Отражение звуковой волны

В моем учебнике сказано, что:

Отражение звуковых волн при перемещении от жесткой границы (например, закрытого конца органной трубы) аналогично отражению струнной волны от жесткой границы; отражение, сопровождающееся инверсией, т. е. резким фазовым изменением π . Это согласуется с требованием, чтобы амплитуда смещения оставалась нулевой на жестком конце, поскольку частица среды на жестком конце не может колебаться. Поскольку избыточное давление и смещение, соответствующие одной и той же звуковой волне, изменяются на π / 2 с точки зрения фазы минимумы перемещений на жестком конце будут точками максимумов давления. Это означает, что отраженная волна давления от жесткой границы будет иметь ту же фазу, что и падающая волна, т. е. импульс сжатия отражается как импульс сжатия, а импульс разрежения отражается как импульс разрежения.

Я не понял последнего утверждения. Если изменение фазы после отражения от жесткой границы равно π , то не должен ли импульс разрежения отражаться как импульс сжатия, а импульс сжатия как импульс разрежения, ведь разность фаз между частицей при разрежении и сжатии равна π . Где я не прав? Я думаю, что у меня проблемы с пониманием π изменение фазы в случае звуковой волны. То же самое было легко понять и в случае волны на струне. Пожалуйста, устраните эту путаницу!

Ответы (2)

Ответ, который вы ищете, на самом деле находится в отрывке.

Есть два способа описать звуковую волну: как изменение волны давления и как среднюю волну смещения частиц, как показано ниже.

введите описание изображения здесь

. . . избыточное давление и смещение, соответствующие одной и той же звуковой волне, изменяются на π/2 по фазе . . .

. . . минимумы перемещений на жестком конце будут точками максимумов давления. . .

Таким образом, на жесткой границе среднее смещение равно нулю, а изменение давления максимально.

Что приводит к утверждению,

Это означает, что отраженная волна давления от жесткой границы будет иметь ту же фазу, что и падающая волна, т. е. импульс сжатия отражается как импульс сжатия, а импульс разрежения отражается как импульс разрежения.

Если изменение фазы после отражения от жесткой границы равно π, . . .

Это относится к волне смещения, а не к волне давления.
В то время как для волны давления, которая π / 2 не в фазе с волной смещения нет изменения фазы на жесткой границе.

Рассматривая волновое уравнение:

у "=" А потому что ( к Икс ю т + ф 0 ) ф "=" ( к Икс ю т + ф 0 )
Резкое изменение π в фазе ф это как поставить А потому что ( ф + π ) вместо А с о с ( ф ) который оказывается А с о с ( ф )

Теперь, когда вы посмотрите на график одной из этих синусоидальных функций, вы увидите, что максимумы становятся минимумами, а значения с нулевым значением остаются нулевыми.