энергия звуковой волны

ЭНЕРГИЯ ЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ -добавочная энергия среды, обусловленная наличием звуковых волн. Э. з. в. единицы объёма среды наз. плотностью звуковой энергии и равна

где первый член-плотность кинетич. энергии , а второй-плотность потенциальной энергии ; r - плотность среды; b = 1/rс²-сжимаемость среды, с-скорость звука; u - колебательная скорость частиц; р-звуковое давление. Для плоской бегущей волны и плотность полной энергии=ru² = bр². В произвольной волне такое же выражение имеет место для среднего по времени значения плотности полной звуковой энергии.

Плотность звуковой энергии в системе единиц СИ измеряется в Дж/м³, в системе СГС - в эрг/см³; 1 эрг/см³ = 10^-1 Дж/м³. Для гармонич. плоской бегущей звуковой волны средняя по времени плотность энергии равна = (l/2)ru²0 = (l/2)bp²₀, где u₀ и p₀ - амплитуды колебательной скорости и давления.

В стоячей волне в отличие от бегущей средние по времени значения кинетич. и потенциальной энергий не равны друг другу в каждой точке:

где k - волновое число, а координата х отсчитывается от пучности давления. Значение достигает максимума в узлах, а -в пучностях давления. Средняя по времени (или по пространству) плотность полной звуковой энергии в стоячей волне равна (1/4)bp²₀.

При наличии в среде нескольких гармонич. волн разных частот плотности энергии складываются; для волн же одинаковой частоты плотности энергии не аддитивны; напр., при сложении двух одинаковых волн, когда амплитуды во всех точках среды удваиваются, плотность энер-гии учетверяется.

   <<      Предметный указатель      >>