Звука давление в твердом теле

Удар воды о твердое тело. Явление удара наступает также и в том случае, когда струя или капля жидкости внезапно наталкивается на твердое тело. Если скорость звука в жидкости обозначим через д, (следует учитывать возрастание скорости с повышением давления), в твердом теле — через и нормальный компонент относительной скорости между жидкостью и поверхностью тела через V, то давление будет [c.480]

Температура оказывает большее влияние на величину амплитуды ультразвукового импульса, чем давление, причем действия их на амплитуду противоположны. Примеси очень сильно влияют на величину поглощения звука. Поглощение звука может быть обусловлено рассеянием энергии на неоднородных средах, молекулярными свойствами среды. Особенно это сказывается на величине поглощения звука, измеренной в твердых телах. [c.309]

При резком изменении скорости жидкости в напорном трубопроводе происходит замедление или ускорение ее движения, в результате чего возникают силы инерции, которые приводят соответственно к повышению или понижению давления в трубопроводе. Это явление, сопровождающееся нередко звуком, сходным со звуком глухого удара твердых тел, а в ряде случаев и сильным сотрясением трубопровода, получило название гидравлического удара. [c.101]

Как видно, здесь мы имеем существенное отличие характера поглощения упругих волн по сравнению с жидкостями и газами, где поглощение пропорционально квадрату частоты. Такой характер поглощения в твердых телах принято объяснять тем, что при прохождении упругой волны в твердом теле, упругость которого несовершенна, возникают потери на гистерезис. На рис. 277 схематически была представлена кривая, представляющая зависимость напряжения от деформации из этой кривой видно, что деформация точно не повторяется в течение цикла образуется петля, так называемая петля гистерезиса. Площадь этой петли характеризует ту механическую энергию, которая теряется в форме тепла ). На приведенном рисунке показан случай преувеличенной величины гистерезисной петли. В действительности, если бы для таких хорошо проводящих звук тел, как плавленый кварц, стекло и пр., мы какими-либо статическими методами, т. е. прикладывая какую-либо нагрузку к образцу и снимая ее, измеряя при этом величины деформации, попытались бы найти различие в поведении кривой деформации в зависимости от напряжения, то никакой гистерезисной петли мы не обнаружили бы. Этот эффект при малых деформациях, которые обычно имеют место при распространении упругих волн, чрезвычайно мал. Однако для упругих волн достаточно высокой частоты, при прохождении импульса давления, каждый слой материала поочередно совершает описанный выше цикл, число которых на ультразвуковых частотах составляет миллионы в секунду. Поэтому хотя сама гистерезисная петля может иметь ничтожную площадь, при большом числе циклов в секунду эффект накапливается и становится существенным. Из приведенных соображений ясно, что при гистерезисе потери должны быть пропорциональны числу циклов в секунду, т. е. поглощение упругих волн при этом должно быть пропорционально частоте, что стоит в согласии с приведенными выше экспериментальными данными. [c.478]

Из вышеизложенного следует, что использование ударных волн, возникающих в явлениях взрыва, для сжатия твердых тел становится возможным при условиях 1) скорости металлических ударников (см. ниже), несущих энергию взрыва, должны существенно превышать скорость звука в исследуемых кристаллах, последняя, как известно, порядка 3—5 /сж/се/с 2) внешние давления, наложенные на кристалл и возникающие при столкновении ударников с испытуемыми образцами, должны быть сравнимы с величинами внутренних упругих давлений, существующих в твердых телах, т. е. порядка 10 атм. [c.157]

Распространение монохроматического звука в поглощающей жидкости часто описывают на основе волнового уравнения (1.23), заменяя в нем комплексной величиной. Для однородной среды такой подход является точным. Однако в общем случае это не так. Например, на границах раздела решения уравнения (1.23), имеющего второй порядок, можно подчинить лишь двум граничным условиям, а в случае вязкой теплопроводящей жидкости независимых граничных условий будет восемь как и в твердом теле, должны быть непрерьшны три компоненты тензора напряжений, скорости частиц, а также температура и нормальная к границе компонента к Э Г/Эи плотности потока тепла. (В противном случае согласно уравнениям (7.2) и (7.3) на границе обращалась бы в бесконечность плотность энтропии, а вместе с ней и давление.) В случае, когда теплопроводностью можно пренебречь (к -> 0) для тензора напряжений в вязкой жидкости из (71)-(7.3) и (1.7) получаем [c.147]

