. Qhov piv txwv tseem ceeb tshaj plaws ntawm kev hloov hluav taws xob nthwv dej yog lub hnub, uas nws cov hluav taws xob hluav taws xob hluav taws xob muab lub zog rau peb lub ntiaj teb tag nrho.

Lub zog ntawm lub suab nthwv dej hauv physics txhais tau tias yog lub zog nqa los ntawm nthwv dej los ntawm chav tsev, uas yog nyob rau sab laug rau kev nthuav tawm ntawm nthwv dej, thiab ib lub sijhawm. Hauv luv luv, qhov kev siv ntawm nthwv dej yog nws lub zog xa mus los ntawm ib cheeb tsam.

Lub zog ntawm lub suab tsis yog feem ntau ntsuas hauv decibels, uas yog raws li tus lej logarithmic, yooj yim rau kev soj ntsuam cov txiaj ntsig.

Kev siv ntau lub suab

Cov nplai decibel hauv qab no muab lub tswv yim ntawm lub ntsiab lus ntawm cov suab sib txawv thiab cov kev xav uas nws ua rau:

pib rau qhov tsis xis nyob thiab tsis xis nyob pib ntawm 120 decibels (dB);
riveting rauj tsim 95 dB suab nrov;
tsheb ciav hlau ceev - 90 dB;
tsheb khiav - 70 dB;
qhov ntim ntawm ib txwm sib tham ntawm tib neeg yog 65 dB;
Lub tsheb niaj hnub txav ntawm qhov nrawm nrawm tsim 50 dB suab nrov;
nruab nrab xov tooj cua ntim - 40 dB;
sib tham ntsiag to - 20 dB;
suab nrov ntawm tsob ntoo nplooj - 10 dB;
Qhov tsawg kawg nkaus ntawm tib neeg lub suab rhiab heev yog ze rau 0 dB.

Qhov rhiab ntawm tib neeg pob ntseg nyob ntawmzaus ntawm lub suab thiab yog tus nqi siab tshaj plaws rau lub suab tsis muaj zaus ntawm 2000-3000 Hz. Rau lub suab hauv qhov ntau zaus no, qhov qis dua ntawm tib neeg rhiab heev yog 10-5 dB. Kev siab dua thiab qis dua ntau dua li lub sijhawm teev tseg ua rau muaj qhov nce hauv qhov qis dua qhov kev nkag siab zoo li qhov uas ib tus neeg hnov ntau zaus ze li 20 Hz thiab 20,000 Hz tsuas yog ntawm lawv qhov kev siv ntau ntawm kaum tawm dB.

Raws li qhov pib ntawm kev siv zog, tom qab ntawd lub suab pib ua rau tus neeg tsis xis nyob thiab txawm tias mob, nws yuav tsum tau hais tias nws xyaum tsis nyob ntawm qhov zaus thiab nyob hauv thaj tsam ntawm 110-130 dB..

Geometric yam ntxwv ntawm lub suab nthwv dej

Lub suab nthwv dej tiag tiag yog pob oscillatory nyuaj ntawm cov nthwv dej ntev, uas tuaj yeem decomposed mus rau hauv kev sib raug zoo yooj yim. Txhua qhov oscillation no tau piav qhia los ntawm qhov pom ntawm geometric los ntawm cov yam ntxwv hauv qab no:

