Билет бр. 1
Физичка основа за откривање на дефекти со ултразвук
КОНЦЕПТ НА АКУСТИЧКИ ВИБРАЦИИ И БРАНОВИ
· Акустични брановисе нарекуваат механички вибрации на честичките на медиумот што се шират во еластична средина.
Кога бранот се движи, честичките не се движат, туку осцилираат околу нивните рамнотежни позиции.
Растојанието помеѓу блиските честички кои осцилираат во иста фаза се нарекува бранова должина .
Брановата должина е поврзана со брзината на ширење СО и фреквенција ѓ (или период Т ) сооднос
каде што: - бранова должина [m]; СО– брзина на ширење [m/s];
Т– период [и]; ѓ- фреквенција Hz].
На пример за воздух: СО= 330 m/s
ѓ= 20 Hz ® = 16,5 m;
ѓ= 20000 Hz ® = 1,65 cm;
ѓ= 20000000 Hz ® = 0,165 mm;
Во зависност од насоката на осцилациите на честичките во однос на насоката на ширење на бранот, се разликуваат: надолжни, попречни, површински и нормални бранови (бранови во плочи).
Во надолжен бран, честичките осцилираат долж насоката на ширење на бранот. Вибрациите можат да се шират во цврсти, течни и гасовити медиуми.
Ако насоката на вибрациите на честичките на медиумот е нормална на насоката на ширење, тогаш таквите вибрации се нарекуваат попречно (или смолкнување). Тие можат да се размножуваат само во медиум кој има еластичност на обликот.
Надолжните и попречните бранови можат да се шират во чиста форма само во неограничена средина (¥ или ¥/2) или во тело чии димензии во насоки што не се совпаѓаат со насоката на ширење на бранот значително ја надминуваат должината на вториот. Надолжните и попречните бранови се прикажани шематски на сл. 1.
Ориз. 1 Ширење на надолжни и попречни бранови
На слободна површина тие можат да се шират површински бранови (Rayleigh waves).Во површинскиот бран, честичките истовремено осцилираат во насока на ширење и нормално на него, опишувајќи елиптични или посложени траектории. Амплитудата на осцилацијата експоненцијално се намалува додека се движите подлабоко од површината, така што бранот е локализиран во тенок површински слој со дебелина од една до една и пол бранова должина и ги следи свиоците на површината на сл. 2.
Ориз. 2 Ширење на површински бранови
Кога бранот се пропагира во рамни тела со постојана дебелина (листови, тенки плочи, жица), може да се појават нормални бранови или Јагнешки бранови. Во овој случај, честичките осцилираат по истите траектории како во површинскиот бран, но по целата дебелина на листот или плочата на школка. Обично, два нормални бранови се појавуваат и се шират независно: симетричен (бран на компресија или напнатост) и антисиметричен (бран на свиткување) Сл. 3.
Ориз. 3 Бранови во чинии
а - симетрични, б - асиметрични
Брзините на ширење на надолжните, попречните и површинските бранови се одредуваат според еластичните својства на материјалот (еластичност и модули на смолкнување, Поасонови односи) и неговата густина. Брзината на ширење на нормалните бранови, за разлика од брзината на ширење на другите видови бранови, зависи не само од својствата на материјалот, туку и од фреквенцијата на звучните вибрации и дебелината на производот.
С l >С t >С S ; C t ~ 0,55 C l C S ~ 0,93 C t.
Акустичните бранови се разликуваат и по обликот на брановиот фронт или брановата површина.
· Бран фронтова е геометрискиот локус на точки во медиумот во кој, во дадениот временски момент, фазата на бранот има иста вредност.
Ако краткорочно нарушување (пулс) се пропагира во медиумот, тогаш брановиден фронтнаречена граница помеѓу нарушените и ненарушените региони на медиумот.
Предната или брановата површина континуирано се движи во медиумот и се деформира во процесот. Во неограничена изотропна средина, ширењето на еластичните бранови има просторен карактер и, во зависност од обликот на предниот дел, брановите можат да бидат рамна, сферичнаИ цилиндриченСлика 4.
Ориз. 4 Рамни, сферични, цилиндрични бранови
· Рамни брановисе возбудени од плоча ако нејзините попречни димензии многу ја надминуваат брановата должина. Површините на брановите на рамниот бран изгледаат како паралелни рамнини.
