Энергия звуковой волны. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Энергия звуковой волны - добавочная энергия среды, обусловленная наличием звуковых волн. Энергия звуковой волны единицы объёма среды наз. плотностью звуковой энергии

и равна

где первый член - плотность кинетической энергии , а второй - плотность потенциальной энергии ; ρ - плотность среды; β = 1/ρс² - сжимаемость среды, с - скорость звука; u - колебательная скорость частиц; р - звуковое давление.

Для плоской бегущей волны

и плотность полной энергии

= ρu² = βр². В произвольной волне такое же выражение имеет место для среднего по времени значения плотности полной звуковой энергии.

Плотность звуковой энергии в системе единиц СИ измеряется в Дж/м³, в системе СГС - в эрг/см³; 1 эрг/см³ = 10^-1 Дж/м³. Для гармонической плоской бегущей звуковой волны средняя по времени плотность энергии равна

= (λ/2)ρu²₀ = (λ/2)bp²₀, где u₀ и p₀ - амплитуды колебательной скорости и давления.

В стоячей волне в отличие от бегущей средние по времени значения кинетической и потенциальной энергий не равны друг другу в каждой точке:

где k - волновое число, а координата х отсчитывается от пучности давления. Значение

достигает максимума в узлах, а

- в пучностях давления. Средняя по времени (или по пространству) плотность полной звуковой энергии в стоячей волне равна (1/4)βp²₀.

При наличии в среде нескольких гармонических волн разных частот плотности энергии складываются; для волн же одинаковой частоты плотности энергии не аддитивны; например, при сложении двух одинаковых волн, когда амплитуды во всех точках среды удваиваются, плотность энергии учетверяется.

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.