Amplitude - qhov siab tshaj plaws sib txawv ntawm txhua ntu ntawm nthwv dej ntawm qhov sib npaug. Rau tus nqi no, lub npe A.
Lub sijhawm. Qhov no yog lub sij hawm nws yuav siv sij hawm rau ib tug yooj yim yoj los ua kom tiav nws tag nrho oscillation. Tom qab lub sijhawm no, txhua qhov taw tes ntawm nthwv dej pib rov ua nws cov txheej txheem oscillatory. Lub sijhawm feem ntau txhais los ntawm tsab ntawv T thiab ntsuas hauv vib nas this hauv SI system.
Frequency. Qhov no yog lub cev kom muaj nuj nqis uas qhia tias muaj pes tsawg oscillations ib nthwv dej muab ua rau ib ob. Ntawd yog, hauv nws lub ntsiab lus, nws yog tus nqi hloov pauv mus rau lub sijhawm. Nws yog denoted los ntawm Latin tsab ntawv f. Rau qhov zaus ntawm lub suab nthwv dej, tus qauv rau kev txiav txim siab los ntawm lub sijhawm yog raws li nram no: f=1 / T.
Qhov ntev ntawm nthwv dej yog qhov kev ncua deb nws mus hauv ib lub sijhawm oscillation. Geometrically, wavelength yog qhov kev ncua deb ntawm ob qhov ze tshaj plaws maxima lossis ob qhov ze tshaj plaws minima ntawm qhov nkhaus sinusoidal. Lub oscillation ntev ntawm lub suab nthwv dej yog qhov kev ncua deb ntawm thaj chaw ze tshaj plaws ntawm huab cua compression lossis qhov chaw ze tshaj plaws ntawm nws qhov tsis tshua muaj nyob hauv qhov chaw uas cov nthwv dej txav. Nws feem ntau txhais los ntawm tsab ntawv Greek λ.
Qhov nrawm ntawm lub suab nthwv dej propagation yog qhov kev ncua deb uas thaj tsam ntawm compression lossis thaj tsam ntawm rarefaction ntawm yoj propagates ib chav tsev ntawm lub sijhawm. Tus nqi no yog denoted los ntawm tsab ntawv v. Rau qhov ceev ntawm lub suab nthwv dej, tus qauv yog: v=λf.

Lub geometry ntawm lub suab nthwv dej, uas yog, nthwv dej ntawm purity tas li, ua raws txoj cai sinusoidal. Hauv cov ntaub ntawv dav dav, cov qauv ntawm lub suab nthwv dej yog: y=Asin(ωt), qhov twg y yog tus nqi ntawm qhov kev sib koom ua ke ntawm ib qho taw tes ntawm nthwv dej, t yog lub sijhawm, ω=2pif yog lub cyclic oscillation zaus.

Aperiodic suab

Ntau lub suab tuaj yeem suav tias yog lub sijhawm, piv txwv li, lub suab los ntawm cov twj paj nruag xws li guitar, piano, flute, tab sis kuj tseem muaj ntau lub suab nyob rau hauv cov xwm txheej uas yog aperiodic, uas yog, suab vibrations hloov. lawv zaus thiab cov duab hauv qhov chaw. Technically, hom suab no hu ua suab nrov. kajpiv txwv ntawm lub suab aperiodic yog lub suab nrov hauv nroog, lub suab ntawm hiav txwv, suab los ntawm cov cuab yeej percussion, xws li lub nruas, thiab lwm yam.

Suab tshaj tawm nruab nrab

Tsis zoo li hluav taws xob hluav taws xob hluav taws xob, nws cov photons tsis xav tau cov khoom nruab nrab rau lawv txoj kev nthuav tawm, qhov xwm ntawm lub suab yog qhov xav tau ib qho nruab nrab rau nws txoj kev nthuav tawm, uas yog, raws li txoj cai ntawm physics, suab tsis tuaj yeem. nthuav tawm hauv lub tshuab nqus tsev.

Suab tuaj yeem hla cov pa roj, kua thiab cov khoom khib nyiab. Cov yam ntxwv tseem ceeb ntawm lub suab nthwv dej nthuav tawm hauv nruab nrab yog raws li hauv qab no:

wave propagates linearly;
nws kis tau sib npaug ntawm txhua qhov kev qhia hauv qhov nruab nrab homogeneous, uas yog, suab sib txawv ntawm qhov chaw, tsim lub ntsej muag zoo meej.
tsis hais txog ntawm qhov amplitude thiab zaus ntawm lub suab, nws cov nthwv dej tawm ntawm tib qhov ceev hauv qhov nruab nrab.

