АКУСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.

Хаотическое сочетание звуков, различных по частоте и силе, возникающих в результа­те колебаний упругой среды (воздуха) и не несущие информации, называется шумом. Звуковые волны на своем пути могут встречать различного рода преграды (экраны, проемы, щели и др.). Если размеры пре­пятствия меньше длины волны, то волна огибает их у краев. Эта особенность распростране­ния акустических волн называется ДИФРАКЦИЕЙ. Если препятствие больше длины волны, то звуковые волны непосредственно за препятствие не проникают, образуя зону тишины. Этим обстоятельством пользуются на практике для защиты от средне- и высокочастотных шумов, устанавливая экраны и другие устройства между источником шума и рабочим ме­стом.

 

Рис.3 1-экран, 2-источник, 3-зона тишины.

На низких частотах эти устройства малоэффективны, т.к. вследствие дифракции звуковые волны легко достигают рабочего места (размеры экранов меньше длины волны).

В результате колебаний источника звука (например, любой детали, пластины, рамы станка и т.п.) возникает звуковое давление, которое является переменной составляющей давления воздуха.

В любой звуковой волне всегда есть зоны повышенного и пониженного давления (см. рис.4)

 

 

Рис. 4. Распределение давления в средах при волновом возмущении

( -длина звуковой волны, Р -перепад давления).

 

Расстояние между соседними областями повышенного или пониженного давления называется длиной звуковой волны ().

Из рисунка видно, что чем больше амплитуда колебаний источника звука, тем больше перепад звукового давления (Р) и тем сильнее действует на человека звук.

Из опытных данных известно, что скорость распространения звука тем больше, чем меньше упругость cреды.

Например, скорость звука составляет:

- в воздухе при t = 20°С с = 340 м/с.,

- в воде с =1500 м/с.,

- в стали с = 5000 м/с.,

- в резиновом стержне с = 40 -150 м/с.,

- в тканях человека с = 1500 м/с.

Скорость звука (с) связана с длиной волны () и частотой колебаний (f) следующим ра­венством: с = * f (4)

Из формулы (4) вытекает, что чем выше частота колебаний (f), тем меньше длина звуковой волны () и наоборот.

Так, например, при частоте 50 Гц длина звуковой волны составляет 680 см, а при час­тоте 10.000 Гц-3, 4 мм.

Скорость движения материальных частиц V (см/с) относительно положения равновесия зависит от акустического давления Р и акустического сопротивления среды:

V = Р/( * с) (5)

где: -плотность среды, г/см,

с - скорость звуковой волны, м/с,

Р - звуковое давление, Н/м.

Произведение ( * с) называют акустическим (или волновым) сопротивлением среды. Размерность [ Н.сек/м³] или [ г/см².сек].

Величина ( * с) играет важную роль при расчетах звукоизоляции и звукопоглощения. Значения ( * с) для некоторых сред:

- воздух 41 г/см ²сек,

- вода 145 г/см ²сек,

- резина 3700 г/см ²сек,

- дерево 150000 г/см ²сек,

- бетон 800000 г/см ²сек,

- сталь 3900000 г/см ²сек.

Не следует путать понятия скорость колебания частицы относительно своего среднего положения равновесия V, определяемую частотой и амплитудой колебаний источника воз­буждения и скорость распространения акустической (звуковой) волны - С. Это разные вещи.