Звук, звуковые волны

Звуковыми акустическими волнами называются волны в упругой среде, воспринимаемые органами человека. Это продольные волны с частотой от 20 до 20000 гц. В твердых телах могут быть и когерентные звуковые волны, но в ухо они попадают в виде продольных колебаний воздуха.

Скорость.В газах 0,2 – 1,2 км/сек, в жидкостях 1,2-2 км/сек, в твердых телах 2-5 км/сек.

Слуховой аппарат человека имеет сложное строение. Звуковая волна колеблет барабанную перепонку. Эти колебания через молоточек и наковальню передаются упругой перепонке, а от нее по несжимаемой жидкости (эндолимфа) через улитку в главную мембрану, состоящую из 10000 волокон разной длины и натяжения. Каждое волокно резонирует только на определенную звуковую частоту и раздражает определенные участки слухового нерва, вызывая слуховое ощущение.

Видно, что максимальная чувствительность уха на частоте 1-3 кгц. Порог слышимости здесь до 10^-12вт/м², а болевой поры около 10² вт/м². Диапазон слышимости по интенсивности составляет 10¹⁴ раз!

Закон Вебера-Фехнера.

Экспериментально установлено, что прирост ощущения пропорционален логарифму отношений энергий двух сравниваемых раздражителей. Это можно записать формулой L-L₀=k lg(I/I₀), где L-уровень громкости, I-интенсивность. Если принять I =10^-12вт/м², L₀=0, k = 10, то получим

L = 10 lg(I/I₀)

и уровень громкости будет измеряться в децибелах. Шепот – это около 10 дб, речь – 60 дб, рев самолетного мотора – 120 дб.

Техническое применение находят ультра звуки. Дельфины слышат на расстоянии до 30 км, а летучие мыши до 100 км. На нем основывается локация. Летучая мышь имеет специальный аппарат который периодически, испускает звуковой сигнал. Он отражается от препятствия и регистрируется ухом или приемником, по времени запаздывания эхо отражения определяется расстоянием до препятствия по формуле

S = Vt/2 На этом основана гидролокация и томография.

Теплофизика и термодинамика. Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества, законы для идеальных и реальных газов