Скорость звука и ее измерение. Источники звука. Ультразвук. Эффект Доплера

Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде — как продольных в газах, жидкостях и твердых телах, так и поперечных (сдвиговых) в твердой среде

В среднем, в идеальных условиях, в воздухе скорость звука составляет 340—344 м/с

Скорость звука в любой среде вычисляется по формуле:

С=

где β — адиабатическая сжимаемость среды; ρ — плотность.

Источник звука - различные колеблющиеся тела, например туго натянутая струна или тонкая стальная пластина, зажатая с одной стороны.

Ультразвук — упругие звуковые колебания высокой частоты

Если источник звука и наблюдатель движутся друг относительно друга, частота звука, воспринимаемого наблюдателем, не совпадает с частотой источника звука. Это явление носит название эффекта Доплера

49.Стационарное течение жидкости, поле скоростей. Линии и трубки тока. Уравнениенеразрывности струи.

Стационарным движение жидкости - это движение жидкости (газа), при к-ром в каждой точке потока скорость жидкости (газа), её давление и др. хар-ки не изменяются со временем.

Линия, касательная которой указывает направление скорости частицы жидкости, проходящей в рассматриваемый момент времени через точку касания, называется линией тока

Трубка тока в гидромеханике, трубка, составленная из линий тока, проходящих через точки небольшого замкнутого контура внутри движущейся жидкости

Уравнение неразрывности струи

S2 v2 = S1 v1 = const

50.Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Число Рейнольдса. Обтекание тел жидкостью игазом. Лобовое сопротивление и подьемная сила. Эффект Магнуса.

Ламина́рное тече́ние (лат. lamina — пластинка, полоска) — течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).

Турбулентное течение (от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), форма течения жидкости или газа, при которой их элементы совершают неупорядоченные, неустановившиеся движения по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями движущихся жидкости или газа

Число, или, правильнее, критерий Рейно́льдса (), — безразмерная величина, характеризующая отношение нелинейного и диссипативного членов в уравнении Навье-Стокса[1]. Число Рейнольдса также считается критерием подобия течения вязкой жидкости.

Число Рейнольдса определяется следующим соотношением:

Лобовое сопротивление — сила, препятствующая движению тел в жидкостях и газах

Подъёмная сила — составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком

Эффект Магнуса — физическое явление, возникающее при обтекании вращающегося тела потоком жидкости или газа

51.Полная энергия потока. Уравнение Бернулли.

51. Пото́к эне́ргии — это количество энергии, переносимое через некоторую произвольную площадку в единицу времени. П= Единицы измерения СИ Вт. Бернулли уравнение, основное уравнение гидродинамики, связывающее (для установившегося течения) скорость текущей жидкости v, давление в ней р и высоту h расположения малого объёма жидкости над плоскостью отсчёта. Бернулли уравнение (гидродинамики) было выведено Д. Бернулли в 1738 для струйки идеальной несжимаемой жидкости постоянной плотности r, находящейся под действием только сил тяжести. В этом случае Бернулли уравнение (гидродинамики) имеет вид:

/2 + plr + gh = const, где g - ускорение силы тяжести. Если это уравнение умножить на r, то 1-й член будет представлять собой кинетическую энергию единицы объёма жидкости, а др. 2 члена - его потенциальную энергию, часть которой обусловлена силой тяжести (последний член уравнения), а др. часть - давлением p. Бернулли уравнение (гидродинамики) в такой форме выражает закон сохранения энергии. Если вдоль струйки жидкости энергия одного вида, например кинетическая, увеличивается, то потенциальная энергия на столько же уменьшается. Поэтому, например, при сужении потока, текущего по трубопроводу, когда скорость потока увеличивается (т.к. через меньшее сечение за то же время проходит такое же количество жидкости, как и через большее сечение), давление соответственно в нём уменьшается (на этом основан принцип работы расходомера Вентури).

Из Бернулли уравнение (гидродинамики) вытекает ряд важных следствий. Например, при истечении жидкости из открытого сосуда под действием силы тяжести (рис. 1) из Бернулли уравнение (гидродинамики) следует:

/2g = h или V= ,

т. е. скорость жидкости в выходном отверстии такова же, как при свободном падении частиц жидкости с высоты h. Если равномерный поток жидкости, скорость которого v0 и давление p0, встречает на своём пути препятствие (рис. 2), то непосредственно перед препятствием происходит подпор - замедление потока; в центре области подпора, в критической точке, скорость потока равна нулю. Из Бернулли уравнение (гидродинамики) следует, что давление в критической точке p1 = p0 + /2. Приращение давления в этой точке, равное p1 = p0 + /2, называется динамическим давлением, или скоростным напором. В струйке реальной жидкости её механическая энергия не сохраняется вдоль потока, а расходуется на работу сил трения и рассеивается в виде тепловой энергии, поэтому при применении Бернулли уравнение (гидродинамики) к реальной жидкости необходимо учитывать потери на сопротивление. Бернулли уравнение (гидродинамики) имеет большое значение в гидравлике и технической гидродинамике: оно используется при расчётах трубопроводов, насосов, при решении вопросов, связанных с фильтрацией, и т.д. Бернулли уравнение для среды с переменной плотностью р вместе с уравнением неизменяемости массы и уравнением состояния является основой газовой динамики.

Поиск по сайту: