Амплитуда звуковой волны равна 0,2 мм, частота 1000 Гц. Определить объёмную плотность энергии волны. Плотность среды, в которой распространяется волна, принять равной 1,2 кг/м3
где: www - объёмная плотность энергии волны, ρ\rhoρ - плотность среды, vvv - скорость распространения звука в среде, AAA - амплитуда звуковой волны, ω\omegaω - круговая частота.
Мы знаем, что амплитуда A=0,2мм=0,0002мA = 0,2 мм = 0,0002 мA=0,2мм=0,0002м, частота f=1000Гц=1000Гцf = 1000 Гц = 1000 Гцf=1000Гц=1000Гц, плотность среды ρ=1,2кг/м3\rho = 1,2 кг/м^3ρ=1,2кг/м3, скорость распространения звука в воздухе v=343м/сv = 343 м/сv=343м/с.
Необходимо найти круговую частоту ω\omegaω по формуле:
Для определения объёмной плотности энергии звуковой волны используем формулу:
w=12<em>ρ</em>v<em>A2</em>ω2w = \frac{1}{2} <em> \rho </em> v <em> A^2 </em> \omega^2w=21 <em>ρ</em>v<em>A2</em>ω2,
где:
www - объёмная плотность энергии волны,
ρ\rhoρ - плотность среды,
vvv - скорость распространения звука в среде,
AAA - амплитуда звуковой волны,
ω\omegaω - круговая частота.
Мы знаем, что амплитуда A=0,2мм=0,0002мA = 0,2 мм = 0,0002 мA=0,2мм=0,0002м,
частота f=1000Гц=1000Гцf = 1000 Гц = 1000 Гцf=1000Гц=1000Гц,
плотность среды ρ=1,2кг/м3\rho = 1,2 кг/м^3ρ=1,2кг/м3,
скорость распространения звука в воздухе v=343м/сv = 343 м/сv=343м/с.
Необходимо найти круговую частоту ω\omegaω по формуле:
ω=2πf\omega = 2\pi fω=2πf.
ω=2<em>π</em>1000=6283,19рад/с\omega = 2 <em> \pi </em> 1000 = 6283,19 рад/сω=2<em>π</em>1000=6283,19рад/с.
Подставим все значения в формулу для объёмной плотности энергии волны:
w=12<em>1,2</em>343<em>(0,0002)2</em>(6283,19)2=28,32Дж/м3w = \frac{1}{2} <em> 1,2 </em> 343 <em> (0,0002)^2 </em> (6283,19)^2 = 28,32 Дж/м^3w=21 <em>1,2</em>343<em>(0,0002)2</em>(6283,19)2=28,32Дж/м3.
Итак, объёмная плотность энергии звуковой волны составляет 28,32 Дж/м^3.