Cтраница 3
В реальной среде скорость зависит от типа волны. В продольной волне, распространяющейся, например, в тонком упругом стержне, смещение частиц среды приводит к деформации сжатия и растяжения. [31]
АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ ( звуковые вол ны), возмущения упругой материальной среды ( газообразной, жидкой или твердой), распространяющиеся в пространстве. Возмущениями являются локальные отклонения плотности и давления в среде от равновесных значений, смещения частиц среды от положения равновесия. Эти изменения состояния среды, передающиеся от одних частиц вещества к другим, характеризуют звуковое поле. [32]
Однако необходимо отметить, что при изучении движения сплошной среды в переменных Эйлера приходится рассматривать смещение частицы среды из фиксированной точки пространства в бесконечно близкую с тем, чтобы в дальнейшем предельным переходом перейти к характеристике того или иного элемента движения среды в данной точке. [33]
Нормальные волны возникают и в трубопроводах, причем как в объеме заполняющих их жидкости или газа, так и в стенках труб, а также в различных протяженных элементах конструкций. При распространении в жидкости или газе напряжения на границе среды с трубой не исчезают, близки к нулю смещения частиц среды у границы. Оболочки тепловыделяющих элементов ядерных реакторов, топливные сердечники высокотемпературных реакторов, трубчатые, стержневые и пластинчатые элементы конструкций - характерные объекты, для контроля которых используются нормальные волны. [34]
При возникновении волн в среде взаимосвязанные частицы ее последовательно передают энергию друг другу в направлении распространения волны. Передача энергии волной обусловлена, во-первых, тем, что при прохождении волны отдельные участки среды испытывают деформацию и, следовательно, действуют друг на друга с определенной силой и, во-вторых, тем, что происходит смещение частиц среды, при котором действующая сила совершает работу. [35]
Рассмотрим наиболее простой случай возбуждения волн в полупространстве при действии поверхностных нагрузок. Он характерен тем, что происходит генерация только сдвиговых горизонтально поляризованных SH-волн. При их распространении смещения частиц среды параллельны граничной поверхности. Такая задача описывается одним скалярным уравнением Гельмгольца и во многих аспектах подобна задаче для акустической среды. Относительная простота характера движения здесь обусловлена специальным выбором типа внешнего нагружения. Иные типы нагрузки qz ( x) и qx ( x), которые также приводят к двумерным задачам, возбуждают значительно более сложные волновые поля. [36]
Формуда (60.6) одинаково применима для плоских и сферических звуковых волн. Если не учитывать поглощения звука средой, то в случае плоских волн интенсивность звука не должна изменяться с расстоянием. В сферических волнах амплитуды смещения частиц среды, их скорости и звукового давления убывают как величины, обратные первой степени расстояния от источника звука. Поэтому в случае сферических волн интенсивность звука убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника звука. [37]
Однако из анализа, приведенного в предыдущем параграфе, вытекает, что акустические течения при определенных условиях мог т возникать н в недиссипативной среде. В частности, средняя по времени скорость смещения частиц среды в поле плоских волн конечной амплитуды может быть отличной от нуля. Правда, это не всегда означает наличие направленного стационарного потока среды. Например, в поле волн с бесконечно протяженными фронтами такой поток невозможен в силу закона сохранения массы: постоянная составляющая скорости смещения при этом компенсируется отличной от нуля постоянной составляющей акустического давления или плотности. В случае же ограниченного ультразвукового пучка, контактирующего с невозмущенной жидкостью, рэлеевское радиационное давление в пучке может вьнывать циркулярные токи нелинейного происхождения. [38]
Такой метод описания движения был развит Эйлером. Однако следует отметить, что при изучении движения сплошной среды в переменных Эйлера приходится рассматривать смещения частиц среды из фиксированной точки пространства в бесконечно близкую с тем, чтобы в дальнейшем предельным переходом перейти к характеристике того или иного элемента движения среды в данной точке. [39]