Заметим теперь, что вследствие истечения газа из области 1 — 2 (рис. 3.2), расположенной позади фронта сильной волны сжатия, давление в этой области со временем убывает. По указанной причине ударная волна, возникшая в неподвижном газе под влиянием единичного сжатия (например, взрыва или смещения поршня), всегда более или менее быстро затухает. И только в том случае, когда источник возмущения не прекращает своего действия, можно получить незатухающую ударную волну. Обнаруженное выше свойство ударных волн распространяться со скоростью, большей, чем скорость звука, приводит к тому, что незатухающие ударные волны образуются перед телом только в тех случаях, когда движение происходит со сверхзвуковой скоростью. Например, при движении в газе с постоянной сверхзвуковой скоростью твердого тела перед последним образуется ударная волна постоянной интенсивности, которая движется с той же скоростью, что и тело. [c.118]

Жидкости, газы и твердые тела при строгом решении задачи о колебательных движениях в сплошных средах также необходимо считать сжимаемыми. При таких движениях в телах, имеющих достаточно большую протяженность, возникают своеобразные явления, называемые волнами, которые передают возникающие деформации и давления от места их возникновения во все стороны с конечной скоростью (скоростью звука). Каждая среда в зависимости от величины ее сжимаемости и плотности характеризуется определенной скоростью звука. [c.5]

Любое тело, совершающее механические колебания, частота которых лежит в указанном диапазоне, является источником звука. Так, например, колеблющаяся струна, мембрана, пластинка п т. п. вызывают продольные колебания в окружающей среде. Источником звука может быть и не твердое тело, а газообразное или жидкое, например паровозный свисток, органная труба, голосовой аппарат человека, водопроводный кран (его пение ) и т. п. Здесь источником звука являются колебания газа или жидкости, заключенных в определенном объеме или протекающих по некоторым каналам. Источник звука, вызывая вблизи себя определенные колебания плотности (или давления), вызывает такие же колебания плотности частиц окружающей среды, распространяющиеся в виде волн, вообще говоря, во все стороны. [c.503]

На самом деле от звукового хлопка страдают люди, оставшиеся на земле. Когда твердое тело движется в воздухе, непосредственно впереди этого тела возникает повышенное давление. При скорости тела, меньшей скорости звука, это давление остается малым и только дает начало звуковым волнам, отходящим от тела (рис. 28). Но если скорость тела относительно окружающего воздуха больше скорости звука, звуковые волны не успевают отходить от тела и давление накапливается впереди тела, образуя скачок уплотнения (ударная волна) конической формы. Конус расширяется, и ударная волна в конце концов достигает [c.123]

Удар твердого тела о плоскую поверхность воды можно исследовать таким же путем, как и гидравлический удар в трубе. Так как теперь для обеих столкнувшихся сред величина рс имеет разные значения, то скорость распространения волн давления в обеих средах будет разная, а потому будет разным и изменение скорости в них. Если тело, ударяющееся о воду, представляет собой массивный кусок металла, то практически вся относительная скорость воспринимается водой . Повышение давления, возникающее в воде при ударе, довольно быстро спадает, во-первых, вследствие своего распространения со скоростью звука от контура поверхности столкновения, а во-вторых, вследствие того, что твердое тело под действием противодавления более или менее быстро (в зависимости от своей массы) теряет скорость. Кривая, изображающая зависимость ударного давления от времени, имеет примерно такой же вид, как кривая, изображающая распределение давления вдоль ширины прямоугольной пластинки, обтекаемой сверхзвуковым потоком (см. рис. 256). После того как ударное давление в воде делается равным нулю, в ней остается только обычное гидродинамическое давление, соответствующее оставшемуся после удара движению. [c.422]

