На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


доклад Звуковые волны

Информация:

Тип работы: доклад. Добавлен: 16.08.2012. Сдан: 2011. Страниц: 7. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание: 

    Звуковые  волны
    Приборы для приема и излучения звуковых волн.
    Скорость звука
    Распространение звуковых волн
    Громкость звука
    Эффект Доплера
    Вывод
    Список используемой литературы
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Звуковые волны. 

         Наше зрение – это способность улавливать свет – очень высокочастотные
электромагнитные  волны, отраженные объектом наблюдения.
Благодаря зрению мы получаем большую часть информации об окружающем мире.
Однако свет может проходить только через  воздух, стекло и еще очень небольшое
количество прозрачных материалов.
      Прозрачность – это способность физических тел пропускать световые волны.
Непрозрачность  большинства материалов означает, что  световые волны частично
поглощаются. Причем поглощение происходит части поверхностного
слоя. Поэтому  увидеть внутреннее строение подавляющего большинства физических тел мы не можем.
     Из выше сказанного следует, что для «просвечивания» оптически непрозрачных
тел можно воспользоваться  волнами другой физической природы, например,
звуковыми и, используя  аналогию между световыми и выбранными волнами иного
происхождения осуществить процесс, подобный оптическому  видению. Под
аналогией подразумевается  способность воспринимать волны, отраженные от
объекта и упорядочить  их в пространстве так, как это  делает хрусталик нашего
глаза.
    Рассмотрим, что такое звуковые волны и их основные характеристики.
Если в некотором  объеме  среды вызвать механическое возмущение, то частицы
среды этого  объема смещаются из положения покоя  и приходят в движение.
Благодаря упругим  силам, действующим между частицами, возникающее движение будет последовательно передаваться соседним частицам и возмущение с некоторой скоростью будет распространяться в среде.
    Такое движение называется волновым движением или волной.
    Когда возмущение достаточно малы и вызываемые ими деформации линейно связаны с упругими силами, волна в идеальной безграничной среде распространяется без изменения формы и называется акустической волной.
Область, в пределах которой происходит распространение  акустической волны,
называется акустическим полем.
    Если возмущение имеет периодический характер, то создаваемое им поле называют звуковым.
При распространении  звуковой волны в какой-либо среде  в одних местах
происходит сгущение частиц и повышение давления, в  других – разряжение частиц
и понижение  давления. Приращение начального давления, обусловленное звуковой
волной, называется акустическим давлением или звуковым давлением.
В идеальных (невязких) жидкостях возникают только нормальные напряжения,
вызывающие распространение  волны в направлении смещения частиц, такая волна
называется продольной. При касательных напряжениях  возбуждаются поперечные
волны – колебания  частиц происходят перпендикулярно  к направлению распространения волны.
    Рассмотрим основные соотношения, характеризующие упругую среду.
Пусть в некоторый  начальный момент объем упругой  среды увеличился и занял объем  V. Тогда относительное изменение V, , называемое расширением, определится как:
          .         
При изменении  объема меняется плотность среды  . Относительное изменение плотности S, называемое уплотнением, определяется как:
                   
Основываясь на очевидном равенстве
          ,          получим:  .         
При условии  ; , что обычно достаточно хорошо  соблюдается в акустике, получим: .         
При малых изменениях объема относительное изменение  плотности равно
относительному  изменению объема с обратным знаком.
Относительное изменение объема в упругой среде  сопровождается изменением
давления  . - обозначается как и носит название избыточного или звукового давления. Очевидно, что пропорционально расширению
          ,          где - коэффициент объемной упругости, - коэффициент сжимаемости.
Соотношение между  давлением и линейной деформацией.
Выделим элементарный объем  , ограниченных одинаковыми участками плоскостей, перпендикулярных оси Х.
    
При малых смещениях
          ,         
где - линейная деформация, можно положить, что
          ,         
тогда
          ,         
т.е. звуковое давление пропорционально линейной деформации.
Если на грани  а1b1 существует давление р, то на грани а2b2 в этот же момент оно равно ; Давление р есть функция координат х, следовательно
                     
Составим уравнение  движения выделенного объема. Масса  объема равна  , ускорение , результирующая сила равна , получим уравнение:
          ,          с учетом получим:
                   
и используя  выражение  , получим:
          ,          где .
Уравнение называется волновым уравнением и является основным, описывающим
распространение звуковых волн.
Величина  называется удельным акустическим или волновым сопротивлением и является важной акустической характеристикой среды. 