· Сферични брановисе возбудени од точкаст извор или осцилирачко сферично тело чии димензии се мали. Брановите површини на сферичниот бран имаат форма на концентрични сфери.
· Цилиндрични брановисе возбудени од цилиндрично тело (прачка, цилиндар и сл.) чија должина е значително поголема од нејзините попречни димензии. Брановите површини имаат форма на концентрични цилиндри.
На многу големи растојанија, сферичните и цилиндричните бранови се претвораат во рамни бранови.
Во зависност од фреквенциите, се разликуваат следните бранови:
· Инфразвучен f= до 16-20 Hz;
· Звук f= 16 – 20000 Hz;
· Ултразвук f=20 kHz – 1000 MHz;
· Хиперсоничен f> 1000 MHz.
За целите на откривање на недостатоци, се користат бранови од различни опсези:
Аудио f=1-8 kHz;
Ултразвук f= 20 kHz – 50 MHz;
Во моментов се работи и можно е да се добијат фреквенции до 1000 MHz.
Брановата должина на хиперсонични вибрации е споредлива со брановата должина на видливите светлосни бранови. Ова ги прави слични во нивните својства со својствата на светлосните зраци, така што многу проблеми се разгледуваат од гледна точка на геометриската акустика.
· Геометриска акустика– поедноставена теорија на ширење на звукот која ги занемарува феномените на дифракција.
Геометриската акустика се заснова на идејата за звучни зраци, по секоја од кои звучната енергија се шири независно од соседните зраци. Во хомогена средина, звучните зраци се прави линии.
Од математичка гледна точка, геометриската акустика е ограничувачкиот случај на брановата теорија на ширење на звукот бидејќи брановата должина се стреми кон 0 и во овој поглед е слична на геометриската оптика во теоријата на ширење на светлината.
Ултразвучните вибрации со кратки бранови се шират во форма на насочени зраци. Како и светлосните зраци, тие можат да се рефлектираат, прекршуваат, фокусираат, се мешаат, не само со себе, туку и со светлината, да доживеат дифракција и да се ослабат додека се шират.
Брановата должина на хиперсонични бранови може да се спореди со големината на атомите. Во овој случај, квантната природа на таков бран почнува да се манифестира и, по аналогија со светлосниот тек, таквиот проток на звучна енергија може да се смета во форма на проток на честички (фонони), кои повеќе не комуницираат со конечни волумени на материја или кристали, но со електроните на атомот. Во овој случај, се појавуваат различни ефекти од таквата интеракција, кои овозможуваат проучување на поширок опсег на физички карактеристики на материјалите.
Од друга страна, инфразвучните бранови имаат долги бранови должини и патуваат долги растојанија, што овозможува да се контролираат физичките својства на големи маси на материја (на пример, при геолошки истражувања).
Акустичните бранови во ултразвучниот опсег имаат својства да се рефлектираат многу силно од интерфејсот со цврст воздух. Пресметките покажуваат дека слоеви на воздух со дебелина од 10 -5 mm или повеќе при f = 5 MHz има 100% одраз на испратената енергија, со дебелина на слојот<10 -5 мм отражение составляет ~ 90%, а слой толщиной 10-6 мм отражает ~ 80% посланной энергии. Благодаря этому свойству УЗ - колебания эффективно отражаются от трещин, воздушных полостей и т.д., что позволяет их легко обнаружить.
Сето горенаведено доведе до широка употреба на акустични методи за контрола на квалитетот на материјалите и производите.
двоумење- ова е движење околу некоја просечна позиција што може да се повтори (на пример, осцилација на нишалото). Секое осцилирачко тело има тенденција да достигне рамнотежна положба.
Бранови- осцилаторни движења што се шират во просторот: вибрациите на една точка се пренесуваат на соседната итн.
Звук– тоа се механички вибрации кои се шират во еластична средина (воздух, вода, цврсти материи).
Инфразвук< 16 Гц
Звук 16 – 20000 Hz
Ултразвук 20000 – 109 Hz
Хиперзвук >109 Hz
Термички флуктуации >1012 Hz
1kHz = 103 Hz, 1MHz = 106 Hz
Ултразвучното откривање на дефекти користи фреквенции од 0,6 до 10 MHz.
Процесот на ширење на ултразвук во вселената е процес на бранови.
