нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Пружні хвилі

   
 

Пружні хвилі, пружні обурення, що поширюються у твердій, рідкому і газоподібному середовищах. Наприклад, хвилі , що виникають в земній корі при землетрусах, звукові і ультразвукові хвилі в рідинах і газах і ін При поширенні У. в. відбувається перенесення енергії пружної деформації у відсутності потоку речовини, який має місце тільки в особливих випадках, наприклад при акустичному вітрі. Всяка гармонійна У. в. характеризується амплітудою і частотою коливання частинок середовища, довжиною хвилі, фазової і групової швидкостями, а також законом розподілу зміщень і напружень по фронту хвилі. Особливість У. в. полягає в тому, що їх фазова і групова швидкості не залежать від амплітуди і геометрії хвилі (плоска, сферична, циліндрична хвилі).

У рідинах і газах, які володіють пружністю об'єму, але не володіють пружністю форми, можуть поширюватися лише подовжні хвилі розрідження - стиснення, де коливання частинок середовища відбуваються в напрямку її поширення. Фазова швидкість дорівнює , де К - модуль всебічного стиску, r - щільність середовища. Приклад таких У. в. - Звукові хвилі (див. Звук ).

У однорідноїізотропної нескінченно протяжної твердої середовищі можуть поширюватися В. у, тільки двох типів - поздовжні і зсувні. У поздовжніх рух частинок паралельно напрямку поширення хвилі, а деформація являє собою комбінацію всебічного стиснення (розтягування) і чистого зрушення. В зсувних хвилях рух частинок перпендикулярно напрямку поширення хвилі, а деформація є чистим зрушенням. Фазова швидкість поздовжніх хвиль , зсувних - ( G - модуль зсуву). На кордоні твердого півпростору з вакуумом, рідиною або газом можуть поширюватися поверхневі Релея хвилі , що є комбінацією неоднорідних подовжніх і зсувних хвиль, амплітуди яких експоненціально убувають при видаленні від кордону.

В обмежених твердих тілах (пластина, стрижень), що представляють собою тверді хвилеводи акустичні , поширюються нормальні хвилі . Кожна з них є комбінацією декількох подовжніх і зсувних хвиль, які поширюються під гострими кутами до осі хвилеводу і задовольняють (в сукупності) граничним умовам: відсутності механічних напруг на поверхні хвилеводу. Число нормальних хвиль у пластині або стрижні визначається їх товщиною або діаметром d, частотою нормальних хвиль f і модулями пружності середовища. При збільшенні fd число n нормальних хвиль, можливих в хвилеводі, зростає; fd ? ? , n ? ? . Нормальні хвилі поширюються з дисперсією швидкостей (див. Дисперсія звуку ): при зміні fd від критичних значень до нескінченності фазові швидкості нормальних хвиль, як правило, зменшуються від нескінченності до ct, а групові швидкості зростають від нуля до ct. Від величини fd сильно залежить також розподіл зсувів і напруг у хвилі по поперечному перерізі хвилеводу.

У нескінченній пластині існують два типи нормальних хвиль: хвилі Лемба і зсувні нормальні хвилі. Плоска хвиля Лемба характеризується двома складовими зсувів, одна з яких паралельна напрямку поширення хвилі, інша перпендикулярна граням пластини. За характером розподілу зсувів щодо середньої площини пластини хвилі Лемба діляться на симетричні і антисиметричні. Окремий випадок симетричної хвилі Лемба - подовжня хвиля в пластині, а антисиметричною - изгибная хвиля. У плоскій сдвиговой нормальної хвилі зсуву паралельні гранях пластини і одночасно перпендикулярні напрямку розповсюдження хвилі. Найпростіший вид такої хвилі - нормальна хвиля нульового порядку, в якій зміщення однакові у всіх точках поперечного перерізу пластини.

В циліндричних стержнях можуть поширюватися нормальні хвилі подовжнього, згинального і крутильного типу, причому якщо товщина стрижня мала в порівнянні з довжиною хвилі, то в ньому може поширюватися тільки по одній нормальній хвилі кожного типу.

В анізотропних середовищах (кристалах) властивості В. у, і можливість її існування залежать від класу кристала і напрямку поширення. Зокрема, чисто поздовжні і чисто зсувні хвилі можуть поширюватися тільки в кристалах певних симетрій ( см. Симетрія кристалів ) і за певними напрямами, як правило, збігається з напрямком крісталлографічесіх осей. У загальному випадку в кристалі по будь-якому напряму завжди поширюються В. у. з трьома різними швидкостями: одна квазіпродольная і дві квазіпоперечние хвилі, в яких переважають відповідно подовжні або поперечні зміщення.

Через внутрішнього тертя і теплопровідності середовища поширення В. у. супроводжується її загасанням з відстанню ( см. Поглинання звуку ). Якщо на шляху У. в. є яке-небудь перешкоду (що відображає стінка, вакуумна порожнину і т.д.), то відбувається дифракція хвиль на цьому перешкоді. Окремий випадок дифракції - віддзеркалення і заломлення У. в. на плоскій межі двох півпросторів.

В У в. напруги пропорційні деформаціям (тобто задовольняється Гука закон ). Якщо амплітуда деформації в хвилі настільки велика, що напруга перевершує межу пружності речовини, то при проходженні хвилі в речовині з'являються пластичні деформації і її називають пружно-пластичної хвилею . У рідині і газі аналогічну хвилю називають хвилею кінцевої амплітуди.


Літ.: Ландау Л. Д., Ліфшиц Е. М., Теорія пружності, 3 вид., М., 1965 (Теоретіч. фізика, т. 7); Кольський Г., Хвилі напруги в твердих тілах, пер. з англ., М ., 1955; Морз Ф., Коливання і звук, пров. з англ., М. - Л., 1949; Бреховських Л. М., Хвилі в шаруватих середовищах, 2 вид., М., 1973; Вікторів І. А ., Фізичні основи застосування ультразвукових хвиль Релея і Лемба в техніці, М., 1966.

© І. А. Вікторов.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка