The solution at revision #19641 of , by igor. This is not the current version.

Условие

3.8.4. Как зависит от времени давление на стенку при падении на нее синусоидальной звуковой волны с частотой и амплитудой смещения ? Плотность среды , скорость звука . На каких расстояниях от стенки находятся узлы и пучности скорости? узлы и пучности давления?

Решение

Считаем стену жесткой и используем прием задачи для нахождения результирующей волны после отражения основной падающей волны.

Получается, что можно считать, что к стенке двигается синусоидальная волна падающая, а с другой стороны к стенке двигается мнимая волна тоже синусоидальная такая, чтобы давала ноль смещения вблизи стены.

Вот рисунок, стенка в совпадает с осью , по которой читаем значения смещений волн.

Тут к стенке слева движется реальная падающая, к стенке справа движется мнимая. Они слева от стенки в сумме дают результрующую волну.

Смещение в падающей волне слева направо описывается

если что: смещение происходит вдоль направления распространения волны.

Смещение в мнимой волне справа налево описывается

Далее используется учебник Иродова «Волновые процессы». Находим наложение смещений

где (использовали тригонометрию).

Скорость среды

Относительное удлинение среды

Изменение давления (приращение давления и относительное удлинение противоположны по знаку)

что можно упростить до

На плоскости стены это дает

Откуда видно, что узлы скорости (нули) будут на расстояниях , где есть целое. Пучности (максимальные максимумы) получаем на расстояниях , аналогично.

Узлы изменения давления (нули) будут на расстояниях , где есть целое. Пучности (максимальные максимумы) получаем на расстояниях , аналогично.

Длина волны . Рисунки в ответе.

Литература

[1] Иродов И.Е. Волновые процессы. 2015.

[2] Сивухин. Д.В. Механика. 1979. (Механика упругих тел.)

[3] Сивухин. Д.В. Электричество. 1979. (Колебания и волны.)

[4] М.А. Исакович. Общая акустика. 1973. Параграф 41.

Ответ

См. рис. . Длина волны . Вблизи стенки — узел скорости и пучность давления. Первый узел давления отстоит от стенки на расстоянии .