Основные  свойства распространения  звуковых волн.
В среде с  постоянным -фром звуковой волны от точки возбуждения до точки приема распространяется по прямой лини, называемую лучом.
Если среда  имеет плоскую границу отражения, то в точку приема отраженная
волна приходит так, если бы она была возбуждена в  сплошной среде в точке,
расширенной зеркально  к источнику.
При прохождении  из среды со скоростью звука  с1, в среду со
скоростью с2, изменение направления лучей подчиняется закону
импульсов:
                   
Все закономерности удовлетворяющие одному общему принципу, показаны выше, это
принцип наименьшего  времени Ферма.
Из выше сказанного можно сделать вывод, что акустические волны, отраженные от
объекта с  , которое отличается от среды распространения, характеризуют этот объект и могут быть использованы для получения изображения этого объекта.
 
2. Приборы для приема и излучения звуковых волн. 

   Вся современная техническая акустика основывается на процессах преобразования
энергии электрических  колебаний в энергию звуковых или механических колебаний и обратно. Такие устройства называются электроакустическими и электромеханическими преобразователями.
   Электрические преобразователи механических колебаний можно разделить на два класса: обратимые и необратимые (вентильные). Типичным примером вентильного приемника является угольный микрофон. К наиболее распространенным обратимым электромеханическим преобразователям
относится пьезоэлектрические, магнитострикционные, электродинамические,
электростатические  преобразователи.
   В преобразователях предназначенных для излучения монохромного сигнала
используется  явление резонанса: они работают на одном собственных колебаниях
механической  системы, на частоту которых настраивается  генератор
электрических колебаний, возбуждающий преобразователь.
К основным характеристикам  излучателей относятся их частотный  спектр,
излучаемая мощность звука, направленность излучения.
Для резонансных  электроакустических преобразователей рабочей частотой является собственная частота и ширина полосы пропускания      , где -добротность.
   Также характеризуется чувствительностью, электроакустическим к.п.д. и собственным электрическим импедансом. Обратимые преобразователи в режиме приема акустического сигнала позволяет воспроизводить временную форму сигнала и, следовательно, получить сведения о его фазе, частоте и спектре.
Приемники, размеры  которых много меньше длины волны, так называемые точечные, позволяют получить сложную пространственную структуру акустического поля.
   Итак, звуковые волны, излученные какими-либо источниками, могут проходить
через оптически  непрозрачные тела, отражаться от инородных  включений, имеющихся в них, и  достигать внешней поверхности  тел. Их распространение в однородной и неоднородной среде аналогично распространению световых волн. 

3. Скорость звука.
  К основным характеристикам звуковых волн относят скорость звука, его интенсивность – это объективные характеристики звуковых волн, высоту тона, громкость относят к субъективным характеристикам. Субъективные характеристики зависят в большой мере от восприятия звука конкретным человеком, а не от физических характеристик звука.
   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:
, , где Е – модуль Юнга, G – модуль сдвига в твердых телах. В твердых телах скорость распространения продольных волн почти в два раза больше чем скорость распространения поперечных волн.                                                        
   В жидкостях и газах могут распространяться лишь продольные волны. Скорость звука в воде находят за формулой:
  , где K- модуль объемного сжатия вещества.
В жидкостях  при возрастании температуры  скорость звука возрастает, что связано  с уменьшением коэффициента объемного  сжатия жидкости.
Для газов  выведена формула, которая связывает их давление с плотностью:
               ( 1.1 ), впервые эту формулу для нахождения скорости звука в газах использовал И. Ньютон. Из формулы ( 1.1) 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. Формуле ( 1.1 ) можно придать и более рациональный вид: на основе уравнения Менделеева – Клапейрона , тогда скорость звука будет равна:
  ( 1.2 ).
Формула (1.2) носит название формулы Ньютона. Рассчитанная с ее помощью скорость звука в воздухе составляет при 273К 280 м/с. Реальная же экспериментальная скорость составляет 330 м/с. Этот результат значительно отличается от теоретического и причину этого установил Лаплас. Он показал, что распространение звука в воздухе происходит адиабатно. Звуковые волны в газах распространяются так быстро, что, что созданные локальные изменения объема и давления в газовой среде происходят без теплообмена с окружающей средой. Лаплас вывел уравнение для нахождения скорости звука в газах:
( 1.3 ).Формула ( 1.3 ) получила название  формулы Лапласа.  

