Стоячие волны в воде

Стоячие волны в воде. [c.14]

Опыт. Стоячие волны в воде. [c.148]

Уравнения (63) и (64) дают мгновенные значения смещений частицы воды с равновесными координатами х, у. Как легко показать из этих уравнений, движение данной частицы в стоячей волне в воде состоит из гармонического колебания вдоль прямой линии в плоскости ху. Это легко увидеть, наблюдая за кофейными зернами в аквариуме. [c.315]

Стоячие волны в ограниченной массе воды 551 [c.550]

Так как звук почти полностью отражается от воды (причина этого станет ясна в дальнейшем), то энергия практически не будет проникать из воздуха в воду нетрудно понять, что на границе воздух — вода должен быть тогда узел смещения (и скорости) и пучность давления. Но написанное выше условие для образования стоячих волн в трубке означает также, что с открытой стороны трубки имеется узел давления и, следовательно, поток энергии через открытый участок трубки также равен нулю. Это значит, что между колебаниями столба воздуха в трубке и окружающим воздухом нет обмена энергией. [c.106]

Пилообразные стоячие волны в мелкой воде. [c.14]

Пилообразные стоячие волны в мелкой воде. Волны в мелкой воде — это такие волны, у которых амплитуда движения воды на дне (сосуда, озера и океана) сравнима по величине с амплитудой на поверхности. Мода омывания (опыт 1.24) является волной на мелкой воде. Покажите это на опыте, добавив в воду некоторое количество кофейной гущи. Возбудите моду омывания (т. е. ту моду, при которой поверхность остается практически плоской) и наблюдайте за движением частиц кофе на дне и на поверхности вблизи центра сосуда и у стенок. [c.101]

Теперь рассмотрим идеализированные пилообразные стоячие волны в мелкой воде. Рассмотрим два независимых сосуда одинаковой формы с одинаковой равновесной глубиной h, в которых происходят колебания, соответствующие моде омывания . Сосуды примыкают друг к другу так, что если убрать разделяющие стенки, то получится один сосуд, длинная сторона которого совпадает с горизонтальной составляющей колебаний. Предположим, что относительная фаза колебаний воды такова, что вода в одном сосуде всегда движется в горизонтальном направлении, противоположном направлению движения воды в другом сосуде, так что вода достигает максимальной высоты одновременно на смежных или противоположных стенках. [c.101]

Опыт. Пилообразные стоячие волны в мелкой воде. Такие волны были рассмотрены в задаче 2.31. Здесь мы хотим узнать, как возбудить самую низкую пилообразную моду в сосуде с водой. Самая низкая мода — это мода омывания она состоит только из половинки зубца. Поверхность воды плоская, и длина сосуда равна половине длины волны. Следующая пилообразная мода будет иметь один полный зубец, т. е. длина сосуда будет равна одной длине волны (первой фурье-компоненты пилообразного зубца). Эта мода не возбуждается, когда вы толкаете сосуд туда и обратно. Объясните, почему. Третья мода состоит из 1,5 зубца, т. е. из трех плоских участков. Таким образом, длина сосуда соответствует трем половинам длины волны. Попробуйте возбудить эту моду, слегка потряхивая с( 1 уд. Убедившись в том, что эта мода возбуждена, наблюдайте свободные коле-Г.шия. После некоторой практики вы сможете легко возбуждать и опознавать 31 у моду. Приведем более надежный способ. Достаньте метроном или сделайте I о сами, воспользовавшись маятником, который производит звук, ударяя по бумаге или еще чему-либо. Установив метроном на определенную частоту, покачивайте сосуд в такт с метрономом до тех пор, пока не получите установившееся состояние. Меняйте частоту метронома, чтобы найти резонанс. Вблизи резонанса вы можете наблюдать переходные биения. Они не только красивы по ним можно судить, как далека система от резонанса Вычислите ожидаемую резонансную частоту, используя соотношение Подсчитайте эту частоту заранее, [c.147]

Закон дисперсии для волн в воде [уравнение (72), п.7.3] был получен при рассмотрении стоячих волн. Как выглядит закон дисперсии для бегущих волн [c.349]

Наблюдать непосредственно глазом стоячую волну в жидкостях можно, если воспользоваться ориентирующим действием ультразвука. В стеклянную трубку внутренним диаметром 3—6 мм, один конец которой предварительно запаян на пламени газовой горелки или сухого горючего, налейте суспензию алюминиевой краски в ацетоне. Трубку запаянным концом поместите в каплю воды, находящуюся на торце вибратора расположенного вертикально магнитострикционного излучателя. Настраивая генератор в резонанс с вибратором так, чтобы получился ультразвук сравнительно небольшой интенсивности, следите за содержимым трубки. Если вы удачно подобрали интенсивность ультразвука (при большой интенсивности наблюдается сильный акустический ветер) и высоту столба жидкости в трубке, у вас образуется стоячая волна, которую можно видеть благодаря периодическим просветлениям вдоль трубки суспензии алюминиевой краски в ацетоне. Опыт требует тщательности и определенного экспериментального искусства. Гораздо чаще вместо того, что нужно, вы будете наблюдать уже знакомое вам просветление всего столба жидкости. [c.96]

