Áp Suất âm Thanh – Wikipedia Tiếng Việt

Áp suất âm tức thời là độ lệch từ các áp suất môi trường xung quanh cục bộ p 0 {\displaystyle p_{0}}   gây ra bởi một sóng âm tại một vị trí đã cho và given instant in time.

Áp suất âm hiệu dụng là đạo hàm cấp hai của áp suất âm tức thời over a given interval of time (or space).

Áp suất âm tổng p t o n g {\displaystyle p_{tong}}   bằng:

p t o n g = p 0 + p o s c {\displaystyle p_{tong}=p_{0}+p_{osc}\,}  

ở đây:

p 0 {\displaystyle p_{0}}   = áp suất khí quyển xung quanh cục bộ, p o s c {\displaystyle p_{osc}}   = chênh lệch áp suất âm.

Cường độ

sửa

Trong một sóng âm, biến bổ sung cho áp suất âm là vận tốc hạt âm thanh. Chúng cùng nhau xác định cường độ âm thanh của sóng. Cường độ âm thanh tức thời cục bộ là kết quả của áp suất âm và vận tốc âm thanh.

I → = p v → {\displaystyle {\vec {I}}=p{\vec {v}}}  

Trở kháng âm thanh

sửa

Đối với biên độ nhỏ, áp suất âm thanh và vận tốc hạt liên quan tuyến tính và tỷ lệ của chúng là trở kháng âm thanh. Trở kháng âm thanh phụ thuộc vào cả các đặc tính của sóng và trung gian truyền tải.

Trở kháng âm thanh được cho bởi[1]

Z = p U {\displaystyle Z={\frac {p}{U}}}  

ở đây

Z là trở kháng âm thanh p là áp suất âm U là particle velocity

Dịch chuyển hạt

sửa

Áp suất âm p liên quan tới dịch chuyển hạt (hoặc biên độ hạt) ξ bằng công thức

ξ = v 2 π f = v ω = p Z ω = p 2 π f Z {\displaystyle \xi ={\frac {v}{2\pi f}}={\frac {v}{\omega }}={\frac {p}{Z\omega }}={\frac {p}{2\pi fZ}}\,}  .

Áp suất âm p là

p = ρ c 2 π f ξ = ρ c ω ξ = Z ω ξ = 2 π f ξ Z = a Z ω = c ρ E = P a c Z A {\displaystyle p=\rho c2\pi f\xi =\rho c\omega \xi =Z\omega \xi ={2\pi f\xi Z}={\frac {aZ}{\omega }}=c{\sqrt {\rho E}}={\sqrt {\frac {P_{ac}Z}{A}}}\,}  ,

thông thường đơn vị N/m² = Pa.

ở đây:

Ký hiệu	Đơn vị SI	Ý nghĩa
p	pascal	áp suất âm
f	hertz	tần số
ρ	kg/m³	mật độ không khí
c	m/s	tốc độ âm thanh
v	m/s	vận tốc hạt
ω {\displaystyle \omega }   = 2 · π {\displaystyle \pi }   · f	Radian/s	tần số góc
ξ	Mét	dịch chuyển hạt
Z = c • ρ	N·s/m³	trở kháng âm thanh
a	m/s²	gia tốc hạt
I	W/m²	cường độ âm thanh
E	W·s/m³	mật độ năng lượng âm thanh
Pac	Watt	công suất âm
A	m²	Diện tích

Quy luật khoảng cách

sửa

Khi đo âm thanh được tạo ra bởi một đối tượng, điều quan trọng là đo được khoảng cách tới đối tượng, vì áp lực âm thanh giảm dần theo khoảng cách từ một nguồn điểm với 1/r (chứ không phải 1/r2, như cường độ âm thanh). Quy luật khoảng cách này đối với áp suất âm p trong 3D is inverse-proportional to the distance r of a punctual sound source.

p ∝ 1 r {\displaystyle p\propto {\dfrac {1}{r}}\,}  

Nếu áp suất âm p 1 {\displaystyle p_{1}\,}  , được đo tại một khoảng cách r 1 {\displaystyle r_{1}\,}  , one can calculate the sound pressure p 2 {\displaystyle p_{2}\,}   at another position r 2 {\displaystyle r_{2}\,}  ,

p 2 p 1 = r 1 r 2 {\displaystyle {\frac {p_{2}}{p_{1}}}={\frac {r_{1}}{r_{2}}}\,}   p 2 = p 1 ⋅ r 1 r 2 {\displaystyle p_{2}=p_{1}\cdot {\dfrac {r_{1}}{r_{2}}}\,}