     4.Распространение звуковых волн.
В процессе распространения звуковых волн в  среде происходит их затухание. Амплитуда  колебаний частиц среды постепенно уменьшается при возрастании  расстояния от источника звука. Одной  из основных причин затухания волн есть действие сил внутреннего трения на частицы среды. На преодоление  этих сил непрерывно используется механическая энергия колебательного движения, что  переносится волной. Эта энергия  превращается в энергию хаотического теплового движения молекул и  атомов среды. Поскольку энергия  волны пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, то прираспространении волн от источника звука вместе с  уменьшением запаса энергии колебательного движения уменьшается и амплитуда колебаний. На распространение звуков в атмосфере влияет много факторов: температура на разных высотам, потоки воздуха. Эхо – это отраженный от поверхности звук. Звуковые волны могут отражаться от твердых поверхностей, от слоев воздуха в которых температура отличается от температуры соседних слоев.
      5.Громкость звука
Громкость звука — субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления, амплитуды и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его спектральный состав, локализация в пространстве, тембр, длительность воздействия звуковых колебаний и другие факторы.                                            Единицей абсолютной шкалы громкости является сон. Громкость в 1 сон — это громкость непрерывного чистого синусоидального тона частотой 1 кГц, создающего звуковое давление 2 мПа.                                                                        Уровень громкости звука — относительная величина. Она выражается в фонах и численно равна уровню звукового давлениядецибелах — дБ), создаваемого синусоидальным тоном частотой 1 кГц такой же громкости, как и измеряемый звук (равногромким данному звуку).


Зависимость уровня громкости от звукового давления и частоты
На рисунке  справа изображено семейство кривых равной громкости, называемых также  изофонами. Они представляют собой графики стандартизированных (международный стандарт ISO 226) зависимостей уровня звукового давления от частоты при заданном уровне громкости. С помощью этой диаграммы можно определить уровень громкости чистого тона какой-либо частоты, зная уровень создаваемого им звукового давления.


средства звукового  наблюдения
Например, если синусоидальная волна частотой 100 Гц создаёт звуковое давление уровнем 60 дБ, то, проведя прямые, соответствующие  этим значениям на диаграмме, находим  на их пересечении изофону, соответствующую  уровню громкости 50 фон. Это значит, что данный звук имеет уровень  громкости 50 фон.
Изофона «0 фон», обозначенная пунктиром, характеризует  порог слышимости звуков разной частоты для нормального слуха.
На практике часто представляет интерес не уровень  громкости, выраженный в фонах, а  величина, показывающая, во сколько  данный звук громче другого. Представляет интерес также вопрос о том, как  складываются громкости двух разных тонов. Так, если имеются два тона разных частот с уровнем 70 фон каждый, то это не значит, что суммарный  уровень громкости будет равен 140 фон.
Зависимость громкости  от уровня звукового давления (и интенсивности звука) является сугубо нелинейной кривой, она имеет логарифмический характер. При увеличении уровня звукового давления на 10 дБ (т. е. в 10 раз) громкость звука возрастёт в 2 раза. Это значит, что уровням громкости 40, 50 и 60 фон соответствуют громкости 1, 2 и 4 сона.
Звук Громкость, соны: Уровень громкости, фоны:
Порог слышимости 0 0
Тиканье наручных часов ~ 0.02 10
Шепот ~ 0.15 20
Звук  настенных часов ~ 0.4 30
Приглушенный  разговор ~ 1 40
Тихая улица ~ 2 50
Обычный разговор ~ 4 60
Шумная  улица ~ 8 70
Опасный для здоровья уровень ~ 10 75
Пневматический  молоток ~ 32 90
Кузнечный цех ~ 64 100
Громкая музыка ~ 128 110
Болевой порог ~ 256 120
Сирена ~ 512 130
Реактивный  самолет ~ 2048 150
Смертельный уровень ~ 16384 180
Шумовое оружие ~ 65536 200
 
 
    Объективные характеристики звука.
Любое тело, которое находится в упругой  среде и колеблеться со звуковой частотой, является источником звука. Источника звука можно поделить на две группы: источники, которые работают на собственной частоте, и источники, которые работают на вынужденных частотах. К первой группе принадлежат источники, звуки в которых создаются колебаниями струн, камертонов, воздушных столбов в трубах. Ко второй группе источников звука принадлежат телефоны. Способность тел излучать звук зависит от размера их поверхности. Чем большая площадь поверхности тела, тем лучше оно излучает звук. Так, натянутая между двумя точками струна или камертон создают звук довольно малой интенсивности. Для усиления интенсивности звука струн и камертонов их объединяют с резонаторными ящиками, которым присущий ряд резонансных частот. Звучание струнных и духовых музыкальных инструментов основано на образовании стоящих волн в струнах и воздушных столбах.
Интенсивность звука, который создается источником, зависит не только от его характеристик, а и от помещения, в котором  находится этот источник. После прекращения  действия источника звука рассеянный звук не исчезает внезапно. Это объясняется  отбиванием звуковых волн от стен помещения. Время, на протяжении которого после  прекращения действия источника  звук полностью исчезает, называют временами реверберации. Условно  считают, что время реверберации равняется промежутку времени, на протяжении которого интенсивность звука уменьшится в миллион раз.
     Время реверберации – это важная характеристика акустических свойств концертных залов, кинозалов, аудиторий и др. При большом времени реверберации музыка звучат довольно громко, но невыразительно. При малом времени реверберации музыка звучат слабо и глухо. Поэтому в каждом конкретном случае добиваются наиболее оптимальных акустических характеристик помещений. 
 
