Длина волны, частота и скорость звука

Длина волны, частота и скорость звука. Звуковые волны, как и волны на воде, характеризуются длиной волны, частотой [c.56]

Во всех описанных до сих пор методах определения скорости звука в жидкостях измеряется длина волны X и скорость звука при известной частоте вычисляется по формуле Следо- [c.234]

ДЛИНА ВОЛНЫ (Я)—расстояние между гребнями синусоидальной волны или, точнее, расстояние (по перпендикуляру) между двумя фронтами, различающимися по фазе на один целый период. Длина волны равна отношению скорости звука к частоте. Случайный и непериодический звук также можно описывать при помощи понятия частоты, а следовательно, и длины волны, [c.295]

При достаточно высоких частотах акустическая длина волны становится настолько малой, что начинает приближаться к длине свободного пробега молекул газа. В этом случае основное уравнение для с (3.36) и уравнения для ак-г и ао перестают выполняться, так как все они получены в предположении, что газ представляет собой непрерывную среду. Согласно кинетической теории, тепловая скорость молекул в газе имеет тот же порядок, что и скорость звука. Таким образом, если длина звуковой волны по порядку величины приближается к средней длине свободного пробега, то звуковая частота должна приближаться к частоте соударений между молекулами. Это очень высокая частота порядка 10 Гц, так как средняя длина свободного пробега при комнатной температуре составляет величину порядка 100 нм. В акустической термометрии столь высокие частоты никогда не применяются, самая высокая частота, на [c.105]

В области низких Т играют роль лишь колебания с малыми энергиями Р( Г,т. е.с малыми частотами —- кТ/Л. Это звуковые колебания, длина волны к-рых заметно превышает постоянную решётки а при условии Т Ли/ка, где и — скорость звука. Число длинноволновых звуковых колебаний в интервале частот (1(0 в объёме К трёхмерного кристалла равно [c.390]

Звуковые волны распространяются с определённой скоростью с, её называют скоростью звука. Между скоростью распространения звуковых волн с, длиной волны X и частотой / (или периодом Т) существует зависимость, о которой мы уже говорили в первой главе [c.56]

Физические основы метода. Ультразвуковые колебания, являющиеся упругими колебаниями очень высоких частот, получаются обычно с помощью пластины из пьезокварца, расположенной между двумя металлическими обкладками. На обкладки подается переменное напряжение от генератора высокой частоты радиотехнического типа. Под влиянием этого напряжения кварцевая пластина начинает колебаться с той же частотой. Эти колебания с помощью промежуточной среды (вода, масло, вазелин, ртуть) вводятся в испытуемое изделие, в котором распространяются более или менее узким пучком со скоростью, равной скорости звука. Длина волны этих колебаний зависит от частоты колебаний кварцевой пластины и скорости звука в данной среде (табл. 10). [c.80]

У разветвления В однородная труба АВ длиной и площадью поперечного сечения А- соединяется с двумя однородными трубами одна из них имеет площадь поперечного сечения А . и длину I2, а другая — площадь А и длину 1 , концы обеих труб закрыты. Для звуковых волн в воздухе с постоянными плотностью Ро и скоростью звука с найти эффективную проводимость системы Fj в сечении А. Показать, что резонансные частоты со удовлетворяют уравнению [c.249]

Столь значительные колебания стрелки позволят даже снять график зависимости изменения потребляемого генератором тока от высоты столба жидкости в трубке. Вы получите кривую, подобную той, которая нами снята в аналогичном опыте и изображена на рис. 61. По графику нетрудно с достаточной точностью определить длину ультразвуковой волны в жидкости и по известной частоте вычислить скорость звука. [c.103]

Спеченные материалы всегда имеют некоторую остаточную пористость, получаемую либо намеренно (как желательная пори-стая структура в спеченном железе), либо вследствие неизбежного несовершенства процесса изготовления (вольфрам, твердые сплавы) или даже вследствие неправильных режимов изготовления (фарфор). Пористость, как правило, увеличивает затухание, однако четко измерить этот эффект иногда удается только при частотах более высоких, чем обычно применяемые при контроле материалов, а именно тогда, когда размеры пор не намного меньше длины волны. Кроме того, пористость уменьшает и скорость звука, причем этот эффект предположительно объясняется только суммарным объемом пор, но не их числом и размерами. Поэтому такое влияние легко измеряется также и при контроле на обычных частотах. Следовательно, при неизменных прочих условиях пористость, а вместе с ней и степень спекания,, можно измерять по величине затухания или скорости звука [1200, 548]. [c.612]

