Движение и звук

Жидкость можно считать несжимаемой, если Др/р <С I. Мы видим, что необходимым условием для этого является малость скорости ее движения ио сравнению со скоростью звука [c.41]

Движение источника звука, сопровождающееся изменением расстояния от источника до приемника, приводит к изменению частоты принимаемого звука. Это связано с тем, что скорость распространения звуковой волны в среде не зависит от скорости движения источника. Поэтому, если источник звука движется от приемника со скоростью V см/сек, то за единицу времени мимо приемника пройдут не все максимумы и минимумы волны, излученные за это время источником, а только часть их приемник отметит меньшее число колебаний, чем создает источник. Убедиться в этом можно при помощи следующего элементарного расчета. Пусть источник в начале секунды находился на расстоянии с см от приемника, причем с см сек — скорость звука в среде. Тогда через секунду он будет находиться на расстоянии (с+ v) см. На этом расстоянии уложатся все / максимумов, которые за одну секунду созданы излучателем (/ — частота колебаний излучателя). Но за одну секунду до приемника дойдут не все максимумы, а только часть их, расположенная на расстоянии с см. Следовательно, приемник отметит меньшую частоту /, причем /7/ = с/ (с + и), откуда [c.731]

Как показывает опыт, течение газа по достижении в промежуточном сечении трубы критического значения скорости ш р (равного местной скорости звука с) превращается после этого сечения из стационарного в нестационарное, или пульсирующее движение в потоке газа развиваются интенсивные колебания, приводящие к значительным потерям энергии движения и в конечном счете к возрастанию энтропии газа. [c.326]

Отметим, что при формулировке условий на входе в сопло нужно иметь в виду, что при заданной площади критического сечения существует только единственное значение расхода газа, при котором реализуется стационарное решение с переходом через скорость звука в окрестности минимального сечения. В том случае, если это значение превышено, происходит переход на нестационарное ударно-волновое движение и часть расхода должна уйти череа входное сечение для установления единственного решения. Если же значение расхода меньше того, при котором в минимальном сечении имеет место скорость звука, то истечение происходит с дозвуковой скоростью. [c.53]

В дальнейшем в движении газа наблюдается ряд новых эффектов, качественно отличающих его от автомодельного случая. Начинается вторая, поздняя, стадия движения. Давление в центре становится меньше атмосферного. Возникновение вблизи центра области разрежения влечет за собой постепенное уменьшение скорости разлета газа в промежуточной между фронтом и центром взрыва зоне, а затем и движение газа по направлению к центру. Это приводит к сильной перестройке профилей плотности, давления и скорости. В распределениях избыточного давления plp —I и скорости по радиусу возникают отрицательные фазы. Отток газа от фронта вызывает повышение плотности в средней зоне движения и резкий спад плотности к центру. Плато давления сокращается. Скорость ударной волны стремится к скорости звука в невозмущенной среде. На рис. 2.13 приведены типичные профили давления и скорости по относи- [c.70]

Этот результат показывает, что в трубе постоянного сечения с сопротивлением и при отсутствии отвода тепла непрерывный переход через скорость звука (т. е. от дозвуковой скорости течения к сверхзвуковой) невозможен. В самом деле, допустим, что скорость течения газа в трубе достигла значения W, большего местной скорости звука с. Так как точка w = является точкой максимума функции s(z >), то s энтропия газа по самой природе реальных процессов может только возрастать, но не убывать. Это и означает, что переход через скорость звука в трубе постоянного сечения неосуществим, т. е. при w = имеет место кризис течения, а сама скорость w есть критическая скорость течения Шкр. Как показывает опыт, течение газа по достижении критического значения скорости Шкр (равного местной скорости звука с) превращается из стационарного в нестационарное, или пульсирующее, т. е. в потоке газа при переходе через критическое значение скорости развиваются интенсивные колебания, приводящие к значительным потерям энергии движения и в конечном счете к возрастанию энтропии газа. [c.290]

