Решение задач

Условием закрепления изучаемых теоретических разделов есть практическая работа в виде решения задач по основам изучаемого материала. Решение задач помогает уяснить физический смысл явлений, прививает навыки практического применения теории на практике. При выполнении задания студенту следует:

1. Указать основные используемые выражения, на которых базируется решение. Показать решение основного выражения относительно заданных в варианте величин.

2. Привести графическое решение, если требуется в задании, с соблюдение масштаба, с помощью чертежных инструментов.

3. Решение задач сопровождать краткими пояснениями.

4. Выполнение работы предъявляются преподавателю, студент должен быть готов дать пояснения по существу решения задач.

Тема 1 Теория акустического поля методические указания

Материалы курса дают основные понятия о природе звука и особенности его распространения в водной среде. При изучении теоретических основ гидроакустики студенту следует помнить, что каждый теоретический вопрос должен иметь практическую направленность с целью использования для построения и описания принципа действия гидроакустических приборов.

При изучении темы акустического поля студенту следует изучить связь, скорости распространения, длины волны и частоты колебаний акустических волн. Необходимо обратить внимание на различие понятий колебательной скорости частиц вокруг положения равновесия и фазовой (групповой) скорости передачи колебательного движения от частицы к частице.

Важным моментом для анализа работы ГАПП является понятие о типе фронтовой поверхности образуемой акустической волной.

При изучении волнового уравнения студент должен понимать сущность проводимых преобразований и конечные результаты. Из выводов волнового уравнения следует запомнить формулы потенциала скорости, акустического давления и колебательной скорости частиц среды плоских и сферических волн, поскольку эти величины имеют основополагающее значение при анализе интерференции звуковых волн, интенсивности звука, а также законов отражения и преломления.

Изучая тему интенсивности звука, студент должен придать особое внимание этому важному параметру, знать единицы его измерения, обратить внимание на связь абсолютных величин измерения интенсивности с относительными логарифмическими, которыми оперирует современная гидроакустика.

Огромное значение имеет для гидроакустики скорость распространения звуковых колебаний в воде. Связь скорости звука с основными гидрофизическими параметрами – температурой, соленостью и давлением, студент должен знать, как эти зависимости определяют точность гидроакустических систем.

Литература: 1. Кудрявцев В.И. «Промысловая гидроакустика»

2. Аберкиев В.П. «Гидроакустические рыболовные приборы»

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.

Пример 1. Расстояние между двумя ближайшими, синфазно колеблющимися точками водной среды 7.5 см. Рассчитать частоту, период, волновое число.

Решение.

Расстояние между двумя указанными точками есть длина волны λ = 7.5 × 100 м,

Средняя скорость звука в воде С = 1500 м/сек.

Частота колебаний- F = C/λ

Угловая частота колебаний ω=2πF;

Период колебаний Т = 1/F;

Волновое число k = 2π/λ

Пример 2. Рассчитать интенсивность звука и амплитуду колебательной скорости частиц морской среды, если источник колебаний развивает действующее значение давления на расстоянии одного метраPg = 3.5 × 1000 Па.

Решение

Интенсивность звука выражается через действующее значение давления

J = P_g²/ρ₀ C,

Принимая плотность морской воды ρ₀ = 1033 кг/м³

Скорость звука С= 1500 м/сполучим интенсивность ввт/м.

Колебательная скорость частиц среды определяется из выражения интенсивности

J = (P_mV_m)/2,

где P_m – Амплитудное значение давления равно√2 P_g;

√2 x J

Тогда V= ——— м/сек;

P_g

Пример 3.

Температура поверхности моря Т₀ = +12º, а температура на глубинеZ = 320м равнаТ= +2º, определить скорость звука на глубине 120м принимая соленостьS = 32%по всей глубине.