Рабочая программа дисциплины


1. Название дисциплины: Избранные вопросы современной акустики, часть 2


2. Уровень высшего образования – подготовка научно-педагогических кадров в аспирантуре.


3. Направление подготовки: 03.06.01 «Физика и Астрономия». Научная специальность: 01.04.06 «Акустика».


4. Место дисциплины (модуля) в структуре ООП: курс относится к дисциплинам научной специальности вариативной части Блока 1, по результатам освоения которых обучающиеся сдают кандидатский экзамен по научной специальности.


5. Планируемые результаты обучения по дисциплине, соотнесенные с планируемыми результатами освоения образовательной программы (компетенциями выпускников).


Формируемые компетенции

(код компетенции)

Планируемые результаты обучения по дисциплине

УК-1

З1 (УК-1) Знать методы критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методы генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач в области нелинейной акустики неоднородных сред, векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и музыкальной акустики.

У1 (УК-1) Уметь анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши реализации этих вариантов при исследовании задач нелинейной акустики неоднородных сред, векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

В1 (УК-1) Владеть навыками анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях (нелинейная акустика, акустическая океанология, музыкальная акустика, динамика сплошных сред, физика океана).

УК-3

З1 (УК-3) Знать особенности представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме при работе в российских и международных исследовательских коллективах в области нелинейной акустики неоднородных сред, исследования фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

У1 (УК-3) Уметь следовать нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач в области нелинейной акустики неоднородных сред, исследования фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

В1 (УК-3) Владеть навыками анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в.т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах в области нелинейной акустики неоднородных сред, исследования фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

УК-5

З1 (УК-5) Знать содержание процесса целеполагания профессионального и личностного развития, его особенности и способы реализации при решении профессиональных задач, исходя из этапов карьерного роста и требований рынка труда в сфере нелинейной акустики, акустики океана и музыкальной акустики.

У1 (УК-5) Уметь формулировать цели личностного и профессионального развития и условия их достижения, исходя из тенденций развития области профессиональной деятельности, этапов профессионального роста, индивидуально-личностных особенностей в сфере нелинейной акустики, акустики океана и музыкальной акустики.

В1 (УК-5) Владеть приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению профессиональных задач в сфере нелинейной акустики, акустики океана и музыкальной акустики.

ОПК-1

Знать физические принципы основных методов исследования нелинейных акустических явлений в неоднородных средах, векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

Уметь применять физические теории к описанию соответствующих методов исследования нелинейных акустических явлений в неоднородных средах, векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

Владеть методиками построения моделей, описывающих нелинейные акустические явления в неоднородных средах, векторно-фазовую структуру шумовых полей океана, физические явления в музыкальной акустике.


6. Объем дисциплины составляет 3 зачетных единицы, всего 108 часов, из которых 48 часов составляет контактная работа аспиранта с преподавателями (28 часов занятия лекционного типа, 8 часов занятия семинарского типа (семинары и научно-практические занятия), 2 часа групповые консультации, 6 часов индивидуальные консультации, 2 часа мероприятия текущего контроля успеваемости, 2 часа мероприятия промежуточной аттестации), 60 часов составляет самостоятельная работа аспиранта. Форма отчетности - зачет с оценкой.


7. Входные требования для освоения дисциплины (модуля), предварительные условия.

Для изучения дисциплины требуются знания в объеме курсов для бакалавриата («Введение в акустику», «Теоретические основы акустики») и для магистратуры («Физическая акустика газообразных, жидких и вязко-упругих сред», «Физика океана», «Акустика океана», «Нелинейные явления в акустике»).


8. Формат обучения: очный, дистанционное обучение не предусмотрено.


9. Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и виды учебных занятий


Наименование и краткое содержание разделов и тем дисциплины (модуля),

форма промежуточной аттестации по дисциплине (модулю)

Всего

(часы)

В том числе

Контактная работа (работа во взаимодействии с преподавателем), часы

из них

Самостоятельная работа обучающегося, часы

из них

Занятия лекционного типа

Занятия семинарского типа

Групповые консультации

Индивидуальные консультации

Учебные занятия, направленные на проведение текущего контроля успеваемости коллоквиумы, практические контрольные занятия и др)*

Всего

Выполне-ние домашних заданий

Подготов-ка рефератов и т.п..

Всего

Тема 1. Введение. Основные понятия. Акустические явления в средах с релаксационной динамикой и вязкоупругостью.

5

2





2

3


3

Тема 2. Нелинейные акустические волны в неоднородных средах с частотно-зависимым и резонансным откликом. Ударные волны и сверхзвуковое течение газа. Маховское отражение.

6

2





2

4


4

Тема 3. О методах решения уравнений нелинейной акустики. Автомодельные решения, преобразования годографа и Лежандра, метод обратной задачи рассеяния.

12

4

2




6

6


6

Тема 4. Применение методов теории групп и исследования симметрий дифференциальных уравнений для решения задач нелинейной акустики.

13

2



2


4

4

5

9

Тема 5. Шумовые поля океана как основной источник помех при приеме акустического сигнала. Основные источники собственных шумов и порождаемые ими уровни акустического давления.

5

2





2

3


3

Тема 6. Частотные спектры шумов. Зависимость уровня шума от скорости ветра. Направленность источников шума. Акустические модели, описывающие шумовые поля в океане.

5

2





2

3


3

Тема 7. Соотношения между векторными и скалярными характеристиками поля шумов. Методы измерения спектрально-энергетических характеристик шумов океана. Измерение характеристик анизотропии шумового поля.

10

2

2




4

6


6

Тема 8. Использование одиночной комбинированной приемной системы для исследования шумов океана. Некоторые экспериментальные результаты для амплитудных соотношений. Особенности измерения в инфразвуковом диапазоне частот. Основные источники поля помех при измерении в этом диапазоне частот.

16

4



2

2

8

5

3

8

Тема 9. Общая характеристика современной музыкальной акустики. Основы психоакустики. Музыкальные шкалы (Пифагора, чистая, темперированная).

6

2





2

4


4

Тема 10. Тембр и стационарный и нестационарный спектры. Атака звучания.

8

2

2




4

4


4

Тема 11. Основные типы музыкальных инструментов. Их классификация по механизму звукообразования.

8

2



2


4

4


4

Тема 12. Влияние акустики помещения на восприятие звучания. Орган, его пространственная структура и акустические особенности. Акустика органных залов.

12

2

2

2



6

3

3

6

Промежуточная аттестация

2



2

2


Итого

108

28

8

2

6

4

48

49

11

60


10. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы аспирантов по дисциплине.


Самостоятельная работа аспиранта проводится в виде изучения рекомендованной литературы, решения задач, написания рефератов.

Текущий контроль осуществляется путем индивидуального обсуждения с преподавателем решений задач и рефератов, а также путем групповой дискуссии в группе аспирантов при участии преподавателя.


11. Фонд оценочных средств для промежуточной аттестации по дисциплине.


РЕЗУЛЬТАТ ОБУЧЕНИЯ

по дисциплине (модулю)

КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТА ОБУЧЕНИЯ

по дисциплине (модулю) и

ШКАЛА оценивания


ПРОЦЕДУРЫ ОЦЕНИВАНИЯ*



2

3

4

5


З1 (УК-1) Знать методы критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методы генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач в области нелинейной акустики неоднородных сред, векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и музыкальной акустики.

Фрагментарные знания методов критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методов генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач

Общие, но не структурированные знания методов критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методов генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач

Сформированные, но содержащие отдельные пробелы знания основных методов критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методов генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе междисциплинарных.

Сформированные систематические знания методов критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методов генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе междисциплинарных.

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, рейтинг

У1 (УК-1) Уметь анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши реализации этих вариантов при исследовании задач нелинейной акустики неоднородных сред, векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

Частично освоенное умение анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши реализации этих вариантов

В целом успешно, но не систематически осуществляемые анализ альтернативных вариантов решения исследовательских и практических задач и оценка потенциальных выигрышей/проигрышей реализации этих вариантов

В целом успешно, но содержащие отдельные пробелы анализ альтернативных вариантов решения исследовательских задач и оценка потенциальных выигрышей/проигрышей реализации этих вариантов

Сформированное умение анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши реализации этих вариантов

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, написание реферата, рейтинг

В1 (УК-1) Владеть навыками анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях (нелинейная акустика, акустическая океанология, музыкальная акустика, динамика сплошных сред, физика океана).

Фрагментарное применение навыков анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач

В целом успешное, но не систематическое применение навыков анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач

В целом успешное, но содержащее отдельные пробелы применение навыков анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач

Успешное и систематическое применение навыков анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, защита реферата, рейтинг

З1 (УК-3) Знать особенности представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме при работе в российских и международных исследовательских коллективах в области нелинейной акустики неоднородных сред, исследования векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

Фрагментарные знания особенностей предоставления результатов научной деятельности в устной и письменной форме

Неполные знания особенностей представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме, при работе в российских и международных коллективах

Сформированные, но содержащие отдельные пробелы знания основных особенностей представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме при работе в российских и международных исследовательских коллективах

Сформированные и систематические знания особенностей представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме при работе в российских и международных исследовательских коллективах

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, рейтинг

У1 (УК-3) Уметь следовать нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач в области нелинейной акустики неоднородных сред, исследования векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

Фрагментарное следование нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач

В целом успешное, но не систематическое следование нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач

В целом успешное, но содержащее отдельные пробелы умение следовать основным нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач

Успешное и систематическое следование нормам, принятым в научном общении, для успешной работы в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, написание реферата, рейтинг

В1 (УК-3) Владеть навыками анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в.т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах в области нелинейной акустики неоднородных сред, исследования векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

Фрагментарное применение навыков анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах

В целом успешное, но не систематическое применение навыков анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах

В целом успешное, но сопровождающееся отдельными ошибками применение навыков анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах

Успешное и систематическое применение навыков анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, защита реферата, рейтинг

З1 (УК-5) Знать содержание процесса целеполагания профессионального и личностного развития, его особенности и способы реализации при решении профессиональных задач, исходя из этапов карьерного роста и требований рынка труда в сфере нелинейной акустики, акустики океана и музыкальной акустики.

Допускает существенные ошибки при раскрытии содержания процесса целеполагания, его особенностей и способов реализации.

Демонстрирует частичные знания содержания процесса целеполагания, некоторых особенностей профессионального развития и самореализации личности,

указывает способы реализации, но не может обосновать возможность их использования в конкретных ситуациях.

Демонстрирует знания сущности процесса целеполагания, отдельных особенностей процесса и способов его реализации, характеристик профессионального развития личности, но не выделяет критерии выбора способов целереализации при решении профессиональных задач.

Раскрывает полное содержание процесса целеполагания, всех его особенностей, аргументированно обосновывает критерии выбора способов профессиональной и личностной целереализации при решении профессиональных задач.

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, рейтинг

У1 (УК-5) Уметь формулировать цели личностного и профессионального развития и условия их достижения, исходя из тенденций развития области профессиональной деятельности, этапов профессионального роста, индивидуально-личностных особенностей в сфере нелинейной акустики, акустики океана и музыкальной акустики.

Допускает существенные ошибки при раскрытии содержания процесса целеполагания, его особенностей и способов реализации.

Демонстрирует частичные знания содержания процесса целеполагания, некоторых особенностей профессионального развития и самореализации личности,

указывает способы реализации, но не может обосновать возможность их использования в конкретных ситуациях.

Демонстрирует знания сущности процесса целеполагания, отдельных особенностей процесса и способов его реализации, характеристик профессионального развития личности, но не выделяет критерии выбора способов целереализации при решении профессиональных задач.

Раскрывает полное содержание процесса целеполагания, всех его особенностей, аргументированно обосновывает критерии выбора способов профессиональной и личностной целереализации при решении профессиональных задач.

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, написание реферата, рейтинг

В1 (УК-5) Владеть приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению профессиональных задач в сфере нелинейной акустики, акустики океана и музыкальной акустики.

Владеет отдельными приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению стандартных профессиональных задач, допуская ошибки при выборе приемов и технологий и их реализации.

Владеет отдельными приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению стандартных профессиональных задач, давая не полностью аргументированное обоснование предлагаемого варианта решения.

Владеет приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению стандартных профессиональных задач, полностью аргументируя предлагаемые варианты решения.

Демонстрирует владение системой приемов и технологий целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению нестандартных профессиональных задач, полностью аргументируя выбор предлагаемого варианта решения.

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, защита реферата, рейтинг

ОПК-1. Знать физические принципы нелинейных акустических явлений в неоднородных средах, векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

Допускает существенные ошибки при описании соответствующих методов.

Допускает отдельные ошибки при описании соответствующих методов.

Демонстрирует знание сущности при описании соответствующих методов в стандартных ситуациях.

Демонстрирует знание сущности при описании соответствующих методов нестандартных ситуациях.

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, рейтинг

ОПК-1. Уметь применять физические теории к описанию соответствующих методов исследования нелинейных акустических явлений в неоднородных средах, векторно-фазовой структуры шумовых полей океана и задач музыкальной акустики.

Допускает существенные ошибки при применении соответствующих методов.

Допускает отдельные ошибки при применении соответствующих методов.

Демонстрирует знание сущности при применении соответствующих методов в стандартных ситуациях.

Демонстрирует знание сущности при применении соответствующих методов нестандартных ситуациях.

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, написание реферата, рейтинг

ОПК-1. Владеть методиками построения моделей, описывающих нелинейные акустические явления в неоднородных средах, векторно-фазовую структуру шумовых полей океана, физические явления в музыкальной акустике.

Допускает существенные ошибки при использовании соответствующих методов.

Допускает отдельные ошибки при использовании соответствующих методов.

Демонстрирует знание сущности при использовании соответствующих методов в стандартных ситуациях.

Демонстрирует знание сущности при использовании соответствующих методов нестандартных ситуациях.

Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, защита реферата, рейтинг


Вопросы и задания по курсу:

По теории:

  1. Расскажите об основных причинах появления дисперсии акустических волн. Приведите классификацию типов дисперсии по физическим принципам.

  2. Расскажите об основных проблемах нелинейной акустики неоднородных сред с дисперсией релаксационного типа и вязкоупругостью.

  3. В чем отличие распространения ударных волн и акустических волн? Каковы отличительные особенности сверхзвукового течения газа?

  4. Что такое маховское отражение ударных волн? В какой ситуации оно возникает и чем отличается от обычного отражения?

  5. В чем стоят главные трудности решения задач нелинейной акустики однородных и неоднородных сред? Расскажите о возможных подходах к построению аналитических решений уравнений нелинейной акустики.

  6. В каких областях физики и для какого класса задач применяется метод обратной задачи теории рассеяния? В чем его основная идея?

  7. Расскажите основные идеи применения методов теории групп Ли для построения решений уравнений нелинейной акустики однородных и неоднородных сред.

  8. Укажите особенности измерения поля шумов в инфразвуковом диапазоне частот?

  9. Расскажите об использование одиночной комбинированной приемной системы для исследования шумов океана.

  10. Каковы основные характеристики анизотропии шумового поля?

  11. Расскажите о методах измерения спектрально-энергетических характеристик шумов океана.

  12. Опишите соотношения между векторными и скалярными характеристиками поля шумов.

  13. Расскажите о моделях, описывающих шумовые поля в океане.

  14. Опишите зависимость уровня шума от скорости ветра и направленность соответствующих источников шума

  15. Опишите диапазон уровней акустического давления поля помех в океане.

  16. Дайте общую характеристику источников помех при приеме акустического сигнала? Каковы основные источники поля помех при измерении в инфразвуковом диапазоне?

  17. Опишите спектры шума ветрового волнения поверхности океана при разных состояниях поверхности океана и укажите их основные закономерности.

  18. Опишите основные законы психоакустики. Сформулируйте закон Вебера-Фехнера. Изобразите кривые равной громкости.

  19. Опишите основные логарифмические шкалы в акустике. Дайте определения: децибел, частотные полосы: октава, 1/2-октавы- и 1/3-октавы, верхняя, нижняя и центральная частоты указанных полос. Опишите использование полос в музыкальной акустике и при анализе шумов.

  20. Что такое шкала Пифогора, чистый и темперированный строй? Сформулируйте понятие пифагорейской коммы и укажите ее численное значение. Опишите современное практическое использование чистого и темперированного строя и проблемы использования этих строев.

  21. .Сформулируйте понятия «тембр» и «спектр», укажите их отличия. Что такое стационарный и нестационарный спектры? Сформулируйте понятие атаки звучания и укажите причины важной роли атаки звучания для восприятия и идентификации музыкальных звуков. Приведите примеры из акустической практики.

  22. Опишите процессы формирования звука в идиофонах и аэрофонах и проанализируйте их отличия.

  23. Опишите классификацию музыкальных инструментов по физическому механизму звукообразования, укажите на проблемы этой классификации.

  24. Опишите конструкцию органа и его акустические особенности, в частности, влияние температуры на строй органа. Сформулируйте требования к акустике органных залов.

По эксперименту:

  1. Опишите конструкцию векторно-фазового приемника и ее разновидности.

  2. Опишите конструкцию линейных гидроакустических антенн применительно к задаче измерения шума океана.

  3. Опишите, что такое шумомер и как им пользоваться при измерении уровней звука и шума. Что такое уровень звука (по шкале ДбА шумомера)?

  4. Как измерить спектр музыкального инструмента в звукомерной камере и в условиях концертного зала?

  5. Опишите современные методы измерения акустических характеристик концертных залов. Можно ли использовать для этого орган как источник звука?



Крупноформатные цветные фотографии и цветные наглядные иллюстрации различных объектов и явлений, изучаемых в курсе. Посещение реверберационной и звукомерной камер, а также гидроакустического бассейна кафедры акустики с описанием и обсуждением решаемых в них задач.


12. Ресурсное обеспечение:

  1. Сайт журнала «Акустический журнал» http://www.akzh.ru/

  2. Сайт журнала «Техническая акустика» http://www.ejta.org/ru


Программное обеспечение по измерению шумов океана векторно-фазовыми методами, примеры компьютерных сэмплов музыкальных инструментов.


Реверберационная и звукомерная камеры, а также гидроакустический бассейн кафедры акустики.


13. Язык преподавания. Русский


  1. Преподаватели. Кравчун Павел Николаевич, доцент, канд. физ.-мат. наук, кафедра акустики;

Гончаренко Борис Иванович, ст. научный сотрудник, канд. физ.-мат. наук, кафедра акустики;

Гусев Владимир Андреевич, ст. научный сотрудник, канд. физ.-мат. наук, кафедра акустики.