ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Затухание звука в результате поглощения из "Общая акустика " Неподвижные идеальные и реальные жидкости неразличимы по своим механическим свойствам и в тех и в других касательных напряжений нет, а давление зависит только от степени сжатия среды. В движущихся идеальных жидкостях давление так же зависит от степени сжатия, как и при покое, и касательных напряжений по-прежнему нет. В реальной движущейся жидкости давление зависит от степени сжатия по-друг,ому, чем в покоящейся кроме того, в ней появляются дополнительные внутренние напряжения (как нормальные, так и касательные), зависящие от движения среды и поглощающие механическую энергию звуковых волн, превращая ее в тепло. Таким образом, в реальных жидкостях при движении имеются два вида напряжений упругие, не приводящие к потерям механической энергии, и диссипативные, приводящие к потерям. [c.388] Преобразование звука в тепло при поглощении используют в медицине для прогрева внутренних тканей тела. Как известно, прогрев тканей высокочастотными электрическими полями (УВЧ) наибольший в тканях, наилучшим образом проводящих ток в них происходит наибольшее поглощение электромагнитной энергии. Оказывается, что наибольшее поглощение звуковых волн происходит в тканях, плохо проводящих ток (сухожилия, надкостница). Поэтому ультразвуковая терапия внутренним прогревом дополняет прогрев УВЧ. Высокие частоты применяют при прогреве потому, что поглощение звука быстро растет с частотой. Кроме того, на высокой частоте легче создавать направленные пучки волн, что важно для точной локализации воздействия звука. [c.389] Диссипативные напряжения практически всегда малы по сравнению с давлением. Например, на частоте 3 Мгц диссипативные напряжения в воде составляют всего одну трехсоттысячную от упругого давления. Поэтому диссипативными напряжениями часто можно пренебрегать и считать среду идеальной, как мы и делали до сих пор. Но действие диссипативных напряжений накапливается ведь рано или поздно вся энергия волны переходит в тепло, и волна полностью затухает. Амплитуда плоской волны в воде на частоте 3 Мгц уменьшается в 10 раз (энергия волны падает в 100 раз) на расстоянии примерно 10 м. Ясно, что при большой длине пробега волны поглощение приходится учитывать. [c.389] Вопрос о возможности пренебречь диссипативными напряжениями приходится решать в каждом конкретном случае по-разному. Общего критерия, конечно, нет. Ответ зависит, в частности, от требуемой точности решения задачи. Иногда пренебрежение поглощением приводит к качественным ошибкам например, входное сопротивление ненагруженного четвертьволнового слоя или полуволнового слоя идеальной жидкости равно соответственно бесконечности и нулю, а при сколь угодно малом поглощении в обоих случаях получается конечная величина. Поглощение звука сильно сказывается в резонансных задачах установление резонансной амплитуды требует многократного пробега волны взад и вперед по резонирующему объему, что равносильно большому пробегу волны в среде в этом случае сказывается даже малое поглощение. [c.389] Динамические добавки к статическому давлению линейны, т. е. для гармонических волн пропорциональны сжатию, как и само статическое давление. Поэтому принцип суперпозиции можно применять и при наличии поглощения. Пренебрежение диссипативными напряжениями носит другой характер, чем пренебрежение нелинейными силами при линеаризации уравнений акустики относительная ошибка при отбрасывании нелинейных членов тем меньше, чем меньше амплитуда волны, а относительная погрешность при пренебрежении поглощением от амплитуды волны не зависит. [c.389] По этому же закону убывают скорость частиц, ускорение и другие линейные величины, характеризующие волну. [c.390] Очевидно, в этих случаях можно считать частоту комплексной и полагать ее равной со — ia. Комплексной будет и скорость звука (со — ia)lk. [c.391] Соотношение между мнимой и вещественной частями частоты а/со вообще зависит от частоты. Если величина а для данной вещественной частоты найдена для плоской волны, то можно пользоваться тем же значением комплексной частоты вместо ее вещественной части и для всех других задач с начальными условиями, например для собственных колебаний сферического объема жидкости в сосуде и т. п. [c.391] Коэффициент поглощения звука в средах измеряют либо по пространственному, либо по временному затуханию звука. Выбор метода зависит от величины затухания. [c.391] Этот способ неприменим для низких частот и слабо поглощающих жидкостей, когда для достаточно точного измерения потребовалось бы взять очень большой отрезок L. В этих случаях измеряют временной коэффициент затухания а резонансных колебаний (стоячих волн) в сосуде. В этом методе приходится учитывать поглощение на стенках при отражениях, чтобы не получить завышенного результата измерения коэффициента поглощения. [c.392] Вернуться к основной статье