Технология машиностроения

239 звука. Скорости упругих волн относительно велики: в воздухе при нормальных условиях с  340 м/с, в воде – с  1500 м/с, в стали – с  5000 м/с. Скорость упругих волн не зависит от параметров источника колебаний, а определяется только физическими характеристиками самой среды: чем больше упругость среды, тем значительнее силы, возникающие при деформации, и тем быстрее передается возмущение от частицы к частице. На скорость распространения оказывает влияние и плотность среды: чем выше плотность, тем среда более «инертна», частицы «медленнее» приобретают скорость согласно второму закону Ньютона. Скорость упругих деформаций величина конечная, определяемая упругими свойствами и плотностью среды, другие характеристики не оказывают существенного влияния. Если приложим ухо к одному концу длинной стальной трубы, то при ударе по другому ее концу сначала услышим ухом, приложенным к трубе, удар, переданный металлом трубы, а потом другим ухом – второй удар, принесенный волной, прошедшей через воздух. Эта вторая волна на прохождение того же расстояния затратит в 15 раз больше времени. Частота одного и того же звука в твердом теле и воздухе всегда одинакова, но вследствие большей скорости звука в твердых телах длина звуковой волны в них гораздо больше, чем в воздухе. Однако длина звуковой волны в твердых телах обычно представляет интерес только при вычислении резонансных частот в конструкциях. При совпадении направления колебаний частиц среды с направлением распространения волны возникают так называемые упругие продольные волны (рис. 3.17, а ). Области сжатия и растяжения чередуются. Потенциальная энергия сжатия-растяжения переходит в кинетическую энергию частиц и наоборот. Когда смещение частиц среды происходит в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны, волны называют поперечными (рис. 3.17, б ). Половину периода она смещается вверх (Δ y > 0), а другую половину – вниз (Δ y < 0).