Ljud & vibb KS2

Hookes lag

"Spänningen är direkt proportionell mot töjningen"

På vilka två sätt påverkas vågen vid reflektion av en våg mot en balkände?

1. Den reflekterade vågens amplitud förändras i förhållande till den infallande 2. Den reflekterade vågen kan fasförskjutas relativt den infallande

Böjstyvheten

Böjstyvheten är ett mått på balkens förmåga att uppta ett böjande moment. Stor böjstyvhet innebär att ett stort böjande moment krävs för att påtvinga balken en viss utböjning.

Böjvågor

Böjvågor förekommer främst i kroppar med liten utsträckning i en eller två dimensioner. Böjvågor kännetecknas av att den huvudsakliga deformationen sker vinkelrätt mot balkens axel eller plattans yta.

I vilka två bidrag delas en strukturs förluster in i?

De delas in i materialförluster och randförluster

Randförluster

De förluster som kan lokaliseras till kroppens randytor. T.ex. ytfriktion, akustisk strålning och luftpumpning. I sammansatta strukturer är randförlusterna normalt betydligt högre än materialförlusterna.

Ljudintensitet

Den ljudenergi per tidsenhet som passerar genom en areaenhet som är vinkelrät mot utbredningsriktningen

Vilket ljudfält alstrar monopolen?

Det sfäriskt symmetriska

Vad bestämmer vilka frekvenser som det ljudfält en källa skapar i ett rum innehåller?

Då en ljudkälla, med vissa frekvenser, exciterar ett rum är det endast dessa frekvenser som förekommer i rummet. Ljudfältet byggs till största delen upp av de egenfrekvenser och egensvängningsformer som sammanfaller med eller ligger i närheten av de frekvenser som ljudkällan sänder ut.

Tangentiella egensvängningsformer

Ett av ordningstalen är noll. Partikelhastigheten är parallell med ett par av väggarna och har komponenter i två av axelriktningarna.

Fluidpartikel

Ett utskuret volymelement så stort att det rymmer miljontals molekyler men så litet att de akustiska störningarna kan betraktas linjära

Partikelhastighet

Hastigheten hos en betraktad fluidpartikel

Hur påverkas ljudtrycksamplituden vid ökande radie vid sfärisk vågutbredning?

Ljudtrycksamplituden avtar då ljudeffekten fördelas på en större sfärisk yta 4πr^2

Absorbanter

Material med höga inre förluster. Används som tillsatsmaterial för att öka förlusterna.

Mekanisk impedans

Mekanisk impedans är en frekvenssvarsfunktion som beskriver sambandet mellan en exciterande punktkraft och den resulterande hastigheten i en given punkt

Randvillkor fri ände

Momentet och tvärkraften är noll

Stående kvasi-longitudinalvågor i balkar

Om mediet är begränsat av en randyta i minst en riktning kan stående vågor uppstå. Stående vågor är en överlagring, summan, av infallande och reflekterade vågor

Materialförluster

Orsakas av atomära och molekylära processer inne i materialet. T.ex. dislokationer, förändringar i kristallstrukturen, förändringar i molekylstrukturen och excitering av inre molekylära svängningar. Gemensamt är att de avklingar exponentiellt med tiden.

Randvillkor vid alla begränsningsytor i parallellepipediskt rum

Partikelhastigheten vinkelrätt mot ytan är noll

Hur kan man öka förlusterna?

Placera ett tillsatsmaterial, materialet bör placeras i områden med stora vibrationsamplituder. En platta kan beläggas med ett viskoelastiskt material som har höga förluster. För att öka skjuvdeformationen och därmed förlusterna kan det viskoelastiska skiktet inneslutas mellan två metallskikt.

Bernoulli-Eulers klassiska antagande

Plana tvärsnitt som initialt är vinkelräta mot neutralaxeln förblir plana och vinkelräta mot neutralaxeln även under balkens böjning

Vilka materialkonstanter definierar ett homogent isotropt linjärt elastiskt material

Poissions tal och E-modulen

Vad är randvillkoret vid skiljeytan när det kommer till vinkelrätt infall mot stel skiljeyta?

Randvillkoret vid skiljeytan är att partikelhastigheten ska vara noll vinkelrätt mot ytan

Rörelseekvationen

Relaterar kraften på fluidpartikeln till dess rörelse, här acceleration. Relation mellan tryck och rörelse.

Reflektionskoefficient, R

Relation mellan amplituderna i den reflekterande och den infallande vågen med avseende på ljudtryck. För reella specifika impedanser är R alltid reell och kan anta positiva och negativa värden.

Transmissionskoefficient, T

Relationen mellan amplituderna i den transmitterade och den infallande vågen med avseende på ljudtryck. För reella impedanser är T alltid reell och större än noll.

Homogent och isotropt medium

Samma egenskaper i alla punkter och riktningar

Beskriv skillnaden mellan fluid och fast medium

Skillnaden är förmågan att uppta skjuvspänningar, antalet möjliga vågrörelsetyper är alltså högre i ett fast medium än i en fluid. I ett fast medium utan ränder kan longitudinal- och transversalvågor utbreda sig oberoende av varandra. Alla vågor i fasta medier består av en longitudinell och en transversell del.

