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流体中的声速声音的概念横波：振动方向垂直于波的传播方向纵波：振动方向平行于波的传播方向图1 流体中的声波是纵波最初对声音概念的定义是以人的耳朵为标准的，空气的振动通过耳朵转化成生物电信号并传递给大脑，我们就听到了声音。
人耳只对一定频率范围的声波敏感，超出这个范围的声波被定义为次声波和超声波，其实所有声波都是同种性质的波。
声波在固体中可以表现为纵波也可以表现为横波，在流体中则只以纵波传递。
这是因为传递横波需要剪切力的参与，而流体中的剪切力很小，不足以维持横波。
我们的耳朵处于空气中，所以一般听到的都是在空气中传播的声音。
空气中的声波是在声源激励下产生的一系列纵向压缩和膨胀交互的波动。
在微观上看声波是靠分子热运动传递的，在宏观上看声波是靠空气的弹性传递的。
在空气中传播的声波是压缩和膨胀交替的压力脉动，或者叫压力波。
人的耳朵能感受到的是振动，如果压力是一直上升或者一直下降的，人是听不到声音的。
如图2所示的直管道，左侧活塞振动频率够快时，在右侧可以听到声音。
如果活塞以比声音还快的速度突然向右动一下，则会发出一道激波，人会听到很响的一声。
如果活塞以比声音还快的速度突然向左动一下，则会发出一道膨胀波，这个膨胀波在向右传播过程中会散开，到人的耳朵时不像压缩波那么强。
激波是一种强扰动波，体现为压力的阶跃，其传播速度比声音的的速度大，一般较弱的压力扰动传播的速度，不论其频率如何，速度都一样，即声速。
所以，流体中的声速不但代表了声音的传播速度，还代表了流体中局部压力变化传播的速度。
图2 压力变化在管道中的传递声速的推导图3 几种理想化的简单压力波一般的流动中，影响流体速度的力有重力、压力和摩擦力三种。
对于气体来说，重力经常可以忽略，且摩擦力比正压力小得多，所以流速变化主要受压力变化的影响。
显然，某处压力的变化会以多快的速度传递到另一处，是流动问题中的关键问题。
不考虑超声速情况，一般流动中这个压力传播速度就是声速。
下面我们就来推导声速的关系式。
第二章声波的基本性质及其传播规律在日常生活中存在各种各样的声音。
例如，人们的交谈声、汽车喇叭声、机器运转声、演奏乐器的乐声等等。
在所有各种声音中，凡是有人感到不需要的声音，对这些人来说，就是噪声。
简单地讲，噪声就是指不需要的声音。
为了对噪声进行测量、分析、研究和控制，需要了解声音的基本特性。
本章介绍声波的基本性质及其传播规律。
2. 1 声波的产生及描述方法2. 1. 1 声波的产生各种各样的声音都起始于物体的振动。
凡能产生声音的振动物体统称为声源。
从物体的形态来分，声源可分成固体声源、液体声源和气体声源等。
例如，锣鼓的敲击声、大海的波涛声和汽车的排气声都是常见的声源。
如果你用手指轻轻触及被敲击的鼓面，就能感觉到鼓膜的振动。
所谓声源的振动就是物体（或质点）在其平衡位置附近进行往复运动。
当声源振动时，就会引起声源周围空气分子的振动。
这些振动的分子又会使其周围的空气分子产生振动。
这样，声源产生的振动就以声波的形式向外传播。
声波不仅可以在空气中传播，也可以在液体和固体中传播。
但是，声波不能在真空中传播。
因为在真空中不存在能够产生振动的媒质。
根据传播媒质的不同，可以将声分成空气声、水声和固体（结构）声等类型。
在噪声控制工程中主要涉及空气媒质中的空气声。
在空气中，声波是一种纵波，这时媒质质点的振动方向是与声波的传播方向相一致。
与之对应，将质点振动方向与声波传播方向相互垂直的波称为横波。
在固体和液体中既可能存在纵波，也可能存在横波。
需要注意，声波是通过相邻质点间的动量传递来传播能量的。
而不是由物质的迁移来传播能量的。
例如，若向水池中投掷小石块，就会引起水面的起伏变化，一圈一圈地向外传播，但是水质点（或水中的飘浮物）只是在原位置处上下运动，并不向外移动。
2. 1. 2 描述声波的基本物理量当声源振动时，其邻近的空气分子受到交替的压缩和扩张，形成疏密相间的状态，空气分子时疏时密，依次向外传播（图2－1）。
图2－1 空气中的声波当某一部分空气变密时，这部分空气的压强P变得比平衡状态下的大气压强（静态压强）P0大；当某一部分的空气变疏时，这部分空气的压强P变得比静态大气压强P o小。
声学基础了解声波的性质声波是一种机械波，是由物质的振动引起的，通过介质传播的波动现象。
声波在空气、水、固体等介质中传播，是我们日常生活中常见的一种波动形式。
了解声波的性质对于深入研究声学领域具有重要意义。
本文将从声波的定义、特点、传播方式以及应用领域等方面进行探讨，帮助读者更好地理解声波的基本知识。
### 声波的定义声波是一种机械波，是由声源振动引起的，通过介质传播的波动现象。
声源振动使介质中的分子或原子发生周期性的位移，从而形成波动。
声波是一种纵波，其传播方向与振动方向一致，具有一定的频率、波长和振幅。
### 声波的特点1. **机械波特性**：声波是一种机械波，需要介质传播，无法在真空中传播。
在空气、水、固体等介质中传播时，声波会引起介质分子或原子的振动，从而传播能量。
2. **纵波特性**：声波是一种纵波，其传播方向与振动方向一致。
介质中的分子或原子沿着声波传播方向作周期性的压缩和稀疏运动。
3. **频率和波长**：声波的频率决定了声音的音调高低，频率越高，音调越高。
波长与频率成反比关系，频率越高，波长越短。
4. **振幅**：声波的振幅决定了声音的大小，振幅越大，声音越响亮。
振幅与声音的音量成正比关系。
### 声波的传播方式声波在介质中传播时，会引起介质中分子或原子的振动，从而传播能量。
声波的传播方式取决于介质的性质，一般可分为气体中的声波、液体中的声波和固体中的声波。
1. **气体中的声波**：在气体中传播时，声波会引起气体分子的振动。
声波在气体中传播速度较慢，约为343米/秒（在20摄氏度下），传播距离较远。
2. **液体中的声波**：在液体中传播时，声波会引起液体分子的振动。
声波在液体中传播速度较快，约为1500米/秒，传播距离较短。
3. **固体中的声波**：在固体中传播时，声波会引起固体中原子或分子的振动。
声波在固体中传播速度最快，取决于固体的材质和密度。
### 声波的应用领域声波作为一种重要的波动形式，在生活和科学研究中有着广泛的应用。
