Главная Пишите

Акустика - физика звука

Звук - продольные упругие волны в среде с частотой до многих мегегерц (гиперзвуковой поток фононов). Акустика - наука о звуке, изучающая физическую природу звука и проблемы, связанные с его возникновением, распространением, восприятием и воздействием. Акустика является одним из направлений физики (механики), исследующее упругие колебания и волны от самых низких (от 0 Гц) до высоких частот. Акустические колебания, наряду с электромагнитными, являются основными модулирующими факторами в функционировании биосферы и ноосферы.

Разделы страницы о свойствах звука и распространении акустических колебаний:

• Акустическая шкала
• Основные и междисциплинарные направления акустики
• Акустические исследования на макроскопическом и микроскопическом уровнях
• Новости акустики
• Статьи по акустике

Акустическая шкала

Гиперзвук — упругие волны с частотами от 101000 до 1012—1018 Гц. По физической природе гиперзвук не отличается от звуковых и ультразвуковых волн. Гиперзвук часто представляют как поток квазичастиц — фононов.

В природе он генерируется колебаниями атомов в узлах кристаллической решетки, а длина его волны равна среднему пробегу молекулы до ее столкновенияч с другой.

Ультразвук - с частотой больше 20 кГц.

Обычный звук (слышимый человеческим ухом) - от 20 ГЦ до 20 кГц.

Инфразвук - с частотой меньше 20 Гц.

Основные и междисциплинарные направления акустики

Основными направлениями акустики являются:

1. Общая (физическая) акустика — теория излучения и распространения звука в различных средах, теория дифракции, интерференции и рассеяния звуковых волн. Линейные и нелинейные процессы распространения звука.
2. Геометрическая акустика — раздел акустики, предметом изучения которого являются законы распространения звука. В основе лежит представление о том, что звуковые лучи — это линии, касательные к которым совпадают с направлением распространения энергии акустических колебаний.

Кроме того, на основе акустики возникло много междисциплинарных научных направлений:

1. Архитектурная акустика — законы распространения звука в помещениях, методы управления структурой поля и т. д.
2. Строительная акустика — защита от шума зданий, промышленных предприятий (расчёт конструкций и сооружений, выбор материалов и т. д.).
3. Психоакустика — основные законы слухового восприятия, определения связи объективных и субъективных параметров звука, определения законов расшифровки «звукового образа».
4. Музыкальная акустика — проблемы создания, распространения и восприятия звуков, используемых в музыке.
5. Биоакустика — теория восприятия и излучения звука биологическими объектами, изучение слуховой системы различных видов животных и др.
6. Электроакустика — раздел прикладной акустики, занимающийся теорией, методами расчёта и созданием электроакустических преобразователей.
7. Аэроакустика (авиационная акустика) — излучение и распространение шумов в авиационных конструкциях.
8. Гидроакустика — распространение, поглощение, затухание звука в воде, теория гидроакустических преобразователей, теория антенн и гидроакустических эхолокаторов, распознавание движущихся объектов и др.
9. Акустика транспорта — анализ шумов, разработка методов и средств звукопоглощения и звукоизоляции в различных видах транспорта (самолётах, поездах, автомобилях и др.).
10. Медицинская акустика — разработка медицинской аппаратуры, основанной на обработке и передаче звуковых сигналов (слуховые аппараты, диагностические приборы).
11. Ультразвуковая акустика — теория ультразвука, создание ультразвуковой аппаратуры, в том числе ультразвуковых преобразователей для промышленного применения в гидроакустике, измерительной технике и др.
12. Квантовая акустика (акустоэлектроника) — теория гиперзвука, создание фильтров на поверхностных акустических волнах.
13. Акустика речи — теория и синтез речи, выделение речи на фоне шумов, автоматическое распознавание речи и т. д.
14. Цифровая акустика — связана с созданием микропроцессорной (аудиопроцессорной) и компьютерной техники.

В Википедии Акустику с гидродинамикой объединяют в механику сплошных сред, но это неверно, т.к. основа акустики - природа колебаний, которые рассматриваются в разделе механики.

Акустические исследования на макроскопическом и микроскопическом уровнях

Интересными направлениями исследований в акустике на макроскопическом уровне являются:

• распространение звука в движущихся средах
• рассеяние звука на неоднородностях среды и распространение звука в неупорядоченных средах
• характер макроскопических течений в поле звуковой волны
• поведение вещества в поле сильной ультразвуковой волны, кавитационные явления

На микроскопическом уровне упругое колебание среды описывается фононами — коллективными колебаниями атомов или ионов. В металлах и полупроводниках такие колебания ионов приводят и к колебаниям электронной жидкости, то есть, на макроскопическом уровне, звук может порождать электрический ток. Подраздел акустики, изучающий такие явления и возможности их использования, называется акустоэлектроникой.

Другое близкое по духу направление исследования — акустооптика, то есть изучение взаимодействия звуковых и световых волн в среде, в частности, дифракция света на ультразвуке.

Новости акустики

• Скорость света в вакууме перестала быть рекордом. Групповая скорость высокочастотного ультразвукового импульса может превысить скорость света в вакууме, если направлять ее сквозь камеру, содержащую 8 мл воды и 400 тыс. пластиковых микросфер в ней.
• Получена скорость звука больше скорости света в вакууме. А Роберт Бойд замедлил свет до 57 метров в секунду и даже сделал его скорость отрицательной (!).
• Возрождение холодного термояда
• «Холодный» термояд обессмыслит «горячий»? Последние результаты группы Талейархана показали, что акустические волны в жидкости способны разогревать вещество в микропузырьках до столь высоких температур, что становится возможным осуществление реакции термоядерного синтеза. [! Значит, планеты с океанами можно взрывать звуками? И так же воздействовать на их жидкие ядра ?!]

Статьи по акустике

• Авиационная техника. Аннотации статей Выпуск Казанского Авиационного Института. Приведена аннотация статьи моего учителя Тауфика Ильича Назаренко (бывший научный сотрудник Кафедры молекуляной физики и теплофизики Казанского государственного университета): "Автоколебания газа в трубе при горении за стабилизатором пламени" (УДК 534.142)
• Викторов И. А. Звуковые поверхностные волны в твёрдых телах. — М.: Наука, 1981. — 287 с.

---

© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Автор и владелец - Игорь Константинович Гаршин (см. резюме). Пишите письма ().

Страница обновлена 22.03.2024