Бран фронт- ова е збирка на честички кои достигнале вибрации во даден временски момент. Според геометријата на предниот дел, постојат сферични (на пример, звучен бран на кратко растојание од точкаст извор на звук), цилиндрични (на пример, звучен бран на кратко растојание од извор на звук, што е долг цилиндар со мал дијаметар), рамни бранови (рамнински бран може да се емитува од бесконечна осцилирачка плоча).
Вовед
Еластичноста е својство на цврстите тела да ја вратат својата форма и волумен (а течностите и гасовите - само волуменот) по престанокот на надворешните сили. Медиумот кој има еластичност се нарекува еластичен медиум. Еластичните вибрации се вибрации на механички системи, еластична средина или нејзин дел, кои произлегуваат под влијание на механички нарушувања. Еластичните или акустичните бранови се механички нарушувања кои се шират во еластична средина. Посебен случај на акустични бранови е звукот што го слушаат луѓето, па оттука и терминот акустика (од грчкиот akustikos - аудитивен) во широка смисла на зборот - проучување на еластичните бранови, во потесна смисла - проучување на звукот. Во зависност од фреквенцијата, еластичните вибрации и бранови се нарекуваат поинаку.
Табела 1 - Опсези на фреквенции на еластични вибрации
Еластичните вибрации и акустичните бранови, особено во ултразвучниот опсег, се широко користени во технологијата. Моќните ултразвучни вибрации со ниска фреквенција се користат за локално уништување на кревки, издржливи материјали (ултразвучно длето); дисперзија (фино мелење на цврсти или течни тела во кој било медиум, на пример масти во вода); коагулација (зголемување на честички на супстанција, на пример, чад) и други цели. Друга област на примена на акустични вибрации и бранови е контролата и мерењето. Ова вклучува звучна и ултразвучна локација, ултразвучна медицинска дијагностика, контрола на нивото на течноста, стапката на проток, притисокот, температурата во садовите и цевководите, како и употребата на акустични вибрации и бранови за недеструктивно тестирање (NDT).
Во мојата тест работа, планирам да ги разгледам акустичните методи за тестирање на материјалите, нивните типови и карактеристики.
1. Видови акустични бранови
Акустичните методи на тестирање користат бранови со мала амплитуда. Ова е област на линеарна акустика каде што стресот (или притисокот) е пропорционален на напрегањето. Регионот на осцилации со големи амплитуди или интензитети, каде што таквата пропорционалност отсуствува, се однесува на нелинеарна акустика.
Во неограничена цврста средина, постојат два вида бранови кои се шират со различни брзини: надолжни и попречни.
Ориз. 1 - Шематски приказ на надолжните (а) и попречните (б) бранови
Бран u lповикани надолженбран или експанзионо-компресивен бран (сл. 1.а), бидејќи насоката на осцилациите во бранот се совпаѓа со насоката на неговото ширење.
Бран у тповикани попречноили бран на смолкнување (сл. 1. б). Правецот на вибрациите во него е нормален на правецот на ширење на бранот, а деформациите во него се стрижечки. Попречните бранови не постојат во течности и гасови, бидејќи во овие медиуми нема еластичност на обликот. Надолжни и попречни бранови (нивното општо име е бранови на телото)најшироко се користи за проверка на материјалите. Овие бранови најдобро ги откриваат дефектите кога ќе се случат нормално на нивната површина.
Дистрибуирајте по површината на цврсто тело површина (Рејлиови бранови) и глава (притаен, квазихомогена)бранови .
Ориз. 2 - Шематски приказ на бранови на слободната површина на цврсто тело: а - Рејли, б - глава
Површинските бранови успешно се користат за откривање на дефекти во близина на површината на производот. Селективно реагира на дефекти во зависност од длабочината на нивното појавување. Дефектите лоцирани на површината даваат максимална рефлексија, а на длабочина поголема од брановата должина тие практично не се откриваат.
Квазихомоген (главен) бран речиси не реагира на површински дефекти и површински неправилности, во исто време, може да се користи за откривање на подземни дефекти во слој, почнувајќи од длабочина од околу 1 ... 2 mm. Контролата на тенки производи од такви бранови е попречена од странични попречни бранови, кои се рефлектираат од спротивната површина на OC и даваат лажни сигнали.