Как известно из физики, при движении твердого тела в воздушной среде со сверхзвуковой скоростью происходит образование фронта уплотненной воздушной среды перед движущимся телом. Такое уплотнение поддерживается все время, пока скорость полета тела у > а. Отношение скорости полета к скорости звука а носит название числа Маха М). Образование фронта уплотнения воздушной среды при М > 1 носит название скачка уплотнения. Название скачок отражает резкое изменение параметров воздуха (скорости и давления) в момент прохождения через тонкий слой уплотненной среды. [c.264]

При образовании кавитационных пузырьков возникающие огромные давления действуют как микроскопические удары, дробящие твердое тело. Разрыв жидкости сопровождается акустическим шумом, который тем сильнее, чем более развита кавитация и чем менее вязка жидкость. При развитой пузырьковой кавитации в маловязком масле слышны стук и резкие звуки, напоминающие скрежет металлических поверхностей [19]. [c.67]

В табл. 1.1. приведены величины скорости звука в некоторых газообразных и жидких средах, а в табл. 1.2 — в твердых средах и телах, в последних— для случая продольных колебаний в стержнях. На рис. 1.1 дана зависимость скорости звука и плотности воздуха от высоты над уровнем моря, а на рис. 1.2 — зависимость ее от температуры воздуха. Из рис. 1.1 следует, что на высоте 10 км скорость звука составляет 90% от скорости на уровне моря, а из рис. 1.2 следует, что скорость звука при изменении температуры на 50° изменяется на 10%. Для температуры воздуха 15—20° С и давления 760 мм рт. ст. с = 340- 343 м/с. [c.7]

Для значительного сжатия жидкостей (и твердых тел) нужны давления в сотни тысяч атмосфер и выше. Поэтому в обычных условиях жидкость можно рассматривать как несжимаемую среду. Скорости течения жидкости при малых изменениях плотности гораздо меньше скорости звука, которая является масштабом скорости, характеризуюш,им сплошную среду. При небольших изменениях плотности и движениях, медленных по сравнению со скоростью звука, газ также можно считать несжимаемым и описывать его движение при помош и гидродинамики несжимаемой жидкости. Однако заметные изменения плотности и скорости течения, сравнимые со скоростью звука, в газах, в отличие от жидкостей, достигаются сравнительно легко при перепадах давления порядка величины самого давления, т. е. при Ар 1 атм, если начальное давление газа атмосферное. В таких условиях необходимо учитывать сжимаемость вещества. Уравнения газовой динамики тем и отличаются от уравнений гидродинамики несжимаемой жидкости, что в них учтена возможность больших изменений плотности веществ. [c.13]

Когда ударная волна, распространяющаяся по твердому телу, выходит на свободную поверхность, сжатое вещество расширяется, или, как говорят, разгружается практически до нулевого давления. Волна разгрузки (разрежения) бежит назад по веществу со скоростью звука, соответствующей состоянию за фронтом ударной волны, а само разгружающееся вещество приобретает дополнительную скорость в направлении первоначального движения ударной волны ). [c.558]

Замечая, что величину dpjdp можно принять за характеристику сжимаемости среды — роста плотности с давлением,—заключим, что чем больше сопротивляемость среды сжатию, тем больше скорость распространения звука в ней. Приведем округленные значения скорости распространения звука в разных средах в воздухе — 340 м/с, в воде—1500 м/с, в твердом теле — 5000 м/с (вопрос о распространении малых возмущений в твердых телах представляет особые трудности, так как требует рассмотрения уравнений динамики упругого тела с характерными для него двумя скоростями распространения возмущений). Очень малые скорости распространения звука наблюдаются в легко сжимаемых жидких пенах. [c.153]

Первая задача — это определение шума турбулентного пограничного слоя в волновой зоне, вдали от самих источников шума. В этом случае можно считать, что генерация шума происходит за счет нестационарного турбулентного потока в пограничном слое. Для нахождения интенсивности этого шума следует воспользоваться основным уравнением (11.1) теории аэродинамической генерации звука при наличии твердых тел в потоке. При этом конкретные условия постановки этой задачи значительно различаются в зависимости от того, как ведет себя поверхность тела под действием приложенных со стороны жидкости сил, имеющих случайный характер. Эта поверхность может быть акустически жесткой и, таким образом, не будет совершать колебания под действием этих сил поверхность может быть акустически мягкой, и тогда пульсации давления в турбулентном пограничном слое будут переизлучать-ся ею в виде истинного звука наконец, поверхность может быть упругой и в ней (например в оболочке) будут распространяться под действием сторонних сил различные типы упругих волн (см. 1 этой главы). [c.444]