Задание 35. Вы поставили опыты по образованию стоячей волны в суспензии алюминиевой краски в ацетоне и в суспензии крахмала в воде. Первые опыты выше были объяснены ориентирующим действием ультразвука, а вторые —его коагулирующим действием. Правильны ли такие объяснения Обоснуйте [c.108]

Коагуляция гидрозолей требует заметно большего времени. Особенно отчетливо развитие процесса коагуляции во времени можно наблюдать, если получать стоячую волну в эмульсии керосина в воде. [c.156]

Рис. 95. Стоячая волна в суспензии крахмала в воде.

Картину образования стоячих волн можно продемонстрировать при помощи волн на поверхности воды. Пользуясь палочкой, прикрепленной к вибратору, можно получить плоские волны (рис. 453). Поместив на пути распространения волн плоскую стенку (свинцовый экран), можно получить стоячие волны во всем пространстве между вибратором и экраном. В остальной части пространства будут распространяться бегущие волны. [c.709]

Основными элементами установки, на которой вьшолнялся этот эксперимент, бьши прозрачная труба наружным диаметром 9", толщиной стенки 1/4 и длиной 50", установленная вертикально на подшипниках и вращающаяся с постоянной угловой скоростью вокруг своей вертикальной оси. В верхнюю часть вращающейся трубы при помощи специального разбрызгивателя вводилась вода, которая, попадая на стенку, тонкой пленкой постоянной толщины (примерно 0,02") стекала по внутренней вращающейся стенке трубы. При дросселировании стока в нижней части трубы, на некотором расстоянии от ее конца, происходил гидравлический прыжок, толщина слоя в нем увеличивалась примерно в 10 раз, но оставалась постоянной. Схема течения по зарисовкам авторов (52 показана на рис. 5.6. Толшина слоя в нижнем течении после прыжка измерялась. В верхнем течении ее измерить не удалось и авторы [52] рассчитывали толщину слоя, пользуясь видимыми на фотографии и показанными на схеме рис. 5.6 наклонами мелких стоячих волн на свободной поверхности, принимая их направление за направление линий тока. [c.91]

На самом деле, как уже отмечалось ранее, картина интерференции излучения носит объем ный характер, и это относится не только к случаю интерференции двух точечных источников, который был рассмотрен на рис. 9, но и к случаю, когда простая по форме референтная волна интерферирует со сложным волновым полем излучения, отраженного произвольным объектом. В общих чертах конфигурация возникающей при этом стоячей волны изображена на рис. 20. Как видно из рисунка, поверхности пучностей стоячей волны, обтекая объект, образуют структуру, напоминающую волны, которые возникают в воде вокруг движущегося корабля. В области между объектом и источником, где волна источника S распространяется навстречу волне, отраженной от объекта, картина стоячих волн сильно сжата и расстояние между поверхностями пучностей составляет порядка половины длины волны, 56 [c.56]

Если слой воды или канал постоянной глубины безграничен в обоих направлениях оси х, то наложением двух систем стоячих волн одинаковой длины волны мы получим систему прогрессивных волн, движущихся поступательно без изменения с постоянной скоростью. Для этого необходимо, чтобы гребни и впадины одной системы совпадали с узлами другой системы, чтобы амплитуды обеих систем были равны и, наконец, чтобы их фазы отличались на четверть периода. Следовательно, положив [c.458]

Упомянем, наконец, о вторичных потоках третьего рода. Так называются своеобразные потоки, возникающие вследствие малых колебании твердых тел, находящихся в жидкости. Такие потоки получаются особенно заметными в опытах с ультразвуком. Они наблюдаются также вблизи стенок канала при наличии в жидкости стоячих волн. Как показал Шлихтинг , возникновение вторичных потоков третьего рода обусловливается явлениями, происходящими в пограничном слое на поверхности колеблющего тела или на стенке канала. На рис. 119 изображена фотография движения, возникающего в сосуде с водой вокруг колеблющегося в горизонтальном направлении круглого цилиндра. Фотография получена при помощи камеры, двигавшейся вместе с цилиндром. Металлические блестки, делающие видимым движение воды и принимающие участие в этом движении, описывают при очень длитель- [c.202]

