I-BOB Tovush tebranishlari va ularning tarqalishi

|
I-BOB Tovush tebranishlari va ularning tarqalishi
|
bet | 2/10 | Sana | 20.12.2023 | Hajmi | 1,16 Mb. | | #124583 |
Bog'liq Umumiy fizika fanidan kurs ishi mavzu akustika elementlariI-BOB Tovush tebranishlari va ularning tarqalishi.
1.1 Tovush tebranishlari
Havoda tebranishlar, har qanday boshqa gazlarda bo’lganidek, bo’ylama to’lqinlar ko’rinishida tarqaladi. Chastotasi 1 sekundda taxminan 20 tebranishdan 20 000 tebranishgacha bo’lgan intervalda yotgan tebranishlar bizning eshitish organimizga — qulog’imizga yetgach, maxsus tovush sezgisini hosil qiladi.
Chastota birligi qilib 1 sekundda bir tebranish yuz beradigan tebranma protsessning chastotasi qabul qilingan; bu chastota birligi nemis fizigi Gertsning ismi bilan gerts (qisqartirilgan belgisi gts) deb ataladi. Masalan, 1 sekundda 2 tebranish yuz beradigan tebranma protsessning chastotasi 2 gts bo’ladi, 1 sekundda 10 tebranish yuz beradigan tebranma protsessning’ chastotasi esa 10 gts bo’ladi.
Shunday qilib, chastotasi 20 gts dan 20 000 gts gacha intervalda bo’lgan tebranishlarning tovush sezgisini hosil qilish xossasi bordir va shu belgi bo’yicha ularni maxsus gruppaga, tovush tebranishlari yoki akustik tebranishlar gruppasiga ajratish mumkin; bu tebranishlar qisqagina tovush deb ham ataladi.
20 gts bilan 20 000 gts oraligidagi chastotalarga ega bo’lgan tebranma protsesslarni yuqoridagicha ajratib olish kishi eshitish organining faqat mana shunday chastotali tebranishlarnigina qabul qilishdan iborat bo’lgan fiziologik xususiyati bilan bog’liqdir. Fizik nuqtai nazardan esa masalan, 10 gts li yoki 30000 gts li tebranishlar bilan 20 gts li yoki 20000 gts li tebranishlar orasida hech qanday maxsus farq yo’q. Shuning uchun fizikada, odatda, “tovush tebranishlari” deganda umuman gazlarda, suyuqliklarda va qattiq jismlarda to’lqin protsessi ko’rinishida tarqaluvchi yoki bu jismlarning chekli sohalarida turg’un to’lqinlar hosil qiluvchi elastik tebranishlar tushuniladi. Chastotasi 20000 gts dan oshiq bo’lgan elastik tebranishlarni ul’tratovush deb atash qabul qilingan. Chastotasi 20 gts dan kichik bo’lgan elastik tebranishlar infratovushlar deb ataladi.
Tovush to’lqinlari tarqaladigan asosiy muhit havo bo’lgani uchun, elastik bo’ylama to’lqinlarning gazlarda tarqalish tezligi masalasini tekshiramiz.
Bo’ylama elastik to’lqinlarning tutash muhitda tarqalish tezligining quyidagi ifodasi quyidagicha
(1)
,
bunda – muhitning Yung moduli, – uning zichligi. Ta’rif bo’yicha, deformatsiyalanadigan elastik sterjen uchun Yung moduli:
(1.1)
,
bunda — kuchlanish, ya’ni son jihatdan sterjen ko’ndalang kesimining birlik yuziga to’g’ri keladigan kuchga teng bo’lgan kattalik; – nisbiy uzayish. Gaz ustuni uchun o’rniga gazning siqilishiga sabab bo’layotgan qo’shimcha bosim olinishi kerak. Chiziqli nisbiy deformatsiya o’rniga hajmning nisbiy deformatsiyasi olinishi mumkin, chunki biz, gaz ustuni o’zining ko’ndalang kesimini o’zgartirmagani holda o’z uzunligi bo’yicha siqiladi, deb hisoblaymiz. Shunday qilib,
(1. 2)
Bosim va hajm o’zgarishlarini cheksiz kichik deb hisoblab, ularni va orqali belgilaymiz. Shu bilan birga, bosim ko’payganda ( musbat bo’lganda), hajmning kamayishini, ya’ni manfiy bo’lishligini e’tiborga olishimiz kerak. Shuning uchun (1.2) formulani quyidagicha yozamiz:
(1.3)
yoki
. (1.4)
Tovush tebranishlari gazning siqili va siyraklashishlarini adiabatik protsesslar deb hisoblash mumkin bo’ladigan darajada tez yuz beradi, shuning uchun gaz holatining o’zgarishi Puasson formulasini qanoatlantiradi:
bunda – gazning o’zgarmas bosimdagi va o’zgarmas hajmdagi issiqlik sig’imlarining nisbatidir: . Puasson formulasini differentsiallaymiz:
(1.5)
, bundan .
ning bu qiymatini (2a) formulaga qo’yamiz; u holda quyidagi ifoda hosil bo’ladi:
(1.6)
;
nihoyat, ning bu qiymatini tovush tebranishlari tezligining (1) ifodasiga qo’yamiz: _
(1.7)
Bu yerdagi zichlik o’rniga uning bosim, gazning T temperaturasi va molekulyar og’irligi orqali quyidagi ifodasini qo’yamiz:
(1.8)
,
bunda – gaz doimiysi; u holda
(1.9)
ifoda hosil bo’ladi.
Demak, berilgan gazda tovush to’lqinlarining tarqalish tezligi absolyut temperatura T ning kvadratildiziga to’g’ri proportsional va gaz bosimi ga bog’liq emas.
1 jadval
00C dagi gazlarda tovush tezligi
|
| |