1. Хармонично трептене на материална точка - кинематични и динамични характеристики. Вълнови процеси - уравнение на плоска и сферична вълна. Вълново уравнение. Звукови вълни. Физични и психофизични характеристики на звука.
Видове движения:
Постъпателно, Въртеливо.
Трептене – движение или изменение на състоянието на физични обекти, характеризиращи се с повторяемост във времето.
x(t) = x(t+n.T),
Т – период (най–малкият интервал от време, през който се повтаря трептенето),
честота (броя на трептенията за единица време)
Материала точка - тяло, чиято форма, размери и вътрешна структура се пренебрегват.
Кинематични характеристики:
х – отклонение от равновесното положение (елонгация),
А – амплитуда, =2.. - кръгова честота, .t+0 – фаза, а 0 наричаме начална фаза. Решението на уравнението описващо свободните трептения има вид :
x = A cos(.t + 0 )
Динамични характеристики:
Действаща сила – т.н. връщаща или квазиеластична сила, която е причина за трептенето и връща тялото винаги към равновесното положение.
k-константа, коефициент на еластичност,
F насочена винаги към равновесното положение, в посока обратна на отклонението х
Енергия :
Кинетична – Ek= m.v2/ 2 ,
v- е скоростта на тялото
Потенциална Ep= k.x2/ 2
Вълнов процес (вълна) – разпространение на трептенията в пространството. При него в пространството се пренася трептеливо движение и енергия, но не и вещество.
Видове вълни според направлението на колебание на частиците:
-
напречни , ако частиците трептят в перпендикулярно направление по отношение на посоката на разпространение на вълната– срещат се в твърди тела
-
надлъжни - в твърди тела, течности и газове
Фронт на вълната – геометрично място от точки, до които в даден момент достига трептението.
В ълнова повърхност - геометрично място от точки, които трептят с еднаква фаза. В зависимост от вълновата повърхност вълните биват плоски и сферични
Разглеждаме трептението в точка В и точка С
За точка В у = A cos(t + 0)
ако 0 = 0 у = A cos t
Точка С - започва да трепти със закъснение спрямо т. В
у = A cos[ (t - )]
x – разстоянието между т. В и т. С (разстояние до източника на трептение)
v – скорост на вълната , x = v =
у = A cos[ (t -)] = A cos(t - )
- вълново число
у = A cos(.t – k.x) това е решението на уравнение на плоска бягаща вълна от ляво на дясно
у отместване (елонгация), А амплитуда, t kx фаза
х разстояние до източника
Дължина на вълната може да се разглежда като пространствен период – разстоянието, което изминава вълната за един период
= T.v – дължина на вълната, v = . = .v
Сферична вълна
у = cos(t - kr), Вълновите повърхности са концентрични сфери
Звукови вълни – механични вълни с честота в диапазона: 20 Hz 20 000 Hz Физични характеристики – обективни характеристики
-
Звуково налягане (измерва се в Паскали, Ра)
Р0 – налягане в средата без звук
Р – когато в средата се разпространява звук
Рзв.= Р - Р0
Рзв. 0 – област на сгъстяване
Рзв. 0 – област на разреждане
Рзв. 0,2% Р0
За човешкото ухо: долна граница 2.10-5 Ра,
горна граница 20 Ра, над нея – силна болка
Ниво на звуковото налягане L = 20 lg , където
Р0 = 2.10-5 Ра (долна граница)
-
Интензитет на звука
(Ват на квадратен метър)
Психофизични характеристики – субективни, зависят от човека:
-
Височина – субективно качество на слуховото усещане да разполагаме звуците по честотната скала от ниски към високи честоти
-
Тембър – качество на звука, когато в него освен основната честота има и кратни на нея честоти наречени обертонове , 0 +20 + 30 ; 20 и 30 – обертонове придават украса на звука,
ако звук има само една честота се нарича тон, например камертонът излъчва тон “ла” - 0 = 440 Hz
-
Г ръмкост – сила на чуване – субективно възприемане интензитета на звука, измерва се във фонове.
Ниво на интензитета на звука децибел
Скала за съответствие между Ра и dB
Закон на Вебер – Хефнер: Чувствителността към звука (възприемчивостта на ухото) се изменя като логаритъм от интензивността на звука.
Ултразвук (УЗ)– механични колебания и вълни с 20 000 Hz т. е. малка , голяма !
Инфразвук (ИЗ) - 20 Нz, има малка и голяма .
Сподели с приятели: |