Упругие волны
Упру́гие во́лны — волны, распространяющиеся в жидких, твёрдых и газообразных средах за счёт действия упругих сил. При распространении таких волн в среде перемещаются малые упругие колебания[1].
Источником упругой волны является удар[2], взрыв или вибрация.
Общая классификация править
В зависимости от частоты различают инфразвуковые, звуковые, ультразвуковые и гиперзвуковые упругие волны.
В жидких и газообразных средах может распространяться только один тип упругих волн — продольные волны. В волне этого типа движение частиц осуществляется в направлении распространения волны.
В твёрдых телах существуют касательные механические напряжения, что приводит к существованию других типов волн, в которых движение частиц осуществляется по более сложным траекториям.
Упругие волны, распространяющиеся в земной коре, называют сейсмическими волнами.
Упругие волны в твёрдых телах править
Наиболее распространёнными типами упругих волн в твёрдых телах являются:
- продольные волны — волны с колебанием частиц вдоль направления распространения волны;
- поперечные волны — волны с колебанием частиц перпендикулярно направлению распространения волны;
- поверхностные волны (например, волны Рэлея) — волны с колебанием частиц по эллипсам вдоль поверхности тела;
- волны Лэмба — волны в тонких пластинах;
- изгибные волны — распространение колебаний деформации изгиба в стержнях или пластинах, длина волны которых много больше толщины стержня или пластины.
Распространение упругих колебаний в кристаллических твёрдых материалах может трактоваться не только как упругая волна, но и как поток квазичастиц-фононов — квантов колебаний кристаллической решётки. В такой трактовке каждый квант несёт энергию ( — постоянная Планка, — частота колебания) и движется со скоростью звука. Количество квантов подбирается так, чтобы плотность потока энергии в волновом и частичном представлениях совпала. Ситуация такая же, как с электромагнитным излучением, квантом которого является фотон (фотонная модель, в отличие от фононной, актуальна для всех сред).
Практическое применение править
Упругие волны широко используются:
В медицине:
В геофизике:
В технике:
В музыке:
См. также править
Примечания править
- ↑ Л. Ландау, Е.Лифшиц. Механика сплошных сред.Гидродинамика и теория упругости. — Москва, Ленинград: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1944. — 623 с.
- ↑ Валерий Майер, Екатерина Вараксина. Физика упругих волн. — Litres, 2018-12-20. — 318 с. — ISBN 978-5-04-004805-2. Архивировано 26 ноября 2021 года.