 

Субъективные  характеристики звука. 

     Человек ощущает звуки, которые лежат  в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Чувствительность органов слуха человека до разных частот неодинаковая. Для того, чтобы человек реагировал на звук, необходимо, чтобы его интенсивность была не меньше минимальной величины, которая носит название порога слышимости. Порог слышимости для разных частот неодинаковый. Людское ухо имеет наибольшую чувствительность к колебаниям частотой от 1 до 3 кГц. Порог слышимости для этих частот составляет около Дж/м2с. При значительном возрастании интенсивности звука ухо перестает воспринимать колебания как звук. Такие колебания вызывают ощущение боли. Наибольшую интенсивность звука, при которой человек воспринимает колебания как звук, называют порогом болевого ощущения. Порог болевых ощущений при указанных частотах отвечает интенсивности звука 1 Дж/м2с.
     Звук  как физическое явление характеризируют  частотой, интенсивностью или звуковым давлением, набором частот. Это объективные  характеристики звука. Органы слуха  человека воспринимают звукза громкостью, высотой тона, тембром. Эти характеристики имеют субъективный характер.
     Диаграмма на которой представлены области  частот и интенсивности,воспринимаемые человеческим ухом, называют диаграммой слуха.
     Физическому понятию интенсивности звука  отвечает громкость звука. Субъективную громкость звука нельзя точно  количественно измерить.
     Высота  звука определяется его частотой, чем больше частота, тем большим  будет высота звука. Органы слуха  человека довольно точно ощущают  изменение частоты. В области  частот 2 кГц может воспринимать два тона, частота которых отличается на 3 – 6 Гц.
     Тембр звука определяется его спектральных составом. Тембр – это оттенок  сложного звука, которым отличаются два звука одинаковой силы и высоты.
6. Эффект Доплера
Эффе?кт До?плера — изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника. Его легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится (а длина уменьшится), и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты (и, соответственно, большей длины) звуковых волн.
Для волн (например, звука), распространяющихся в какой-либо среде, нужно принимать во внимание движение как источника, так и приёмника волн относительно этой среды. Для электромагнитных волн (например, света), для распространения которых не нужна никакая среда, в вакууме имеет значение только относительное движение источника и приёмника[1].
Эффект был  впервые описан Кристианом Доплером в 1842 году.
Также важен  случай, когда в среде движется заряженная частица с релятивистской скоростью. В этом случае в лабораторной системе регистрируется черенковское излучение, имеющее непосредственное отношение к эффекту Доплера.
Сущность  явления.
Если источник волн движется относительно среды, то расстояние между гребнями волн (длина  волны) зависит от скорости и направления  движения. Если источник движется по направлению  к приёмнику, то есть догоняет испускаемую  им волну, то длина волны уменьшается, если удаляется — длина волны увеличивается:
,  
где ?— частота, с которой источник испускает волны, — скорость распространения волн в среде, — скорость источника волн относительно среды (положительная, если источник приближается к приёмнику и отрицательная, если удаляется).
Частота, регистрируемая неподвижным приёмником
.      (1)  
Аналогично, если приёмник движется навстречу волнам, он регистрирует их гребни чаще и наоборот. Для неподвижного источника и  движущегося приёмника
,   (2)  
где — скорость приёмника относительно среды (положительная, если он движется по направлению к источнику).
Подставив вместо ?0 в формуле (2) значение частоты ? из формулы (1), получим формулу для общего случая:
.
 
 
7.Вывод
Человек живет в океане звука, он обменивается информацией с помощью звука, воспринимает ее от окружающих его  людей. Поэтому знать основные характеристики звука, его подвиды и их использование  просто необходимо. Сильные шумы опасны для здоровья человека и могут  привести к сильным головным болям, расстройству координации движения. Поэтому нужно с уважением  относится к столь сложному и  интересному явлению, каким есть звук.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8.Список используемой литературы. 

    Зисман  Г. А., Тодес О. М. Курс общей физики. В 3 т. – М.: Наука, 1995. – 343 с.
    Клюкин И. И. Удивительный мир звука. – Л.: Судостроение, 1978. – 166 с.
    Кухлинг Х. Справочник по физике: Пер. с нем. – М.: Мир, 1983. – 520 с.
    Тюлин В.Н. «Введение в теорию излучателя и рассеяния звука»
5.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%94%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%B0
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.