Коэфф. = л Р 1рс связан с релаксационными процессами, возникающими в веществе при изменении давления и темп-ры в звуковой волне (см. Релак сация акустическая, Объемная вязкость). Такими необратимыми процессами являются, напр., процессы возбуждения колебат. и вращат. степеней свободы молекул, диссоциация, хим. реакции, перестройка ближнего порядка молекул в жидкостях, различные релаксационные процессы в твердых телах. Релаксационное поглощение сопровождается также дисперсией звука. Если период звуковой волны сравним с временем релаксации т процесса установления, ответственного за П. з. в данном веществе, то соответствующая часть коэфф. поглощения равна [c.66]

Второй период охватывает время от конца 17-го до 20-х годов нашего века. И. Ньютон создает основу механики. Р. Гук (Англия) на опыте устанавливает пропорциональность мевду напряжениями и деф01ялациями в твердых телах - основной закон теории упругости. Х.Гюйгенс (Голландия) формулирует важный принцип - так называемый принцип Гюйгенса в волновом движении. С этого времени начи-назтся расцвет классической физики. Механика, гидродинамика и теория упругости, математическая физика, теория колебаний и волн, акустика и оптика развиваются в тесной взаимосвязи. В этот период акустика развивается как раздел механики. Создается общая теория механических колебаний, теория излучения и распространения упругих (звуковых) волн в различных средах, разрабатываются методы измерения характеристик звука (скорости звука, звукового давления в среде, импульса, энергии и потока знергии звуковых волн). Диапазон частот звуковых волн рася иряется и охватывает как область инфразвука, так и ультразвука (свыше 20 кГц).Выяо- [c.5]

Пондеромоторное действие звуков ого поля на резонаторы еще в 1876 г. наблюдал Дворжак, а теоретическое объяснение этому явлению в 1878 г. дал Рэлей [1]. Позднее Рэлей возвращается снова к этому вопросу [2] и получает формулу для давления звука на полностью отражающую звук твердую стенку. Формула Рэлея была подтверждена количественно опытами В. Альтберга [3] и В. Д. Зернова [4], выполненными в лаборатории П. Н. Лебедева. Начиная с классических работ Рэлея, вопрос о давлении звука не сходит со страниц научных журналов и до настоящего времени [5—7]. Этот интерес обусловлен все расширяющимся использованием интенсивных звуковых полей в ультразвуковой технологии для образования эмульсий, диспергирования твердых тел в жидкостях, процессов коагуляции, дегазации жидкостей и расплавов, очистки и обезжиривания металлических деталей, сверления отверстий и образования углублений в твердых телах и т. д. [8, 9]. Определенная роль в указанных процессах может принадлежать и радиационному давлению. Кроме того, на основе измерения пондеромоторного действия с помощью диска Рэлея или радиометра определяют интенсивность звукового поля. [c.51]

Метод Т-матриц развит также для дифракции звука на упругих телах и для дифракции упругих волн в твердом теле. В этом случае вместо интегрального соотношения (2.79) используется тензорный аналог [132, 145, 147], в котором вместо звукового давления записывают тензор 2-го ранга для напряжеш1Й, а вместо скалярной функции Грина — тензорную функцию Грина 3-го ранга (повышеmie ранга на едиш1цу происходит в связи с тем, что тензорная функция Грина связывает вектор возбуждающей силы в одной точке, т. е. тензор 1-го ранга с тензором 2-го ранга для напряжений в другой точке). [c.91]

