В твердых телах конечных размеров (пластины, стержни) звуковой процесс проявляется в форме звуковой вибрации. Упругие свойства газообразных и жидких сред в полной мере характеризуются одной упругой постоянной — коэффициентом сжимаемости или обратной ему величиной — модулем упругости.
- Ленточный фундамент.
В этих средах может возникнуть лишь один вид звуковых колебаний — волны сжатия или продольные, в которых направление колебаний частиц среды совпадает с направлением распространения колебаний.
Однородные изотропные твердые среды характеризуются двумя упругими постоянными: модулем упругости (Юнга) и модулем сдвига.
Под влиянием второй упругой постоянной в безграничных твердых средах возможно появление, помимо деформаций сжатия, деформаций сдвига и образования двух видов волн — продольны* и поперечных. При поперечных волнах колебания происходят в направлении, перпендикулярном направлению распространения волн.
Распространение поперечных волн приобретает особое значение при прохождении звука по стержням и пластинам, в которых они являются колебаниями изгиба. Эти колебания переносят основную долю энергии, распространяющуюся, в частности, по ограждающим конструкциям зданий.
Таким образом, любое нарушение стационарного состояния сплошной твердой, жидкой или газообразной среды в какой-либо точке пространства приводит к появлению возмущений (волн), распространяющихся от этой точки. Область пространства, в которой наблюдаются эти волны, называется звуковым полем. Физическое состояние среды в звуковом поле или, точнее, изменение этого состояния, обусловленное наличием волн, характеризуется обычно одной из двух следующих величин:
1) звуковым давлением р — разностью между мгновенным значением полного давления и средним давлением, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля (единица измерения н/м2). В фазе сжатия звуковое давление положительно, а в фазе разрежения — отрицательно;
2) колебательной скоростью частиц среды v — мгновенным значением скорости колебательного движения частиц среды при распространении в ней звуковой волны (единица измерения м/сек). Колебательную скорость принято считать положительной, если частица движется в направлении распространения волны, и отрицательной— при движении частиц в сторону, противоположную направлению распространения звуковой волны.
Эти величины рассматриваются как функции координат и времени.
Звуковые волны, возникшие в среде, распространяются далее от точки возникновения (источника звука), и требуется определенное время, чтобы звук из одной точки достиг другой. Скорость распространения звука зависит от характера среды и вида распространяющейся в ней звуковой волны. Так, например, скорость звука в воздухе при температуре 20° С составляет 340 м/сек. Скорость звука с не следует смешивать с колебательной скоростью частиц среды v знакопеременной величиной, зависящей как от частоты, так и от величины звукового давления.
Длиной звуковой волны (к) называют расстояние, измеренное вдоль распространения звуковой волны, между двумя ближайшими точками звукового поля, в которых фаза колебания частиц среды одинакова (единица измерения м).