18 - 18장 파동 2 18-1 2 소리(음파 소리의...

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Unformatted text preview: 18장. 파동 2 18-1, 2 소리 (음파), 소리의 속도(음속) 1. 소리의 본질: 공기의 압력 p (또는 밀도 ρ )의 파동, 종파 2. 파면(wavefront)과 파선(ray) 1) 파면: 위상이 일정한 점들이 이루는 곡면 2) 파선: 파면에 대한 법선을 이은 곡선 (에너지가 전달되는 궤적) 3. 소리의 속도 v= ⇐ ≡ 탄성 τ = 보기: 실(끈)의 파동 전파속도 v = 관성 μ ( B : 부피 탄성률) B ρ, 표. 여러 매질에서의 소리 속도 기체매질 공기( 0 oC ) 공기( 20 oC ) 수소 소리속도 (m/s) 331 343 1,284 액체매질 물( 0 oC ) 물( 20 oC ) 바닷물 소리속도 (m/s) 1,402 1,482 1,522 고체매질 알루미늄 강철 화강암 소리속도 (m/s) 6,420 5,941 6,000 18-4 소리의 크기와 준위 1. 소리의 세기 1) 정의: 단위면적에 단위시간동안 소리에 실려 전달되는 에너지 I≡ P , A 에너지전달률 유효전달넓이 , () 즉 ( ) 단위: [ W /m 2 ] 2) 압력/변위의 진폭과의 관계 2 1 1 pm 22 I= ρv ω s m = 2 2 ρv 3) 음원으로부터의 거리에 따른 변화 I= Ps 2, 4πr ( P s : 음원의출력 ) 2. 소리 준위 1) 정의: I ( 10 dB), I0 dB(decibel) ≡ 0.1 B(bel) β ≡ log () ( I 0 = 10 - 12 W/m ), 2 [B◂Alexander Graham Bell] 2) 보기: 몇가지 상황에서의 소리준위 (dB) 들을 수 있는 문턱값 나뭇잎 살랑이는 소리 대화소리 0 10 60 록 연주회 고통의 문턱값 제트엔진 소리 110 120 130 18-6 맥놀이 진폭과 진행방향은 같지만, 진동수가 조금 다른 ( ω 1, ω 2 ) 두 음파가 겹쳐 진 복합음파 s 1 = s m cos ( kx - ω 1t ) s 2 = s m cos(kx - ω 2t ) 1. 합성음파의 파동함수 s = s 1 + s 2 = s m [ cos ( kx - ω 1t ) + cos ( kx - ω 2t )] = 2s m cos ( ω1 - ω2 t cos kx 2 )[ ( ω1 + ω2 t 2 )] ≡ s m' cos ( kx - ω t ) 2. 합성음파의 진폭 s m' ≡ 2s m cos ( ω1 - ω2 t 2 ) (시간에 따라 진동) 3. 소리의 세기 ( ∝ 진폭의 제곱) I ∝ s m' 2 = 4s m cos 2 2 2 ( ω1 - ω2 t 2 ) = 2s m { 1 + cos [ ( ω 1 - ω 2 )t ] } 따라서 소리의 세기가 의 진동수로 커졌다 작아졌다 함 18-7 도플러(Doppler) 효과 1. 음원은 서있고, 듣는 사람이 v D 로 움직일 때 매질에서의 파장은 불변 듣는 사람이 움직이므로, 귀에 들어오는 마루의 수(진동수)가 달라짐 f ' = f+ = f+ =f vD λ f v, vD (v = f λ ⇒ 1 f = ) λ v v + vD v 2 음원이 v S 로 움 직이고 듣는 사람은 서 있을 때 음원이 움직이므로 매질에서의 파장(두 이웃 마루 사이의 거리)이 달라짐 λ ' = λ - T⋅ v S = λ=λ f' = 1 λ v S = λv f λf S v - vS v v 1 v =v λ' λ v - vS ( ) =f v v - vS 3. 일반적 상황에서의 도플러 효과 f '= f ( v + vD v - vS ) 초음속: 충격파 충격파 - 서로 다른 순간에 생겨난 여러 파면이 동시에 한곳에 모여 진폭이 아주 큰 파면을 형성한 것 ...
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This note was uploaded on 03/23/2009 for the course MATHEMATIC 공학수í taught by Professor Leekyungsook during the Spring '05 term at Yonsei University.

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