3 Объективные (физические) характеристики звука: поток энергии, плотность потока энергии

(интенсивность).

К объективным (физическим ) характеристикам звука относятся характеристики, которые описывают любой волновой процесс: частота, интенсивность и спектральный состав.

Частота звука измеряется числом колебаний частиц среды, участвующих в волновом процессе, в 1 секунду.

Интенсивность волны измеряется энергией, переносимой волной в единицу времени через единичную площадь (расположенную перпендикулярно направлению распространению волны).

Спектральный состав (спектр) звука указывает из каких колебаний состоит данный звук и как распределены амплитуды между отдельными его составляющими.

Поток звуковой энергии, акустическая мощность — величина, равная отношению звуковой энергии dW, переносимой упругой средой через заданную поверхность, к интервалу времени dt, за который эта энергия переносится:

Единица измерения — ватт (Вт).

плотность потока энергии -интенсивность звуковой волны (ИЗ) - средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны, в единицу времени. Для периодических волн усреднение производится за промежуток времени больший по сравнению с периодом или за целое число периодов

I=pv¤2=p2¤2rc=v2rc¤2 – квадратик это степень

где p - амплитуда звукового давления;

v - амплитуда колебательной скорости частиц;

r - плотность среды;

c - скорость звука в ней.

Билет №4

Эффект Доплера- изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем(приемником волн), вследствие относительного движения источника волн и наблюдателя.

И (источник волн), ʋ_и- скорость источника к неподвижному относительно среды наблюдателю(а). Источник движется вслед заиспускаемой волной—длина волны меньше, чем при неподвижном источнике. За время Т волна распространится на расстояние λ (б), источник волн переместится на АВ= ʋ_иТ. Фазы точек В и С различаются на 2π--расстояние между ними= длине λ’, образуемой при движении источника излучения. Общая формула: , где ʋ_и- скорость источника, ʋ_н-скорость наблюдателя; при сближении источника волн и наблюдателя воспринимается частота больше испускаемой. «верхние» знаки в формуле относятся к сближению источника и приемника волн, а «нижние»- удалению.

Эффект Доплера можно использовать для определения скорости движения тел в среде. Его используют для определения скорости кровотока, скорости движения клапанов и стенок сердца(доплеровская эхокардиография).

Билет №5.

Ультразвук; физические особенности ультразвука, принципы работы ультразвуковых излучателей

Ультразвук(УЗ)- механич. колебания и волны с частотами более 20 кГц. Верхний предел УЗ частот- 10⁹-10¹⁰ Гц. Этот предел определяется межмолекулярными расстояниями и зависит от агрегатного состояния в-ва, в к-ром распространяется УЗ волна. УЗ- механическая(упругая) волна. Но длина волны меньше длины звуковой волны. Дифракция волн зависит от соотношения длины волны и размера тела, на которых волна дифрагирует. Отражение УЗ на границе двух сред зависит от соотношения их волновых сопротивлений. Скорость распространения УЗ волн и их поглощение зависит от состояния среды

УЗ-излучатели –устройства для генерирования УЗ. Электромеханические излучатели основаны на явлении обратного пьезоэлектрического эффекта( механическая деформация тел под действием эл. поля). Основная часть излучателя- пластинка или стержень 1. На поверхности пластины- электроды 2. Яесли к электродам приложить переменное эл. напряжение от генератора 3, то пластина благодаря обратному пьезоэффекту начнет излучать механич. волну соответсв. частоты

Билет №6.Идеальная жидкость. Законы идеальной жидкости (неразрывности, Бернулли)

Идеальная жидкость - жидкость, лишенная вязкости и теплопроводности.

Уравнения, описывающие течение идеальной жидкости по трубкам.

1) Условие неразрывности струи: при стационарном течении несжимаемой жидкости через любые сечения трубки тока каждую секунду протекают одинаковые объемы жидкости, равные произведению площади сечения ( )на среднюю скорость движения ее частиц ( ).

- уравнение неразрывности струи.

Если жидкость движется по системе последовательно соединенных трубок различного сечения, то скорость ее движения обратно пропорциональна площади сечения трубок :

сечение 2

сечение 1

Движение жидкости в трубе с разными сечениями (длина стрелок изображает среднюю скорость течения жидкости)

2) Рассмотрим тонкую трубку тока и выделим в ней два произвольных сечения

Эти сечения находятся на различных высотах (h₁ и h₂), и их площади различны (S₁ и S₂). Вследствие уравнения неразрывности, различны будут и скорости течения жидкости в этих сечениях ( и ). P₁ и Р_2-давления жидкости в этих сечениях

P₂

сечение Б

S₁

h₂

P₁

сечение Аh₁

можно утверждать, что в любом месте вдоль трубки сохраняется условие:

- уравнение Бернулли,

где Р - статическое давление, ρgh - гидростатическое давление, обусловленное движением жидкости, а - динамическое давление.

Уравнение Бернулли формулируется так: при стационарном течении идеальной жидкости полное давление, равное сумме статического, динамического и гидростатического давлений, одинаково во всех поперечных сечениях трубки тока.

Билет№ 7. Понятия стационарного потока, ламинарное и турбулентное течения. Линии, поверхности тока (слои). Число Рейнольдса. Критическое значение числа Рэйнольдса. Кинематический коэффициент вязкости.

Стационарный поток-скорости частиц в каждой точке потока со временем не изменяются (при этом условии линии тока совпадают с траекториями частиц жидкости).

Движение реальной жидкости при малых скоростях носит слоистый (ламинарный-стационарный) характер. При установившемся ламинарном течении бесконечно малые слои жидкости скользят относительно друг друга, не перемешиваясь, и сохраняют во времени свои пространственные положения.

Увеличение скорости течения вязкой жидкости и-за неоднородности давления по поперечному сечению трубы создает завихрение, движение становится вихревым(турнбулентным- нестационарным). Важное свойство турбулентного течения -высокое сопротивление потоку.

Число Рейнольдса

Характер течения жидкости по трубе зависит от свойств жидкости, скорости ее течения, размеров трубы и определяется числом Рейнольдса.

Число Рейнольдса: ,

где ρ_ж - плотность жидкости, η - ее вязкость, V - скорость течения, D - диаметр трубы.

Это число является критерием вида течения. Существует критическое значение числа Рейнольдса: для гладких цилиндрических труб Re_Kp = 2300. Если число Рейнольдса больше критического, то движение жидкости турбулентное, если меньше, то ламинарное. Например, при атеросклерозе критическое число Рейнольдса в некоторых сосудах становится равным 1160.

Так как число Рейнольдса зависит от вязкости и плотности жидкости, то удобно использовать в этой формуле кинематическую вязкость: . Тогда число Рейнольдса можно записать в виде .