Между сжимаемыми и несжимаемыми течениями газа нет резкой границы. Обычно считают, что если скорость газа меньше четвертой части скорости звука, то к газам допустимо применять законы движения и теплоотдачи, полученные для несжимаемой жидкости. [c.129]

Исследования показывают, что распространение возмущения в трубопроводе носит характер волнового движения и определяется скоростью распространения в нем звука. Этот процесс практически протекает с постоянной скоростью, так как местные сопротивления не влияют на колебательное движение. Учитывая еще и сравнительно короткое время распространения волны, в течение которого заметного теплообмена со стенками воздухопровода практически не происходит, можно предположить, что этот процесс будет адиабатическим. С таким предположением хорошо согласуются опытные данные. [c.177]

Для минеральных масел с давлением до 100-10 Па Р составляет в среднем 6-10 м /Н. Распространение возмущения носит характер волнового движения и определяется скоростью распространения упругой волны в жидкости, т. е. скоростью распространения в ней звука. Известно, что скорость распространения упругой волны [c.205]

Возникает вопрос о направлении изменения числа М в тех случаях, когда знаки приращения скорости движения и местной скорости звука совпадают. Из очевидного соотношения W = аМ. следует [c.199]

ЧИСЛО (Лошмидта — число молекул в одном кубическом сантиметре идеального газа при нормальных условиях, 2,687 10 см Маха — мера влияния сжимаемости жидкости на ее движение, определяемая отношением скоростей жидкости и звука степеней свободы [молекулы (двухатомной равно пяти одноатомной равно трем трехатомное и более равно шести) системы—число ее независимых возможных перемещений (О...6) тела — число координат (наименьшее), [c.296]

Машины — это, конечно, не живые существа, но и они тоже способы взывать о помощи и, таким образом, давать человеку необходимую информацию. Исследования показывают, что даже неподвижно, свободно лежащий металл, прежде чем появится в нем трещина, подает сигнал о грозящем ему бедствии. А в процессе движения и соударения, трения и качения, изгиба и т. п. детали машин тем более не остаются безмолвными. Они кричат и стонут , свистят и гудят на разные голоса, меняют свой цвет и т. д. Изучив указанные свойства и особенности различных металлов, достаточно найти средства улавливания и анализа этих разнообразных таинственных звуков и других сигналов, присущих каждому механизму и изделию в целом, а также научиться их различать, чтобы затем вступить с ними в диалог и понять их язык . Человек нашел эти возможности познания и теперь успешно использует их для интенсификации технического прогресса. Нет, это уже не сказка и не фантастика, а живая реальность. И в штатных ведомостях некоторых заводов появились новые специалисты — технические диагносты. Это они ставят диагноз машинам и механизмам. А зная причину недуга и расположение больного места , значительно легче ликвидировать недостаток. Опытный механик, прежде чем приступить к ремонту машины, тщательно осматривает ее, выслушивает и простукивает , чтобы, проанализировав полученную таким примитивным путем информацию, определить дефекты, спланировать объем ремонтных работ и составить технологию их выполнения. Однако без разборки машины точно определить ее недуги довольно трудно, а порой и вовсе невозможно. И тут на помощь ремонтникам пришла Большая наука, в арсенале которой имеется немало надежных и оперативных методов диагностики машинных недугов. [c.113]

При скорости газа, соответствующей М > 0,3 (М = w/a, W — скорость газа, а — скорость звука в газе), в пограничном слое заметно повышается температура в результате действия сил внутреннего трения. Поэтому в расчете теплоотдачи необходимо учитывать фактор интенсивности диссипации энергии движения и сжимаемость газа В этом случае местный коэффициент теплоотдачи, вычисляемый по формулам для несжимаемой жидкости. [c.231]

Предположим, чго на нижней границе хромосферы (х=0) генерируется гармоническая акустическая волна с параметрами со и Распространяясь вверх, она испытывает нелинейные искажения вплоть до образования разрывов в некоторой точке х=дс . Ниже этой точки поглощение отсутствует, и звук не влияет на температурный профиль. Однако при х>ха появляется источник тепла, происходит поглощение энергии ударных волн, и в уравнение баланса тепла добавляется соответствующее слагаемое. С другой стороны, закон эволюции разрывов тоже заранее не известен - он определяется из уравнений движения разрыва, в которые входят неизвестные параметры Т(х) я р(х). [c.90]

Поскольку проекция изображения осуществляется при скачкообразном движении киноленты, а воспроизведение фонограммы должно осуществляться при непрерывном движении ленты, изображение и звук сдвинуты относительно друг друга так, что фонограмма опережает центр относящегося к нему изображения на 21 0,5 кадра на 35-мм ленте, на 26 0,5 кадра на 16-мм ленте и на 22 1 кадр на ленте Супер-8. При движении лента смещается влево вправо от направления перемещения. Чтобы это не нарушало воспроизведения фонограммы, длину читающего штриха устанавливают несколько больше максимальной ширины дорожки записи, например для фонограммы на 35-мм ленте — 2,15 мм. [c.246]

Теоретические вычисления были успешны только в некоторых простых случаях, при этом потребовалась большая аналитическая и вычислительная работа. Линейная теория возмущений не пригодна в трансзвуковой области. Чтобы получить упрощение уравнений движения, нужно их рассмотреть с новой точки зрения. Как уже указывалось, линейная теория основана на предположении, что все скорости, создаваемые присутствием движущегося тела, малы как в сравнении со скоростью полета, так и в сравнении со скоростью звука. Однако, если тщательно проследить вывод линеаризированного уравнения, то можно заметить, что при этом делается также предположение, что скорость возмущения должна быть мала относительно разности между скоростями полета и звука. В трансзвуковом случае это предположение неприменимо и должно [c.66]

Предположим, что в неподвижной сжимаемой среде движется прямолинейно и равномерно со скоростью и некоторый точечный источник малых возмущений (в частности источник звука) А. Примем прямолинейную траекторию движения источника звука за ось х, выберем на ней начало координат О (рис. 33 а и б ) и будем считать, что точка А вышла из начала координат в момент времени t — 0. Пусть в некоторый момент времени 1 = 1 точка А займет положение А определим в этот момент границы области газа, возмущенного движущимся источником, вышедшим из точки О при =0. [c.160]

Чтобы судить о величине скорости движения газа и, ее сравнивают со скоростью звука а. Отношение скорости движения и к местной скорости звука а называется числом М (числом ]Маха) [c.10]

В нормальных средах, где скорость звука возрастает с увеличением давления, волны сжатия трансформируются в ударные волны, которые в большинстве случаев можно трактовать как разрывы или скачки параметров состояния среды. Фундаментальные законы сохранения массы, количества движения и энергии вещества в ударной волне выражаются системой алгебраических уравнений, которая, в случае равенства нулю давления и скорости вещества перед фронтом волны, имеет вид [c.15]

Весьма важной является задача о движении тела в сжимаемой жидкости при скоростях, близких к скорости звука. В этом случае характер обтекания резко различается при движении с числол Маха М>1 (сверхзвуковое движение) и М<1 (дозвуковое движение). Ссшротивление тел также сильно меняется с изменением числа Маха это можно видеть из кривых на рис. XIV.8, характеризующих зависимость коэффицие та сопротивления четырех снарядов различной формы от числа Маха. Как видно из этого рисунка, значения [c.233]

Дж. В. Стрэтт (лорд Рэлей, 1842—1919) в своем труде Теория звука впервые изложил расчеты ряда колебательных процессов с последовательным учетом нелинейных свойств колебательных систем. В современной теории колебаний используются также математические методы, развитые А. Пуанкаре (1854—1912) в его работах по небесной механике нашли применение и исследования А. М. Ляпунова (1857—1918) по устойчивости движений и методы расчета колебательных движений, развитые А. Н. Крыловым (1863—1945). Очень большое значение для формирования теории колебаний имели основополагаюш,ие работы Ван дер Поля (1889—1959) по колебаниям в некоторых нелинейных системах и общие исследования колебательных процессов в нелинейных системах, проведенные А. А. Андроновым (1901 —1952), развившим учение о самоподдерживающихся колебательных процессах, названных им автоколебаниями. Этот термин в настоящее время является общепринятым. [c.10]

Для нашей темы представляет также интерес определение Аристотелем теплоты. Древние атомисты считали теплоту субстанцией (так же как и звук, магнетизм, цвет), у Аристотеля же теплота — движение частиц. С другой стороны, будучи основным свойством огня, она [c.30]

Можно расЬмотреть продольные волны, для которых и представляет собой перемещение, нормальное к слоям, или поперечные волны, для которых перемещение и параллельно слоям. В первом случае через а обозначим нормальные напряжения, действующие по плоскостям, параллельным слоям, и через с — скорость звука в материале в продольном направлении. Для поперечных волн а соответствует касательным напряжениям, а с — скорости волны сдвига в материале Запишем уравнение движения и соотношение упругости в виде [c.287]

Эти условия будут приблизительно соблюдены для стеклянной трубки, закрытой двумя пробками, из которых одна неподвижна, а другая, слабо подвижная, соединена с острием камертона или другим телом, которое. может сильно колебаться. Если это тело производит колебания, продолжительность которых приблизительно равна продолжительности колебаний собственного тона ограниченного столба возду.ха, то последний пр, ходит в колебания столь интенсивные, что мелкий порошок, насыпанный в трубку, приходит в движение, и положение узлов может быть с точностью определено. Причина того, что ни при каком значении п движение воздуха не возрастает безгранично, заключается в том, что стенки трубки ие, абсолютно тверды, подвижная трубка не вполне плотно пр.шнана и, главное, в трении воздуха. На описанно.м явлении основывается метод Кундта для измерения скорости распространения звука в различных газах. [c.271]

При течении газа или жидкости с трением и теплообменом условие изоэнтропийности процесса колебаний нарушается. Однако при сравнительно высоких частотах вблизи поверхности канала образуется колеблющийся пограничный слой если толщина колеблющегося пограничного слоя 6 много меньше, чем экви валентный радиус канала (6, < г ), то в основном ядре потока колебания практическия вляются изоэнтропическими. В этом случае можно предположить, что условие (108) выполняется для каждого сечения канала, однако скорость звука в условиях теплообмена является величиной переменной по длине канала и зависит от характера изменения средней температуры или плотности. Таким образом, при наличии теплообмена в канале модель изоэнтропических колебаний может быть использована для расчета колебаний потока жидкости или газа при сравнительно высоких частотах влияние теплообмена в этом случае определяется характером изменения скорости звука по длине канала. При такой постановке задачи достаточно рассмотреть уравнение движения и непрерывности (107) и уравнение процесса малых колебаний (108). [c.42]

Особенностью распространения упругих волн в кристаллах является их взаимодс1ктвие с разл. подсистемами (макроскопическими электрич. и магн. полями, электронами, спинами и др.) кристаллов. Так, в кристаллах, обладающих пьезоэффектом, распространение акустич. волны сопровождается образованием переменного электрич. поля, движущегося вместо с волной деформации в полупроводниках и металлах волна деформации вызывает движение и перераспределение свободных носителей (см. Акустоэлектронное взаимодействие) в магн. кристаллах упругая волна сопровождается волной переменного магн. поля, обусловленного магня-тострикцией, и т. д. Для всех типов кристаллов характерно взаимодействие УЗ-волн с дефектами кристаллич. структуры, в первую очередь с дислокациями. Взаимодействие механич. деформаций с разл. подсистемами в значит, степени определяет поглощение УЗ, механизмы акустич. нелинейности, анизотропию скорости звука и даже обусловливает возникновение в кристаллах новых типов волн, как объёмных (связанные магнитоупругие волны в магн. Дфисталлах), так и.поверхностных. [c.506]

Вращаясь, маховик приводит в движение и окружающие слои воздуха, на что, естественно, уходит энергия. Потери, или сопротивления, возникающие при этом, называются аэродинамическими, или вентпляционньши. Кроме вентиляционных, есть потери энергии и в опорах — подшипниках, зависящие от типа опор. Если это подшипники качения, то энергия уходит на перекатывание шариков или роликов, если подшипники скольжения — на сухое или жидкостное трение, если магнитные — то на вихревые токи и гистерезис, и т. д. Есть еще ряд потерь энергии на вихревые токи при вращении в поле земного магнетизма, на демпфирование при вибрациях, на звук, который обычно сопровождает вращение маховика. Однако все эти потери пренебрежимо малы по сравнению с двумя основными — вентиляционными и в опорах. [c.93]

В гидро- или аэродинамике нелинейность уравнений движения и уравнения состояния приводит к появлению ряда нелинейных эффектов. К числу таких эффектов относятся, например, непрерывная генерация завихренности (турбулентность), аэродинамическая генерация звука или генерация шума потоком (например, турбулентным), искажение формы профиля бегзгщей волны и связанные с этим различные явления. [c.38]

Здесь автор допускает ошибку при движении источника звука со скоростью v вдоль прямой, соединяющей источник и приемник, слышимая частота f равна частоте / испускаемого звука, деленной на (1 — u/ ) или на- ( + v ), в зависимости от того, приближается или удаляется источник, соответственно. В рассмоч няном случае слышимый звук будет иметь частоту 111 Гц при приближении источника и 91 Гц при его удалении. Формула f f(l dtvj ), примененная автором, справедлива для случая движения приемника, а не источника. При малых по сравнению со скоростью звука скоростях движения разница между этими случаями мала. — Прим. ред. [c.31]

Вернемся на минуту к нашему старому знакомому — пульсируюш,ему баллону и представим, что он подвешен в воздухе где-то между небом и землей. В предыдущей главе мы сделали одно замечание, значение которого нам станет ясно только теперь каждую точку поверхности, совершающей колебания, можно рассматривать как самостоятельный источник звука Если мы пойдем назад еще дальше, к главе 2, мы прочтем там, что передача звуковой волны осуществляется молекулами (или частицами) среды, которые сжимают разделяющие их пружинки , в результате чего те приобретают потенциальную энергию и передают ее следующим частицам, последние приходят в движение и приобретают кинетическую энергию и т д Однако в этом описании мы кое-что упустили нз виду. В газовой среде давление никогда не бывает направлено только в одну сторону Если давить вниз на поршень велосипедного насоса и проколоть камеру сбоку, то воздух будет выходить из бокового отверстия с такой же силой, как и из отверстия, проделанного снизу. Представим себе типичную, например, синусоидальную звуковую волну длиной около 200 мм и вычертим кривую давления вдоль направления ее распространения окажется, что в любой момент времени участок, где среда сжата, составляет половину длины волны, го есть 100 мм, и вовсе не равен рас- [c.126]

Далее, рассеяние ультразвука частицей зависит от ее сжимаемости и плотности. Попятно, что если они совпадают с плотностью и сжимаемостью окружающей среды, это эквивалентно акустически однородной среде, в которой никакого рассеяния ие будет. Если частица отличается от окружающей среды только плотностью, но не сжимаемостью, то в первичном акустическом поле она будет отставать или опережать колебательное движение среды, т. е. будет совершать относительно нее поступательно-колебательное движение и рассеянное частицей поле будет эквивалентно полю излучения акустического диполя . Если же частица отличается от среды только сжимаемостью, то такая частица будет совершать поступательные колебания синфазно с акустическими колебаниями среды, но под действием переменного акустического давления она будет пульсировать относительно среды, и рассеиваемое ею поле будет эквивалентно полю излучения пульсирующей сферы. В общем случае рассеивающие частицы югyт отличаться от окружающей среаы как плотностью, так и сжимаемостью, и рассеиваемое ими поле будет носить более сложный характер. Расчет этого поля, таким образом, тесно связан с задачей об излучении звука сферой, совершающей различные колебания. [c.162]

Соотношение между скоростью движения и скоростью звука долгое время использовалось в научной литературе задолго до того, как Якоб Акерет из Цюриха ввел название число Маха, также как термин число Рейнольдса ввел Зоммерфельд через много лет после исследовапий Рейнольдса. Акерет понимал желательность особого названия этого характерного параметра и выбрал имя Маха, который провел первые исследования сверхзвукового движения, хотя, конечно, не сверхзвукового полета [4]. [c.111]

Если, например, неподвижный вначале поршень (рис. 38) придет в движение и с некоторого момента времени будет двигаться равномерно со скоростью и, то передача этого движения покоящемуся газу, заполняющему цилиндрическую трубу, в которой движется поршень, произойдет не мгновенно. Вызванные поршнем давление р и плотность р будут распространяться в невозмущелном газе, имеющем давление Ри и плотность Ро. Процесс этого распространения показан на рис. 38. Скорость поршня равна и, скорость точки С равна скорости звука Гд в невозмущенном покоящемся газе, точка В имеет скорость и- -а, превышающую скорость звука а , и нагоняет точку С. Наклон кривой ВС при перемещении возмущения увеличивается (рис. 38 б). При приближении этого уклона к вертикали производные и, р, р по X становятся бесконечно большими, и предыдущие формулы теряют свою силу. Можно, одначо, утверждать, что тенденция к увеличению крутизны склона кривой возмущений имеет место, а это приводит к образованию (рис. 38 в) малой по протяженности движущейся области, на границах которой значения р, р и м будут слева—р, р, и, справа—рд, рд, и . Эта область стремится стать бесконечно тонкой и превратиться в плоскость разрыва давлений, плотности и скорости. Такая движущаяся поверхность (плоскость) разрыва физических величин в газе называется, как уже упоминалось, ударной волной или, иногда, движущимся скачком уплотнения. [c.171]

Если М = 1, (1А — 0. Сечение трубы, в котором число М достигает значения единицы, называется критическим сечением, так как в нем скорость движения и равна местной скорости звука а. Из равенства (87) следует, что критическое сечение может быть мк максимальным, так и минимальным по сравнению со смежными сечения.ш. Легко сообразить, что критическое сечение будет Минимальным, так как при подходе к максимальному сечению дозву-1 овой поток замедляется, а сверхзвуковой ускоряется, что никак не Ч жет привести к течению со скоростью звука в критическом сечении. [c.199]

Упомянем в связи с приведенными здесь результатами работу Морзе [310], в которой рассматривалось затухание звука в насыщенной газом пористой несжимаемой среде. В отличие от Цвиккера и Костена там принималась произвольная ориентация поровых каналов, причем при больших радиусах каналов учитывалась зависимость проницаемости от частоты. Такое уточнение можно провести и для системы (5.1) — (5.УП), если подставить выражения для коэффициента проницаемости (11.11) в уравнения движения и полностью рассчитать характеристики распространения монохроматического звука. Воспользовавшись подобным соображением, Био [258] получает для насыщения среды капельной жидкостью те же результаты, что и раньше для волн малых частот (Р (г) 1 при 2 -> 0), и, кроме того, изучает большие частоты. Он получил асимптотическое выражение для скорости [c.98]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...