Ако две цврсти медиуми се граничат едни со други (слика 3, в), чии модули на еластичност и густина не се разликуваат многу, тогаш по должината на границата се шири Стонели бран(или Стонсли), Ваквите бранови се користат за контрола на спојувањето на биметалите.
Се нарекуваат попречни бранови што се шират долж интерфејсот помеѓу два медиума и имаат хоризонтална поларизација Љубовни бранови. Тие се појавуваат кога на површината на цврстиот полупростор има слој од цврст материјал во кој брзината на ширење на попречните бранови е помала отколку во полупросторот. Длабочината на пенетрација на бранот во полупросторот се зголемува со намалување на дебелината на слојот. Во отсуство на слој, Љубовниот бран во полупросторот се претвора во волуменски бран, т.е. во рамнина, хоризонтално поларизиран, попречен бран. Љубовните бранови се користат за контрола на квалитетот на облогите (облоги) кои се нанесуваат на површината.
Ориз. 3 - Бранови на границата на два медиума: а - придушен Рејлиови тип на граница на цврсто - течност, б - слабо придушен на истата граница, в - Стоунли бран на граница на две цврсти материи
Ако едно цврсто тело има две слободни површини (плоча), тогаш во него може да постојат одредени видови на еластични бранови. Тие се нарекуваат бранови во плочи или Јагнешки брановии се однесуваат на нормални бранови, т.е.бранови кои патуваат (пренесуваат енергија) по плоча, слој или прачка и стоејќи(не пренесува енергија) во нормална насока. Нормалните бранови се шират во плоча, како во брановоди, на долги растојанија. Успешно се користат за контрола на листови, школки, цевки со дебелина од 3... 5 mm или помалку.
Постои и посебен вид бранови - ултразвукбранови. По својата природа, тие не се разликуваат од брановите во звучниот опсег и ги почитуваат истите физички закони. Но, ултразвукот има специфични карактеристики кои ја одредиле неговата широка употреба во науката и технологијата. Рефлексијата, рефракцијата и способноста за фокусирање на ултразвукот се користат при ултразвучно откривање на недостатоци, во ултразвучни акустични микроскопи, во медицинската дијагностика и за проучување на макро-нехомогеностите на супстанцијата. Присуството на нехомогености и нивните координати се одредуваат со рефлектираните сигнали или од структурата на сенката.
2. Рефракција, рефлексија, дифракција, прекршување на акустични бранови
Рефракција- феноменот на промена на патеката на светлосниот зрак (или други бранови), што се јавува на интерфејсот помеѓу два проѕирни (пропустливи за овие бранови) медиуми или во дебелина на медиум со постојано променливи својства.
Прекршување на звукот - менување на насоката на ширење звучен бранкога поминува низ интерфејсот помеѓу два медиума.
Кога паѓа на интерфејсот помеѓу два хомогени медиуми (воздух - ѕид, воздух - вода површина итн.), рамниот звучен бран може делумно да одразуваати делумно прекршуваат (преминуваат во вториот медиум.
Неопходен услов за рефракција е разликата брзина на ширење на звукотво двете средини.
Според законот за прекршување, прекршениот зрак (OL") лежи во иста рамнина со упадниот зрак (OL) и нормалната на интерфејсот нацртана во точката на инциденца O. Однос на синусот на аголот на инциденца α до синусот на аголот на прекршување β еднаков на односот на брзините на звучните бранови во првиот и вториот медиум C 1И C 2(Законот на Снел):
sinα/sinβ=C 1 /C 2
Од законот за прекршување произлегува дека колку е поголема брзината на звукот во одреден медиум, толку е поголем аголот на прекршување.
Ако брзината на звукот во вториот медиум е помала од првата, тогаш аголот на прекршување ќе биде помал од аголот на инциденца, но ако брзината во вториот медиум е поголема, тогаш аголот на прекршување ќе биде поголем од аголот на пад.Ако специфична акустична импедансаАко двата медиума се блиску еден до друг, тогаш речиси целата енергија ќе се пренесе од еден медиум на друг.
