Сила звука в единицах атмосферного давления
Сила звука в акустике и радиотехнике определяется величиной звукового давления и выражается в барах. Есть ли что-либо общее между звуковым давлением и атмосферным давлением, для измерения которого применяются барометры?
Между звуковым и атмосферным давлением по существу нет принципиальной разницы. Звуковые волны представляют собой чередующиеся зоны с повышенным и пониженным давлением относительно нормального атмосферного давления в данном месте и в данное время. Когда через какую-нибудь точку пространства проходит звуковая волна, атмосферное давление в ней увеличивается и уменьшается относительно среднего значения на определенную величину, которую мы и называем звуковым давлением.
Различие между атмосферным и звуковым давлением состоит в том, что атмосферное давление сравнительно постоянно, его изменения весьма медленны. Изменение атмосферного давления на 3 мм ртутного столба в час считается метеорологами очень резким, тогда как частота изменения звукового давления доходит до многих тысяч в секунду, а наиболее медленные изменения звукового давления происходят десятки раз в секунду.
Поэтому и приборы, служащие для измерения атмосферного давления, непригодны для измерения звуковых давлений; они рассчитаны на измерение постоянного давления и не могут реагировать на быстрые его изменения. В данном случае можно провести почти полную аналогию с измерительными приборами постоянного и переменного тока.
Прибор постоянного тока «не успевает» следовать за быстрыми изменениями направления тока и стрелка такого прибора, включенного в цепь переменного тока, только дрожит, чуть отклоняясь от среднего положения.
Звуковое давление измеряется барами. Давление в 1 атмосферу равняется 981 000 бар или, в круглых цифрах, 1 000 000 бар. Таким образом, 1 бар равен одной миллионной доле атмосферного давления.
Из этого сопоставления можно видеть, что изменения атмосферного давления, происходящие при распространении звуковых волн, весьма малы. Звуковые давления измеряются долями бара или десятками бар, редко — сотнями бар, что соответствует изменению атмосферного давления всего лишь на миллионные доли. Вот несколько цифр:
По действующему у нас стандарту радиовещательный приемник 1-го класса должен развивать на расстоянии 1 м звуковое давление не меньше 20 бар, т. е. 2 х 10?? атмосферы, а наиболее экономичные приемники 4-го класса с батарейным питанием должны развивать на расстоянии 1 м звуковое давление не меньше 1,5 бара или 1,5 х 10?? атмосферы.
В метеорологии для измерения атмосферного давления применяется единица, тоже носящая название бара. 1 атмосфера = 1 бару = 1 000 миллибар. Метеорологический бар в миллион раз больше акустического бара.