Экология и безопасность жизнедеятельности
Действие шума, ультра- и инфразвука, а также вибрации на организм человека - часть 3
Тип распространяющейся в звукопроводящем материале волны зависит от его вида и размеров, а также от длины волны. Рассмотрим важный с практической точки зрения случай распространения звуковых волн в неограниченных средах, размеры которых значительно больше длины волны. В этих средах распространяются продольные и поперечные волны. В продольной волне меняются местами зоны сжатия (области с повышенным давлением) и зоны растяжения (области с пониженным давлением). Поэтому другое название этих волн – волны сжатия (волны давления). Для этих волн направление колебания частиц совпадает с направлением распространения волны. В природе такой тип волн распространяется в твердых, жидких и газообразных средах, например слышимый звук в воздухе.
Для поперечных волн направление колебания частиц перпендикулярно направлению распространения волны. Эти волны также носят название сдвиговых волн, так как вызывают в звукопроводящем материале сдвиг. Они могут распространяться только в твердой среде.
Скорость V
распространения колебаний в пространстве называется скоростью волны. Связь между длиной волны ?,
скоростью волны V и периодом колебания T
дается выражением:
?=VT, (17.6)
откуда V=
Учитывая, что частота колебания связана с периодом соотношением (17.1), скорость волны можно выразить через частоту:
V=?f.
Скорость распространения звуковых волн в газообразной среде (идеальный газ) определяется выражением:
где Х – показатель адиабаты (постоянная величина, для воздуха равная 1,41);
Р –
давление газа;
? – плотность газа.
По современным измерениям скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 331 м/с. В табл. 17.1 приведены скорости распространения звуковых волн в различных веществах при комнатной температуре.
Звуковые волны переносят энергию. Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят понятие интенсивности звука – это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной (расположенной под углом 90°) к направлению распространения волны.