تحقیق درباره امواج صوتی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 48

امواج صوتی

امواج صوتی شکلی از امواج مکانیکی طولی هستند که عموماً در هوا منتشر شده ( اگر چه قابل انتشار در تمام محیط های مادی نیز می باشند ) و در برخورد با گوش انسان ، احساس شنیدن را ایجاد می کنند . بنابراین ، امواجی با این مشخصات که قابلیت درک توسط گوش انسان نباشد ، صوت اطلاق نمی شوند . عوامل محدود کننده صوت برای درک حسی آن ، فرکانس و بلندی است .

محدوده فرکانس درک برای انسان ، بین 16 تا 20000 هرتز است . امواج خارج از این محدوده فرکانس را مادون صوت ( فروصوت ) و ماوراء صوت ( فراصوت ) ، می نامند .

نحوه تولید صوت

نوسان ممتد یک محیط الاستیک می تواند تحت شرایطی باعث ارتعاش مولکول های هوای مجاور و تغییر مداوم فشار هوا گردد که این تغییر فشار به طور محدود و جزئی ، کمتر و بیشتر از فشار اتمسفر است . این موج به صورت طولی در هوا منتشر گردیده و در محدوده معینی از نظر فرکانس و دامنه برای انسان قابل درک است و به آن صوت می گویند . مثال ساده آن ، ارتعاش دیافراگم بلندگو و تولید صوت است .

ساده ترین امواج صوتی ، امواج سینوسی هستند که دارای سه مشخصه ، فرکانس f ، طول موج و دامنه فشار P مربوط به خود بوده . در یک منحنی سینوسی ، یک نقطه قله و یک نقطه دره از دامنه وجود دارد و این دو تغییر دامنه به یک اندازه احساس می گردد . موج صوتی سینوسی با سه مشخصه اصلی فرکانس ، دامنه و طول موج معرفی می شود و روابط زیر بر آن حاکم می باشد :

( 1-1 )

T : زمان متناوب

C : سرعت برحسب متر بر ثانیه

در صورتی که دامنه تغییرات برحسب فشار هوا در نظر گرفته شود ، معادله موج فشار به صورت زیر خواهد بود :

( 2-1 )

: دامنه فشار در زمان t

: حداکثر دامنه فشار هوا

: سرعت زاویه ای

: اختلاف فاز

گوش انسان به طور طبیعی قادر به درک امواج صوتی با حداقل دامنه فشار 20 میکرو پاسکال یا است که آن را آستانه شنوایی می نامند . هر پاسکال ده میکروبار است .

سنجش تغییرات دامنه صوت ، شامل تر و آسان تر از دامنه های دیگر ( شدت و توان ) می باشد . بدین لحاظ در مباحث اندازه گیری صوت در محیط کار ، عموماً فشار مورد اندازه گیری قرار می گیرد .

انواع صوت از نظر محیط انتشار

با توجه به تمایز مشخصه های صوتی در محیط انتشار ، صوت برحسب محیط به دو گروه تقسیم می شود :

الف ـ صوت هوایی : اصواتی هستند که در هوا یا گاز منتشر و به گوش می رسند .

ب ـ پیکری : اصواتی که از طریق محیط مایع یا جامد نتشر شده و به طریقه مستقیم ( از طریق تماس جمجمه ) یا پس از تبدیل به صوت هوایی ، قابل شنیدن هستند .

سرعت موج صوتی

سرعت موج صوتی که جزء امواج طولی است در یک محیط مادی ، بستگی به خواص محیط دارد . محیط های گوناگون دارای چگالی ، الاستیسیته و اینرسی مخصوص به خود هستند و تحت این خواص ، موج صوتی در آن ها تولید و منتشر می گردد . برای هر محیط یک مدول الاستیکی معرفی نموده اند که تابع خواص آن محیط است . هر چه دانیسته محیط انتشار بیشتر باشد ، سرعت موج صوتی نیز بیشتر خواهد بود . بدین ترتیب سرعت صوت در مایعات بیشتر از هوا و در جامدات بیشتر از مایعات است . در جامدات سرعت موج ، وابسته به مدول یانگ و چگالی آن است .

مدول یانگ عبارت از نسبت تنش تراکمی یا تنش کششی محیط به کرنش تراکمی است .

( 3-1 )

Y : مدول یانگ ( Pa )

: چگالی

در محیط های انتشار مایع ، سرعت موج صوتی تابع مدول حجمی ( تغییر فشار به تغییر حجم نسبی ) و چگالی مایع است . مدول حجمی از جدول زیر ، که مربوط به ضریب تراکم است ، به دست می آید . مدول حجمی عکس ضریب تراکم است . برای محاسبه سرعت موج در مایعات ، از رابطه ( 4-1 ) استفاده می شود .