Колебания и волны. Алешкевич В.А - 139 стр.

138                                                         Êîëåáàíèÿ è âîëíû

êàêîå ñðàâíåíèå íå èäåò ñ òîé ýíåðãèåé, êîòîðóþ ïîñûëàþò óëüòðàçâóêîâûå ïóøêè, èñ-
ïîëüçóåìûå ãåðîÿìè íàó÷íî-ôàíòàñòè÷åñêîãî ðîìàíà Ã. Àäàìîâà «Òàéíà äâóõ îêåàíîâ»,
ãäå óëüòðàçâóêîâûì ëó÷îì ÿêîáû ïîâðåæäàþò êîðàáëè è ðàêåòû.
         ñâÿçè ñ âûøåèçëîæåííûì âîçíèêàåò åñòåñòâåííûé âîïðîñ — à êàê æå îáúÿñ-
íèòü ðàçðóøàþùåå äåéñòâèå âçðûâíûõ óäàðíûõ âîëí íà áîëüøîì ðàññòîÿíèè îò ìåñòà
âçðûâà? Îòâåò íà ýòîò âîïðîñ êðîåòñÿ â òîì, ÷òî âçðûâíàÿ óäàðíàÿ âîëíà ïðåäñòàâëÿåò
ñîáîé îäèíî÷íûé èìïóëüñ, è åãî àìïëèòóäà δp óáûâàåò ñ ðàññòîÿíèåì x áîëåå ìåäëåí-
íî, ÷åì ó ãàðìîíè÷åñêîé âîëíû:
                                                 (δp ) 0
                             δp ( x > l íë ) =                .             (6.63)
                                         (1 + x / l íë )1 / 2
       Ïðè âîçðàñòàíèè â ýïèöåíòðå âçðûâà àìïëèòóäû èìïóëüñà (δp ) 0 áóäåò íåîãðà-
íè÷åííî óâåëè÷èâàòüñÿ è âåëè÷èíà δp , êîòîðàÿ ïðè áîëüøîé ìîùíîñòè çàðÿäà îêàæåò-
ñÿ äîñòàòî÷íîé äëÿ ðàçðóøåíèÿ ïðåïÿòñòâèÿ.
        Íàäî îòìåòèòü, ÷òî òåì íå ìåíåå íåëèíåéíîå çàòóõàíèå íå îãðàíè÷èâàåò øèðî-
êîå ïðèìåíåíèå óëüòðàçâóêà â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ, ïîñêîëüêó l íë îáû÷íî ñðàâíèìà
ñ ðàçìåðàìè ëàáîðàòîðíûõ àêóñòè÷åñêèõ ñèñòåì èëè ïðåâîñõîäèò èõ.
        Äî ñèõ ïîð ìû ãîâîðèëè î ðàñïðîñòðàíåíèè òîëüêî îäíîé âîëíû. Îäíàêî åñëè
ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ, íàïðèìåð, äâå âîëíû ñ ÷àñòîòàìè ω1 è ω 2 , òî íåëèíåéíîå âçàèìî-
äåéñòâèå ìåæäó íèìè ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ âîëí ñ äðóãèìè ÷àñòîòàìè. Ñðåäè íèõ âîë-
íû ñ êðàòíûìè ÷àñòîòàìè n1ω1 è n2 ω2 (ãàðìîíèêè) è âîëíû ñ êîìáèíàöèîííûìè ÷àñòî-
òàìè n1ω1 ± n2 ω2 ( n1 è n 2 — öåëûå ÷èñëà).  àêóñòèêå, ãäå äèñïåðñèÿ îòñóòñòâóåò, âñå
ýòè âîëíû äâèæóòñÿ ñ îäèíàêîâîé ñêîðîñòüþ, ïîýòîìó îíè ìîãóò ýôôåêòèâíî âçàèìî-
äåéñòâîâàòü ìåæäó ñîáîé, ïðîõîäÿ áîëüøèå ðàññòîÿíèÿ.
Ãåíåðàöèÿ ãàðìîíèê è âîëí ñ êîìáèíàöèîííûìè ÷àñòîòàìè èìååò ìíîãî÷èñëåííûå ïðè-
ìåíåíèÿ. Ïðîèëëþñòðèðóåì ñêàçàííîå íà äâóõ ïðèìåðàõ.
       1. Ïðè èçó÷åíèè óïðóãèõ è ïðî÷íîñòíûõ ñâîéñòâ òâåðäûõ ìàòåðèàëîâ èõ îáû÷-
íî ïîäâåðãàþò áîëüøèì íàãðóçêàì ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ ïðåññîâ, ðàçâèâàþùèõ äàâ-
ëåíèÿ, áëèçêèå ê ïðåäåëàì ïðî÷íîñòè ýòèõ ìàòåðèàëîâ èëè ïðåâîñõîäÿùèå èõ, ò.å. äåñÿò-
êè òûñÿ÷ àòìîñôåð. Âìåñòî ýòîé ãðîìîçäêîé è äîðîãîñòîÿùåé àïïàðàòóðû èñïîëüçóþò
ìåòîäû íåëèíåéíîé àêóñòèêè. Äëÿ ýòîãî ê îäíîìó òîðöó îáðàçöà èññëåäóåìîãî ìàòåðèà-
ëà ïðèêëåèâàþò ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé èçëó÷àòåëü ìîùíîé àêóñòè÷åñêîé âîëíû ÷àñòîòû
ω . Íà äðóãîì êîíöå îáðàçöà ïîìåùàþò òàêîé æå ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé ïðåîáðàçîâàòåëü
(ïðèåìíèê çâóêà), íà âûõîäå êîòîðîãî ðåãèñòðèðóþò è çàòåì îáðàáàòûâàþò ýëåêòðè÷åñ-
êèé ñèãíàë. Ïîñëåäíèé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñóïåðïîçèöèþ êîëåáàíèé íà ÷àñòîòàõ ω ,
2ω , 3ω è ò.ä. Ãîâîðÿò, ÷òî ñèãíàë ñîñòîèò èç îñíîâíîé, âòîðîé, òðåòüåé è ò.ä. ãàðìîíèê.
Ñèãíàë íà îñíîâíîé ÷àñòîòå íåñåò èíôîðìàöèþ î ëèíåéíîì ìîäóëå Þíãà, òàê êàê ñî-
ãëàñíî çàêîíó Ãóêà äåôîðìàöèè ïðîïîðöèîíàëüíû ïðèëîæåííûì íàïðÿæåíèÿì. Â îáëà-
ñòè áîëüøèõ íàïðÿæåíèé âñëåäñòâèå ïëàñòè÷íîñòè è òåêó÷åñòè ìàòåðèàëà ñâÿçü äåôîð-
ìàöèé è íàïðÿæåíèé îïèñûâàþò ñ èñïîëüçîâàíèåì íåëèíåéíûõ ìîäóëåé. Èíôîðìàöèþ