Завлсимость скорости распространения ультразвука в жидкостях от величины адиабатической сжимаемости определяет изменение скорости ультразвука в жидкой среде при изменении температуры и давления. Сжимаемость всех жидкостей, в том числе и смазочных масел, сильно увеличивается при повышении температуры и понижается при увеличении давления, что и вызывает соответственно либо уменьшение, либо увеличение скорости звука. Характеристики твердого тела, а именно — детали узла трения во время работы остаются практически неизменными, не меняется ни состав, ни размеры, поэтому скорость распространения звука в деталях, находящихся в контакте, остается постоянной. Параметры смазочного слоя во время работы непрерывно меняются, толщина слоя, давление в нем, температура взаимосвязаны, поэтому изменение одного из их влечет изменение других. Скорость распространения звука в этом случае не может оставаться постоянной. Поскольку [c.292]

Не задерживаясь на довольно сложных теоретических объяснениях Александрова, основанных на рассмотрении волновой механики твердых тел, по которым со скоростью звука бегут при ударе, как круги по воде, волн.ы напряжений и деформаций, посмотрим, к каким практическим результатам привело его открытие. Что дает умение в широких пределах менять величину коэффициента восстановления и других параметров удара Взять, к примеру, пневматический отбойный молоток — основной рабочий инструмент шахтера, дорожника, строителя. Под действием воздушного давления внутри корпуса молотка взад — вперед носится стальной ударник, нанося удар по пике и заставляя ее внедряться в грунт, бетон, породу. При этом по закону действие равно противодействию на корпус молотка в обратном направлении каждый раз действуют силы отдачи, пропорциональные массе и ускорению ударника. Чтобы рабочий меньше ощущал эти силы, корпус молотка делают стальным, тяжелым, так что общий вес инструмента достигает ISIS килограммов. Попробуйте-ка целую смену подержать в руках грохочущую пудовую махину и вы поймете, как нуждается в облегчении труд молотобойца. Кроме того, от сильных и частых ударов сам ударник быстро изнашивается, и его приходится делать из лучших легированных сталей. [c.224]

Из приведенных объяснений не следует, что модули должны определяться различно в экспериментах для твердых тел и жидкостей, х тя линейное сжатие жидкости составляет только 1/3 линейного сжатия твердых тел, число частиц, действующих в любом данном сечении, должно быть больше в два раза этого давления и должно, по-видимому, обеспечивать то же сопротивление. И в простом эксперименте по распространению звука в куске льда, проведенном поспешно несколько лет тому назад (это же слово было использовано в 1807 г. при пояснении опыта со льдом, давшего значение модуля 850 ООО футов), величина модуля получилась равной только 800 ООО футов, однако предположение о большей точности измерений в этом случае должно привести к большей величине модуля (Young [1826, и, стр. 306). [c.254]

XX в. продолжала оставаться техника, по сравнению с XIX в. возросла роль приложений в биологии. Достаточно упомянуть об исследованиях механических свойств различных тканей человеческого тела, о распространении нервных импульсов с точки зрения теории волн, о теории звуков Короткова , используемых при измерении кровяного давления. Представление о развитии этой мало известной широкому кругу ученых в области механики твердого тела дает обзор Фынь Юн-чжена В то же время связь механики твердого тела с биологией открыла возможности для применения методов бионики в оптимальном проектировании конструкций и других разделов механики твердого тела. [c.280]

При условии полного акустического контакта иа границе между твердым телом и жидкостью должна соблюдаться непрерывность изменения нормальных составляющих напряжения и смещения. Что касается тангенциальной составляющей тензора напряжений, то она тоже должна быть непрерывной, но поскольку в жидкости сдвиговые напряжения отсутствуют, то для тангенциальной составляющей напряжения условие на границе остается прежним, т. е. она равна нулго при х -= 0. Компоненты напряжений представлены через деформации и скорости звука уравнениями (Х.34). Для жидкостей Ст =- О и нормальная составляющая напряжения ( отрицательное давление ) о х == (—р) р L д1/дх. Таким образом, равенство компонент напряжений на границе твердого тела с жид- [c.224]

