Есть ли резонансная частота для самого воздуха? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
4 голосов
/

Очевидно, что многие вещи вызывают вибрацию воздуха, но имеет ли воздух реальную резонансную частоту?

Ответы [ 3 ]

2 голосов
/

Когда вы удерживаете воздух или любой газ по этому вопросу в ограниченном объеме $V_o$ (контейнер) при статическом давлении $P_o$, вы можете определить несколько линейную постоянную, называемую Elastance . $$E=\gamma\frac{P_o}{V_o}$$

, где $\gamma$ - удельное тепловое отношение газа.

Эластичность можно рассматривать как объемное свойство содержащегося в нем газа, который ведет себя как пружина .

Также, если вы рассматриваете газ внутри длинного тонкого контейнера, мы можем определить другую константу, Инертность

$$I=\frac{\rho l}{A}$$

, где $\rho$ i - плотность газа, $l$ - длина и $A$ площадь поперечного сечения контейнера соответственно. Инертность может быть как объемное свойство содержащегося в нем газа, который ведет себя как объемная масса.

Итак, вместе, если мы рассмотрим эти объемные свойства, действующие вместе в закрытом контейнере, мы можем ожидать появления собственной частоты, резонанса

$$\omega=\sqrt{\frac{E}{I}}$$ при наличии достаточной энергии, чтобы привести ее в соответствие с тем, какие потери энергии могут присутствовать.

Из этих свойств, определенных геометрических допущений, вы можете получить выражение для резонансной частоты резонатора Гельмгольца .

Так что, по крайней мере, для этого моделирования вам понадобится некоторая геометрическая граница для установления резонансного состояния в газе - для поддержания свойств. Рассмотрим объем $V_o$ все больше и больше при постоянной $P_o$; Эластичность и частота практически исчезают в направлении нуля.

Так что я не верю, что сами объемные свойства без ограничивающей геометрии могут поддерживать резонансную систему, по крайней мере, в области акустических частот (звуковых и ультразвуковых).

1 голос
/

Я могу представить, что есть несколько способов ответить на этот вопрос. В области акустики окружающей среды нас часто беспокоит потеря энергии из-за атмосферного поглощения при движении волнового фронта через атмосферу.

Уравнения для оценки атмосферного поглощения используют частот релаксации колебательной энергии частот двухатомного кислорода и двухатомного азота, которые приблизительно равны $$f_{N_2} \simeq 205 Hz$$ $$f_{O_2} \simeq 56 Hz$$ При 55 ° C, относительной влажности 70% и стандартном атмосферное давление 101,325 Па.
(В лаборатории исследователи сообщают о значении $f_{O_2} = 62.9$ Гц , эксперименты проводились при 30 ° C, поэтому мы ожидаем более высокую частоту вибрации в любом случае.)

Как упоминает @ Jwalbrecht2000, другие молекулы также могут резонировать, но, поскольку азот и кислород составляют примерно 99% атмосферы, это отличная начальная оценка.

0 голосов
/

Согласно дуальности волны-частицы, все частицы имеют собственную частоту; следовательно, поскольку воздух состоит из частиц, резонанс также применим и к воздуху. Однако мы также должны учитывать, что, поскольку воздух представляет собой однородное вещество, состоящее из азота, кислорода, аргона и других газов, а процентное содержание каждого газа изменяется локально, на резонансную частоту (или частоты) воздуха будут влиять его специфический состав.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...