Распространение звука. Продольные и поперечные волны

При распространении УЗК встречают на своем пути ) а-стки с различным акустическим сопротивлением z = С-р (произведение плотности на скорость звука). При прохождении продольной волны С из одной среды I в другую II под углом р на границе имеют место сложные явления — отражение, трансформация (расщепление), преломление (рис. 6.20). При этом образуются отраженная продольная и поперечная волна и преломленная продольная и поперечная волна. [c.170]

В твердых телах, возбуждаемых каким-либо источником колебаний, могут появиться продольные и поперечные волны. Тонкие пластины типа конструкций, применяемых для ограждений шумных объектов, могут совершать также изгибные колебания, скорость распространения звука в которых зависит не только от плотности и упругости, но и от частоты возбуждаемых колебаний (она дисперсна, т. е. колебания разных частот распространяются с различной скоростью). [c.233]

Скоростью распространения звуковой волны с называется скорость распространения определенного состояния в материальной среде (например, сжатия или разрежения для продольной волны). Скорость звука для различных типов волн различна, причем для продольной и поперечной волн она является характеристикой среды, не зависящей от параметров УЗ волны. [c.283]

Твердые изотропные вещества характеризуются скоростями распространения продольных и поперечных волн, определяемыми формулами (1.16) и (1.17). Эти два значения скорости можно использовать как пару упругих констант вместо коэффициентов Ламэ или модулей упругости. В п. 3.4.1 описаны анизотропные твердые вещества, характеризующиеся большим количеством независимых значений скоростей звука и изменением скорости в зависимости от направления. [c.31]

Теория теплоемкости Дебая предполагает, что кристалл можно рассматривать как непрерывную среду, совершающую упругие колебания >. Упругие волны, распространяющиеся в кристалле, имеют сплошной спектр, т. е. обладают непрерывным набором частот. Очевидно, что распространение звука в твердом теле — это и есть распространение таких упругих колебаний (продольных и поперечных). При нагревании кристалла в нем возбуждаются упругие акустические волны (волны Дебая), которые и определяют теплоемкость кристалла. [c.122]

Наиболее простой случай, который поддается теоретическому рассмотрению, это задача о распространении упругих волн в изотропном твердом диэлектрике без примесей и дефектов. Формально к вопросу о поглощении звука в таком диэлектрике можно подойти феноменологически, основываясь на методе определения потерь энергии звука за счет действия диссипативных сил — внутреннего трения (вязкости) и теплопроводности, как это было сделано для жидкости в гл. 2. Проводя подобные рассуждения, можно получить формулы для коэффициентов поглощения плоских продольных и поперечных гармонических волн такого же вида, как формула (2.2,12) [1]. О таком макроскопическом подходе для определения аи будет идти речь в 2. [c.236]

Поляризация света определяется параллельно ( ) или перпендикулярно (х) плоскости, проходящей через направление распространения световой и акустической волн. Продольная (поперечная) поляризация акустической волны помечена знаком Цс). Коэффициенты качества нормированы по плавленому кварцу. Коэффициент перевода I,5M0"i с /г. Ослабление звука нарастает с частотой как Р, где х>1. Данные пересчитаны к / = =500 МГц в предположении, что х = 2 [c.876]

В этом случае (К = 0) скорость распространения поперечной волны совпадает со скоростью продольной и равна скорости звука — [c.243]

В поперечной волне характер нелинейных эффектов иной, а форма ее при распространении не изменяется, в чем можно убедиться с помощью следующего рассуждения, справедливого в рамках второго приближения [64]. Искажение формы продольной волны происходит из-за того, что-скорость перемещения различных точек профиля неодинакова. Эта разница обусловлена, во-первых, зависимостью скорости звука от плотности, (а следовательно, от степени сжатия среды), и, во-вторых, увеличением волны движущейся средой. [c.46]

Под звуковым полем понимают пространство упругой среды, обычно воздушной, в которой распространяются звуковые волны (колебания). Природа звуковых волн такова, что при деформации среды в каком-либо элементарном участке в соседних с ним участках возникают последовательные во времени сжатия и разряжения среды. Этот процесс распространяется далее с определенной скоростью так, что в пространстве возникает звуковая волна. В воздушной среде направление распространения волны совпадает с направлением излучения звука такие волны называют продольными. То же явление наблюдается и в жидкостях. В твердотельных упругих средах, кроме продольных волн, образуются и поперечные. [c.17]

Для получения продольной волны к соответствующей плоскости кристалла приклеивают в качестве излучателя кварцевую пластинку Х-среза, колеблющуюся по толщине для возбуждения поперечных волн требуются кварцевые пластинки, вырезанные по толщине в направлении оси У, а по длине—в направлении, параллельном оси X (К-срез). Поскольку такие пластинки колеблются в продольном направлении, в приклеенном к ним кристалле возбуждаются чистые волны сдвига. Чтобы отраженные от границ изучаемого кристалла волны возвращались к излучателю, параллельные поверхности кристалла должны быть перпендикулярны к направлению распространения волн. Импульс ный метод позволяет найти время пробега волге разных типов в образце зная длину кристалла можно вычислить скорость звука и при ПОМОЩИ приведенных выше уравнений определить упругие постоянные образца. [c.371]

Рэлея волны, распространяющиеся вдоль границы тв. тела с вакуумом или достаточно разрежённой газовой средой (рис., а). Фазовая скорость волн Рэлея с/г 0,9 f, где с — фазовая скорость плоской поперечной волны. Если ТВ. тело граничит с жидкостью и скорость звука в жидкости ТВ. теле, то на границе возможно распространение затухающей волны рэлеевского типа (рис., б) с фазовой скоростью, на неск. % меньшей С/ . Помимо затухающей ПАВ на границе жидкости и тв. тела всегда существует незатухающая ПАВ с вертикальной поляризацией, бегущая вдоль границы с фазовой скоростью, меньшей и скоростей продольных С1 и поперечных f волн в тв. теле (рис., в). [c.552]

При распространении продольных волн в стержнях или волокнах, поперечные размеры которых малы по сравнению с длиной волны, основную роль играет модуль Юнга Е. Как показано в 1, его можно определить, измеряя скорость звука и коэффициент затухания см. уравнения (4.8) и (4.9)1. Можно воспользоваться также резонансным методом. Поскольку распространение волн и стержне связано с деформациями сжатия и ( 1,вига, модуль Юнга Е выражается также через модуль объемной упругости К и модуль сдвига С [c.355]

Нахождение эффективных упругих свойств песчаных нефтегазовых коллекторов и, в частности, скоростей продольных и поперечных волн, определение связи между скоростями и структурными параметрами скелета и норового пространства, свойствами флюида является весьма актуальной задачей для сейсморазведки. Закономерности распространения звука в сухих грунтах и горных породах необходимо знать при регистрации силы землетрясений или взрывов. Эти и многие другие примеры показывают значимость решения данной задачи для многих прикладных, а в некоторых случаях и теоретических, проблем механики дисперсных систем. [c.83]

Импульсные методы измерения скорости звука позволяют измерять число длин волн, укладывающихся на акустическом пути, а также определять фазовые сдвиги, приобретенные волной при отражении от границ разных частей звукопровода. Поскольку вводимые в образец импульсы являются высокочастотными (1—100 МГц), длина волны существенно меньше поперечных геометрических размеров образца, что можно рассматривать как случай свободного распространения волн в полубесконечной среде (случай нормальной дифракции). Это позволяет достаточно точно рассчитывать поправки на создающееся в образце дифракционное поле плоского излучателя, причем эти поправки не зависят от упругих свойств изотропного материала. Для введения з образец звукового импульса используют обычно кварцевый преобразователь который приклеивают в случае работы на о т р а ж е-н и е к одному из плоскопараллельных торцов образца, а в случае работы на прохождение импульса — к обоим торцам. Радиоимпульс от генератора, работаю1цего на основной частоте преобразователя, возбуждает в пьезопреобразователе упругую волну, передающуюся в образец. С помощью пьезопреобразователя в образце можно возбуждать продольную и поперечную волны. [c.262]

По предложению Гидемана Шефер [1839] (см. также [861]) применил следуюш.ий метод измерения скорости распространения продольных и поперечных волн в твердых непрозрачных телах. В качестве источника звука использовался кварцевый стержень, ориентированный согласно фиг. 89 и дающий острую характеристику направленности, допускающую при наблюдении звукового поля по теневому методу точное определение направления лучей (см., например, фиг. 199). Если приклеить такой излучатель к одной из граней клинообразного образца из исследуемого материала и погрузить последний в жидкость, скорость звука в которой известна, то направление оси прошедшего через образец сконцентрированного цучка звуковых волн позволит найти скорость распространения продольной волны в твердом материале (фиг. 406). [c.368]

