как ушная раковина усиливает звук

Answer 1

Правильно отмечено, что рупор усиливает звук, но нет объяснения почему.

Если говорить кратко и по сути, то за счет "согласования волновых сопротивлений".

Термин этот возник в радиофизике, даже антенны такие — рупорные — она дала. Основной вывод анализа состоит в том, что максимальная мощность, которую можно получить от источника, равна 50% располагаемой. Остальные 50% будут рассеяны (превращены в тепло) в источнике. Условием этого является равенство волновых сопротивлений источника и приемника.

В случае звуковых волн, не являющихся обычно поперечными, а продольными, уравнения, справедливые для электромагнитных волн, всегда поперечных, должны быть слегка изменены. Это делается довольно просто: вывод есть в инете.

Вот рупор и делается так, чтобы согласовать волновое сопротивление открытого воздушного пространства для сферическойволны с волновым сопротивлением барабанной перепонки ушной раковины для струи давления воздуха.

Можно привести бытовой пример согласования/рассогласования: печь СВЧ (микроволновка) . Возьмите случай почти полного рассогласования — серебряная посуда в камере. В этом случае, серебро полностью отразит падающую волну, само не нагрется, а магнетрон, защищенный невзаимным элементом (циркулятором) , пережжет этот циркулятор, куда попадет вся его мощность, отраженная серебром.

Точно так же не будет нагреваться не проводящая ток и имеющая относительные диэлектрическую и магнитную проницаемость точно равную нулю. Например, воздух.

Вот они два примера полного рассогласования волновых сопротивлений: никакого приёма энергии, полная "глухота".