Вопрос школьника
По цилиндрической трубе диаметром d = 0,2 м и длиной l = 5 м, расположенной в сухом воздухе, распространяется акустическая волна, обладающая средней за период интенсивностью < I > = 50 мВт/м2. Найти среднюю за период энергию акустического поля < W >, заключенного в трубе
Ответ от учителя
Средняя за период энергия акустического поля < W >, заключенного в трубе, может быть найдена по формуле:
где — средняя за период интенсивность акустической волны, S — площадь поперечного сечения трубы, T — период колебаний акустической волны.
Площадь поперечного сечения трубы можно найти по формуле:
S = π * (d/2)^2
где d — диаметр трубы.
Период колебаний акустической волны можно найти по формуле:
T = 1/f
где f — частота колебаний акустической волны.
Частота колебаний акустической волны может быть найдена по формуле:
f = c/λ
где c — скорость звука в сухом воздухе, λ — длина волны акустической волны.
Длину волны акустической волны можно найти по формуле:
λ = 2πr
где r — радиус трубы.
Таким образом, средняя за период энергия акустического поля < W >, заключенного в трубе, может быть найдена по следующей последовательности формул:
S = π * (d/2)^2 = π * (0,2/2)^2 = 0,0314 м^2
r = d/2 = 0,1 м
λ = 2πr = 0,628 м
f = c/λ = 343/0,628 = 546,5 Гц
T = 1/f = 1/546,5 = 0,00183 с
Таким образом, средняя за период энергия акустического поля, заключенного в трубе, равна 2,87 * 10^-6 Дж.