Vart i ett rum ska man placera en ljudkälla för att få störst excitation?

Störst excitation av en egensvängningsform fås om källan placeras i närheten av en partikelhastighetsnod, alltså en ljudtrycksbuk. Varje egensvängningsform har en ljudtrycksbuk i rummets hörn.

Isotermisk process

Så god värmeledning i mediet förekommer så att temperaturen är konstant

Axiella egensvängningsformer

Två av ordningstalen är noll. Ljudtrycket varierar bara efter en koordinataxel, partikelhastigheten är är parallell med en koordinataxel och absorptionsförluster finns endast vid de väggar där partikelhastigheten är vinkelrät mot ytan.

Monopol

Utgör den enklaste typen av punktkälla. En multipol av ordning noll

Ytvågor

Ytvågor karaktäriseras av att amplituden avtar med avståndet från randytan, t.ex. Rayleighvågor

Vinkelrätt infall mot en stel skiljeytan i) Beskriv amplituden ii) Beskriv intensiteten iii) Sker förluster? iiii) Fasvridningen?

i) Amplituden i den infallande vågen är lika stor som amplituden i den reflekterande vågen ii) Intensiteten är lika stor i de två vågorna iii) Inga förluster vid skiljeytan iiii) Fasvridningen är 180° i förhållande till den infallande vågen

Kvasi-longitudinalvågor i en balk som är fast inspänd i) Randvillkor ii) Reflektionskoefficient

i) Förskjutningen är noll i änden ii) R=-1

Stående våg i) Beskriv intensiteten, energitransporten ii) Beskriv amplitud

i) Intensiteten och därmed energitransporten i den stående vågen är noll ii) Infallande och reflekterande vågen är lika starka, de har samma amplitud och eliminerar därmed varandras energitransport

Kvasi-longitudinalvågor i en balk som är fritt inspänd i) Randvillkor ii) Reflektionskoefficient

i) Normalspänningen är noll i änden ii) R=1

Termodynamiska tillståndsekvationen

Ger samband mellan tryck, densitet och absolut temperatur under processens gång

Hur påverkas ljudhastigheten om absoluta temperaturen ökar med en faktor 2?

Ljudhastigheten ökar med en faktor roten ur 2

Sneda egensvängningsformer

Alla ordningstal är skilda från noll. Partikelhastigheten har komponenter i alla tre axelriktningar, reflektion sker vid alla sex väggarna.

Vad är förhållandet mellan amplitud och radie vid sfärisk vågutbredning?

Amplituden avtar med 1/r enligt energiprincipen

Ett villkor för att en stående våg ska kunna uppstå

Att reflektion sker vid minst en skiljeyta

Vilka tre kategorier kan egensvängningsformerna delas in i?

Axiella egensvängningsformer, tangentiella egensvängningsformer och sneda egensvängningsformer

Absorptionsfaktor

Begrepp som beskriver ett mediums eller en skiljeytas absorberande förmåga

Neutrallagret

Betraktar en balk som att den är uppbyggd av skikt parallella av xy-planet. När balken böjs så böjs även skikten och axeln. De skikt vars längd är oförändrad kallas neutrallagret.

Dipol

En multipol av ordning ett. En dipol är små (stela) kroppar som oscillerar transversellt. Andra exempel på dipolkällor utgörs av kroppar som befinner sig i turbulenta strömningsfält som propellrar.

Beskriv stel vägg som en skiljeyta

En skiljeyta som inte rör på sig då den utsätts för den infallande vågen

Randvillkor fritt upplagd ände

Förskjutningen och momentet är noll

Randvillkor fast inspänd ände

Förskjutningen och töjningen är noll

Kontinuitetsekvationen

Ger relation mellan densitet och partikelhastighet

Adiabatisk process

Ingen värmeledning förekommer

Kvasi-longitudinalvågor

Innehåller både en longitudinell och transversell del. Då en dragspänning passerar genom ett volymselement förlängs elementet i axelriktningen och förkortas i tvärriktningen. Om en tryckspänning passerar sker det motsatta. Kvasi-longitudinalvågor genereras då balken utsätts för en axiell störkraft med en inte alltför hög störfrekvens.

Randvillkor vid vinkelrätt infall mot skiljeyta mellan två elastiska medier

Kontinuitet i tryck - Ljudtrycket i medium 1, i form och infallande och reflekterande vågen, måste vara lika stort som ljudtrycket i medium 2, i form av transmitterade vågen. Kontinuitet i partikelhastighet - Partikelhastigheten vinkelrätt mot ytan måste vara lika stor på båda sidor om ytan.

Vilka ekvationer används för att härleda den linjäriserade vågekvationen?

Kontinuitetsekvationen, rörelseekvationen och termodynamiska tillståndsekvationen

Specifik impedans

Kvoten mellan tryck och partikelhastighet

Hur påverkas ljudhastigheten om temperaturen ökar?

Ljudhastigheten ökar