Нелінійна акустика
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Нелінійна акустика

Нелінійна акустика, область акустики, що вивчає явища, для опису яких звичайні наближення лінійної теорії звуку недостатні і необхідний облік нелінійних членів рівнянь гідродинаміки і рівняння стану. Зазвичай такі явища (так звані нелінійні ефекти) стають істотними лише при чималих амплітудах звукових хвиль; у цьому сенсі предмет вивчення Н. а. — звукові поля великої інтенсивності, наприклад поширення потужних ультразвукових і звукових (ударних) хвиль, генерація інтенсивних паразитних коливань при роботі ракетних двигунів і т.п.

  Поширення інтенсивних звукових хвиль (званих також хвилями кінцевої амплітуди) володіє рядом істотних особливостей. Одна з них — зміна форми хвилі при її поширенні — обумовлена різницею в швидкостях переміщення різних крапок її профілю: крапки, відповідні областям стискування, «біжать» швидше за крапки, відповідні областям розрідження. Відбувається це тому, що швидкість звуку в області стискування більша, ніж в області розрідження; крім того, хвиля захоплюється середовищем, яке в області стискування рухається у напрямі поширення хвилі, а в області розрідження — в протилежному напрямі. Для хвиль малої амплітуди ця різниця швидкостей нехтує мала, і тому поширення таких хвиль відбувається практично без зміни їх форми, відповідно до рішень лінійної акустики, що приймає швидкість звуку постійної для всіх точок профілю хвилі. У разі ж хвиль великої інтенсивності ефект зміни форми, що накопичується, спочатку синусоїдальної хвилі може привести до такого збільшення крутості окремих ділянок її профілю, що на кожному періоді її з'являться розриви і утворюється періодична ударна хвиля пилкоподібної форми ( мал. ).

  На відміну від хвиль малої амплітуди, інтенсивні звукові хвилі не підкоряються суперпозиції принципу . До нелінійних ефектів відносяться також тиск звуку і акустичного перебігу (див. Акустичний вітер ) , істотні для деяких технологічних процесів.

  Літ.: Зарембо Л. До. і Красильников Ст А., Введення в нелінійну акустику, М., 1966; Фізика і техніка потужного ультразвука, під ред. Л. Д. Розенберга, [кн. 2], М., 1968.

 

Фотографія форми спочатку синусоїдальної хвилі на відстані в 100 довжин хвиль від випромінювача.