П. сопровождается изменением физ. св-в в-ва увеличениехМ энтропии, что отражает разупорядочение крист, структуры ростом теплоёмкости электрич. сопротивления [исключение составляют нек-рые полуметаллы (В1, 8Ь) и полупроводники (Ое), в жидком состоянии обладающие более высокой электропроводностью]. Практически до нуля падает при П. сопротивление сдвигу (в расплаве не могут распространяться поперечные упругие волны), уменьшается скорость распространения звука (продольных волн) и т. д. [c.535]

Волны - одно из наиболее фундаментальных и значимых понятий окружающего нас физического мира. Одна из основных характеристик волны - частота V. Волны бывают продольные, когда колебания происходит вдоль линии распространения волны, и поперечные, когда колебания происходят поперек этой ]гинии (рисунок 4.8). Продольные волны могут распространяться исключительно в срсде, тогда как поперечные - и в вакууме. Звук - продольные колебания упругой среды. Наше ухо способгю слышать колебания с частотой 50-12000 Гц. Свет - поперечные электромагнитные колебания. Наши органы зрения способны воспринимать электромагнитные колебания с частотой 10 -10 Г ц. Для сравнения, частота переменно1 о тока в электросети составляет 50 Гц. [c.248]

Волны - одно из наиболее фундаментальных и значимых понятий окружающего нас физического мира. Одна из основных характеристик волны -частота V. Волны бывают продольные, когда колебания происходят вдоль линии распространения волны, и поперечные, когда колебания происходят поперек этой линии (рис. 82). Продольные волны могут распространяться исключительно в среде, тогда как поперечные - и в вакууме. Звук - продольные колебанияупругой среды. [c.137]

Распространение звуковых волн в среде характеризуется их скоростью (см. Скорость звука). В газообразных и жидких средах распространяются только продольные волны, скорость к-рых определяется сжимаемостью среды и её плотностью. В твёрдых телах иомимо продольных могут распространяться поперечные волны и поверхностные акустические полны скорость волн в твёрдых телах определяется комбинацией их констант упругости и плотностью в кристаллах имеет место анизотропия скорости 3., т. с. зависимость её от направления распространения волны относительно кристаллографич. осей. В ряде случаев наблюдается дисперсия звука, обусловленная как физ. процессами в веществе, так и волноводным характером распространения в ограниченных объёмах. [c.70]

Зависимость адиабатических линейных упругих модулей от статического напряжения обычно определяется по скорости ультразвука в образцах, подвергнутых всестороннему [II] или одностороннему сжатию [9, 10]. В [10] на основании теории Мэрнагана рассчитаны зависимости скорости распространения звука от внешних статических напряжений. Скорость продольных с и поперечных ог волн зависит от гидростатического давления р следующим обра.зом [c.303]

Затухание чвуковых волн, обусловленное взаимодействием с П. т. т.. и.меет разную природу в различных твердых телах. Причиной затухания звука в заряженной решетке металла или полупроводника (где при движении решетки возмущается ее объемный заряд) является вязкость г] зарян ешюй плазмы носителей. Звуковая волна, в к-рой не возникает объемного заряда ионов (поперечная волна в диэлектрике, полупроводнике), затухает и.ч-за джоулевых потерь у носителей. При наличии сильного внешнего магнитного поля шцх I) затухание звука может достигать большой величины из-за появления у носителей (колеблющихся с продольной скоростью им под влиянием деформации решетки вдоль направления распространения волны) большой поперечной скорости — = содтк II. [c.25]

Поперечная звуковая волна, распространяющаяся направо, вызывает локальные электрические поля, изображенные стрелками. Если магнитное поле приложено перпендикулярно направлению распространения звука, то электроны движутся по орбитам, например А и В. Поскольку ускорения на обон. С продольных участках каждой из орбит складываются, отклик электронов иа электрическое поле волны велик. Если магнитное поле уменьшается вдвое, ускорения иа продольных участках орбит вычитаются и отклик становится слабым. а — магнитное поле перпендикулярно плоскости фигуры и направлено вниз 6 — магнитное поле уменьшено в 2 раза. [c.138]

