АКУСТИКАимеют глуховатый тембр, сложные — более или менее резкий; звуки непериодического характера (точки звучащего тела колеблются нерегулярно) имеют характер шумов, как, напр., согласная «ш» (рис. 4).а по веревке и на воде колебания перпендикулярны к направлению распространения (поперечные колебания, рис. 8, 9). Направление, в к-ром распространяются звуковые волны, называется лучом.
Рис. 8. Распространение волн в упругой среде. Продольные колебания.
Рис. 6. Затухающее колебание. Т — период.
Вышеприведенные кривые могут быть получены опытным путем; способы их получения весьма разнообразны; один из них описан ниже: это — мембрана с зеркальцем.
Звуковые волны. Движение колеблющегося тела передается окружающей среде (воздуху, воде); напр., колебание мембраны телефонной трубки вызывает в прилежащем к ней слое воздуха сжатия и разрежения, которые, стремясь выровняться, разбегаются от телефона во все стороны со скоростью звука (рис. 7). Если мембрана
Рис. 7. Звуковые волны, расходящиеся от телефонной трубки. X длина волны, — расстояние от разрежения до разрежения (или от сгущения до сгущения).
телефона совершает за секунду N колебаний, то в воздухе за то же время создаются N сжатий и разрежений, к-рые, одно за другим, распространяются вперед, так что первая пара сжатие-разрежение успеет распространиться на расстояние, проходимое звуком за 1 сек., пока возникнет последняя пара; поэтому на протяжении этого расстояния разместятся N таких пар; длина, занимаемая парой сжатие-разрежение, называется длиной волны и обозначается 1. Очевидно, чем больше N, тем больше длин волн укладывается на протяжении пути звука за 1 сек. Это приводит к соотношению N 1=7, где V — скорость звука. Отсюда же видно, что чем больше число колебаний звучащего тела в сек., тем меньше длина звуковых волн, от него исходящих, а также, что длина волны тем меньше, чем меньше скорость звука. Совершенно те же явления мы наблюдаем на поверхности воды или по длине веревки (струны), один конец к-рой приведен в колебание рукой, или в упругой спирали, — с той только разницей, что в воздухе и в пружине колебания совершаются по той же прямой, по к-рой распространяются волны (продольные колебания),
Рис. 9. Распространение волн по веревке. Поперечные колебания.
Звуковая энергия. Звучащее тело, подобно светящемуся, излучает энергию в окружающую среду; эта энергия распространяется со скоростью звука во всех направлениях. Расчет показывает, что направление, в к-ром протекает звуковая энергия через какую-либо точку среды, совпадает с прямой, по к-рой колеблется частица этой среды (если это газ или жидкость, как обыкновенно и бывает). Поток энергии, т. — е. количество (в эргах) энергии, протекающей за 1 сек. через 1 см2 поверхности, перпендикулярной к направлению потока, равен, Где р — плотность среды, v — скорость звука в ней, а А — амплитуда колеблющейся в данном месте частицы среды; ту же величину можно вычислить и по амплитуде давления Р в данной точке среды по формуле • Если звуковая энергия распространяется во все стороны, то поток энергии уменьшается пропорционально квадрату расстояния от звучащего тела, т. к. энергия распределяется на все увеличивающиеся шаровые поверхности; закон этот верен при отсутствии поглощения энергии в самой среде, что для воздуха и воды практически соблюдается.
Общее количество звуковой энергии, испускаемой телом в 1 сек., называется его звуковой мощностью.
Отражение и преломление звука. Луч звука, падающий на границу двух сред (напр., воздуха и воды), обыкновенно раздваивается: часть его отражается от границы, другая проходит через нее, преломляясь (рис. 10). Законы, управляющие этим явлением, следующие: угол отражения а' равен углу падения а; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления /9 есть постоянная величина, равная отношению скорости звука в среде I к скорости звука в среде II. Наконец, отношение энер10. Отражение и гии отраженного луча Рис. преломление звука. к энергии падающего зависит и от угла падения и от «акустической жесткости» обеих сред, определяемой как произведение плотности среды на ско-
