Плоская волна

Фронт плоской волны представляет собой плоскость. Согласно определению фронта волны звуковые лучи пересекают его под прямым углом, поэтому в плоской волне они параллельны между собой. Так как поток энергии при этом не расходится, интенсивность звука не должна была бы уменьшаться с удалением от ис­точника звука. Тем не менее она уменьшается из-за молекулярного затухания, вязкости среды, запыленно­сти ее, рассеяния и т. п. потерь. Однако эти потери так малы, что с ними можно не считаться при распростра­нении волны на небольшие расстояния. Поэтому обыч­но полагают, что интенсивность звука в плоской волне не зависит от расстояния до источника звука.

Поскольку , то амплитуды звукового давле­ния и скорости колебаний тоже не зависят от этого расстояния: ; .

Выведем основные уравнения для плоской волны. Уравнение (1.8) имеет вид, так как . Частное решение волнового уравнения для плоской волны, распространяющейся в положительном направлении, имеет вид , где – амплитуда звукового давления; – угловая частота ко­лебаний; – волновое число.

Подставляя звуковое давление в уравнение движе­ния (1.5) и интегрируя во времени, получим скорость колебаний , где – амплиту­да скорости колебаний.

Из этих выражений находим удельное акустическое сопротивление (1.10) для плоской волны:

. (1.17)

Для нормального атмосферного давления и температу­ры акустическое сопротивление . Акустическое сопротивление для пло­ской волны определяется только скоростью звука и плотностью среды и является активным, вследствие че­го давление и скорость колебаний находятся в одина­ковой фазе, т. е. , поэтому интенсивность звука где и – действующие значения звукового давления и скорости колебаний. Подставляя в это выражение (1.17), полу­чаем наиболее часто используемое выражение для оп­ределения интенсивности звука

. (1.18)