1.1 ВОЛНОВОЕ ДАВЛЕНИЯ И ЗВУКОВАЯ ПЕРЕДАЧА

На физическом уровне звук - просто механическое волнение передающей среды, которая может быть воздухом, или телом, жидкостью или другим газом. Однако, такое упрощенное описание не очень полезно, поскольку оно не предоставляет информации о пути прохождения волны. То, что требуется, является более точное описание, которое может использоваться, чтобы сделать предсказания из поведения звука во множестве контекстов.

1.1.1 Природа звуковых волн

Рассмотрите простую механическую модель распространения звука через некоторую физическую передающую среду. Это показывает простой одномерной модели физической передающей среды, такой как воздух, который мы называем мячом для гольфа и пружинной моделью, потому что это состоит из прогрессии масс, например, мячи для гольфа, подключенные вместе к пружинам. Мячи для гольфа представляют массы молекул в реальном материале, а пружины представляют межмолекулярные силы между ними. Если мяч для гольфа будет помещен к другим тогда пружина, связывающая его со следующим мячом будет сжата и переместит следующий мяч для гольфа в строке, которая сожмет следующую пружину, и так далее. Из-за массы мячей для гольфа будет временная задержка прежде, чем они начнт двигаться от действия соединяющих их пружин. Это означает, что волнение, вызвавшее перемещение первый мяч для гольфа, займет время, чтобы передаться вниз в другой конец. Если мяч для гольфа вначале будет возвращен к его оригинальной позиции, то весь описанный процесс случится снова, за исключением того, что мячи для гольфа будут двигаться лучше и соединяющие их пружины должны будут развернуться, а не сжаться. Область, где мячи для гольфа помещены друг к другу, известна как сжатие, тогда как область, где они разделены, известна как разреженность, и сами мячи для гольфа - распространяющаяся передающая среда. В реальной передающей среде распространение в воздухе, волнение естественно состояло бы или из сжатия, сопровождаемого разреженностью или из разреженности, сопровождаемой сжатием, чтобы позволить передающей среде возвращаться к ее нормальному состаянию. Изображению того, что случается, показаны на рисунке 1.2. Из-за направления перемещения волнения - мячи для гольфа перемещаются и перемещяются в направлении движения волны - этот тип распространения известен как продольная волна. Звуковые волны - продольные волны, которые распространяются через смену сжатий и разреженностей в передающей среде, обычно воздухе. Есть альтернативный способ, которым волнение могло быть распространен вниз мячи для гольфа и пружинная система. Если бы, вместо того, чтобы перемещаться друг к другу, мячи были перемещены поперек тогда, было бы распространено боковое волнение, из-за сил, проявленных пружинами на мячах для гольфа как описано ранее. Этот тип волны известен как поперечная волна и часто находится в колебаниях частей музыкальных инструментов, таких как строки или мембраны.