Popis předmětu - XP02TZP

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
XP02TZP Teorie zvukového pole
Role:S Rozsah výuky:2P
Katedra:13102 Jazyk výuky:
Garanti:Jiříček O. Zakončení:ZK
Přednášející:Červenka M., Jiříček O. Kreditů:4
Cvičící:  Semestr:Z

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: XP02TZP

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:

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.

Webová stránka:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/XP02TZP

Klíčová slova:

akustika, zvukové pole, vlnová rovnice, Helmholtzova rovnice, Rayleigho integrání rovnice.

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
DOKP Před zařazením do oboru S
DOKK Před zařazením do oboru S


Stránka vytvořena 30.11.2020 17:50:52, semestry: L/2021-2, Z,L/2020-1, L/2019-20, Z/2021-2, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.