Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Топ:
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Интересное:
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Дисциплины:
2017-09-27 | 277 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Простейшим типом акустической волны является плоская волна (волна, распространяющаяся только в одном направлении):
.
Волновое уравнение плоской волны для функции смещения частиц жидкости:
.
- амплитуда смещения частиц.
Частным случаем плоской волны является гармоническая плоская волна, волновое уравнение которой имеет следующий вид:
,
- амплитудное значение смещения частиц;
- волновое число ().
Колебательная скорость частиц:
,
где .
Акустическое давление такой волны имеет следующий вид:
,
Где .
Звуковая волна при своем распространении сообщает частицам среды кинетическую энергию и изменяет их потенциальную. Интенсивность плоской гармонической волны можно определить следующим образом:
.
Таким образом, при одинаковых амплитудах акустического давления в двух средах с различными плотностями , интенсивность колебаний будет больше в менее плотной среде.
Скорость распространения акустических волн в водной среде играет важную роль в гидролокации, так как входит в расчетную форму для определения расстояния до подводного объекта.
,
где - модуль объемной упругости.
Величины и являются функциями температуры, солености и гидростатического давления.
Количественную оценку изменения скорости звука с расстоянием дает градиент скорости, равный изменению скорости на единицу расстояния. Для судовождения практическое значение имеет лишь вертикальный градиент скорости звука в воде. Он считается положительным если с увеличением глубины скорость звука растет, и отрицательным, если уменьшается.
Вертикальное изменение скорости звука приводит к искривлениям звуковых лучей – рефракции.
|
Рефракция, интерференция, отражение и преломление звуковых лучей
Рефракция звука
Рефракция звука вызывается неоднородностью физических свойств водной среды, главным образом по вертикали, вследствие изменения с глубиной гидростатического давления, солености и температуры. В результате с глубиной меняется и скорость звука, причем закон ее изменения зависит от времени года, суток и т.д.
Если на пути распространения звукового луча имеется несколько параллельных слоев жидкости, обладающих различными акустическими свойствами, то в любой точке звукового луча отношение скорости звука к синусу угла падения есть величина постоянная (постоянная Снелля):
Отсюда следует, что если луч пересекает слои воды с различными скоростями звука, то углы его наклона в этих слоях тоже различны. Луч всегда изгибается в сторону уменьшения скорости звука, и угол уменьшается, если уменьшается величина .
Существуют рефракционные траектории (лучевые картины) распространения звука (рисунок 1).
При отрицательном градиенте скорости звука акустические лучи искривляются в сторону дна (рисунок 1 а), при положительном – в сторону водной поверхности (рисунок 1 б).
При смене отрицательного градиента на положительный в толще воды образуется подводный звуковой канал (ПЗК). Осью звукового канала считается глубина, на которой скорость звука минимальна (рисунок 1 в). Верхней и нижней границей являются глубины, на которых скорость звука одинакова. Если источник звука расположить на оси ПЗК, то вследствие внутреннего отражения, энергия не выйдет за пределы канала и распространится на большие расстояния при минимальных потерях.
а) б)
в)
Рисунок 1. Лучевые картины при рефракции звуковых лучей
Интерференция
В акустическом поле возможно сложение двух и более волн, при котором в различных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Это явление называют интерференцией.
|
Пусть перпендикулярно к границе раздела двух сред падает плоская волна. Тогда отраженная волна пойдет также по перпендикулярному на правлению к отражающей поверхности, только в противоположном направлении. Произойдет наложение падающей и отраженной волн. Результирующие значения колебательной скорости и звукового давления в некоторой точке акустического поля, отстоящей от границы раздела на расстоянии :
где
Из данных выражений следует, что в результате сложения падающей и отраженной волн возникает плоская гармоническая волна той же частоты, амплитуда которой зависит от расстояния до границы раздела. В некоторых точках амплитуды максимальны, в некоторых равны нулю. Первые называются пучностями, а вторые — узлами. Пучности и узлы смещены относительно один другого на расстояние (рис. 2). Характерной особенностью стоячей волны по сравнению с бегущей является то, что в ней все точки между соседними узлами совершают колебания с одинаковой фазой. Таким образом, в пространстве, где складываются падающие и отраженные
волны, в одних точках есть смещение частиц, но нет давления, а в других, наоборот есть давление, но нет смещения частиц.
Рисунок 2. Пучности и узлы колебательной скорости и звукового давления
;
При образовании стоячей волны в идеальной жидкости (из-за наличия сдвига фазы между давлением и колебательной скоростью, равного ) переноса энергии не происходит.
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!