Под ультразвуковыми колебаниями в акустике понимают такие колебания, частота которых лежит за верхним пределом слышимости человеческого уха, т. е. превосходит примерно 20 кгц. Помимо собственно звуковых колебаний, под которыми обычно подразумевают распространяющиеся в среде продольные волны, к, ультразвуку относят колебания изгиба и сдвига, а также поперечные и поверхностные колебания, если частота их составляет более 20 кгц. В настоящее время удается получать ультразвуковые колебания с частотой до 10 кгц. Область ультразвуковых колебаний охватывает, следовательно, приблизительно 16 октав. В длинах волн это означает, что ультразвуковые волны занимают диапазон, простирающийся в воздухе (скорость распространения звука с=330 м1сек) от 1,6 до 0,3- 10 см ), в жидкостях (с 1200ж/се/с) от 6 до 1,2-10" сж и в твердых телах (с 4000 м1сек) от 20 до 4 10" см. Таким образом, длина наиболее коротких ультразвуковых волн по порядку величины сравнима с длиной видимых световых волн. Именно малость длины волны обусловила особые применения ультразвука. Он позволяет без помех со стороны ограничивающих поверхностей и т. п. проводить многие исследования, в особенности измерения скорости распространения звука, в гораздо меньших объемах вещества, чем это допускают ранее применявшиеся колебания слышимого диапазона. [c.9]

На частотах, для которых длина волны в стержне оказывается одного порядка с его диаметром, устанавливаются поперечные колебания, которые вследствие обусловленной поперечным сжатием связи с осевыми колебаниями могут существенно изменить скорость распространения продольных волн. Действительно, Бойль и Спро-уль [344] обнаружили, что на высоких частотах скорость звука в дюралюминиевых стержнях более не подчиняется формуле РеЛея (319). Филд [593, 595], применивший к рассматриваемой проблеме теорию распространения звука в стержнях Похгаммера ), также получил совпа- [c.383]

При применении оптических методов к изучению распространения звука в криста ] ]ичэских твёрдых телах необходимо учитывать возможность диффракции света как на продольных, так и ца лоперечпых упругих волнах. Диффракцию света на поперечных упругих волнах в кубических кристаллах изучал И. Г. Mн aйлoвi35б]. [c.251]

Наряду с продольным А. э. можно наблюдать и поперечный А. э., т. е. возникновение разности потенциалов на электродах кристалла, расположенных параллельно направлению рас-пространенпя звука. А. э. имеет место и для упругих поверхностных волн. Если к кристаллу, в к-ром распространяется УЗ волна, приложено внешнее постоянное электрич. поле, со-здаюш,ее дрейф носителей заряда в направлении распространения УЗ, то А. э. существенно зависит от соотношения скорости дрейфа Уд и скорости звука с. Так, прп Уд<с хар-р и знак А. а. тот же, что п при отсутствии дрейфа. При Уд>с А. э. меняет знак. Смена знака происходит точно при ь>д= с. Прп Vц > в пьезополупроводнике происходит усиление УЗ, а А. э. резко уменьшается. [c.17]

На поверхности толстых пластин имеются также с обеих сторон обычные волны Рэлея, не зависящие друг от друга. Однако если толщина пластины будет меньше глубины их проникновения, то волна Рэлея вырождается и расщепляется на две ветви волны в пластине с формами колебаний, показанными на рис. 2.21, б и в в табл. 9 в приложении они обозначены через о и So. В математическом смысле это распространение тоже можно считать выродившимся зигзагообразным. Волновые фронты располагаются почти перпендикулярно к поверхностям пластины они даже наклонены несколько назад по отношению к направлению распространения. Благодаря этому волновые пучки уже не отрываются от поверхности, а их пути через пластину под углом (/ и /I на рис. 2.22) невозможны движение волны состоит только-из отражения от поверхности пластины и связанного с этим продолжительного преобразования продольных волн в поперечные. Математически это-вырождение проявляется в том, что угол а становится мнимым, следовательно sino6>l. По поводу возбуждения волн этого типа следует заметить, что они могут возбуждаться как и истинно зигзагообразно отраженные волны согласно закону преломления [см. формулу (2.3) и рис. 2.6], причем сннус угла преломления принимается превышающим единицу чисто формально (значения sinos приведены в табл. 9 приложения). Благодаря этому в водяном или пластмассовом клине, используемом для возбуждения, угол ввода звука получается больше критического. [c.56]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...