粒子速度図で音圧はどうなりますか？

質問

粒子速度図とは大気圧を基準にして時間ごとの粒子の速度（速さ）を表示したものと思うのですが説明記事が殆どないので理解できないのです。
音圧とはどのように違うのでしょうか？

回答No.1

atm_phantom

貴女が参照したテキストは初心者にはちょっと不親切な説明をしていますね。気圧というのは音が無くても存在しています。そして、その時の気体分子の平均速度との間には下記の文献の ( 8 ) ( 9 ) のような関係があるようです。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jvsj2/56/6/56_13-LC-020/_pdf

音圧はこの気圧の上に重畳する圧力変化です。それに対応する上記 ( 8 ) 式に伴う気体分子の平均速度変化分を「粒子速度」と説明していると推察します。( 貴方のテキストを読んでいないので推測になりますが。)
でも、ちょっと見ると図では比例しているように書いてありますが、実際には上記 ( 8 ) 式によれば 圧力 ∝( 気体粒子速度 )^2 ですよね。
皆さんは、そんな小さな気圧変化がと思われるかもしれませんが、通常の家屋で閉め切った状態で +10% 気圧が上昇すればガラス窓は破砕飛散するそうです。

お礼

回答ありがとうございます。
URL記事(8式)の：p＝[壁面の単位面積に毎秒入射する分子数]×[分子 1 個が壁に与える力積］＝( 1/6*nv^2)×(2mv)＝1/3nmv^2
・・・は、立方体の中での圧力p=1/3*粒子質量n*粒子密度m*速度v^2
だから、6面の音圧は速度の二乗で大きくなると言うことだと思いますが、図1で壁1面に当たる立方体中の気体分子で粒子m*速度vが壁に当たって圧力が2mvになっています。

大気気圧は音が無くても存在して基準です。
高気圧と低気圧が交互に変動する音圧が無い時が無音で、
気圧差が大きいと大きな音圧です。
粒子速度図も基準の大気圧から高気圧に早く動く所と、
逆に低気圧に早く動く所を表していると思います。
粒子速度は大気圧からの気圧差の距離mの振幅に等速円運動2πf(ω)を乗じたもので、その圧力の軌跡が正弦波音圧なので速度と音圧は同じのはずですが違いますか？