Звуковые волны

 

                          2s                        ut

t = -------  ,  или     s = -------   .

  u 2

По  этой формуле можно найти расстояние до отражателя сигнала. Но ведь надо ещё знать, где он находится, в каком направлении от источника сигнал встретил его. Между тем звук распространяется по всем направлениям, и отраженный сигнал мог прийти с разных сторон. Чтобы избежать этой трудности используют не обычный звук, а ультразвук.

Ультразвуковые  волны по своей природе такие же, как обычные звуковые волны, но не воспринимаются человеком как звук. Это объясняется тем, что частота колебаний в них больше, чем 20 000 Гц. Такие волны наблюдаются в природе. Есть даже такие живые существа, способные их испускать и принимать. Ультразвуковые волны и притом большой мощности можно создавать с помощью электрических и магнитных методов.

Главная особенность ультразвуковых волн состоит  в том, что их можно сделать  направленными, распространяющимися  по определённому направлению от источника. Благодаря этому по отражению ультразвука можно не только найти расстояние, но и узнать, где находится тот предмет, который их отразил. Так можно, например, измерять глубину моря под кораблем.

Звуколокаторы позволяют обнаруживать и определять местоположение различных повреждений в изделиях, например пустоты, трещины, постороннего включения и  др. В медицине ультразвук используют для обнаружения различных аномалий в теле больного - опухолей, искажений формы органов или их частей и т.д. Чем короче длина ультразвуковой волны, тем меньше размеры обнаруживаемых деталей. Ультразвук используется также для лечения некоторых болезней.

 

 

Применение  ультразвуков и инфразвуков.

 

Ещё полстолетия назад неслышимый звук был мало кому известен; первые научные изыскания носили чисто академический характер. Однако практика поставила некоторые неотложные задачи и новые открытия наметили пути к их разрешению. Неслышимый звук получил многочисленные применения.

Ещё сравнительно недавно никто не мог  предположить, что звуком станут не только измерять глубину моря, но и сваривать металл, сверлить стекло и дубить кожи.

 

В.В. Шулейкин в 1932 году обнаружил явление, которое он назвал "голосом моря".

Взаимодействие  сильного ветра и морских волн создаёт сильные инфразвуковые волны, которые распространяются со скоростью звука, т.е.  значительно быстрее циклона. Они бегут по морским волнам, усиливаясь. Этот инфразвук может служить ранним предвестником бури, шторма или циклона.

Ультразвуковым  волнам было найдено больше применения во многих областях человеческой деятельности: в промышленности, в медицине, в быту, ультразвук использовали для бурения нефтяных скважин и т.д. От искусственных источников можно получить ультразвук интенсивностью в несколько сотен Вт/см².

 

Ультразвуковая обработка.

 

 Ультразвуковые  волны так же используют в  станках для обработки хрупких и твёрдых материалов.

Основа  станка - преобразователь энергии  высокочастотных колебаний электрического тока. Ток поступает на обмотку  преобразователя от электронного генератора и превращается в энергию механических (ультразвуковых) колебаний той же частоты. К преобразователю присоединён специальный волновод, который, увеличивая амплитуду колебаний, передаёт их к инструменту такой формы, какой нужно получить отверстие. Инструмент прижимают к материалу, в котором надо получить отверстие, а к месту обработки подводят зёрна абразива размером меньше 100 мкм, смешанные с водой. Эти зёрна попадают между инструментом и материалом, и инструмент, как отбойный молоток, вбивает их в материал. Если материал хрупкий, то зёрна абразива откалывают от него микрочастицы размером 1 - 5 мкм. Но это не так мало! Частиц абразива под инструментом сотни и инструмент наносит более 20 000 ударов в одну секунду, поэтому процесс обработки проходит достаточно быстро, и отверстие диаметром 20 - 30 мм  в стекле толщиной 10 - 15 мм  можно сделать примерно за одну минуту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиография

 

1.     Брюханов А.В., Пустовалов Г.Е., Рыдник В. И.

          Толковый физический словарь.  Основные тер-

          мины: около 3600 терминов. -

          М.: Рус. яз., 1987.

2.       Вилли К.

          Биология.-

         М.: Мир, 1968.

3.      Дубровский И. М.,  Егоров Б. В., Рябошапка К.П.

         Справочник по физике. -

             Киев: Наукова думка, 1986.      

4.       Кикоин И.К., Кикоин А.К.

         Физика: Учеб. для 9 кл. сред. шк. -

              3-е изд. - М.: Просвещение, 1994.

5.       Кошкин Н. И., Ширкевич М.Г.

          Справочник по элементарной физике

           10-е изд., М.: Наука, 1988.

6.        Льоццы  М.

           История физики. -

           М.: Мир, 1970.

8.        Мясников  Л.Л.

           Неслышимый звук.

 

9.        Пирс  Дж.

           Почти всё о волнах.-

         М.: Мир, 1976.

10.      Разговор муравьёв.

            "Наука и жизнь", 1978, No.1, стр. 141

11.       Храмов  Ю. А.

          Физики: Биографический справочник. -

               2-е изд. -  М.: Наука, 1983.

12.     Элементарный учебник физики:

              Учеб. пособие. В 3 т. / Под ред.  Г.С. Ландсберга:

              Т.III. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная 

              физика.

              11-е изд.--М.: Наука. Физматлит, 1995.

13.       Энциклопедический словарь юного                     техника

            / Cост. Б. В. Зубков   С.  В. Чумаков. -

            2-е изд., М.: Педагогика, 1987.