Важна карактеристика на медиумот е специфичната акустична импеданса, која ги одредува условите за прекршување на звукот на неговата граница. Кога рамниот бран вообичаено се спушта на рамнина меѓу две медиуми, вредноста на индексот на прекршување се одредува само од односот на акустичните импеданси на овие медиуми. Ако акустичните импеданси на медиумот се еднакви, тогаш бранот ја поминува границата без рефлексија. Кога бранот вообичаено се спушта на границата на два медиума, коефициентот на пренос Вбрановите се одредуваат само од акустичните импеданси на овие медиуми Z 1 =ρ 1 C 1И Z 2 =ρ 2 C 2. Формулата на Френел (за нормална инциденца) е:
W=2Z 2 /(Z 2 +Z 1).
Френелова формула за инцидент на бран на интерфејсот под агол:
W=2Z 2 cosβ/(Z 2 cosβ+Z 1 cosα).
РЕФЛЕКСИЈА НА ЗВУК- феномен што се јавува кога звучен бран паѓа на интерфејсот помеѓу два еластични медиуми и се состои од формирање на бранови кои се шират од интерфејсот во истиот медиум од кој дошол ударниот бран. Како по правило, рефлексијата на звукот е придружена со формирање на прекршени бранови во втор медиум. Посебен случај на рефлексија на звукот е рефлексијата од слободна површина. Рефлексијата на рамни интерфејси обично се разгледува, но можеме да зборуваме за рефлексија на звук од пречки со произволна форма ако големината на пречката е значително поголема од звучната бранова должина. Инаку има расејување на звукотили дифракција на звукот.
акустични бранови
Алтернативни описиФизички феномен предизвикан од вибрации на воздушни честички
Осцилаторно движење на честички на еластична средина
Што се движи низ воздухот со брзина од 330 м/сек?
Она што се слуша се согледува со уво
Тишина убиец
Акустика, аудио
Бран со брзина од 330 m/s
Бран што допира до твоето уво
Бранови перцепирани од ушите
Согледана од увото
Сè што се слуша
Самогласка или согласка
Се мери во децибели
Ние го согледуваме со слушање
Увото го слуша
Миксерот го меша
Увото го фаќа
Информации за ушите
Воздушни вибрации
M. сè што слуша увото, што допира до увото. стар ѓубре, отпадоци, ѓубре. Да звучи, да звучи, да направи, да потпевнува, да звучи, да ѕвони. Ова пијано звучи особено добро. Звук на занитвам. Низата звучеше, звучеше, само звучеше, звучеше и замолкна, не звучеше. Повторно би звучело. Звучеше уморно од мене. Звучи среда. состојба според глаголот. Звук, поврзан со звукот. Звучни вибрации, бранови. Звучен, звучен, гласен, бум, звучен, бучен звук. Звучност г. состојба да се биде звучно, или својство на нешто што е звучно. Здрав закон, здрава наука, здрава наука сп. акустика, наука за звуците, дел од физиката. Звучномер е проектил за мерење на звуци или бројот на потреси на звучен објект. Звучно расположение Сре. во ред, расположението на звуците. Ономатопеја сп. дејството на некој што имитира какви било звуци: сличност на збор, говор, говор, глас со некој друг звук. Гром, крцкање, свиркање, ономатопејски зборови. Звучен договор сп. договор, кореспонденција, меѓусебна хармонија на звуците
Нем филм гробар
Предмет на изучување на фонетиката
Основата на "Z" во ултразвук
Одекна
Зголемете го, инаку не можете да го слушнете
Производ на трудот на говорниците
Доаѓа од звучниците
Мелење
Она што го слушаме со нашите уши
Она што го слуша увото
Што се слуша
Што фаќа увото
Тишина убиец
Неговото уво го слуша
Артикулирачки елемент на говорот
Она што првпат се појави во филмот „Дон Жуан“ (САД, 1926 година)
Што снима фонограф?
Што се извлекува од низата?
Што кажува микрофонот?
Што слуша увото?
Што слушаат нашите уши?
Што го засилува мегафонот?
Шумолење или татнеж
Звуци од шушкање, крцкање или тропање
Предмет на изучување фонетика
Осцилаторно движење на честички на еластична средина
Она што се слуша се согледува со уво
Физички феномен воочен со слух
Зголемете го, инаку не можете да го слушнете
Што првпат се појави во филмот Дон Жуан (САД, 1926 година)?
Што снима фонограф?
Што се извлекува од низата?
Објект за проучување на акустика
Што се мери во децибели?
Што учи акустиката?
Засилено со мегафон
Шумолат и рикаат
Што учат акустичарите?
