Реферат: Ультразвук Энергия упругих колебаний

Ультразвук (УЗ) представляет собой упругие колебания и волны в диапазоне от 10⁴ до 10⁹ Гц.

Распространение мощного УЗ в физической среде (газе, жидкости или твердом теле) вызывает ряд специфических эффектов, которые широко используют в различных областях науки и техники.

Уравнение, которое связывает изменения параметров колебательного движения во времени с его изменением в пространстве, называют волновым уравнением.

, (1)

где ξ– смещение упругих колебаний;

t – время;

x – продольная координата.

Решением уравнения является функция

(2)

где ξ_m – максимальное смещение частицы от положения равновесия (амплитуда колебаний);

ω=2πf – циклическая частота;

k=2π/λ – волновое число;

λ=C/f – длина волны.

Величина φ=kx – называется фазой волны (волнового процесса).

Геометрическое место точек равной фазы в бегущей волне называют фронтом волны .

Скорость распространения фронта волны называется фазовой скоростью.

(3)

В зависимости от формы фронта волны подразделяют на плоские, цилиндрические и сферические.

В плоской бегущей волне амплитуда не меняется при распространении.

В цилиндрической и сферической волне место изменения амплитуды по линии распространения.

В цилиндрической волне амплитуда уменьшается пропорционально ~ R^1/2 и в сферической ~ R^-1 . Величина

(4)

называется колебательной скоростью . Величина

(5)

характеризует упругую деформацию среды в направлении x.

Тогда из теории упругости можно ввести понятия давления и напряжения

(6)

Для плоской бегущей волны (гармонической) давление и колебательная скорость синфазны, но опережают смещение на 90º.

Скорость распространения огибающей волны (с переменной амплитудой и фазой) называется групповой скоростью

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--