بسمه تعالی
ایوب بنوشی- دانشکده صداوسیما - این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
براي يك موجِ كرويي هماهنگِ ساده، ميتوان رابطهي بينِ فشار و سرعتِ ذرهاي را بهشكلِ زير ساده كرد:
براي محاسبهي شدتِ يك موجِِ كروي، ابتدا سرعتِ ذرهاي، و سپس چگاليي انرژي را مييابيم. براي سادگي، اين محاسبهها درحالتِ هماهنگ انجام ميشود:
انتشارِ يك موجِ اكوستيكي در يك شاره، باعثِ ايجادِ انرژي در آن شاره ميشود. اين انرژي بخشي جنبشي است كه به حركتِ ذرههاي شاره مربوط است، و بخشي پتانسيل است و به متراكمشدنِ شاره بازميگردد. ميتوان نشان داد كه براي يك موجِ اكوستيكيي تخت، چگاليي انرژيي ايجادشده در شاره در هر لحظه از رابطهي زير بهدست ميآيد:
از آنجاكه در استخراجِ اين رابطه از ويژگيهاي موجِ تخت استفاده نشده است، براي امواجِ كروي نيز صدق ميكند.
براي محاسبهي ميانگينِِ زمانيي اين انرژيها، از روابطِ مربوط به امواجِ كروي استفاده ميكنيم:
چون در يك موجِ كروي، سرعتِ ذرهاي با فشار همفاز نيست، شدتِ اكوستيكي با حاصلضربِ چگاليي انرژي در سرعتِ موج بهدست نميآيد. ثابت ميشود براي امواجِ كروي:
كرهي تپنده (pulsating sphere) كرهاي است كه اندازهي شعاعش تابعي سينوسي از مكان و زمان باشد.كرهي تپنده سادهترين چشمهاي است كه ميتواند موجهاي كرويي هماهنگ توليد كند. اين موجِ هماهنگ بهشكلِ زير پيدا ميشود:
سرعتِ هر نقطه از محيطِ يك كرهي تپنده:
سرعتِ ذرهايي موجِ اكوستيكي در مجاورتِ اين سطح با سرعتِ نقاطِ روي سطح برابر است:
فشارِ اكوستيكيي اين موج برابر ميشود با
درحالتي كه طولِموجِِ صداو نيزفاصله ازچشمه خيلي ازابعادِچشمه بزرگترباشد ( 1>>kaوa<<r )، شكلِ چشمه اثري بر تابشِ صدا ندارد و ميتوان آن را معادلِ يك كرهي تپنده گرفت. شدت و توانِ چنين منبعي برابر ميشود با
يك چشمهي نيمكرهاي را ميتوان چشمهاي كرهاي تصور كرد كه نيمهاي از آن داخلِ يك خفهكن (ديوارك ـ baffle) قرار گرفته است.
اگر سرعتِ نقاطِ روي سطحِ اين نيمكره كماكان U0باشد، قدرتِ آن نصفِ قدرتِ يك چشمهي كرهاي خواهد بود:
فشارِ اكوستيكيي ايجادشده توسطِ اين چشمه:
فشارِ اكوستيكيي يك چشمهي صدا با سطحِ وسيع را ميتوان مجموع فشارِِ چشمههاي صدايي با سطوحِ كوچك دانست. فشارِ اكوستيكيي حاصل از يك سطحِ كوچك بهمساحتِ dS و سرعتِ لرزشِ U، در فاصلهي 'r :
فشارِِ نظيرِ حاصل از كلِ چشمه :
پيستونِ لرزان معمولاً به پيستوني سخت (يا ستوني از هوا) گفته ميشود كه در يك خفهكن نصب شده باشد و همهي نقاطِ روي سطحِمقطعِِ آزادش بهصورتِ هماهنگِ ساده و همفاز بلرزد.فشارِ اكوستيكيي حاصل از لرزشِ اين پيستون يكي از مواردي است كه ميتوان آن را بهكمكِ روشِ گفتهشده پيدا كرد.
لرزشهاي قاعدهي آزادِ استوانه همواره بر سطحِ آن عمود است، پس فشارِ اكوستيكيي حاصل از عنصرِ سطحِِ ديفرانسيليي مفروض برابر ميشود با
براي يافتنِ فشارِ اكوستيكيي كل بايد از رابطهي بالا روي كلِ سطحِ قاعدهي استوانه انتگرال گرفت. به اين منظور بايد 'r را برحسبِ r و σ بيان كنيم:
اكنون با اين فرضِ سادهكننده ميتوانيم انتگرالِِ مربوطه را حل كنيم:
فشارِ شاكوستيكيي يك پيستونِ لرزان را ميتوان برحسبِ قدرتش نوشت :
پهناي تابش، ضريب و شاخصِ جهتوري
پهناي هريك از لپهاي الگوي تابش، بهويژه لپِِ اصلي را برحسبِ dB ميسنجند.
بر اين اساس پهناي بندِ 3 dB، 6 dB، 10 dB، و يا هر مقدارِ دلخواهي ديگر تعريف ميشود.
ضريبِِ جهتوريي يك چشمه در يك صفحه و جهتِ خاص، عبارت است از نسبتِ شدتِ آن به شدتِ يك چشمهي كروي با همان توان.اگر ضريبِ جهتوري برحسبِ dB بيان شود، شاخصِ جهتوري گفته ميشود.
براي محاسبهي چگاليي انرژي، يك حجمِ ديفرانسيلي بهطولِ dx، و بهحجمِ V0 از شارهاي را كه موجي اكوستيكي و تخت در آن روان است، درنظر مي گيريم:
انرژيي جنبشيي ذراتِ موجود در اين حجم :
انرژيي پتانسيل:
كلِ انرژيي موجود در شاره برابر ميشود با
و چگاليي انرژي عبارت ميگردد از