волны

Сообщение №60119 от kerry-lla 11 ноября 2009 г. 19:09
Тема: волны

Аккустические (звуковые) волны - это движение воздуха?


Отклики на это сообщение:

> Аккустические (звуковые) волны - это движение воздуха?

Колебания среды распространенни: уплотнения и разрежения в направлении распространения!


> Аккустические (звуковые) волны - это движение воздуха?

Как уже написал Cuatro, речь идет об изменении давления воздуха в диапазоне от некоей минимальной до некоторой максимальной величины. Это изменение меняется не только во времени, но и в пространстве. В некоторой точке пространства в некоторый момент времени давление максимально. Спустя некоторое время давление в этой точке уменьшается, а максимальное давление будет достигнуто в более дальней от источника точке, спустя еще некоторое время - в еще более дальней и т.д. Таким образом, точка максимума движется в пространстве - это и есть распространение волны. Разумеется, движется не только максимум, но и минимум, и среднее значение (вообще говоря, любое значение между минимумом и максимумом). Визуально лучше всего это представить, наблюдая движение выпуклостей и впадин на поверхности воды, если в водоем бросить камушек. Только на поверхности воды колебания (изменение уровня воды) перпендикулярны направлению движения воды (поперечные волны), а в воздухе колебания продольны.

Есть ли движение воздуха? Сначала рассмотрим молекулы газов, составлящих воздух (преимущественно азот, кислород, углекислый газ и водяной пар). Давление воздуха - например, на барабанные перепонки в ухе человека - возникает за счет множества соударений молекул с перепонкой, что происходит, разумеется, за счет движения молекул. Повышение давления есть ни что иное, как увеличение средней скорости молекул и вызванное этим увеличение числа соударений в единицу времени. В этом смысле можно сказать, что изменение давления связано с изменением характера движения воздуха, точнее, молекул, составляющих воздух.

При этом в среднем движения воздуха нет - точно так же, как и движения воды при поверхностном волнении. За длительное время молекулы в среднем остаются на месте, хотя в каждый момент движутся. Представьте себе беспокойную осеннюю муху, мечущуюся по комнате - не скажешь, что она неподвижна. Но в среднем никуда из комнаты она не улетает. Точно также и молекулы поверхности волнующейся воды - они движутся вверх-вниз, но в среднем остаются на месте.

Не забудьте также и хаотическое тепловое движение молекул, составляющих воздух, даже при отсутствии звуковых волн. Но что любопытно (и не так уж неожиданно) - скорость распространения звука в газовой среде связана со средней скоростью теплового движения молекул газа; не равна, несколько меньше, но пропроциональна этой скорости (или температуре газа).

Поэтому корректно сказать, что распространение звуковой волны не есть движение молекул, а перемещение в пространстве изменения характера движения молекул (отклонение скорости от среднеквадратичного значения). Чем большей величины это изменение, тем громче звук (тем больше амплитуда волны).

Если Вас интересует этот вопрос подробнее, рекомендую почитать 4-й том Фейнмановских лекций по физике - изложение близко к популярному, но вместе с тем математически строгое.


> Аккустические (звуковые) волны - это движение воздуха?

Несомненно, распространение звука сопровождается регулярным движением воздуха, воды и вообще всего того, в чём он распространяется. С другой стороны, смещения в этом движении (обычно) крайне малы и почти периодичны (в смысле вправо-влево-вправо-влево и т.д. - как у маятника). Стандартные детекторы звука (и наши уши) реагируют не на движение, а на пульсации давления.


> > Аккустические (звуковые) волны - это движение воздуха?

> Колебания среды распространенни: уплотнения и разрежения в направлении распространения!

А существует что-то, что может уменьшить амплитуду волны?


Я правильно понимаю: чем воздух холодней, тем скорость волны меньше? Остальные ее параметры не меняются от температуры.


> > Аккустические (звуковые) волны - это движение воздуха?

> Несомненно, распространение звука сопровождается регулярным движением воздуха, воды и вообще всего того, в чём он распространяется. С другой стороны, смещения в этом движении (обычно) крайне малы и почти периодичны (в смысле вправо-влево-вправо-влево и т.д. - как у маятника). Стандартные детекторы звука (и наши уши) реагируют не на движение, а на пульсации давления.

Значит, пульсация давления не связана с движением среды распространения?


> > > Аккустические (звуковые) волны - это движение воздуха?

> > Несомненно, распространение звука сопровождается регулярным движением воздуха, воды и вообще всего того, в чём он распространяется. С другой стороны, смещения в этом движении (обычно) крайне малы и почти периодичны (в смысле вправо-влево-вправо-влево и т.д. - как у маятника). Стандартные детекторы звука (и наши уши) реагируют не на движение, а на пульсации давления.

> Значит, пульсация давления не связана с движением среды распространения?

В звуковых волнах связана.


> Я правильно понимаю: чем воздух холодней, тем скорость волны меньше?

Правильно.

> Остальные ее параметры не меняются от температуры.

Вопрос несколько неопределенный. Звуковая волна имеет параметр, определяемый средой ее распространения - скорость. Этот параметр волны зависит от парамтров среды (но можно сформулировать иначе: одним из параметров среды является скорость распространения в ней волнового процесса). В пределах линейности волновых процессов скорость распространения одиночной волны не зависит от других параметров волны. Это означает, что скорость распространения двух волн с разными частотами и/или амплитудами при одинаковой температуре среды будет одинаковой, при разной температуре - разной.

Вместе с тем другие параметры волны (например, амплитуда) определяются не столько свойствами среды, сколько начальными условиями возникновения волны. Поэтому не совсем понятно, о какой зависимости Вы спрашиваете.

> А существует что-то, что может уменьшить амплитуду волны?

Например, расстояние до источника. Или поглотитель.

> Значит, пульсация давления не связана с движением среды распространения?

Давление само по себе связано с движением частиц среды. Однако пульсации давления не обязательно должны быть связаны с ненулевым значением усредненного перемещения большого числа частиц за время, заметно превышающее период колебания. Частицы среды движутся туда-сюда, но в среднем остаются на месте. При этом амплитуда изменения скорости их движения туда-сюда меняется во времени. А координата точки, в которой скорость принимает конкректное значение, изменяется со временем - это и есть волна.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама: http://doctu.ru/spb/doctors/fizioterapevt/dostoevskaya
Rambler's Top100