В целях снижения волнового сопротивления и повышения устойчивости используют перфорирование экранирующих материалов и армирование их металлическими листами. Основными материалами, используемыми для изготовления низкочастотных экранов (на частоты ниже 10 кГц), являются различные марки резин и пенопластов, высокочастотные экраны (на частоты выше 10 кГц) обычно изготавливаются из монолитных слоев металлов (например, стали). Для обеспечения эффективности экранирования преобразователя толщина экрана, представляющего собой слой полимерного или металлического материала, в рабочих условиях должна быть равна / = э/4 = Сэ/4/ (Хэ и с, — длина волны и скорость звука в материале экрана). Расстояние между экранируемой поверхностью [c.41]

Опыты по определению скорости звука, его частоты и длины звуковой волны могли бы подтвердить сказанное. [c.435]

Наиболее удобный метод определения скорости звуковых волн основан на измерении длины стоячих звуковых волн (см. ниже, 167). Эти измерения дали результаты, согласные с формулой (20.1), и показали, что скорость звуковых волн разной длины в воздухе одна и та же, т. е. что для звуковых волн в воздухе дисперсия отсутствует. Вместе с тем эти измерения подтвердили, что фазовая скорость звуковых волн совпадает со скоростью распространения отдельного продольного импульса. (Оба эти результата, как уже указывалось в 153, тесно связаны между собой.) Скорость звука в воздухе при температуре 0° равна (как и скорость отдельного импульса) 334 м/сек. Таким образом, частотам от 20 до 20 ООО гц, составляющим пределы звукового диапазона, соответствуют звуковые волны в воздухе длиной примерно от 15 м до 15 мм. [c.721]

Потери энергии вследствие вязкости, а значит, и показатель затухания а пропорциональны квадрату градиента скорости. Но при данной амплитуде волны градиент скорости обратно пропорционален длине волны, так как те же изменения скорости частиц в волне соответствуют тем меньшим расстояниям, чем короче волна. Поэтому показатель затухания а оказывается обратно пропорциональным квадрату длины волны или прямо пропорциональным квадрату частоты звука. Звуки высокого тона поглощаются в атмосфере гораздо сильнее, чем низкие тона. Если в атмосфере возникает звук, содержащий как низкие, так и высокие тона, то гораздо дальше распространяются низкие тона этого звука высокие тона затухают на гораздо меньшем расстоянии. [c.730]

Измерения скорости звука в различных газах, жидкостях и однородных твердых телах показывают, что скорость звука не зависит от частоты, т. е. для звуковых волн дисперсия отсутствует. Иначе обстоит дело с ультразвуковыми волнами большой частоты. Для них обнаружена дисперсия в многоатомных газах и органических жидкостях. Дисперсия ультразвуковых волн происходит также и при распространении их в тонких стержнях, когда длина волны сравнима с диаметром стержня. В случае распространения ультразвуковых волн в металлах дисперсия наблюдается при длине волн, сравнимой с размерами кристаллических зерен. [c.226]

Синусоидальный характер пульсаций при этих определенных частотах указывает на их акустическую природу. Если какой-то элемент контура действует как резонатор, то в этом случае основная частота пульсации зависит от скорости звука в жидкости, заполняющей резонирующий элемент, и характеристической длины волны резонатора согласно уравнению [c.357]

