Физика волновых процессов. Кандидов В.П - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

§1. Бегущие волны
16
Максимальное и среднее за период значения плотности потока энергии
найдем, используя формулы (1.36) и (1.38): S
max
= 2<S> ≈ 240 Вт/м
2
.
Пример 1.5. Тихий шепот имеет уровень интенсивности звуковой волны
30 дБ. Определить колебательную скорость частиц и смещение частиц в
волне для частоты f = 2,5 кГц, попадающей в диапазон наибольшей
чувствительности уха человека.
Решение. Из формулы (1.26) следует, что при силе звука 30 дБ
интенсивность звуковой волны на три порядка превосходит значение порога
слышимости, то есть интенсивность звуковой волны составляет
9
10
−
=I Вт/м
2
. Используя выражение (1.19), а также значения скорости
звука в воздухе и плотности воздуха найдем акустический импеданс:
Z
ак
≈ 430 кг/(м
2
⋅с). Теперь при помощи выражения (1.25) определим
скорость частиц в волне:
6
ак
max
102,2
2
−
⋅≈=
Z
I
V
м/c. Используя очевидное
соотношение между амплитудами скорости и смещения частиц V
max
= 2πfa,
получаем, что амплитуда смещения частиц равна a ≈
10
104,1
−
⋅ м.
Задания для самостоятельной работы
1
1.6. (1) Круглый поршневой излучатель звука с диаметром D = 10 см
развивает мощность N = 0,2 Вт на частоте f = 600 Гц. Рассчитать
интенсивность звука в децибелах; амплитуду смещения, скорости,
ускорения частиц; амплитуду избыточного давления на расстоянии 2 см,
рассматривая звуковую волну плоской, и на расстоянии 10 см, рассматривая
волну как сферическую.
Вариант 1. Излучатель находится в воздухе.
Вариант 2. Излучатель погружен в воду.
Литература.
Е. Скучик. Основы акустики. М.: Мир, 1976, т. 1, с. 418.
1.7. (1) Используя определение и значение солнечной постоянной, оценить
плотность потока энергии излучения на поверхности Солнца I
С
, принимая
его диаметр равным
6
104,1 ⋅ км, а расстояние до Земли –
8
105,1 ⋅ км.
1
В скобках указана степень сложности задания, которая оценивается в
баллах от 1 (наименьшая сложность) до 3 (наибольшая сложность).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
                    16                                                       §1. Бегущие волны

                    Максимальное и среднее за период значения плотности потока энергии
                    найдем, используя формулы (1.36) и (1.38): Smax = 2 ≈ 240 Вт/м2.

                    Пример 1.5. Тихий шепот имеет уровень интенсивности звуковой волны
                    30 дБ. Определить колебательную скорость частиц и смещение частиц в
                    волне для частоты f = 2,5 кГц, попадающей в диапазон наибольшей
                    чувствительности уха человека.
                    Решение. Из формулы (1.26) следует, что при силе звука 30 дБ
                    интенсивность звуковой волны на три порядка превосходит значение порога
                    слышимости, то есть интенсивность звуковой волны составляет
                     I = 10−9 Вт/м2. Используя выражение (1.19), а также значения скорости
                    звука в воздухе и плотности воздуха найдем акустический импеданс:
                    Zак ≈ 430 кг/(м2⋅с). Теперь при помощи выражения (1.25) определим
                                                      2I
                    скорость частиц в волне: V max =      ≈ 2,2 ⋅10 −6 м/c. Используя очевидное
                                                     Z ак
                    соотношение между амплитудами скорости и смещения частиц Vmax = 2πfa,
                    получаем, что амплитуда смещения частиц равна a ≈ 1,4 ⋅10 −10 м.

                                     Задания для самостоятельной работы1

                    1.6. (1) Круглый поршневой излучатель звука с диаметром D = 10 см
                    развивает мощность N = 0,2 Вт на частоте f = 600 Гц. Рассчитать
                    интенсивность звука в децибелах; амплитуду смещения, скорости,
                    ускорения частиц; амплитуду избыточного давления на расстоянии 2 см,
                    рассматривая звуковую волну плоской, и на расстоянии 10 см, рассматривая
                    волну как сферическую.
                    Вариант 1. Излучатель находится в воздухе.
                    Вариант 2. Излучатель погружен в воду.
                    Литература.
                    Е. Скучик. Основы акустики. М.: Мир, 1976, т. 1, с. 418.

                    1.7. (1) Используя определение и значение солнечной постоянной, оценить
                    плотность потока энергии излучения на поверхности Солнца IС, принимая
                    его диаметр равным 1,4 ⋅ 106 км, а расстояние до Земли – 1,5 ⋅ 108 км.

                    1
                     В скобках указана степень сложности задания, которая оценивается в
                    баллах от 1 (наименьшая сложность) до 3 (наибольшая сложность).




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Страницы