乔纳森Osbourne

博士学位。马里兰大学
作者发表

乔纳森一个发表作者,最近完成了一本关于物理和应用数学的书。

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驻声波

乔纳森Osbourne
乔纳森Osbourne

博士学位。马里兰大学
作者发表

乔纳森一个发表作者,最近完成了一本关于物理和应用数学的书。

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驻声波被称为涉及声音的谐波。驻声波与介质边界处的边界条件相关联。当行波被反射回介质中时,就有能量阻挡。这两个边界位置分别是开放边界条件下空气是开放的边界条件和封闭边界条件下空气与周围环境是隔绝的边界条件。驻波的位置随边界条件、压力和位移而变化。

让我们来谈谈驻波,除了包含声音之外,驻波和普通驻波很相似。现在我们知道驻波总是与介质两侧的边界条件或介质边界的边界条件有关。所以在这些边界处,波被反射回介质中,因此能量不会逃逸。它就像站在波浪中,这就是为什么我们称之为驻波。对于声音,我们有两种主要的边界条件我们可以在边界上施加它们。我们有开边界条件;在开放边界条件下,介质内的空气对整个房间是开放的,对整个大气是开放的。在封闭边界条件下,我们有东西挡住了空气不让它离开我们感兴趣的那一小部分介质,所以我们挡住了它,不让它进入房间的其他地方。所以我们称之为开闭的原因很明显了。

让我们看看如何用这些边界条件来描述驻声波。好的,现在我们知道声波与两种同时存在的不同类型的波有关。压力波和位移波,所以我们要做的是我们要画出与压力波和位移波有关的驻波图。好的,让我们从开口开始,开口,你应该想象一个像这样的管子两边都对大气是敞开的。好的,在压强中因为它对整个大气开放边界处的压强必须等于整个大气的压强。所以这意味着它不会改变,如果边界外的压强试图变得比大气的压强更大,那么它就会离开,因为它和大气接触了。这就意味着就压力波而言,开放边界条件是节点,所以我们有节点,节点。

这中间发生了什么?我们需要一个驻波,所以我们就有了这样的东西。这是波长的一半,当压力与1个反结点有关时,声波就像这样来回振动。1个反节点的压力。如果这个长度是l,那么声波的波长根据这个基本的开放驻波就是2乘以l,因为这是波长的一半,很简单。就位移而言,这看起来像什么?它向边界开放,这意味着,空气分子可以自由地来回移动。这就意味着这些边界是位移波中的反节点。当然,这也与我们所理解的压力波和位移波是90度不相的。这就意味着只要这个是节点这个就是反节点。 So how is this one going to look? Well we've got anti-node, anti-node, anti-node and little node in the middle.

这是整个或一半波长,所以波长是2乘以l,这是开放的,开放的。在一个开放的、开放的驻声波中,基本驻波频率的波长是管道长度的两倍。好的,开闭的情况呢?在压力波中,又是开闭的我们在顶部有一个节点因为我们已经知道什么是开的它是压力波顶部的节点。闭合端呢,闭合端就像我的手在这里。所以这里的压强不等于房间里的压强因为它和房间是分开的。所以封闭边界处的压强是反结点。所以基波是这样的,现在它只有四分之一波长,这意味着开闭驻波的波长是它的四倍长。

好的,当然在位移上,它看起来正好相反因为当你是压力的反节点时你一定是位移的节点当然这也说得通因为如果我的手在这里空气分子不能振动到我的手所以它们只能呆在那里。所以它是位移波中的一个节点。所以= 4l现在这是相当直截了当的你可以自己做。你要做的就是向这样的小管子里吹气。所以如果我把它吹开,就会得到一个特定的频率这就是你们听到的基本音还有一些来自高次谐波的过音。现在让我们看看当我打开它的时候会发生什么它是相同的音符,但是频率要低得多。这是因为波长是原来的两倍所以这意味着频率只有原来的一半。相同的音符,不同的八度,向下一个八度。你只要对着可乐罐吹气就能听到。不管怎样,这些都是驻波声波。

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