1.12. Затухание волн

В реальных средах звуковые волны затухают вследствие вязкости среды и молекулярного затухания.

На рис. 1.13 приведены зависимости затухания звуковых волн из-за вязкости при распространении их в сухом воздухе (от частоты колебаний и температуры).

Звуковые волны затухают при распространении вдоль поглощающей поверхности. При этом чем больше коэффициент поглощения этой поверхности, тем большее затухание она вносит в распространяющуюся волну. В зависимости от частоты затухание растет с увеличением длины волны (уменьшением частоты). Например, при распространении звуковой волны касательно к поглощающей поверхности (например, публики) происходит значительное затухание звука. Так, на частоте 800 Гц звуковое давление уменьшается по квадратичному закону вместо гиперболического. Точнее, на этой частоте звуковая волна испытывает дополнительное затухание на 21 дБ при десятикратном изменении расстояния (общее затухание получается равным 41 дБ). На частоте 250 Гц дополнительное затухание составляет 3 дБ, а на частоте 6400 Гц — 8 дБ.

Особо следует сказать о законах распространения звука на большие расстояния (свыше 1 км). Оказалось, что кроме «классического» затухания, учитывающего влияние вязкости среды и молекулярного затухания, более существенную роль играет затухание из-за турбулентности воздуха. Это затухание определяется ветром и в немалой степени потоками воздуха в вертикальном направлении (из-за разности температур земли и воздуха, а также разности давлений по высоте).

По одним данным это затухание определяется экспоненциальной функцией, а по другим — специальными экспериментальными кривыми.

Рисунок 1.13. Зависимость вязкого затухания плоской звуковой волны в сухом воздухе от частоты и температуры (указана на прямых)