Вследствие отражения звука от поверхности воды в трубке возникают стоячие волны механизм их образования подобен механизму образования стоячих волн при подбрасывании верёвки, закреплённой на одном конце. Легко найти в резуль- [c.103]

Вследствие отражения звука от поверхности воды в трубке возникают стоячие волны механизм их образования подобен механизму образования стоячих волн при подбрасывании веревки, закрепленной на одном конце. Легко найти в результате нашего опыта, что резонанс будет наступать в том случае, когда длина воздушного столба Ь примерно равна нечетному целому числу, кратному /4, где X — длина звуковой волны в воздухе [c.106]

Нормальнее падение звука на границу раздела. При перпендикулярном падении звука из воздуха на поверхность воды волны, как мы видели, почти полностью отражаются, и в воздухе возникает стоячая волна. На границе раздела сред воздух вода будет пучность акустического давления р. Следовательно, амплитуда давления на границе раздела (т. е. в этой пучности) будет в 2 раза больше, чем амплитуда давления в падающей волне. Коэффициент прохождения волн из первой среды во вторую (например, из воздуха в воду) [c.276]

Стоячие волны в воде. Мы хотим найтн форму водяных волн без алгебраических выкладок, с помощью интуиции. Рассмотрим, например, прямоугольный аквариум или другой сосуд в этом роде. [c.314]

Шрайбер и Дегнер [4026, 4027] и независимо от них Эккардт и Линдиг [2723] пошли совсем иным путем, чтобы сделать видимыми волны ультразвука. Они нашли, что светящиеся фосфоресцирующие экраны теряют свое свечение при облучении их ультразвуковыми волнами. Эта потеря свечения происходит точно так же, как в случае освещения люминесцирующего экрана инфракрасным длинноволновым светом. В начале звукового облучения затронутые места светятся ярче, чем их окружение, а при более длительном звуковом облучении облученные места становятся темными на светлом фоне. Причиной этого в первую очередь является нагревание светового экрана за счет поглощения ультразвука, хотя не исключено, что здесь имеют значение и другие действия ультразвука. Особенно удобными в качестве фосфоресцирующих веществ оказались сульфид цинка, сенсибилизированный медью, и сульфид стронция, сенсибилизированный висмутом. На фиг, 259 показано несколько полученных описанным методом фотографий ультразвука. Эрнст и Гофман [2751] получили фотографии ультразвуковых стоячих волн в воде, подобным же образом используя фосфоресцирующие вещества, чувствительность которых растет с повышением температуры. [c.208]

Поилапок и емкость Механическая плавающая трубка Изменение количества проходящей через емкость исходной воды Неправильная подача реагентов Образование стоячих волн в баке для реагентов Установка иа плавающей трубке экрана, предотвращающего попадание стоячей волны в выпускное отверстие [c.74]

Упрощенная схема эксперимента Аспекта, Далибарда и Роджера представлена на рис. 46. Пары коррелированых квантов с длинами волн Л = 422,7 нм и 2 = 551,3 нм создавались с помощью двухфотонного возбуждения каскада (У = 0) (У = 1) (У=0)в кальции. Тонкость эксперимента состояла в том, что направления поляризацией а и b могли очень быстро изменяться с помощью акусго-оптического взаимодействия фотонов со стоячими ультразвуковыми волнами в воде. Скорость переключения была около 10 наносекунд, что значительно меньше времени возможной корреляции Ь/с (40 наносекунд), производимой какими-либо электромагнитными сигналами. [c.358]

Опыт. Волновые пакеты в мелкой воде приливные волны. В задаче 2.31 вы изучали закон дисперсии для пилообразных стоячих волн в мелкой воде и получили, ЧТОЦф 1,1 УёН. Для синусоидальных волн в мелкой воде фазовая скорость равна Уф = V к. Таким образом, волны в мелкой воде не имеют дисперсии. (Фазовая скорость не зависит от длины волны). Теперь вместо стоячих волн рассмотрим волновые пакеты, распространяющиеся по мелкой воде. Так как волны недиспергирующие, то одна отдельная волна или приливная волна будет распространяться без изменения своей формы (в первом приближении). Такие волны могут быть возбуждены подводными землетрясениями в океане. В этом случае они называются цунами . Средняя глубина океана близка к 5 /слг (Л=5-105 см). Поэтому приливные волны с длиной, много большей 5 км, можно считать волнами в мелкой воде. В океане цунами распространяется со скоростью [c.286]

