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第1章声音5
木材这种传播速度随传播方向变化的特性往往会影响木制乐器的声学性能。由于扬声器箱体大多数是木制的,因此在设计时也要考虑到这种因素的影响。通常扬声器制造商选用加工过的木材如胶合板、MDF(中密度板)等制作箱体,这些材料的杨氏模量不随方向变化,因此可以不考虑这个因素对箱体设计的影响。
【注1】杨氏模量是对材料弹性的度量,较高的杨氏模量意味着需要更大的力使材料压缩变形。其度量单位是牛顿每平方米(N/m2)。
【注2】牛顿(N)是力的度量单位。
【注3密度是单位体积的质量,单位是千克每立方米(kg/m2)。
【注厂是平方根的运算符号,它表示对里面的数求平方根。
【注5】1/s意指每秒。
1.1.3空气中的声速
到目前为止我们仅讨论了固体中的声速。然而,最常见的声音是在空气中传播的,音乐就是通过空气传播到人耳的。虽然空气传播声音的机理与固体完全相同,但由于空气不存在杨氏模量,因此式(1.1)不能直接应用于空气中声速的计算。但空气是有弹性的,当你使用自行车打气筒时你能感觉到这一点,因此需要找到空气的某个参数取代杨氏模量。
在绝热情况下,气态方程为:
PV7=常数(1.2)
其中,P为气体压强【注1】(N/m2),V为气体体积(m2),y为由气体性质决定的常数(空气中为1.4)。
通常媒质的扰动变化很快,以至没有足够的时间进行稠密位置与稀疏位置之间的热交换,因此上述气体绝热方程是适用的。式(1.2)给出了气体的压强和体积之间的关系,由此式可导出空气弹簧的强度,即空气的等效杨氏模量为:
气体的密度由下式给出:
Q.=得=M(14)
9s ==R