3. Вопросы к домашнему заданию

1. Сформулируйте закон Гука.

2. Какими упругими модулями характеризуются изотропные твердые тела?

3. Какие колебания называют нормальными? Их виды.

4. Какие типы волн могут распространяться в твёрдых телах?

5. Как связаны упругие модули со скоростями звука в твёрдом теле?

6. Чему равен коэффициент затухания упругих волн?

7. Сформулируйте прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты.

8. Объясните физику возникновения пьезоэлектрического эффекта.

9. Какие величины характеризуют пьезоэлектрические свойства материала?

10. Нарисуйте и объясните эквивалентную схему пьезоэлектрического преобразователя.

11. Какие материалы обладают пьезоэффектом?

12. Где используются пьезоэлектрики? Приведите примеры.

4. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

4.1. Задание №1

По прилагаемому описанию познакомиться с устройством и работой осциллографа С1-79 и измерителя временных интервалов И2-22. Изучите экспериментальную установку для измерения скорости объемных волн, занесите ее схему в отчет.

4.2. Задание №2

Определить скорости продольной и сдвиговой волн в стекле К-8. Рассчитать модули Юнга, сдвига и коэффициента Пуассона этого стекла.

Для определения скорости продольной и сдвиговой волн необходимо собрать схему по рис.5. С двухкаскадного импульсного генератора Г5-27А импульс первого канала поступает на пьезопреобразователь. Упругая волна, излучаемая преобразователем, после прохождения через стекло принимается на другой стороне образца вторым преобразователем (приемником) и поступает на один канал осциллографа С1-79. Со второго канала генератора на осциллограф поступает импульс сравнения, который, как и первый, визуально наблюдается на осциллографе. Изменяя ступенчато и плавно задержку импульса сравнения, на экране осциллографа можно совместить его с прошедшим через образец импульсом, и по показаниям лимбов ступенчатой и плавной задержки определить время распространения в образце ультразвукового сигнала (время задержки) τ. В зависимости от того, какой поляризации используются преобразователи, это будет время распространения продольной τ_l или сдвиговой τ_t волны в образце.

Рис.5. Схема установки для измерения скорости объемных волн (1 – излучатель, 2 – исследуемый образец, 3 – приемник)

Зная длину образца (L_l = 48мм, L_t = 47мм), легко рассчитать скорость продольной и сдвиговой волны

(21)

Зная плотность стекла (ρ = 2500 кг/м ), по формулам (11) – (13) рассчитать модуль Юнга, сдвига и коэффициент Пуассона.

4.3. Задание №3

Определить коэффициент поглощения продольной α_l и сдвиговой α_t волны в стекле.

Коэффициент поглощения ультразвука обычно выражается в децибелах на сантиметр (дБ/см) и рассчитывается по выражению

,

где U₁ - амплитуда волны после прохождения в среде пути L₁; U₂ – амплитуда волны после прохождения пути L₂.

Амплитуда U₁ определяется по осциллографу по первому принятому сигналу; амплитуда U₂ – по величине сигнала, испытавшего отражение в образце, т.е. прошедшего путь , Амплитуда импульсов определяется визуально на сетке осциллографа по размаху колебаний.