Акустичен бран
Бран со фреквенција од 1000 Херци
Ја крши тишината
Она што го слушаме
Бранови за уво
Што кажува микрофонот?
Што се засилува со мегафон?
Основата на „Z“ во ултразвук
Што слуша увото?
Што го засилува мегафонот?
Бран фатен од увото
Што слушаат нашите уши?
Површински акустични бранови(SAW) - еластични бранови што се шират по површината на цврсто тело или долж границата со други медиуми. Сурфактантите се поделени на два вида: со вертикална поларизација и со хоризонтална поларизација ( Љубовни бранови).
Најчестите специјални случаи на површински бранови го вклучуваат следново:
- Рејли бранови(или Рејли), во класична смисла, се шири по границата на еластичен полупростор со вакуум или прилично редок гасовит медиум.
- на интерфејсот на цврсто-течност.
- , течејќи по границата на течност и цврсто тело
- Стонели бран, ширејќи се по рамната граница на две цврсти медиуми, чиишто еластични модули и густина не се разликуваат многу.
- Љубовни бранови- површински бранови со хоризонтална поларизација (SH тип), кои можат да се шират во структурата на еластичниот слој на еластичен полупростор.
Енциклопедиски YouTube
1 / 3
✪ Сеизмички бранови
✪ Надолжни и попречни бранови. Звучни бранови. Лекција 120
✪ Седмо предавање: Бранови
Преводи
Во ова видео сакам малку да разговарам за сеизмичките бранови. Ајде да ја запишеме темата. Прво, тие се многу интересни сами по себе и, второ, тие се многу важни за разбирање на структурата на Земјата. Веќе го видовте моето видео за слоевите на Земјата, а благодарение на сеизмичките бранови заклучивме од кои слоеви се состои нашата планета. И додека сеизмичките бранови обично се поврзуваат со земјотреси, тие се всушност сите бранови што патуваат по земјата. Тие можат да дојдат од земјотрес, силна експлозија, се што може да испрати многу енергија директно во земјата и каменот. Значи, постојат два главни типа на сеизмички бранови. И ние ќе се фокусираме повеќе на еден од нив. Првиот е површинските бранови. Ајде да го запишеме. Вториот е телесните бранови. Површинските бранови се едноставно бранови кои патуваат низ површината на нешто. Во нашиот случај, на површината на земјата. Овде, на илустрацијата, можете да видите како изгледаат површинските бранови. Тие се слични на бранувањата што може да се видат на површината на водата. Постојат два вида површински бранови: Рејлиеви и Љубовни бранови. Нема да навлегувам во детали, но овде можете да видите дека брановите на Рејли се движат нагоре и надолу. Ова е местото каде што земјата се движи нагоре и надолу. Се движи овде долу. Еве го горе. И потоа - повторно долу. Изгледа како бран што тече низ земјата. Љубовните бранови, пак, се движат настрана. Односно, овде бранот не се движи горе-долу, туку, ако погледнете во насока на бранот, тој се движи налево. Тука се движи надесно. Еве - лево. Еве - повторно десно. Во двата случаи, движењето на бранот е нормално на правецот на неговото движење. Понекогаш таквите бранови се нарекуваат попречни бранови. А тие, како што реков, се како бранови во вода. Телесните бранови се многу поинтересни затоа што, прво, тие се најбрзите бранови. И, покрај тоа, токму овие бранови се користат за проучување на структурата на земјата. Телесните бранови доаѓаат во два вида. Постојат P-бранови, или примарни бранови. И S-бранови, или секундарни. Тие може да се видат овде. Таквите бранови се енергија што се движи внатре во телото. И не само на неговата површина. Така, на оваа слика, која ја преземав од Википедија, можете да видите како се удира со чекан голем камен. И кога чеканот ќе удри во каменот... Да го прецртам поголемо. Еве ќе имам камен и ќе го удрам со чекан. Ќе го компресира каменот каде што удира. Тогаш енергијата од ударот ќе ги турка молекулите, кои ќе се срушат во молекулите од соседството. И овие молекули ќе се срушат во молекулите зад нив, а тие, пак, во молекулите до нив. Излегува дека овој компримиран дел од каменот се движи како бран. Овие се компресирани молекули, тие ќе се удрат во молекулите во близина и тогаш каменот овде ќе стане погуст. Првите молекули, оние кои го започнаа целото движење, ќе се вратат на своето место. Затоа, компресијата се преселила и ќе се движи понатаму. Резултатот е бран на компресија. Го