声波的物理基础,简化的物理模型

为使问题简化，对声波过程和媒质作如下假定：

!媒质为理想流体，即煤质中不存在黏滞性，声波在这种媒质中传播时没有能量耗

损；

"没有声扰动时，媒质在宏观上是静止的，同时媒质是均匀的，即媒质中的静压

! !、静态密度!! 都是常数；

#声波传播时，媒质中稠密和稀疏的过程是绝热过程，即媒质与毗邻部分不会由于

过程引起的温度差而产生热交换；

$媒质中传播的是小振幅声波，各声学参量都是一级微量。也就是说，声压 " 远小

于静压 ! !，即 "! ! !；质点速度 # 远小于声速 $ !，即 #! $ !；质点位移"远小于声波波长

#，即"!#；媒质密度增量!"远小于静态密度!!，即!"!!!。

在这些假设条件下得出的结果，在很大的程度上与实际情况相符，即不失其结果的

普遍意义。

二、三个基本方程

声波作为一个宏观的物理现象，必须满足牛顿第二定律、质量守恒定律和描述压

强、温度、体积等状态参数的状态方程等三个基本的物理定律。

现在先考虑一维的情况，即声场在空间的两个方向上是均匀的，只需研究在一个方

向上的变化，例如在 % 方向上。

（#）运动方程

设想在声场中取一足够小的体积元，如图 # $ # $ % 所示；其体积为