Давление звука (см. Радиационное давление)

Кавитационная область 197, 221, 230 Давление звука (см. Радиационное дав- — полость 129, 138, 150, 156, 189, 212, ление) 49, 56, 70 252, 259, 261 [c.684]

Измерение радиационного давления затрудняется рядом явлений. В звуковом поле на показания радиометра могут влиять конвективные потоки от источника звука (особенно в вертикальном звуковом поле), силы поверхностного натяжения жидкости, пузырьки, осаждающиеся на приемном элементе радиометра, и ряд других причин. Но особенно сильное влияние на показания радиометра оказывает акустическое течение (см. гл. 6) ). Для уменьшения этого влияния использовалось несколько методов, эффективность которых, по-видимому, все-таки недостаточна. [c.202]

Во многих случаях для определения моментов, закручивающих диск Рэлея, и радиационного давления применялась низкочастотная модуляция амплитуды излучаемого звука [34—37]. Приемником радиационного давления в этом случае может быть чрезвычайно чувствительный микрофон. В [36] для этой цели использовался конденсаторный микрофон с тонкой (- 0,002 см) посеребренной целлофановой мембраной. Для диска Рэлея, где частота модуляции достаточно низка, можно использовать резонанс крутильных колебаний подвеса. Эии методы, однако, недостаточно теоретически обоснованы. В частности, остается неясным вопрос о том, какую роль при такого рода экспериментах играют нелинейные взаимодействия в среде и как результат такого взаимодействия — акустическое детектирование. [c.203]

В ряде работ [27, 47, 38, 26, 34, 48, 3] по результатам исследования акустического течения определены коэффициенты поглощения звука в жидкостях. Как видно из (6.58) и (6.60), для определения коэффициента поглощения методом акустического течения необходимо независимо измерить интенсивность (ши плотность звуковой энергии) и скорость потока. Выше мы говорили, что радиационное давление оказывает существенные помехи при определении скорости потока по его динамическому давлению. Естественно и обратное динамическое давление потока вносит ошибки в измерение радиационного давления механическими методами (см. гл. 5, 3). При измерении коэффициента поглощения этим методом разделение динамического давления потока и радиационного давления несколько усложняется тем, что должны быть созданы условия, соответствующие теории Эккарта. [c.243]

Впрочем, малая чувствительность — недостаток, свойственный всем трем описанным выше методам, обусловленный тем, что все эти три метода опираются, в сущности говоря, на вторичные эффекты (рябь, радиационное давление, нагрев), а не на основные. Основным эффектом, характеризующим ультразвуковое поле, является переменное звуковое давление, величина которого всегда значительно больше, чем величина радиационного давления. Так, например, в воде для звука интенсивностью 1 вт см радиационное давление равно 0,13 г/см , тогда как амплитуда звукового давления достигает 1,7 ат.и, что соответствует 1700 г/см и, следовательно, превосходит радиационное давление в 13 тысяч раз. Почему же крылышко, реагируя на столь слабое радиационное давление, не чувствует звукового давления Потому что радиационное давление действует постоянно, а звуковое давление меняет свой знак с частотой десятков и сотен тысяч, а то и миллионов герц. Инерция крылышка при всей его легкости не позволяет ему следовать за столь быстрыми изменениями давления, и крылышко остается на месте. [c.54]

Давление излучения характерно для волн любой природы, в том числе для электромагнитных волн (вспомним давление света). Его происхождение связано с изменением в некотором объеме (например, у препятствия или вследствие поглощения волн на пути их распространения) среднего по времени переносимого волной импульса. Отличие звукового радиационного давления от давления света состоит в том, что волновое уравнение для световых волн линейно (еслн не рассматривать задач нелинейной оптики, имеющей дело с мощным лазерным излучением), тогда как в акустике, даже при относительно небольших интенсивностях звука, возникают нелинейные эффекты (см. гл. 3, 4), которые в ряде случаев приходится принимать во внимание. [c.118]