В том случае, когда степень неоднородности двухфазной смеси (размер частиц дисперсной фазы и расстояние между частицами) меньше длины волны возмущения, по отношению к волне среда ведет себя как непрерывная. При этом для определения скорости звука можно воспользоваться уравнением Лапласа = (Эр/0p)j. При распространении акустических волн в однофазной среде имеет место явление дисперсии, проявляющееся в зависимости скорости звука от частоты звуковой волны. Зависимость эта молекулярной природы. Говоря о дисперсии скорости звука в двухфазной среде, можно отметить, по крайней мере, две формы ее проявления. Первая характерна для двухфазной среды в целом и связана с тремя происходящими в ней релаксационными явлениями с процессом массообмена между фазами - фазовым переходом, процессом теплообмена - выравниванием температур между фазами и процессом обмена количеством движения — выравниванием скоростей между фазами. Даже в случае равновесной двухфазной среды при распространении в ней звуковой волны равновесие между фазами нарушается и в ней протекают релаксационные процессы. Вторая форма возникает из-за дисперсии звука в среде-носителе и природа ее та же, что дисперсии в однофазной жидкости. Для нее характерна область высоких частот, когда длительность существования молекулярных ансамблей в жидкости или в газе соизмерима с периодом звуковой волны. [c.32]

Рассмотрим, например, процесс распространения волны синусоидальной формы в потоке пара, несущем частицы жидкой фазы. Если длина волны достаточно велика, а масса жидких частиц и их размер достаточно малы, то частицы жидкости будут иметь скорость поступательного движения, близкую к скорости пара. С ростом частоты волны или массы жидкой фазы относительная скорость движения частиц в паровом потоке будет увеличиваться. Таким образом, в двухфазных средах в отличие от однофазных дисперсия звуковых волн определяется не только частотой волны, но и структурой двухфазной среды. В мелкодисперсной среде область дисперсии смещается в область более высоких частот по сравнению с крупно дисперсной. По этой причине в двухфазных средах в отличие от однофазных дисперсию принято характеризовать не только частотой волны, но и временем релаксации обменных процессов, косвенным образом учитывающим структуру двухфазной среды. Эти параметры, с помощью которых учитываются дисперсионные свойства двухфазной среды, носят название частотно-структурных (или временно-структурных). Выражение для скорости звука, учитывающее особенности дисперсии звука в двухфазной смеси, приведено в [55] [c.33]

Частота колебаний возникающего звука зависит от числа периодов в секунду. Период —это время, за которое звуковая или механическая волна проходит путь, равный ее длине. Если известны длина л волны, выраженная в метрах, и скорость v распространения звука, выраженная в метрах в секунду, или известен период Т колебания, выраженный в секундах, то частота f колебаний, выраженная в герцах, будет определяться следующими отношениями [c.232]

Длина волны, частота и скорость звука. Звуковые волны, как и волны на воде, характеризуются длиной волны, частотой и скоростью распространения. Длиной звуковой волны называют расстояние между двумя последовательными сгущениями или разрежениями воздуха (рис 36), или вообще расстояние вдоль линии распространения волны между двумя соседними точками воздуха, колеблющимися в од ной фазе. Число волн, проходящих в 1 сек через данный участок среды, называется ч а -стотой звука. [c.57]

Скорость звука относительно среды зависит только от механических свойств этой среды и совсем не зависит от скорости движения источника относительно среды. Это чем-то напоминает движение предметов на ленте конвейера. Независимо от того, как быстро вы бежите параллельно ленте в момент, когда кладете на нее предмет, скорость этого предмета, как только он лег на ленту, будет в точности равна скорости движения самой ленты конвейера. Если имеется какая-то определенная среда, то определенной является и скорость звука Узв в этой СрбДб. Известно следующее соотношение между длиной волны, частотой и скоростью распространения волнового процесса [c.324]

Частота звуковы х колебаний /, длина волны Я и скорость звука V связаны между собой соотношением [c.281]

