Министерство образования Российской Федерации
Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского

"УТВЕРЖДАЮ"
Декан радиофизического факультета
профессор ___________ С.Н.Гурбатов

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
курса
"ОБЩАЯ АКУСТИКА"
для направления подготовки 511500 - Радиофизика
(цикл специальные дисциплины)
Н.Новгород - 2001

1. Организационно-методический раздел.

    "Общая акустика" является основопологающим курсом для специализации "Акустика" и читается первым из спецкурсов кафедры в 6 и 7 семестрах. Целью курса является изучение основных законов, понятий и величин в акустике.
    В процессе изучения дисциплины студенты овладевают основами линейной акустики и знакоьятся с основными положениями нелинейной акустики. В результате изучения данной дисциплины студенты преобретают навыки по практическому использованию акустики, необходимые для решения некоторых прикладых задач (неразрушающей контроль материалов, задачи звукоизоляции, озвучивание залов и др.), которые возникают при работе радиофизиков-исследователей в НИИ и на производстве (судостроение, архитектура, машиностроение).

Курс опирается на материал курсов:

- физика (колебания и волны)
- математика (дифференциальное и интегральное исчисление, специальные функции- цилиндрические, ), дифференциальные уравнения,математическая физика,
- механика сплошных сред.

2. Содержание курса.

1. ОСНОВНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И ВЕЛИЧИНЫ.

1.1. Нелинейные уравнения гидродинамики идеальной жидкости.
1.2. Уравнения линейной акустики идеальной среды.
1.3. Плоская волна - однородная и неоднородная. Излучение плоских волн.
1.4. Величины второго порядка в линейной акустике.

2. ПОГЛОЩЕНИЕ И ДИСПЕРСИЯ ЗВУКА.

2.1 Различные механизмы поглощения звука.
2.2 Линейные уравнения акустики вязкой и теплопроводящей среды.

3. ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЗВУКА В ЖИДКИХ СРЕДАХ.

3.1 Граничные условия на границе двух жидких сред.
3.2 Отражение и преломление плоских волн на плоской границе двух жидких и непоглощающих сред.
3.3 Полное внутреннее отражение на плоской границе двух сред.
3.4 Приближенное граничное условие.
3.5. Отражение звука от поглощающей среды.
3.6.Прохождение плоской волны через плоский жидкий слой.

4. ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ В ДВИЖУЩЕЙСЯ И НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА.

4.1 Уравнения акустики движущихся сред.
4.2 Волновое уравнение в плавно неоднородной среде. Геометрическая акустика. Уравнение эйконала. Уравнение луча.
4.3 Рефракция лучей в неоднородной среде. Распространение звука в слоистой атмосфере.
4.4 Обобщенный закон Декарта-Снеллиуса.
4.5 Приближение ВКБ.

5. СФЕРИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ.

5.1 Сферически симметричные решения волнового уравнения.
5.2 Объемная скорость. Импеданс сферической волны.
5.3 Акустический диполь.

6. ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ В ОГРАНИЧЕННЫХ И ЗАМКНУТЫХ ПРОСТРАНСТВАХ. ЭЛЕМЕНТЫ АКУСТИКИ ПОМЕЩЕНИЙ.

6.1 Нормальные волны на ограниченной струне и прямоугольной мембране.
6.2 Поле в замкнутом объеме.
6.3 Собственные колебания прямоугольного помещения.
6.4 Поле сферического излучателя, работающего вблизи свободной поверхности.

7. ВОЛНОВОДНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА.

7.1 Поле в идеальном плоском волноводе.
7.2 Волновое уравнение в узкой трубе.
7.3 Звуковое поле в широких трубах.

8. ЗВУКОПРОВОДЫ.

8.1 Отражение звука на концах отрезков труб.
8.2 Звуковое поле в трубах с непрерывно изменяющимся сечением. Рупоры.

9. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ. УПРУГИЕ ВОЛНЫ В ТВЁРДЫХ ТЕЛАХ.

9.1 Основные виды деформаций упругих тел. Законы линейной теории упругости.
9.2 Волны в стержнях.
9.2.1. Продольные волны в стержне.Законы отражения волн.
9.2.2. Волны изгиба в стержне. Законы отражения волн.
9.3. Волны в упругих средах.
9.3.1.Тензор напряжений.
9.3.2. Тензор деформаций.
9.3.3. Уравнения движения.
9.3.4. Свободные волны в однородной изотропной среде. Продольные и поперечные волны. Граничные условия для упругих волн.
9.3.5. Поверхностные волны.
9.3.6. Волны в пластинках.

10. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ТЕОРИИ ВОЛН.

10.1. Нелинейные однородные волны.
10.2. Параметр нелинейности.
10.3. Генерация второй гармоники в средах без дисперсии.
10.4. Решение Римана. Ударные волны.

11. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕОРИИ СЛУХА. УХО ЧЕЛОВЕКА.

11.1 Механические свойства уха.
11.2 Акустические свойства основной мембраны.
11.3 Теория слуха.
11.4 Тип приема звука ухом человека.

 3. Распределение часов курса по темам и видам работ.

4. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля.

Итоговый контроль: зачет в конце 6-го семестра, зачет в конце 7-го семестра.

5. Учебно-методическое обеспечение курса.

5.1. Рекомендуемая литература (основная).

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т. YI. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. - 736 с.
2. Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред (в приложении к теории волн). М.: Наука, 1982. - 335 с.
3. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 264 с.
4. Исакович М.А. Общая акустика. М. : Наука, 1973. - 493 с.
5. Бархатов А.Н. Вопросы акустики ограниченных и неоднородных сред. Учебное псобие. Горький: изд-во ГГУ, 1980. - 118 с.
6. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику: Учебное посбие. М.: Наука, 1984. - 400 с.

5.2. Рекомендуемая литература (дополнительная).

1. Рэлей. Теория звука. Т.2. М.: Гостехиздат, 1955.
2. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. - 343 с.
3. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. М.: Наука,1982.
4. Скучик Е. Основы акустики. Тт.1, 2. М.: Иностр. литература, 1959.
5. Акустика в задачах. Учеб. рук-во. / Под ред. С.Н.Гурбатова и О.В.Руденко. М.: Нака, 1996. - 336 с.

 Составитель программы:
ассистент В.В.Курин