Известно, что звуковая волна, распространяясь в воздухе, создает звуковое давление (избыточное по отношению к атмосферному) или разрежение. Для слышимых звуков это давление очень мало, порядка одной тысяч ной атмосферы. При интенсивности ультразвуковой волны порядка 5 вт см в воде звуковое давление составляет несколько атмосфер оно меняет свой знак, т. е. периодически переходит в разрежение, много тысяч раз в секунду. Такие переменные звуковые давления накладываются в жидкости на постоянное гидростатическое давление, равное на открытом воздухе приблизительно атмосферному. При распространении в жидкости звуковой волны, развивающей давление, например в 2 ат, на частички жидкости будут действовать в моменты сжатия сжимающие силы в 3 ат, а в моменты разрежения— растягивающие силы, равные 1 ат. Жидкость легко переносит большие всесторонние сжатия, однако она чрезвычайно чувствительна к растягивающим усилиям. При прохождении ультразвуковой волны, создающей разрежение, в жидкости образуется громадное количество разрывов в виде мельчайших пузырьков, особенно там, где прочность сцепления жидкости ослаблена на границе с воздушным пузырьком, с частицами лосто-ронних примесей и др. Образуются разрывы жидкости — маленькие полости, так называемые кавитационные пузырьки, которые в основном живут до следующей фазы сжатия, после чего захлопываются развиваются большие местные мгновенные давления, достигающие сотен атмосфер. Эти давления неизбежно приводят к механическим разрушениям поверхности твердого тела. [c.138]

В процессе К., как показывает данное выше определение явления, можно выделить следующие стадии 1) отрыв жидкости от твердого тела с понижением давления в образовавшейся полости, свободной от жидкости еслп давление понижается в ней ниже величины 1 ритической для данной температуры, то полость заполняется насыщенными парами жидкости 2) легкое увеличение давления вызывает мгновенную конденсацию воды и образование вследствие конденсации почти полнА о вакуз ма. Если образовавшийся вакуум сохраняется продолжительное время или в силу повторяемости явления многократно возобновляется, то вырывающиеся с поверхности жидггости молекулы составляющих ее элементов, частицы шидкости и увлекаемые ею мельчайшие частицы твердой фазы, всегда находящиеся в природной воде, с огромными скоростями, близкими по величине к скорости звука, бомбардируют твердое тело и механически его разрушают 3) при наличии вакуума жидкость мгновенно заполняет вакуумную полость, причем это заполнение сопровождается гидравлическим ударом 4) попутно с указанными основными разрушительными процессами механич. коррозии и ударами в условиях вакуума и наличия активизированной механич. коррозией поверхности твердого тела происходят интенсивные процессы химич. и электролитич. разрушения твердого тела, т. е. процессы химич. коррозии. [c.276]

При скорости течения в 4 м/ск, скорости звука в воде до 1 - ОО м/ск получаем величину давления порядка 40 а1. Столь высокие быстро чередующиеся давления, носящие характер резких ударов, чрезвычайно интенсивно разрушают материал, из к-рого сделана конструкция, подвергающаяся К, Волосные трещины, заполненные газом, быстро увеличиваются. Небольшие щербинки способствуют быстрому разрушению металла, бетона и пр. Однако этим не ограничивается разрушительная энергия кавитации. Природная вода представляет собой многофазную дисперсную систему (газ + жидкость - - твердое тело), причем в пустых полостях после конденсации водяных паров движение молекул, вырывающихся с поверхности жидкой дисперсной системы, происходит с огромной скоростью, порядок каковой определяется формулами Максвелла среднеарифметич, скорость 447 [c.277]

В то же время будем считать ударную волну и не слишком слабой, так, чтобы можно было пренебречь эффектами, связанными с прочностью" твердого тела. Давление в теле, сжатом ударной волной, предполагаем изотропным, как в газе или жидкости. Это справедливо, когда давление велико по сравнению с пределом прочности, критическим напряжением сдвига и т. д. Скорость звука при этом определяется сжимаемостью-вещества, модулем всестороннего сжатия, точно так же как в газе и жидкости. В противном случае разгрузка описывается формулами теори упругости, о чем будет сказано в дальнейшем. [c.558]

Смотреть страницы где упоминается термин Звука давление в твердом теле : [c.27] [c.223] [c.206] [c.285] [c.408] [c.469] [c.66] [c.583] [c.21] [c.299] [c.141] [c.288] [c.376] [c.426] [c.400] [c.389] [c.427] [c.224] [c.336] [c.157]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...