Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ЭНЕРГИЯ ЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ

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/r с²- сжимаемость среды, с -скорость звука; u - колебательная скорость частиц; р- звуковое давление. Для плоской бегущей волны и плотность полной энергии =ru² =b р². 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/м ³, в системе СГС - в эрг/см ³; 1 эрг/см ³ = 10^-1 Дж/м ³. 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.