Механика. Определение скорости звука в воздухе методом акустического интерферометра. Рудин А.В - 5 стр.

поверхностью в данный момент времени. В принципе волновые по-
верхности могут быть любой формы, а в простейшем случае они пред-
ставляют собой совокупность плоскостей, параллельных друг другу,
или совокупность концентрических сфер. Соответственно волна назы-
вается плоской или сферической.

                    Скорость звука в газах и жидкостях
     Рассмотрим процесс распространения звуковых продольных
волн в газах и в жидкостях. Представим себе с этой целью полубеско-
нечную цилиндрическую трубу, заполненную газом (или жидкостью),
в конце которой вставлен поршень П, совершающий поступательно–
         udt               возвратные колебания (рис. 2). Эти коле-
                           бания будут передаваться от поршня к со-
                           седним с ним частицам газа, от этих час-
                           тиц – к более далеким частицам, и поэтому
                           вдоль трубы будет распространяться волна
          υdt              сжатий и разрежений газа.
           Рис. 2               Определим скорость этой волны.
                           Обозначая ее через υ, можно сказать, что
за время dt звук распространится на расстояние υdt, так что в состоя-
ние волнового движения придут частицы в объеме υdtS, где S – пло-
щадь поперечного сечения трубы.
      Если обозначить через u скорость поршня в некоторый момент
времени t, то за время dt поршень сдвинется на расстояние udt (см.
рис. 2), благодаря чему объем газа уменьшится на udtS. Разделив эту
величину на υdtS, мы найдем относительное изменение плотности газа
в момент времени t

                            Δρ u
                              = ,                         (1)
                            ρ0 υ

где ρ 0 – плотность газа в отсутствие звука, а Δρ – изменение плотно-
сти, обусловленное распространяющейся звуковой волной. Изменение
плотности вызывает изменение давления газа. Поскольку звуковые
колебания совершаются очень быстро, при распространении звука не
успевает происходить обмен теплом между различными элементами
среды. Иными словами, распространение звука представляет собой
адиабатический процесс. Поэтому изменение давления Δp , возни-
кающее при распространении звука, можно представить в виде




                                 5