Упругие волны в газах и жидкостях

Пособие состоит из двух частей, В первой исследована теория колебаний механических систем с сосредоточенными и распределенными параметрами колебания с одной и двумя степенями свободы методы электромеханических аналогий. Рассмотрены также упругие волны в газах и жидкостях, законы отражения и преломления плоских волн через границу раздела двух сред, а также законы прохождения и отражения звука от границ и плоских пластин. [c.2]

Упругие волны в газах и жидкостях [c.201]

УПРУГИЕ волны в ГАЗАХ И ЖИДКОСТЯХ 203 [c.203]

В последующих главах излагаются вопросы распространения звуковых, инфразвуковых и ультразвуковых волн в газах и жидкостях, главным образом в воздухе и воде, и приводятся основные применения этих волн. Последние две главы посвящены распространению упругих волн различных частот в твердых телах. Мы включили в книгу основные сведения из общей и прикладной сейсмологии, интересуясь, в основном, вопросами распространения упругих волн в земной коре.- Сейсмические волны — это упругие волны большой длины, или волны инфразвуковые, в этом смысле сейсмология представляет собой ту же акустику. [c.10]

Ультразвук как упругие волны. УЗ-вые волны (неслышимый звук) по своей природе не отличаются от упругих волн слышимого диапазона, а также от инфра-звуковых волн. В газах и жидкостях распространяются только продольные волны, а в твёрдых телах — продольные и сдвиговые. [c.9]

В заключение следует отметить, что рассмотренная теория упругого последействия Соколова — Скрябина совпадает в общих чертах с релаксационными теориями поглощения ультразвуковых волн в газах и жидкостях, приводит к аналогичным зависимостям скорости распространения и декремента поглощения от частоты [см. соответствующие графики в работах Кудрявцева (1952), Михайлова (1949), Френкеля (1945)1. [c.240]

Звуковые волны — это упругие волны в газах, жидкостях И твёрдых тел х, вызываемые различными колеблющимися телами. Чтобы освежить в памяти читателя необходимые сведения по колебаниям и волнам, в первой главе этой книги кратко излагаются основные законы колебательных и волновых движений и на примере волн на воде поясняется характер волнового движения. [c.10]

Упругие волны могут распространяться не только в газах и жидкостях, но и в твёрдых телах. При этом в однородных твёрдых телах (в большинстве металлов — в железе, стали, алюминии) условия распространения упругих волн более благоприятны, чем, например, в воздухе звук распространяется в металлах на большие расстояния, испытывая гораздо меньшее поглощение. [c.349]

Для серьёзного изучения вопросов распространения упругих волн в газах, жидкостях и твёрдых телах рекомендуем следующие книги [c.440]

Большинство твердых тел в отличие от газов и жидкостей обладают тем свойством, что их модуль упругости при больших деформациях уменьшается н вместо ударных волн, с которыми приходится встречаться в газах и жидкостях, возникают, как мы видели, пластические волны. [c.461]

В этой главе мы рассмотрим распространение звуковых волн бесконечно малой амплитуды в газах и жидкостях. Звуковыми или акустическими волнами называются волны, существование которых обусловлено упругими силами, возникающими при деформировании среды. Бесконечно малыми принято называть возмущения, для которых с высокой степенью точности справедлив принцип суперпозиции. В классической акустике изучалось распространение именно таких возмущений. Согласно современной классификации эти вопросы составляют предмет линейной акустики. В приближении линейной акустики скорость распространения любого возмущения не зависит от величины этого возмущения. [c.34]

В твердых телах (диэлектриках) и в жидкостях энергия переносится упругими волнами, в газах — диффузией атомов или молекул, а в металлах — диффузией электронов. Подавляющее большинство строительных материалов представляет собой пористые тела, в порах которых возможны все виды теплопередачи однако при теплотехнических расчетах можно считать, что распространение тепла в материалах происходит лишь по законам теплопроводности. [c.9]

ПРОДОЛЬНЫЕ ВОЛНЫ - - волны, направление распространения к-рых совпадает с направлением смещений и скоростей частиц среды. П. в. являются, напр., упругие волны, распространяющиеся в газах и жидкостях. [c.272]

В газах и жидкостях, которые не обладают упругостью формы (IV.3.1. Г), распространение поперечных волн невозможно. В твердых телах возможно распространение как продольных, так и поперечных волн, связанных с наличием упругости формы (например, волны, распространяющиеся вдоль струн музыкальных инструментов). [c.318]

Все сказанное относительно различных типов волн относится в одинаковой мере как к продольным, так и к поперечным волнам в сплошной среде. Нужно лишь иметь в виду, что поперечные волны могут возникать только в упругих твердых телах. В жидкостях и газах могут возникать только продольные упругие волны. Но на поверхности жидкости или границе двух жидкостей могут возникать волны, по своему характеру близкие к поперечным волнам в упругих телах. [c.707]

При этом в газах перенос энергии осуществляется путем диффузии молекул и атомов, а в жидкостях и твердых телах-диэлектриках — путем упругих волн. В металлах перенос энергии в основном осуществляется путем диффузии свободных электронов, а роль упругих колебаний кристаллической решетки здесь второстепенна. [c.8]

Вычислим скорость распространения звука в жидкости с пузырьками газа. Ввиду того, что плотность смеси велика, а упругость обеспечивается упругостью воздушных пузырьков, скорость распространения звука в смеси должна быть низкой. Тогда, если и при распространении звуковой волны в смеси происходит идеальный теплообмен, то можно считать температуру практически постоянной. В этом случае давление и плотность смеси связаны уравнением (8.14). Если же при распространении звуковой волны теплообмен между пузырьками газа и жидкостью не успевает произойти, то для газа в пузырьках справедливо уравнение изо- [c.204]

В предыдущих главах были рассмотрены колебания ограниченных упругих тел с распределенными параметрами. На примере струны, закрепленной на концах, было показано, что смещение частиц струны, возникшее в начальный момент времени в каком-либо месте, распространяется вдоль струны в обоих противоположных направлениях в виде поперечных упругих волн, которые, многократно отражаясь от противоположных концов, в результате сложения образуют поперечные колебания с определенным набором частот, амплитуд и начальных фаз. В этой главе будут исследованы основные законы распространения упругих волн в пространстве, когда среду можно считать безграничной. Для начала в качестве упругой среды примем жидкости и газы. [c.153]

В основу теории распространения упругих волн в жидкостях и газах положены уравнения состояния жидкости, уравнения движения Эйлера, уравнение непрерывности для плотности жидкости и уравнение, выражающее закон сохранения энергии, — всего шесть уравнений относительно давления р, плотности р, скорости v и температуры Т. Все перечисленные величины характеризуют свойства и состояние движения жидкости в том смысле, что они являются численными выражениями свойств элемента объема А У вещества, настолько малого по своим линейным размерам, что в пределах этого объема они не зависят от изменения координат точек пространства, ограниченного этим объемом. [c.154]

Коэффициент поглощения энергии упругих волн. В реальных жидкостях и газах волновой процесс сопровождается рассеянием энергии упругой волны, так что по мере удаления от источника интенсивность плоской волны убывает. Это происходит как за счет необратимого превращения механической энергии в энергию молекулярного движения среды, так и за счет рассеяния энергии волны на различных неоднородностях. [c.173]

Диссипация механической энергии. Распространение упругих волн в реальных жидкостях и газах следует представлять как некоторый неравновесный процесс. Согласно основным положениям термодинамики, механическая энергия термодинамической системы равна максимальной работе, которую можно получить при переходе системы из данного неравновесного состояния в состояние термодинамического равновесия с первоначальной энтропией [c.374]

Прямая труба постоянного поперечного сечения является составной частью всех звукопроводов, применяемых на практике, и потому рассмотрение законов распространения звука в такой системе очень важно для решения всех вопросов акустики, связанных с экспериментом. Будем предполагать, что боковые стенки трубы абсолютно твердые и совершенно не проводят тепла. Допущение наличия упругости и теплопроводности стенки приводит к значительному усложнению решения задачи. Эти факторы дают добавочное затухание звука вследствие отдачи энергии колебаний стенке и приводят к искажению плоского фронта волны. Внутреннее трение в газе (или жидкости), заполняющем трубу, будем учитывать в упрощен-. ной трактовке, считая, что скорость движения частиц одинакова по всему сечению (т. е. считая волну плоской), и принимая силу трения пропорциональной этой скорости. Фактически при малой вязкости скорость почти постоянна по всему сечению и быстро падает лишь в узком пограничном слое у стенки. Кроме того, будем считать, что диаметр трубы значительно меньше длины волны. При этом условии неоднородность скорости по сечению трубы, даже если она возникла, быстро выравнивается и волна становится плоской (см. гл. 6). [c.77]

Скорость звука. Возникновение упругих волн в жидкости не требует особых пояснений. Жидкости, как и газы, представляют собой упругую среду, обладающую объёмной упругостью так же как и в газах, в них могут распространяться продольные звуковые волны. [c.268]

Мы уже знаем, что упругие свойства газов и жидкостей определяются только одной объёмной упругостью, и соответственно этому в них возможны лишь продольные упругие волны ). У твёрдых тел упругие свойства существенно иные. Твёрдые тела не только сопротивляются сжатию и растяжению, они оказывают сопротивление также попытке изменить их форму. Твёрдые тела имеют упругость формы, которой не обладают ни газы, ни жидкости. Поэтому в твёрдых телах могут распространяться не только продольные волны, но и другие типы упругих волн. [c.349]

Продольные волны. Остановимся прежде всего на тех чертах волнового движения, которые сходны как для твёрдых тел, так и для газов и жидкостей, а затем перейдём к существенно отличным процессам, присущим лишь твёрдым телам. В твёрдых телах, как и в жидкостях, могут распространяться продольные упругие волны, в которых движение частиц совершается в направлении движения волны. Механизм образования упругой продольной волны в твёрдом теле ничем не отличается от механизма образования упругой или звуковой волны в жидкости и газе. В газе или жидкости упругая волна возникает благодаря упругости среды и инерции её частиц, так же обстоит дело и при образовании упругой волны в твёрдом теле. [c.357]

В металлах возбуждаются все типы волн, в газах и жидкостях— только продольные волны. Скорость распространения ультразвуковых волн зависит от тина волны, илотности и упругих свойств среды. Для ультразвуковых колебаний характерны те же явления прелом--Ления, отражения, дифракдии, интсрферскцин, реверберации, что и для любых волновых движений [7, 10, 21]. В твердых телах скорость распространения упругих волн зависит от типа волны и, кроме того, от размеров тела, в котором она распространяется. Скорость распространения сдвиговых волн определяется модулем сдви-та и плотностью. [c.116]

Гюгонио (Hugoniot) Анри (1851 —1887) — французский ученый и инженер. Автор трудов по баллистике, теории упругости, математическому анализу, газовой динамике. Один из основателей теории ударных волн в газах и жидкостях. [c.73]

Данная книга представляет первый опыт обобщения большого количества работ в области нелинейной акустики —области, промежуточной между линейной акустикой и ударными волнами. В ней рассмотрено распространение интенсивных упругих волн в газах, жидкостях и твердых телах, радиационное давление, акустическое течение, кавитация, аэродинамическая генерация шума и термоакустика. Наряду с теорией приводятся основные экспериментальные результаты, а также некоторые экспериментальные методы исследования указанных нелинейных явлений. [c.2]

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]

В гл. 3 и 4 мы познакомились с нелинейными явлениями в газах и жидкостях при распространении в них акустических волн конечной амплитуды. Эти явления были связаны с нелинейностью уравнений движения и состояния. Как мы уже обращали внимание в гл. 8, в теории упругости изотропного твердого тела также имеют место подобного рода нелинейности. По этой причине распространение упругих волн в твердых телах должно приводить к явлениям, аналогичным изученным в гл. 3 и 4 генерации гармоник, взаимодействию волн, нелинейному поглощению и т. д. Вместе с тем, поскольку в твердых телах могут существовать несколько типов волн (продольные, поперечные, поверхностные), нелинейные эффекты здесь более многообразны. Качественно новые нелинейные явления можно наблюдать, если от изотропных диэлектриков перейти к случаю анизотропных кристаллов, кристаллов, обладающих пьезоэффектом, и в особенности полупроводниковых и ряда магннтоупорядочен-пых кристаллов. [c.280]

Подчеркнем, что все сказанное о волнах справедливо для распространения сравнительно малых возмущений (условие малости деформаций использовалось при выводе дифференциального волнового уравнения в рассмотренных задачах об упругих волнах в стержне и струне). Сильные возмущения подчиняются более сложным уравнениям, чем дифференциальное волновое уравнение (40.4), и их поведение весьма специфично. Упомянем ударные воякь [, солитоны в жидкостях и газах и т.п. Некоторые явления, связанные с распространением сильных возмущений, например смерчи, до сих пор не объяснены. [c.141]

Акустика в узком смысле слова — учение о звуке, т. е. об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, jUjimHMbix человеческим ухом, в широком смысле слова — область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот (условно от О Гц) до предельно высоких частот 10 —10 Гц, их взаимодействия с веществом и применения З1их колебаний (волн). [c.155]

Теплопроводность опре деляется тепловым движением микрочастиц тела, т. е. движением микроструктурных частиц вещества (молекул, атомов, ионов, электронов). Обмен энергией между движущимися частицами происходит в результате непосредственных столкновений их при этом молекулы более нагретой части тела, обладающие большей энергией, сообщают долю ее соседним частицам, энергия которых меньше. В газах перенос энергии происходит путем диффузии молекул и атомов, в жидкостях и твердых диэлектриках — путем упругих волн. В металлах перенос энергии осуществляется колеблющимися ионами решетки и диффузией свободных электронов ( электронным газом ) значение упругих колебаний кристаллической рещетки в этом случае не имеет большого значения. [c.134]

Особенности нелинейного взаимодействия в твёрдых телах. В отличие от газов и жидкостей, в твёрдых телах вдоль произвольного направления могут распространяться (в общем случае) три упругие волны с разл. фазовыми скоростями и со взаимно ортогональными направлениями колебаний частиц среды (см. Кристаллоакустика). Это увеличивает число видов взаимодействия акустич. волн, разрешённых условия-ии фазового синхронизма (4). В твёрдом теле оказывается возможным, в частности, резонансное взаимодействие встречных волн, отсутствующее в жидкостях и га-вах. Напр., в изотропном твёрдом теле коллинеарно распространяющиеся встречные быстрая (РТ) и медленная (ЗТ) поперечные волны с частотами сох и образуют резонансный триплет с продольной волной ( ) суммарной частоты (рис. 7) при след, соотношении частот [c.291]

Упругий предвестник. Использование принятой здесь гомоба-рической схемы с однородным давлением таза в пузырьке оправдано, когда период колебания 2п/ш много больше временп пробега звуковых волн в газе внутри пузырька а/С)). Использование уравнения Рэлея— Ламба, в котором радиальная инерция жидкости создается всей присоединенной массой, характерной для несжимаемой ншдкости, оправдано, когда период колебании 2я/и много больше времени пробега звуковых волн в жидкости на расстояния порядка радиуса ячейки 7 , прттходящейся на один пузырек [c.22]

Большоеместоуделено ультразвуковым волнам и их применениям а также распространению звука в атмосфере (атмосферная акустика) в море (гидроакустика) и земле (сейсмология). Рассматриваются во просы распространения звуковых и ультразвуковых волн больше интенсивности в газах и особенно в жидкостях. Разбираются наибе лее важные вопросы аэротермоакустики (шум струи, порождение зву к турбулентностью). Рассмотрены вопросы распространения упруги волн в твердых телах (в особенности в металлах), а также основньп применения ультразвука при изучении упругих свойств тверды тел. Основное внимание обраш,ается на физический смь1сл того ил1 иного явления. [c.2]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...