La velocidad de una partícula es la velocidad de una partícula (real o imaginaria) en un medio cuando transmite una onda . La unidad SI de velocidad de partícula es el metro por segundo (m / s). En muchos casos se trata de una onda de presión longitudinal como ocurre con el sonido, pero también puede ser una onda transversal como ocurre con la vibración de una cuerda tensa.
Medidas de sonido | |
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Característica | Simbolos |
Presión sonora | p , SPL, L PA |
velocidad de partícula | v , SVL |
Desplazamiento de partículas | δ |
Intensidad de sonido | Yo , sil |
Potencia de sonido | P , SWL, L WA |
Energia de sonido | W |
Densidad de energía sonora | w |
Exposición al sonido | E , SEL |
Impedancia acústica | Z |
Frecuencia de audio | AF |
Pérdida de transmisión | TL |
Cuando se aplica a una onda de sonido a través de un medio de un fluido como el aire, la velocidad de la partícula sería la velocidad física de una parcela de fluido a medida que se mueve hacia adelante y hacia atrás en la dirección en la que viaja la onda de sonido a su paso.
La velocidad de las partículas no debe confundirse con la velocidad de la onda cuando atraviesa el medio, es decir, en el caso de una onda de sonido, la velocidad de las partículas no es la misma que la velocidad del sonido . La onda se mueve relativamente rápido, mientras que las partículas oscilan alrededor de su posición original con una velocidad de partícula relativamente pequeña. La velocidad de las partículas tampoco debe confundirse con la velocidad de las moléculas individuales, que depende principalmente de la temperatura y la masa molecular .
En aplicaciones que involucran sonido, la velocidad de las partículas generalmente se mide usando una escala de decibelios logarítmica llamada nivel de velocidad de las partículas . La mayoría de los sensores de presión (micrófonos) se utilizan para medir la presión del sonido que luego se propaga al campo de velocidad utilizando la función de Green .
Definición matemática
Velocidad de partícula, denotada , es definido por
dónde es el desplazamiento de partículas .
Ondas sinusoidales progresivas
El desplazamiento de partículas de una onda sinusoidal progresiva está dado por
dónde
- es la amplitud del desplazamiento de partículas;
- es el cambio de fase del desplazamiento de partículas;
- es el vector de onda angular ;
- es la frecuencia angular .
De ello se deduce que la velocidad de las partículas y la presión sonora a lo largo de la dirección de propagación de la onda sonora x están dadas por
dónde
- es la amplitud de la velocidad de la partícula;
- es el cambio de fase de la velocidad de la partícula;
- es la amplitud de la presión acústica;
- es el cambio de fase de la presión acústica.
Tomando las transformadas de Laplace de y con respecto a los rendimientos del tiempo
Desde , la amplitud de la impedancia acústica específica viene dada por
En consecuencia, la amplitud de la velocidad de las partículas está relacionada con las del desplazamiento de las partículas y la presión sonora por
Nivel de velocidad de partículas
El nivel de sonido velocidad (SVL) o nivel de velocidad acústica o nivel de velocidad de las partículas es una medida logarítmica de la velocidad de partícula eficaz de un sonido en relación con un valor de referencia.
El nivel de velocidad del sonido, denotado L v y medido en dB , se define por [1]
dónde
- v es la raíz cuadrada de la velocidad media de las partículas;
- v 0 es la velocidad de la partícula de referencia ;
- 1 Np = 1 es el neper ;
- 1 B = 1/2En 10 está el bel ;
- 1 dB = 1/20En 10 es el decibelio .
La velocidad de partícula de referencia comúnmente utilizada en el aire es [2]
Las notaciones adecuadas para el nivel de velocidad del sonido que utilizan esta referencia son L v / (5 × 10 −8 m / s) o L v (re 5 × 10 −8 m / s) , pero las notaciones dB SVL , dB (SVL) , dBSVL o dB SVL son muy comunes, aunque no son aceptados por el SI. [3]
Ver también
Referencias
- ^ "Símbolos de letras para ser utilizados en tecnología eléctrica - Parte 3: Cantidades logarítmicas y relacionadas, y sus unidades" , IEC 60027-3 Ed. 3.0 , Comisión Electrotécnica Internacional, 19 de julio de 2002.
- ^ Ross Roeser, Michael Valente, Audiología: diagnóstico (Thieme 2007), p. 240.
- ^ Thompson, A. y Taylor, BN sec 8.7, "Cantidades y unidades logarítmicas: nivel, neper, bel", Guía para el uso del sistema internacional de unidades (SI) Edición de 2008 , Publicación especial NIST 811, segunda impresión (noviembre 2008), SP811 PDF
enlaces externos
- Ley de Ohm como equivalente acústico. Cálculos
- Relaciones de cantidades acústicas asociadas con una onda acústica acústica progresiva plana
- La velocidad de las partículas se puede medir directamente con un microflown
- Velocidad de partículas medida con sensor Weles Acoustics - principio de funcionamiento
- Velocimetría acústica de partículas e imágenes. Desarrollo y aplicaciones