第一章:一个声学底漆
2。声音是什么?|第3页
分子的位移,速度和压力
虽然整体声波传播声速从它的起源,认为单一的贡献低空气分子组成的波,首先在一个方向上移动远离它的起源在休息(平衡),然后在通过它的起源,到另一个极端。*它的速度呢?总是以相同的声速总体声波?答案是不,它不是!
空气分子参与一个理想化的声波在一个方向上加速平稳,减缓停止在极端的压力下膨胀或压缩,然后顺利开始加速向相反的方向就像一个摆动的钟摆的end-weight质量。惯性,它可能是一分钟,阻止分子突然切换方向的最大速度。声波分子速度的变化证明了下面的图上的蓝色余弦函数。摆动位置在空间和总体声压的分子是由红色的正弦函数。分子达到最大速度穿过它的起源,它然后逐渐减速停止,因为它发现自己在一个越来越密集的丛分子最大压缩(max压力)。从那里,慢慢开始加速向相反的方向,达到最大速度又在它的起源,开始减慢和停止,因为它发现自己独自在稀疏的状态(最低)的压力。从那里,它开始加速朝它起源再次继续循环。这又是像钟摆摆动的end-weight达到最大速度通常是休息或平衡状态是不运动,和最小值的摆动速度是在极端的境界。
在下面的图中,注意,最大位移和最大或最小压力与最小的空气分子的速度,和空气分子的最大速度对应的最小位移和最少的压力变化。
它可能似乎是反直觉的,在声压的高峰和低谷,分子不移动(或在现实世界中,移动最小),但他们正在通过最小点整体压力变化最快的(平衡)!数学上,上面的图表表明,如果分子的运动位移形成正弦波,那么相应的速度和分子率(或压力变化压力δ)是在一个余弦关系。
更大的分子速度意味着更高的声波振幅最大。振幅在声音指大气压力变化的程度高于或低于环境压力的平衡。振幅的主要决定因素是单个分子参与的最大速度波。
能量转移
相邻分子传授单个粒子速度,力作为一个转让能源(物理学家称之为工作)是必需的,这通常发生在媒介。例如,一个低音鼓,袭击时,将传授物理振动的机械能到邻近的空气分子,使他们来回移动上面列出和转移其他邻近分子的动能。随着声波传播通过空间以这种方式,或许它会攻击你的耳膜的一小部分使其振动的原始低音鼓头成正比。如在我们后面所述心理声学的章节,这些分钟耳膜的动作将被转换成流体振动,并再次转换电化学神经信号,这些压力的变化传达给你的大脑。你的大脑可以决定这些振荡的模式很熟悉,也许你会对自己说,“我想我刚才听到低音鼓!”
非常简洁的描述声音之间的关系,能量,力量,工作,力量,振幅,压力和速度水平容易理解没有广泛的科学训练中可以找到马克Ballora:必需品的音乐技术,2003年。
*上述解释是现实的一种理想化版本,假设分子的声波来回相互地沿着一个轴移动,而在现实中,他们撞,到处都拥挤,但这个模型是有用的一个总体声压波模型的泛化。