удирате ова со чекан и добивате променлива густина која се движи во правец на бранот. Во нашиот случај, молекулите се движат напред-назад по истата оска. Паралелно со правецот на бранот. Ова се P-бранови. П брановите можат да патуваат во воздух. Во суштина, звучните бранови се бранови на компресија. Тие можат да се движат и во течности и во цврсти материи. И, во зависност од околината, тие се движат со различни брзини. Во воздухот се движат со брзина од 330 m/s, што не е толку бавно за секојдневниот живот. Во течност се движат со брзина од 1.500 m/s. А во гранитот, кој го сочинува најголемиот дел од површината на Земјата, тие се движат со брзина од 5.000 m/s. Дозволете ми да го напишам ова. 5.000 метри, или 5 km/s во гранит. И сега ќе ги нацртам S-брановите, бидејќи овој е премногу мал. Ако ја удрите оваа област со чекан, силата на ударот привремено ќе го помести каменот на страна. Тоа ќе биде малку деформирано и ќе го повлече соседниот дел од камен заедно со него. Оваа карпа на врвот потоа ќе се сруши, а карпата што првично беше удрена ќе се врати нагоре. И по околу една милисекунда, слојот од камен на врвот се деформира малку надесно. И тогаш, со текот на времето, деформацијата ќе се движи нагоре. Забележете дека во овој случај бранот исто така се движи нагоре. Но, движењето на материјалот повеќе не е паралелно со оската, како кај брановите P, туку нормално. Овие перпендикуларни бранови се нарекуваат и попречни вибрации. Движењето на честичките е нормално на оската на движење на брановите. Ова се S-бранови. Тие се движат малку побавно од P-брановите. Затоа, ако има земјотрес, прво ќе ги почувствувате брановите P. И тогаш, со приближно 60% од брзината на P-брановите, ќе дојдат S-брановите. Значи, за да се разбере структурата на Земјата, важно е да се запамети дека S брановите можат да се движат само во цврста материја. Ајде да го запишеме ова. Може да се каже дека сте виделе попречни бранови на водата. Но, имаше површински бранови. И ние разговараме за телесните бранови. Бранови кои патуваат во волумен на вода. За полесно да се замисли, ќе навлечам малку вода, да речеме ќе има базен овде. Во контекстот. Така нешто. Да, можев подобро да го нацртам. Значи, еве отсечен поглед на базенот и се надевам дека можете да разберете што се случува во него. И ако компресирам дел од водата, на пример, удирајќи ја со нешто многу големо, водата брзо ќе се компресира. П-бранот ќе може да се движи бидејќи молекулите на водата ќе се удрат во молекулите до нив, што ќе се удри во молекулите зад нив. И оваа компресија, овој P-бран, ќе се движи во насока на мојот удар. Ова покажува дека бранот P може да се движи и во течности и, на пример, во воздух. Добро. И запомнете дека зборуваме за подводни бранови. Не за површините. Нашите бранови се движат во волумен на вода. Да претпоставиме дека зедовме чекан и удривме даден волумен на вода од страна. И ова само ќе создаде бран на компресија во оваа насока. И ништо повеќе. Попречен бран нема да се појави бидејќи бранот ја нема еластичноста што овозможува неговите делови да осцилираат од страна на страна. S-бранот бара вид на еластичност што се јавува само кај цврсти материи. Во продолжение, ќе ги искористиме својствата на P брановите, кои можат да патуваат во воздух, течности и цврсти материи, како и својствата на S брановите за да дознаеме од што е направена земјата. Преводи од заедницата Amara.org
Рејли бранови
Пригушени бранови на Рејли
Придушени бранови од типот на Рејли на интерфејсот со цврста течност.
Континуиран бран со вертикална поларизација
Континуиран бран со вертикална поларизација, што се движи по границата на течност и цврста супстанца со брзина на звукот во даден медиум.
АКУСТИЧКИ БРАНОВИ (звучни бранови), пореметувања на еластична материјална средина (гасовита, течна или цврста) што се шири во вселената. Нарушувањата се локални отстапувања на густината и притисокот во медиум од рамнотежните вредности, поместувањата на честичките на медиумот од рамнотежната положба. Овие промени во состојбата на медиумот, пренесени од една на друга честичка на материјата, го карактеризираат звучното поле. Во акустичните бранови, енергијата и моментумот се пренесуваат без пренос на самата супстанција.
