Designing Sound

56
Acoustics
the molar mass (in kilograms per mole, which for dry air is 0
.
0289645kg
/
mol).
This means the speed of sound in air is proportional to the square root of the air
temperature. Variations in air temperature are common to many situations and
we will see later how they cause sound to change direction through refraction.
Radiation
Radiation is the transfer of energy from a vibrating source to the surrounding
medium. In order for us to hear a sound some energy must be lost from the
source, so this continues our model of an energetic journey, flowing from the
excitor to the observer. We assume that after radiating from a body the sound
is effectively separated from the vibrating source. We sometimes take the direc-
tion of radiation to be an ideal line from a point, or the surface of a sphere.
When the body is small compared to a large surrounding volume the waves are
taken to emit in a straight line normal to the surface. This gives us the concept
of sound “rays” and hence
ra(y)diation
.
Radiation Patterns
A point source or
monopole
can be imagined to throw out waves in a sphere.
The best way to visualise this is to imagine a solid vibrating sphere moving
in its 0 : 0 mode, called the
breathing
mode, where it expands and contracts.
All points on the surface move outwards and inwards at the same time, so all
sounds radiated normal to the sphere surface are in phase. No matter where an
observer stands the sound intensity is uniform in all directions. See the left side
of figure 5.1. Point sources vibrating in this way are a rare exception in reality,
Loud
Loud
Dead zone
Dead zone
Equal loudness
Equal loudness
Figure 5.1
Left: A monopole in “breathing mode.” Right: A dipole in “bending mode.”
though a useful ideal model for digital representations. Real sources will have
some length or thickness and, as we have seen earlier with vibrational modes,
bits that are vibrating in different phases. The
dipole
effect is observed when
recording a drum. When vibrating in its 0 : 0 or
umbrella mode
, a skin clearly

---