Технология машиностроения

240 Рис. 3. 17. Волна колебания частиц среды: а – продольная; б – поперечная; 1 и 2 – направления и изменение смещений Поперечные упругие волны возникают в твердых телах при сдвиге, кручении, изгибе. В этом случае возникающая деформация сдвига вызывает упругие силы, возбуждающие упругие поперечные волны. Не вдаваясь в сложную физику явлений, отметим лишь, что звуковые волны – суть продольные волны. В жидкостях и газах распространяются только продольные волны, поскольку упругие деформации в них возникают только при сжатии, ибо жидкости и газы обладают только упругостью объема. При сдвиге упругие деформации не возникают. В твердых телах могут распространяться как продольные, так и поперечные волны, так как твердые тела обладают упругостью объема и формы, т.е. стремятся сохранить свою форму при воздействии на них механических сил. При распространении волны происходит перенос энергии упругой деформации и отсутствует перенос (поток) вещества, так как точки положения равновесия, около которых совершают колебания частицы, не перемещаются. Волновой процесс может быть представлен в виде волнового уравнения, которое в общем виде описывает процесс распространения упругих возмущений в среде. Для получения уравнения волны применим второй закон Ньютона к упругой среде: ∑ F x = max. Пусть волна распространяется вдоль упругого стержня (рис. 3.18). Рассмотрим элемент этого стержня, его длина равна ∆ x в невозмущенном состоянии. Пусть при распространении волны левая часть