Во гасовити и течни медиуми со волуметриска еластичност, може да се шират само надолжни акустични бранови, во кои поместувањата на честичките се совпаѓаат во насока со ширењето на бранот. Во овој случај, звучниот притисок е скаларна количина. Во неограничени цврсти медиуми, кои покрај волуметриски имаат и еластичност на смолкнување, заедно со надолжните, може да се пропагираат и попречни (смолкнување) акустични бранови; во нив насоките на поместување на честичките и ширење на брановите се меѓусебно нормални. Аналог на звучниот притисок во цврсти медиуми е тензорот на механички стрес. Во присуство на граници во цврсти материи, се појавуваат и други видови акустични бранови (види Еластични бранови).
Во согласност со типот на зависност на карактеристиките на звучното поле на време, акустичните бранови можат да имаат различни форми. Од особена важност се хармоничните акустични бранови, во кои карактеристиките на звучното поле варираат во времето и просторот според синусоидален закон (види Бранови). Акустичните бранови од која било форма може да се претстават како збир (во ограничен случај, интеграл) од хармоничните бранови со различни фреквенции. Како резултат на разложување на бранот на едноставни хармонични компоненти (види Анализа на звук), се добива звучен спектар.
Фреквентниот опсег на акустичните бранови одоздола е практично неограничен - во природата постојат акустични бранови со фреквенција еднаква на стотинки и илјадити херци. Горната граница на опсегот на акустични бранови се одредува според физичката природа на нивната интеракција со материјата: кај гасовите брановата должина мора да биде поголема од слободниот пат на молекулите, а кај течностите и цврстите материи поголема од меѓумолекуларното или меѓуатомското растојание. Врз основа на тоа, вредноста 10 9 Hz се зема како горна граница на фреквенција кај гасовите, кај течностите 10 10 -10 11 Hz, кај цврстите материи 10 12 -10 13 Hz. Во општиот опсег, акустичните бранови го истакнуваат самиот регион на звукот, перципиран од личност со уво; конвенционалните граници на овој регион се 16 Hz - 20 kHz (терминот „звук“ често се применува на акустични бранови низ целиот фреквентен опсег). Подолу лежи регионот на инфразвук, горе - ултразвук (2·10 4 Hz - 10 9 Hz) и хиперзвук (10 9 Hz - 10 13 Hz). Хиперсоничните бранови во кристалите понекогаш се разгледуваат од гледна точка на квантната теорија, споредувајќи ги со фононите.
Ширењето на акустичните бранови се карактеризира првенствено со брзината на звукот. Под одредени услови, се забележува дисперзија на звукот - зависноста на брзината на акустичните бранови од фреквенцијата. Како што се шири звукот, звукот постепено слабее, т.е., интензитетот на акустичните бранови се намалува. Тоа во голема мера се должи на апсорпцијата на звукот поврзана со неповратната транзиција на енергијата на акустичните бранови во топлина. Пропагирањето на акустичните бранови се разгледува со методите на бранова акустика или геометриска акустика. При висок интензитет на акустични бранови, се забележува изобличување на нивната форма и други нелинеарни ефекти (види Нелинеарна акустика).
Звучните бранови во звучниот опсег служат како средство за комуникација меѓу луѓето, како и широк спектар на претставници на животинскиот свет. Акустичните бранови се користат за да се добијат информации за својствата и структурата на различни медиуми и разни предмети. Со нивна помош се проучуваат природните средини - се разјаснуваат атмосферата, земјината кора, Светскиот океан и структурните карактеристики на материјата на микроскопско ниво. Во практичната човечка активност, акустичните бранови се користат за откривање на дефекти на производите, се користат како еден од методите на медицинска дијагностика и се користат за влијание врз супстанцијата со цел да се променат нејзините својства.
Лит.: Красилников В.А. Звучни и ултразвучни бранови во воздух, вода и цврсти материи. 3-ти ед. М., 1960; Исакович М.А. Општа акустика. М., 1973; Скучик Е. Основи на акустиката: Во 2 тома М., 1976 година. И. П. Гољамина.
Се вчитува...
