3.) Дайте понятие интенсивности и энергии звуковой волны. В чём отличие волновых уравнений для описания бегущих и стоячих волн?

Энергия звуковой волны - это добавочная энергия среды, обусловленная наличием звуковых волн. Энергия звуковой волны единицы объема называется плотностью звуковой энергии Е и равна где первый член - плотность кинетической энергии Е_кин., а второй - плотность потенциальной энергии Е_пот.; с - скорость распространения волны. Средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны, в единицу времени называется интенсивностью звука.Для плоской синусоидальной бегущей волны интенсивность равна В стоячей волне I=0, т.е. потока энергии в среднем нет.

Произведение c, входящее в формулу получило название акустического сопротивления среды.

В системе СИ интенсивность измеряется в Вт/м².

волновое уравнение. В сокращенной записи где  - оператор Лапласа. Уравнение для стоячих волн или собственных колебаний получится, если положить , где А - функция x, y, z . Подставляя это выражение в полное, получим волновое уравнение, не содержащее производной по времени (уравнение Гельмгольца): где - волновое число, т.е. число волн на участке 2 см.

4.) Какие типы волн могут распространяться в газовых, жидкостных и твёрдых средах? Какими физическими величинами определяются скорости распространения упругих волн?

В жидкостях и газах, которые не обладают упругостью формы, могут распространяться только продольные волны (растяжения - сжатия). Колебания частиц происходят в направлении распространения волны, а фазовая скорость распространения волны определяется выражением

, (1.24)

где К - модуль всестороннего сжатия.

В неограниченных изотропных твердых телах существует два типа волн: волны расширения или продольные и волны сдвига или поперечные. В сдвиговых волнах движение частиц перпендикулярно направлению распространения волны, а деформация является чистым сдвигом.

Для безграничной cреды скорости распространения этих волн определяются упругими постоянными

(1.25)

(1.26)

В рассматриваемой среде распространение упругих волн имеет пространственный характер и в зависимости от формы фронта волны могут быть плоскими, сферическими и цилиндрическими. Их особенность - независимость фазовой и групповой скоростей от амплитуды и геометрии волны. Схемы сечений волновых поверхностей приведены на рис.1.4.

Отношение скоростей продольной и поперечной волн зависит только от значения коэффициента Пуассона cреды : например в металлах, где 0,3, отношение .

Продольные и поперечные волны (объемные волны) наиболее широко используются для НК материалов и изделий. Эти волны лучше всего выявляют дефекты при нормальном падении на их поверхность.

В ограниченных твердых телах кроме объемных существуют другие типы волн. Вдоль свободной поверхности твердого тела могут распространяться поверхностные волны, которые являются линейной комбинацией продольной и поперечной волн.