Prędkość fali akustycznej

w różnych ośrodkach.

Opór akustyczny.

Opracowała Agnieszka

Wasik

Prędkość rozchodzenia
się dźwięków w
ośrodkach zależy od
własności tego ośrodka
takich jak:

- jego sprężystość

objętościowa

- gęstość

Zależność
prędkości od
tych
parametrów:

B to moduł
sprężystości
objętościowej
p to
gęstość

Prędkość rozchodzenia się
dźwięków w ośrodkach:
Powietrze 330 m/s
Lód 3300 m/s
Woda 1450 m/s
Żelazo 5130 m/s
Granit 6000 m/s

Ośrodek absorbuje część energii
rozchodzącej się fali, co prowadzi do
jej osłabienia. Natężenie fali
dźwiękowej maleje ekspotencjalnie
wraz ze wzrostem grubości
przenikanej warstwy X, zgodnie z
prawem absorbcji:

to początkowa wartość natężenia

fali

to współczynnik pochłaniania

Wielkości, które
charakteryzują
zdolność ośrodka
do pochłaniania
fal dźwiękowych
to:

- współczynnik

pochłaniania

- grubość warstwy

połowiącej



Jest to taka
grubość warstwy
ośrodka, która
spowoduje
zmniejszenie
natężenia fali o
połowę.

Na granicy ośrodków, które różnią

się własnościami, fala ulega :

ODBICIU

i

ZAŁAMANIU

Kąt padania = kąt odbicia
Stosunek sin kąta padania i

załamania = = stosunkowi

prędkości rozchodzenia się fal w obu

ośrodkach
Fala padająca, odbita i załamana

rozchodzi się w jednej płaszczyźnie

Odbicie i złamanie fali na

granicy ośrodków:

Zachodzi

jednocześnie
Proporcja

oraz proporcja

Zależą od własności

ośrodków

Opór akustyczny

Iloczyn prędkości
rozchodzenia się
fali i gęstości
ośrodka

Z = V p

Opór akustyczny
jest formalnym
odpowiednikiem
oporności
elektrycznej

Stosunki oraz
zależą od oporów
akustycznych oraz

graniczących ze sobą

ośrodków

Im mniejsza jest różnica
czyli im bliższe są sobie wartości
oporów akustycznych, tym lepiej
fala będzie przechodziła z jednego
ośrodka do drugiego.

Przy nieznacznej różnicy między

oporami akustycznymi sąsiadujących
ośrodków fala padająca przejdzie do
drugiego ośrodka w większości, a
jedynie mała jej część ulegnie odbiciu.

Na granicy ośrodków nieznacznie
różniących się oporem akustycznym,
część fali ulegnie odbiciu, a
natężenie fali przechodzącej głębiej
będzie ulegało zmniejszeniu.



Opór akustyczny

Znacznie różni się od

oporu ośrodka

poprzedzającego,

dlatego fala na granicy

ulega odbiciu.

Podobna sytuacja ma miejsce, gdy
weźmiemy pod uwagę akustyczne
własności wnętrza ludzkiego ciała.
Większość tkanek posiada niewiele
różniące się od siebie opory
akustyczne.

Odbicie fali dźwiękowej
będzie przeważało na granicy
takich ośrodków
jak

W pozostałych przypadkach
większość fali będzie
przechodziła z jednego ośrodka
do drugiego, ulegając na granicy
nieznacznemu odbiciu.

Fala odbita na granicy ośrodków
wraca po czasie do źródła
dając efekt ECHA.

Zakładając, że prędkość fali jest

stała między źródłem, a granicą
ośrodków oraz znając czas
powrotu echa można obliczyć
odległość między źródłem,

a odbijającą granicą.

Organizm człowieka jest
przykładem ośrodka, który
składa się z wielu warstw,
różniących się w małym stopniu
oporami akustycznym, ale nie
różniącymi się istotnie
prędkościami rozchodzenia się
fali.



Powstałe echa będą

powracały do źródła

z czasem,

zależącym

wyłącznie od

odległości między

granicą a źródłem

.



Odbicia mogą

powstawać na

każdej granicy

między warstwami

Gdy fala rozchodzi się w postaci
skoncentrowanej wiązki

efekt

echa

możemy zarejestrować w

miejscu wysłania fali

, pod

warunkiem,
że

powierzchnia odbijająca

leży prostopadle do kierunku
rozchodzenia się fali.

Wpływ powierzchni granicznej

między

ośrodkami na EFEKT ECHA

Natomiast, jeśli

skoncentrowana

wiązka

odbije się od

powierzchni

chropowatej

,

ale

nie

prostopadłej

do kierunku

rozchodzenia się fali, dojdzie do

rozproszenia

odbitej fali i

wówczas możliwe będzie

wykrycie

echa w miejscu wysłania fali.