Для эффективного возбуждения пьезопластины необходимо, чтобы собственная частота / толщинных колебаний пьезоэлемента совпадала с частотой электрических колебаний т. е. f = f . Это условие обеспечивается, когда толщина пьезопластины h = = %J2 = j 2f), где и Сд — соответственно длина волны и скорость звука в материале пьезопластины, а соотношение 2а//г л 20. Пьезопластина, параметры которой удовлетворяют этим требованиям, обеспечивает максимальную амплитуду излученного импульса при прочих равных условиях. В серийных преобразователях, работающих на частоте 2,5 МГц и выше, выполняются оба условия, тогда как в преобразователях с более низкой частотой выполняется только первое условие. Например, в преобразователях на частоту 0,2 МГц 2а/Л л 4, и для выполнения условия 2ajh = 20 необходимы пьезоэлементы диаметром 150 мм. Поэтому для обеспечения второго условия низкочастотные преобразователи часто выполняют в виде пакетов, склеенных из нескольких пьезопластин, электрически соединенных между собой параллельно (рис. 3.2). При этом суммарная толщина пакета h должна удовлетворять условию h = KJ2 = j 2f). Число пластин в пакете выбирают с учетом конкретного типа электрического генератора. Например, в режиме излучения увеличение числа пластин (при заданной частоте / это эквивалентно уменьшению их толщины) ведет к повышению напряженности электрического поля в каждой из них. Однако при этом увеличивается общая емкость преобразователя, растет нагрузка на электрический генератор и, как результат, падает возбуждающее напряжение. При одном и том же значении af чувствительность многослойных преобразователей значительно ниже, чем однослойных. Конструкция многослойных преобразователей достаточно сложна, так как к каждой пластине необходимо подвести электрическое напряжение, для чего между ними помещают фольгу, к которой припаивают подводящие провода. [c.140]

Другой механизм поглощения, также имеющий место в большинстве веществ, связан с нелинейным взаимодействием звуковой волны и тепловых колебаний крн-сталлич. решётки, т. е. с взаимодействием звуковых и тепловых фононов. Такое П. з. поэтому часто наз. решёточным или фононным . Оно проявляется на ВЧ в достаточно чистых и бездефектных кристаллах. В зависимости от частоты и соотношения длины волны УЗ и длины свободного пробега тепловых фононов в кристалле (определяемой темп-рой) рассматриваются разл, модели фононного поглощения. На сравнительно низких частотах действует т. н. механизм Ахиезера. Он заключается в том, что звуковая волна, представляющая собой когерентный пучок фононов, нарушает равновесное распределение тепловых фононов, и вызванное ею перераспределение знергпи между фононами приводит к необратимому процессу диссипации энергии. Этот механизм имеет релаксац. характер, причём роль времени релаксации играет время жизни фюпо-на, равное т 1/с 3-к1сус , где I — длина свободного пробега фонона, с — средняя скорость звука. В этом случае коэф. П. з. [c.658]

Толщину й пьезоэлектрической пластины выбирают из условия, чтобы ее собственная частота соответствовала частоте возбужденных или принимаемых УЗ-колебаний, т. е. Я,п/2 = Сп/2/о, где и Сц — соответственно длина волны и скорости звука в материале пьезопластины. [c.112]

Сырая масса для производства фосфора, пока она насыщена водой, достаточно прозрачна для частот от 0,5 до 2 МГц, чтобы можно было контролировать изделия толщиной до нескольких сотен миллиметров на наличие сравнительно крупных пустот и на недостаточную связность на границах раздела. Однако практически в таком состоянии контроль еще не проводится. В высушенном состоянии эти массы непрозрачны для звука. Плотно обожженный фарфор по показателям прозрачности для звука и скорости звука близок к стали. Его можно прозвучивать на длину более 1 м продольными волнами на частоте 5 МГц. Аналогичным образом ведут себя и другие керамические изделия, напрнмер стеатит, скорость звука в котором даже еще выше, чем в стали (см. ниже). Стекло тоже характеризуется очень малым затуханием звука. Однако до сих пор при изго- [c.613]

Шройеру [1885] удалось путем чрезвычайно тщательных исследований доказать, что, несмотря на установление в измерительном сосуде средней температуры, длина звуковой волны, а следовательно, и скорость звука зависят при неизменной частоте от силы звука. Это явление-обусловлено нагреванием, происходящим при поглощении звука. Кривые на фиг. 289 графи- [c.232]

Обратимся теперь к случаю распространения ультразвука в образцах, имеющих форму пластин. В гл. I, 2 были приведены уравнения, позволяющие рассчитать энергию отраженной и проходящей волн для случая падения волн на пластину, находящуюся в другой среде. Максимальное пропускание достигается при толщине пластины, кратной Х/2, где X—длина звуковой волны в материале пластины. Таким образом, наблюдение максимумов пропускания позволяет рассчитать длину волны и при известной частоте найти скорость звука в пластине. Как показали измерения Бойля и Фромана [328, 330], а также Бойля и Спроуля [342, 343], скорость звука, определенная этим методом. хо [c.374]

УПРОЧНЕНИЕ металлов, повышение сопротивляемости металлов и сплавов лластич. деформации или разрушению в результате затруднения движения дислокаций и их размножения. У. явл. лроцессом повышения предела текучести при пластич. деформации. УПРУГАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, см. Деформация механическая. УПРУГИЕ ВОЛНЫ, упругие возмущения, распространяющиеся в твёрдой, жидкой и газообразной средах, напр, волны, возникающие в земной коре при землетрясениях, звук, и ультразвук, волны в жидкостях, газах и ТВ. телах. При распространении У. в. в среде возникают механич. деформации сжатия и сдвига, к-рые переносятся волной из одной точки среды в другую. При этом имеет место перенос энергии упругой деформацид в отсутствие потока в-ва (исключая особые случаи, напр, акустические течения). Всякая гармонич. У. в. характеризуется амплитудой колебательного смещения частиц среды и его направлением, колебательной скоростью частиц, переменным механич. напряжением и деформацией (к-рые в общем случае явл. тензорными величинами), частотой колебаний ч-ц среды, длиной волны, фазовой и групповой скоростями, а также законом распределения смещений и напряжений по фронту волны. [c.787]

Это соотношение очевидно, когда Узв — постоянная величина, так как vr — это число полных колебаний, совершаемых за секунду, а Як — расстояние (скажем, в сантиметрах), проходимое волной за время каждого из этих колебаний. Таким образом, число сантиметров, проходимое волной за секунду, выражается произведением Xrvr. Скорость звука определяется плотностью и упругими постоянными среды. Если мы используем волны с частотой V/ , то длина волны Xr однозначно определяется из уравнения (12). Более подробно упругие волны рассматриваются в т. III. [c.324]

В этом случае звук распространяется с изотермической скоростью Сг (всегда меньшей скорости s). Коэффипиент же поглощения оказивается снова малым (по сравнению с обратно] длиной волны), причем он не зависит от частоты и обратно пропорционален теплопроводности ). [c.429]

Для сопоставления результатов измерений скорости звука и прочности для образцов (бетонных кубов) и контролируемых изделий в обоих случаях скорость звука необходимо измерять в неограниченной среде. Если соотношение между длиной волны и размерами поперечного сечения не удовлетворяет условиям неограниченной среды, следует пользоваться формулами и графиками для ультразвуковых волн в пластинах и стержнях. Большинство железобетонных изделий заводского изготовления и кубы, начиная от размера 10X10X10 см, при использовании стандартных ультразвуковых приборов (диапазон частот 80— 100 кГц) могут считаться неограниченной средой. Исключение составляют железсбегонные изделия, полученные вертикально-кассетным способом, и тонкостенные изделия, изготовленные на прокатных станах при прозвучива-нии вдоль изделия. [c.310]

На фиг. 4 представлена экспериментально определенная зависимость частоты от средней температуры жидкости для контура длиной 15 м. На этом графике приведены также результаты работы [61 для двух других длин контура. Следует отметить два обстоятельства. Частота пульсаций уменьшается с ростом тедше-ратуры, как это можно было ожидать исходя из уравнения (1) и характера изменения скорости звука, которая в рассматриваемой области уменьшается с ростом температуры. Частота обратно пропорциональна длине контура при заданной средней температуре. Очевидно, что пульсации с повышенной частотой являются акустическими и их длина волны пропорциональна длине контура. Расчет длины волны по уравнению (1) с использованием свойств фреона по данным Ван-Ви и Эбела [17] свидетельствует о том, что длина волны равна длине контура. В отдельных случаях, когда мощность резко увеличивалась, частота была вдвое больше, чем это следует из зависимостей фиг. 4, поскольку в контуре временно имели место гармоники второго порядка длина волны при этом была равна половине длины контура. [c.357]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...