Teorie zvukového pole

B232 - Letní 23/24
Tento předmět se nenachází v Moodle. Na jeho domovskou stránku se můžete dostat pomocí tlačítka "Stránka kurzu (mimo Moodle)" vpravo (pokud existuje).

Teorie zvukového pole - XP02TZP

Kredity 4
Semestry zimní
Zakončení zkouška
Jazyk výuky neurčen
Rozsah výuky 2P
Anotace
Cílem předmětu je hlubší seznámení s teoretickými základy fyzikální akustiky. Ze základních předpokladů mechaniky tekutin jsou odvozeny rovnice kontinuity, pohybová rovnice Eulerova a Navierova-Stokesova a rovnice energetické bilance. Z těchto rovnic je v rámci akustické aproximace odvozena vlnová rovnice a některá její speciální řešení. Obecné řešení vlnové rovnice a rovnice Helmholtzovy je formulováno pomocí Helmholtzova-Kirchhoffova integrálu a integrálu Rayleighova. S jejich využitím jsou řešeny některé úlohy vyzařování a difrakce zvukových vln. Problematika popisu zvukového pole je dále rozvinuta pomocí metod Fourierovské akustiky. \\Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/XP02TZP
Cíle studia
Žádná data.
Osnovy přednášek
1. Opakování: diferenciální operátory, Gaussova věta, vlnová rovnice v 1D, metoda charakteristik, d'Alembertovo řešení vlnové rovnice.
2. Vlnová rovnice ve 3D: rovinná vlna, kulová vlna, válcová vlna.
3. Akustická částice, Lagrangeova a Eulerova metoda popisu pohybu tekutiny, totální, lokální a konvektivní derivace, rovnice kontinuity.
4. Eulerova a Navierova-Stokesova pohybová rovnice, viskozita, vírové a nevírové pole, rychlostní potenciál.
5. Energetická bilance v tekutině, stavová rovnice.
6. Akustická aproximace rovnic mechaniky tekutin, vlnová rovnice pro akustický tlak a rychlostní potenciál.
7. Akustická intenzita, hustota energie zvukového pole, rovinná zvuková vlna, specifická akustická impedance, reprezentace pole pomocí fázorů.
8. Zvukové pole v okolí pulsující koule, vyzařovaný výkon, bodový zdroj zvukového pole, objemový zdroj zvukového pole.
9. Homogenní a nehomogenní Helmholtzova rovnice, Greenova funkce pro volné pole.
10. Helmholtzův-Kirchhoffův integrál, aplikace na objemový zdroj zvukového pole, Sommerfeldova vyzařovací podmínka.
11. Rayleighův integrál, aproximace pro výpočet vzdáleného pole, vzdálené pole kruhového pístu, směrovost.
12. Zvukové pole v ose kruhového pístu, blízké pole, přechod do pole vzdáleného, Rayleighova vzdálenost.
13. Fourierova transformace transientního zvukového pole, difrakce rovinné vlny na kruhovém otvoru.
14. Fourierovská akustika: popis vyzařování zvuku, evanescentní vlny, akustická holografie.
Osnovy cvičení
Žádná data.
Literatura
1. D. T. Blackstock, Fundamentals of Physical Acoustics, Wiley-Interscience, 2000.
2. P. M. Morse, K. Uno Ingard, Theoretical Acoustics, Princeton University Press, 1987.
3. E. G. Williams, Fourier Acoustics: Sound Radiation and Nearfield Acoustical Holography, Academic Press, 1999.
4. Z. Škvor, Elektroakustika a akustika, Vydavatelství ČVUT Praha, 2012.
5. J. W. Goodman, Introduction to Fourier Optics, Roberts and Company Publishers, 2004.
6. D. J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, Addison Wesley, 1999.
Požadavky
Základy fyziky. Základy vektorové analýzy. Základy Fourierovy transformace. Ke zkoušce není požadován zápočet.