В нашей модели идеализированной воды мы пренебрегли трением воды о грубую поверхность дна. Для волн в глубокой воде это упущение несущественно. Для волн в мелкой воде трение играет важную роль, в чем можно убедиться, возбудив стоячие волны в прямоугольной ванночке (см. домашний опыт 7.11). Другое при- ближение заключается в том, что мы пренебрегли внутренним трением, т. е. вязкостью. Чтобы понять, как сказывается вязкость, выполните какой-нибудь из долшшних опытов с маслом вместо воды. [c.316]

Одновременное воздействие на образцовый и градуируемый гидрофоны одним и тем же полем чаще всего производится при возбуждении звука в малой замкнутой камере. Если наибольший размер замкнутой камеры намного меньше длины звуковой волны в воде, то звуковое давление во всех точках внутри камеры практически одинаково. Камера должна быть замкнутой в том смысле, что водная среда полностью заключена внутри высокоимпедансных или жестких стенок камеры. Любая податливость граница раздела вода—воздух, воздушный пузырек,-гибкая стенка или другая низкоимпедансная граница — приводит к большим градиентам давления. В качестве иллюстрации рассмотрим два маленьких участка системы со стоячей волной [c.34]

Скорость А. т. в стоячих звуковых волнах рассчитана Рэлеем при условии М Ы < 1 по порядку величины она определяется соотношением ulv ж М Скорость течения в погранич. слое толщиной 6, согласно Г. Шлихтингу (Н, S hli hting), оценивается по ф-ле ulv М кЬ, применимой при условии Мз кЬ < 1. Экспериментально наблюдались течения со скоростью 0,1 м/с в воде, вызванные звуковым пучком частоты 1,2 МГц при амплитуде звукового давления р=10 атм и м/с. В воздухе в стоячей волне с уровнем интенсивности 167 дБ (г 17 м/с) наблюдались течения со скоростью U 5 м/с. [c.43]

Рпс. 36. Зависимость 1таправления движения малых частиц под действием радиационной силы в стоячей волне от относительных параметров частиц. Точками отмечены экспериментальные результаты. 1 — толуол в воде 2 — бензол в воде 5 — нитробензол в воде 4 — ртуть в воде 5 — ортотолуол в воде 5 — четыреххлористый углерод в 2,5%-ном водном растворе Naj Oa [Ю]- [c.191]

При распространении звука из акустически жесткой среды в мягкую (е 1) коэффициенты звукового давления имеют значения Гр —1 tp O. Это значит, что при прохождении волны давления из воды в воздух или из любой акустически жесткой среды амплитуда отраженной волны давления приблизительно равнаг амплитуде падающей волны, но имеет противоположный знак. Иными словами, фаза давления при отражении от акустически мягкой среды изменяется на я. В результате на границе раздела в жидкости общее давление равно нулю, а в толще >йидкости образуются стоячие волны давления с узлом у поверхности раздела. [c.182]

Такие юлны, например, могут быть вызваны легким наклоном прямоугольного сосуда, содержащего воду, и возвращением его в прежнее положение. Уровень воды на краях сосуда движется вверх и вниз вдоль вертикальных стенок, которые являются пучностями. И обратно, прогрессивную волну можно рассматривать как волну, образованную наложением двух стоячих волн. [c.379]

Теория неустановившихся волновых движений обширна и имеет много интересных направлений. В настоящей статье я остановлюсь только на одной из групп задач этой теории — на проблеме стоячих волн, составляющей один из больших разделов теории неустановившихся волн. Здесь возникает много интересных вопросов даже в линейной теории. Элементарными являются только задачи о волнах малой амплитуды над гладким горизонтальным дном или в цилиндрическом сосуде. В то же время существует большое число технических задач, требующих расчета стоячих волн на поверхности жидкости, заключенной в сосуд весьма сложной формы. Исторически п.ервыми задачами подобного рода были задачи об озерных сейшах — свободных колебаниях, возникающих в водоемах. Даже предположение малой глубины водоема не делает задачу доступной аналитическому исследованию. Возникающие краевые задачи остаются настолько сложными, что аналитическое решение для них получено только в исключительных случаях. Большое количество работ, многие из которых опубликованы в последнее время, посвящено различным численным аспектам теории сейшей. Теорией стоячих колебаний жидкости интересуются также инженеры, проектирующие порты и портовые сооружения. К числу задач теории стоячих волн, решение которых важно при проектировании порта, относится знаменитая проблема тягуны . Эта проблема сводится в конечном счете к определению точек, находящихся посредине между узлами. В этих точках горизонтальные перемещения воды наиболее значительны. Если около причала окажется такая точка и в этом месте расположится судно, то при возникновении стоячих волн оно начнет совершать большие горизонтальные перемещения колебательного характера. Все это будет сопровождаться ударами о причал и может привести к повреждению корпуса судна. [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...