Max_Headroom skrev:Är det bara jag som tycker att "velocity"-delen på bilden ser konstigt ut, att den egentligen är fel?
De två vänstra bilderna skall visa Ljudtrycket i en kontinuerlig sinus och partikelhastigheterna som uppstår då två ljudvågor går omlott d v s passerar varandra där förutsättningarna stämmer för multipel stående våg d v s resonans.
Fenomenet innebär att man får två motsatta partikelhastigheter som möter varandra. Respektive amplitud är lika men med motsatt riktning.
Det är enklast att se partikelhastighet och tryck som en lokal densitetsförändring i luften där man betraktar en liten konstant volym. Då densitetshöjningen från ljudvågen som propagerar uppåt möter densitetshöjningen från ljudvågen som propagerar nedåt så blir det dubbla densiteten i volymen. Densitetshöjningen beror på att partiklarna tryckts ihop i respektive våg som går omlott från varsitt håll och då de möts ”krockar” partiklarna med varandra. Men eftersom luft är en gas och därmed med låg densitet så är det stort avstånd mellan luftpartiklarna så att de kan passera varandra istället för att krocka med varandra. Vissa luftmolekyler kommer statistiskt sett krocka med varandra och överföra varandras respektive energi på varandra som då biljardklot krockar med varandra.
Det är lite som på ett övergångsställe där det står 5 personer på ena sidan vägen och 5 personer på andra sidan vägen. Går de lika fort och börjar gå samtidigt vid grönt ljus så möts personerna på övergångsstället och då de möts är det 10 personer och det blir lite trångt då de passerar varandra om volymen är konstant d v s alla går över inom övergångsställets gräns. Med skillnaden att hos luft är det inte vacuum av partiklar mellan vågfronterna.
För att förklara ljudvågor så börjar jag med att säga att det statiska lufttrycket inte ingår i beräkningar för ljudvågor utan det är enkom förändringen av det statiska trycket som beaktas. (Gudars vad svårt det är att skriva om sånt här för att det skall bli helt korrekt, då man inte börjar med att utgå från absolute basics från fysiken och matematiken av en akustisk ljudvåg) Det som inträffar då luftpartiklarna möts/passerar varandra är att densiteten dubbleras och trycket/övertrycket dubbleras därmed. Man kan också se det som att pilarna för partikelhastigheterna från respektive våg går mot varandra. Då pilarna för partikelhastigheterna passerat varandra så går pilarna från varandra och därmed minskas istället densiteten i det betraktade volymselementet.
Här är det viktigt att förstå att jämvikt av densitet råder i volymelementet och en konstant mängd luftmolekyler finns i volymen.
Illustrativt exempel: Säg att en volym med luft innehåller 2 miljoner luftmolekyler jämt fördelade så att konstant densitet råder vid jämvikt. Nu fördelas dessa istället så att i ena halvan av volymen finns 1000100 luftmolekyler. För bibehållande av jämvikt finns det således 999900 luftmolekyler i andra halvan. Då blir det olika densitet i respektive halva. Om man istället skulle öka antalet molekyler i ena halvan till 1000200 luftmolekyler så blir det 999800 luftmolekyler i den andra halvan för att jämviktsläget skall upprätthållas.
Här bör det beaktas att med ljudvågor så är det differensen av luftmolekyler som är ljudvågens tryck. Och om man går från differensen från jämvikt så är det i exemplet ovan först 100 molekyler övertryck och -100 molekyler undertryck vilket innebär 200 luftmolekyler i tryckförändring/densitetsförändring. Sedan dubbleras tryckförändringen till 400 luftmolekyler. Sedan bör man beakta att det inte är fyrkantsvåg utan sinusvåg med sinusformad densitetsförändring.
Så, då partikelhastighetsfronterna har passerat varandra så trycks inte längre luftmolekylerna ihop utan de dras isär och undertryck uppstår.
Eftersom ljudvågorna går fram och åter multipla gånger och möter varandra med specifik fas så upprätthålls en stående våg och detta akustiska fenomen kallas resonans.
En viktig sak att beakta är att partikelhastighet och tryck har 90 graders fasförskjutning sinsemellan i en stående våg. Det syns i bilden. Det syns även att då partikelhastighetsvektorerna möts så är det max övertryck och då partikelhastighetsvektorerna går från varandra så är det max undertryck.
Slutligen vill jag säga att det hos akustiska vågor råder samband mellan partikelhastighet och ljudtryck. Detta samband beskrivs med Eulers ekvation. Jag har börjat skriva ett inlägg med Eulers ekvation eftersom det är helt grundläggande för förståelsen av akustiken.
Mvh
Peter
VD Bremen Production AB + Ortho-Reality AB; Grundare av Ljudbutiken AB; Fd import av hifi; Konstruktör av LICENCE No1 D/A, Bremen No1 D/A, Forsell D/A, SMS FrameSound, Bremen 3D8 m.fl.