Kev nrawm ntawm lub suab nthwv dej hauv ntau yam xov xwm

Qhov nrawm ntawm lub suab tawm yog nyob ntawm ob yam tseem ceeb: qhov nruab nrab uas nthwv dej txav thiab qhov kub thiab txias. Feem ntau, txoj cai hauv qab no siv: Denser lub nruab nrab, thiab qhov siab dua nws qhov kub thiab txias, lub suab nrawm txav hauv nws.

Piv txwv li, kev nthuav tawm ceev ntawm lub suab nthwv dej hauv huab cua ze ntawm lub ntiaj teb saum npoo ntawm qhov kub ntawm 20 ℃ thiab av noo ntawm 50% yog 1235 km / h lossis 343 m / s. Hauv dej ntawm qhov ntsuas kub, lub suab mus 4.5 zaug sai dua, tom qab ntawdyog 5735 km/h los yog 1600 m/s. Raws li kev cia siab ntawm qhov ceev ntawm lub suab ntawm qhov kub thiab txias hauv huab cua, nws nce 0.6 m / s nrog qhov nce ntawm qhov kub thiab txias rau txhua qib Celsius.

Yog tias ib txoj hlua lossis hlau phaj tau tso cai rau kev co ywj pheej, nws yuav tsim cov suab sib txawv. Nws yog qhov tsawg heev uas yuav nrhiav tau lub cev uas yuav tawm suab ntawm ib zaus, feem ntau lub suab ntawm ib yam khoom muaj ntau zaus hauv ib lub sijhawm.

Lub suab ntawm lub suab yog txiav txim siab los ntawm tus naj npawb ntawm cov harmonics tam sim no hauv nws thiab lawv qhov kev siv zog. Timbre yog tus nqi tsim nyog, uas yog, nws yog qhov kev nkag siab ntawm lub suab nrov los ntawm ib tus neeg tshwj xeeb. Timbre feem ntau yog tus cwj pwm los ntawm cov npe hauv qab no: siab, ci ntsa iab, sonorous, suab paj nruag, thiab lwm yam.

Tone yog lub suab hnov uas tso cai rau nws muab faib ua siab lossis qis. Tus nqi no kuj yog cov ntsiab lus thiab tsis tuaj yeem ntsuas los ntawm ib qho cuab yeej. Lub suab yog txuam nrog lub hom phiaj kom muaj nuj nqis - qhov zaus ntawm lub suab nthwv dej, tab sis tsis muaj kev sib raug zoo ntawm lawv. Piv txwv li, rau ib lub suab nrov ntawm qhov kev siv tas li, lub suab nrov nrov thaum lub suab nce. Yog hais tias qhov zaus ntawm lub suab tseem nyob tas li, tab sis nws qhov kev siv zog nce, ces lub suab yuav qis dua.

Suab ntawm lub suab

Raws li cov duab ntawm lub cev uas vibrates mechanically thiab thiaj li ua suab nrov, muaj peb yam tseem ceeb ntawm lub suab tsis:

Point source. Nws tsim cov suab nthwv dej uas yog kheej kheej hauv cov duab thiab lwj sai nrog qhov deb ntawm qhov chaw (kwv yees li 6dB yog tias qhov kev ncua deb ntawm lub hauv paus yog ob npaug).
Line source. Nws tsim cov cylindrical nthwv dej uas nws qhov kev siv zog qis dua qeeb dua los ntawm qhov chaw taw tes (rau txhua qhov ob npaug ntawm qhov kev ncua deb ntawm qhov chaw, qhov kev siv qis dua 3 dB).
Ib qhov chaw tiaj tus lossis ob sab. Nws tsim nthwv dej nkaus xwb nyob rau hauv ib qho kev taw qhia. Ib qho piv txwv ntawm qhov chaw yuav yog lub piston txav hauv lub tog raj kheej.

khoom siv hluav taws xob

Tsim kom muaj lub suab nthwv dej, cov khoom siv hluav taws xob siv cov khoom siv tshwj xeeb (tus hais lus), uas ua rau cov khoom siv vibrations vim qhov tshwm sim ntawm electromagnetic induction. Cov peev txheej no suav nrog cov hauv qab no: