Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 08
 
djvu / html
 

640
волны
ультразвуки с частотами в сотни миллионов колебаний в секунду. Имеют применения также и инфразвуки, частоты к-рых лежат ниже частот звукового диапазона.
Если газ достаточно близок к идеальному, то его
сжимаемость равна f) = -- для изотермического
сжатия и р = -- для адиабатического. Здесь р —
давление, а у — отношение удельных теплоёмкоетей при постоянном давлении и постоянном объёме ; для воздуха Y = 1.4.
Периодические сжатия и разрежения, имеющие место в звуковой В., происходят настолько быстро, что обмен теплом различных частей газа друг с другом практически не имеет места, т. е. процесс является адиабатическим; следовательно, нужно пользоваться второй формулой для (S. Скорость звуковых В. в воздухе при средней комнатной температуре и нормальном барометрическом давлении равна приблизительно 333 м/сек.
Сжимаемость у жидкостей настолько меньше, чем у газов, что, несмотря на их большую плотность, скорость звука в них, как правило, значительно больше. Для воды при нормальной температуре скорость звука равна около 1450 м/сек.
Распространение звуковой В. принципиально связано с некоторым искажением её формы. Анализ общих уравнений движения жидкости показывает, что гребни В., где звуковое давление имеет максимум, должны забегать несколько вперёд, места же с минимальным давлением — отставать. Таким образом, деформируясь, звуковая В. как бы захлёстывает сама себя — явление, аналогичное тому, к-рое наблюдается при набегании морских В. на берег. При этом имеет место также нек-рый перенос материи в направлении распространения В. Эти эффекты обусловливают нелинейность уравнений движения жидкости. Ими можно пренебречь, если амплитуды звуковых В. достаточно малы. Написанное выше волновое уравнение является линейным и, следовательно, не учитывает нелинейных эффектов.
Ударная В. представляет собой распространяющийся в пространстве скачок давления. Скорость передвижения места скачка давления превышает скорость звука и зависит от давлений рг и рг по обе стороны скачка. Ударная В. может быть, напр., получена в трубе, если поршень, закрывающий один её конец, внезапно начнёт двигаться. Она возникает также при взрывах. При достаточно сильном искажении формы звуковой В. (см. выше) также может возникнуть разрыв давления, т. е. ударная В. В реальных случаях из-за вязкости и теплопроводности среды имеет место не скачок давления, а постепенный, хотя и быстрый, переход.
В. в твёрдых телах. В твёрдых телах могут существовать как продольные, так и поперечные В. Скорость продольных, т. е. звуковых, В.
~\ /~\+ 2ц ,
равна Cj = у — ! — -, где X выражается через модуль
Юнга Е (см. Юнга модуль) и модуль Пуассона а (см. Пуассона модуль) посредством формулы: X =
f=2T) ' a ^ ~ МОДУЛЬ сдвига (см.). Для железа сх = 5100 м/сек., для гранита с, = 6000 м/сек. Скорость поперечных В. са выражается
формулой са =|/ — . Из этих формул видно, что са
всегда меньше, чем с1. В телах, поперечные размеры к-рых малы (по сравнению с длиной волны), В. могут распространяться с несколько иными скоро-
стями. Так, скорость распространения продольных В. вдоль тонкого стержня составляет са =у — , скорость же распространения поперечных В. в тонком круглом стержне (В. кручения, возбуждающиеся при закручивании одного конца стержня вокруг его оси) равна са.
Разница между сг и с3 невелика для таких материалов, как металлы, и очень существенна для резины (cjSdSOO м/сек., csss30 м/сек.) вследствие малости её модуля сдвига.
В анизотропном теле скорость упругих В. зависит от направления распространения, а для поперечных В. — татоке ещё от направления плоскости поляризации. Кроме того, в таком теле может не быть чисто продольных и чисто поперечных В., так как направления колебаний могут составлять с направлением распространения углы, отличные от 0 и 90°.
Землетрясения вызывают упругие В. в земной коре (см. Волны сейсмические). Кроме продольных (с=5,5 км/сек.) и поперечных (cas3,3 км/сек.) В., здесь важную роль играет волна Рэлея (cfl^0,9 са), имеющая большой период. Она называется также поверхностной, т. е. возмущения в ней существенно уменьшаются при углублении в землю.
IV. Волны на поверхности жидкости.
В. в глубоководных бассейнах. При распространении В . на поверхности воды в общем случае сказывается наличие дна. В. приобретают сравнительно простой вид в двух крайних случаях: когда бассейн достаточно глубок и влиянием дна можно пренебречь (практически достаточно, чтобы глубина была больше половины длины волны) и когда глубина очень мала по сравнению с длиной В. В первом случае говорят о В. в глубоководных бассейнах.
Фазовая скорость таких В. равна с =]/ |;t + -™ ,
где g — ускорение силы тяжести, а — поверхностное натяжение, р — плотность жидкости. Для достаточно длинных В. вторым членом под корнем можно пре-
небречь и с =|/ |- , т. е. скорость зависит только
от длины В. и не зависит от природы жидкости. В этом случае В. называют гравитационными, т. к. при их распространении основную роль играет сила тяжести; сила же поверхностного натяжения несущественна. Наоборот, для очень коротких В.
имеет значение только второй член и с =
Такие В. называют капиллярными. Здесь с зависит от а и от р, т. е. от природы жидкости. В общем случае имеет место промежуточный тип В. Скорость с имеет минимальное значение при >., равном
X=2irJ/ -^- ; это значение скорости равно сг=
= у -|?. Для воды р = 1 г/см3, а = 72,5 дин/с-м, X =
= 1,72 см, с1 = 23,3 см/сек. Меньшей скорости распространения, чем сь на воде не может быть.
Групповая скорость гравитационных В. в два раза меньше фазовой, а для капиллярных В. в 1,5 раза больше фазовой.
Для возбуждения В. ветром необходимо, чтобы скорость ветра была больше, чем минимальная скорость С!=23, Зеле/сек. При этом сначала возникают капиллярные В., по мере же накопления энергии появляются и длинные В.
Внутренние В. Так называются В., возникающие на поверхности соприкосновения двух

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 641 642 643 644 645 646 647


Большая Советская Энциклопедия Второе издание