Ещё одна весьма важная особенность УЗ — возможность получения высоких значений интенсивности при относительно небольших амплитудах колебательного смещения, т. к. при данной амплитуде интенсивность прямо пропорциональна квадрату частоты. (Амплитуда колебательного смещения на практике лимитируется прочностью акустич. излучателей.) Существенно возрастает с частотой и роль нелинейных эффектов в звуковом поле, поскольку при заданном значении амплитуда колебательной скорости V и, следовательно, акустич. число Маха М растут с частотой / для гармонич. волн V = 2я/5 В УЗ-вом поле большой интенсивности развиваются значительные акустич. течения, скорость к-рых, как правило, мала в сравнении с колебательной скоростью частиц. Течения могут быть обусловлены поглощением звука, могут возникать в стоячих волнах или в пограничном слое вблизи препятствий разнообразного вида. Радиационное давление также возрастает с увеличением частоты, т. к. величина его пропорциональна интенсивности звука в УЗ-вом диапазоне частот оно используется в практике акустич. измерений для определения интенсивности звука. Пондеромоторные силы как акустич., так и гидродинамич. происхождения, действующие на находящиеся в звуковом поле тела, приобретают в УЗ-вом диапазоне частот заметную величину, поскольку онп пропорциональны либо квадрату колебательной скорости, либо колебательной скорости в первой степени, как, напр., в случае звукового давления. Для того чтобы определяющие разнообразные эффекты звукового поля параметры — интенсивность звука, звуковое давление, колебательная скорость, радиационное давление — достигли заметной величины, с увеличением частоты требуется всё меньшее значение амплитуды колебательного смещения (см. табл. 1). [c.12]

В звуковом поле помимо переменного звукового давления возникают постоянные, не меняющиеся во времени (в стационарном звуковом поле) силы. Они могут иметь различную природу (см., например, [1, 2]). Здесь нас будут интересовать оилы, возникающие в результате того, что переносимый волной средний по времени импульс в некотором объеме может измениться. В результате на этот объем будет действовать независимая от времени сила. Эта сила носит название радиационной и присуща любым волновым процессам. Такого рода силы воздействуют на излучающие, отражающие или поглощающие звук поверхности. [c.178]

Радиационное давление свойственно всем волнам вообще, независимо от их природы и волны на поверхности жидкости, и звук, и свет давят на пре- пятствия. Экспериментальное доказательство сушест-увования светового давления, полученное русским Гф изиком П. Н. Лебедевым, явилось выдающимся .- кла дом в науку и принесло славу блестящего экспериментатора нашему соотечественнику. Его ученик А. Б. Альтберг, будучи еще студентом, построил первый звуковой радиометр и доказал существование радиационного давления звука. Чтобы почувствовать, насколько непросты были его опыты, проведенные в начале этого столетия, достаточно вдуматься в их условия. Молодой ученый экспериментировал со звуковыми волнами в воздухе длиной порядка 10 см, излучателем которых служила стеклянная трубка, возбуждаемая трением. Громкость звука, обеспечивающего снятие надежных показаний радиометра, была настолько велика, что исследователь мог проводить эксперимент, только закрыв слуховые проходы ушей стеклянными шариками. Вы будете ставить аналогичные опыты с ультразвуковыми волнами в воздухе, имеющими не меньшую интенсивность, но не будете [c.109]

В случае квавистационарного периодического звукового поля (см. гл. 1, 3), как это следует из (1.57), радиационное давление на замкнутый в звуковом поле объем должно обращаться в нуль. Этот результат естествен, так как в таком звуковом поле средний по времени импульс в трубке тока сохраняется. Условие квазпстационарно-сти не выполняется, например, на границе звукового пучка, при отражении звука от препятствий конечного размера. Эти случаи требуют более тщательного анализа. Из (1.58) следует, что радиационное давление Р на идеальный поглотитель направлено вдоль трубки тока и равно [c.182]

В первой работе, где был применен этот метод [27] (см. также [48]), разделение основывалось на том, что скорость течения мала по сравнению со скоростью звука. Поэтому при включении источника звука радиометр быстро отклоняется под действием радиационного давления, затем происходит постепенное увеличение отклонения радиометра под действием потока до какого-то предельного, соответствующего сумме динамического и радпа-ционного давлений, Этот метод встретил ряд возражений, сущность которых сводится к тому, что акустическое течение устанавливается во всем пространстве, занятом звуком, за время меньшее, чем время отклонения радио- [c.243]

Под действием силы радиационного давления малые частицы массы т приходят в движение и собираются в узлах звукового давления в стоячей волне. Они могут находиться там в подвешенном состоянии, если эта сила достаточна для того, чтобы уравновесить силу тяжести mg. Такое подвешивание частиц в звуковом поле и фиксация их в определенных зонах называется акустической левитацией. Например, в поле стоячей волны при частоте /=20 кГц и интенсивности звука 10 Вт/м в условиях земной гравитации может левитировать сфера с радиусом 0,4 см и массой 2 г. [c.130]

Методы измерения П. з. разнообразны и зависят от вещества, в к-ром П. 3. измеряется, диапазона частот и величины коэфф. П. з. Во всех методах измерения важно выделить истинное поглощение и отделить его от других явлений, приводящих к уменьшению амплитуды звука, таких, как сферич. расхождение, дифракционные эффекты, рассеяние (см. Затухание звука), а также потери на склейках и пр. Основные группы методов измерения П. з. методы, основанные на измерении радиационного давления звука или же непосредственном измерении амплитуды звуковой волны в зависимости от расстояния (часто используется в жидкостях), метод УЗ-вого интерферометра (используется в газах при измерении на высоких частотах), метод реверберации (используется на низких частотах), оптич. метод, калориметрич. метод и импульсный метод. Из всех перечисленных методов импульсный является наиболее точным и универсальным. Он позволяет измерять поглощение с точностью до нескольких процентов. [c.263]

Получим теперь формулы для ланжевенова радиационного давления на препятствие, полностью поглощающее звук, препятствие с коэффициентом отражения, равным единице, и на границу раздела двух жидкостей. Рассмотрение этих вопросов проведем так, как это обычно делается (см., например, [10,15, 31, 43]). Затем в 2 гл. 3 мы вернемся к этим задачам, чтобы показать, что с нашей точки зрения некоторые результаты в случае плоских волн должны быть изменены. [c.63]

При измерении интенсивности поля радиометром отрицательное действие оказывает явление акустического ветра. В случае же одномерного плоского звукового поля плотность потока импульса в направлении распространения волны постоянна [см. (97)]. Даже при наличии акустического ветра этот результат сохраняется в областях, где движение можно считать одномерным плоским. Это позволило Боргнису [32] сделать вывод, что радиационное давление на полностью поглощающее звук препятствие в этом случае не зависит от расстояния между источником [c.81]

В формулах для рэлеева давления звука коэффициент пропорциональности между радиационным давлением и плотностью кинетической энергии в волне зависит от параметра у, характеризующего нелинейные свойства среды [см. (38)]. Поэтому при одновременном измерении рэлеева радиационного давления и плотности кинетической энергии соответст-вуюицш формулы позволяют вычислить параметр у. В работах [38, 39] как следствие независимого измерения интенсивности поля и изотропной [c.81]

Во-вторых, при расчете функции ф учитывались только диффузионные эффекты, тогда как экспериментальная функция является результатом действия всех работающих на дегазацию механизмов. Как мы видели, кроме диффузии, сюда входят эффекты, ускоряющие выделение из жидкости свободных пузырьков коалесценция за счет силы Бьеркнеса и акустических потоков, изменение скорости всплывания пузырька под действием силы радиационного давления и увлечение его движущейся жидкостью. Насколько существенны эти факторы, можно судить по результатам, приведенным в гл. 3, где рассматривалось поведение одиночного пузырька или пары пузырьков в звуковом поле. Мы видели, что влияние акустических потоков существенно в особых случаях. Действительно, рэлеевские потоки в воде в поле стоячей волны имеют весьма незначительные скорости и не могут оказывать заметного влияния ни на число встреч пузырьков, ни на скорость их всплывания. Роль эккартовского потока при больших интенсивностях звука на высоких частотах и удачном соотношении радиуса звукового пучка и трубы может быть весьма значительной. Однако в проводившихся экспериментах соответствующим выбором диаметра трубы (/ 1= 0) вероятность появления потока была сведена до минимума. Измерение распределения давления по диаметру трубы показало, что из-за неоднородности поля можно принять г = 0,8 Гх, при использованных в эксперименте значениях интенсивности это приводило к весьма небольшим значениям скорости потока. Из приведенных в 3 гл. 3 оценок поправки к скорости на радиационное давление следует, что она существенна только для пузырьков резонансного размера, а для остальных (а их подавляющее большинство) ничтожна. Таким образом, наблюдавшееся в наших экспериментах изменение концентрации газа в жидкости вызвано диффузией растворенного газа в пузырьки и коалесценцие пузырьков под действием си.ты Бьеркнеса, т. е. ф,= фд+ф . Коалесценция пузырьков влечет за собой, с одной стороны, увеличение скорости всплывания пузырьков, что способствует увеличению ф.,, а с другой, как результат увеличения радиуса пузырьков, изменение величины диффузионного потока газа на пузырек в сторону, зависящую от частоты звука. Как мы видели, для коалесценции необходимо, чтобы сдвиг по фазе между колебаниями рассматриваемой пары пузырьков не превышал г. 2. Число коалесценций при этом зависит от концентрации и размеров пузырьков (см. 2 гл. 3). Так как постоянные коэффициенты в функции распределения иузырьков по числу и радиусам неизвестны, пока пет возможности оценить число встреч пузырьков при различных интенсивностях звука и частотах, т. е. найти зависимость эффекта коалесценции от основных параметров поля. Так как ф складывается из фд и ф , можно было бы предположить, что существование максимума кривой частотной зависимости обусловлено онределенным взаимодействием фд и ф . В самом деле, если принять, что диффузионная стадия [c.326]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...