Введение в механику сплошных сред. Чеботарев А.Ю. - 22 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

M5
dt
+ ρ div = 0, ρ
d
dt
=
~
p + ρ ,
p = p(ρ, s),
ds
dt
= 0.
M5
ρ = ρ
0
, s = s
0
, p
0
= p(ρ
0
, s
0
)
M5
M6 :
t
+
1
ρ
0
~
p = ,
1
c
2
ρ
t
+ ρ
0
div = 0.
c
2
c
2
=
p
ρ
¯
¯
¯
¯
ρ=ρ
0
> 0.
c
M6
2
p
t
2
c
2
p = F, F = c
2
ρ
0
div ,
c
p = Re[Φ(x)e
ikct
], = Re[ (x)e
ikct
], F = Re[ϕ(x)e
ikct
].
Φ
∆Φ + k
2
Φ = g, g =
ϕ
c
2
,
k = ω/c
22                                                         Ìåõàíèêà Ñïëîøíûõ Ñðåä

íåòåïëîïðîâîäíîãî ãàçà    (óðàâíåíèÿ ãàçîâîé äèíàìèêè)
                    
                         dρ                  dv     ~ + ρf,
                            + ρ div v = 0, ρ     = −∇p
                M5        dt                   dt
                                      ds
                         p = p(ρ, s),    = 0.
                                       dt
     Êîëåáàòåëüíûå äâèæåíèÿ ñ ìàëûìè àìïëèòóäàìè ñïëîøíîé ñðåäû, îïè-
ñûâàåìîé ñèñòåìîé M 5, íàçûâàþòñÿ çâóêîâûìè âîëíàìè. Â îêðåñòíîñòè
íåêîòîðîãî ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ ρ = ρ0 , s = s0 , p0 = p(ρ0 , s0 ) ìîæíî ïðî-
âåñòè ëèíåàðèçàöèþ ìîäåëè M 5.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåòñÿ ñèñòåìà ëèíåéíûõ
óðàâíåíèé àêóñòèêè
                          ∂v  1 ~      1 ∂ρ
                 M6 :        + ∇p = f, 2    + ρ0 div v = 0.
                          ∂t  ρ0       c ∂t
Çäåñü ÷åðåç c2 îáîçíà÷åíà âåëè÷èíà
                                       ¯
                                2  ∂p ¯¯
                               c =          > 0.                           (4.4.1)
                                   ∂ρ ¯ρ=ρ0

Çíàê ïðîèçâîäíîé â (4.4.1) îáóñëîâëåí òåì, ÷òî äàâëåíèå âñåãäà ðàñòåò ñ óâå-
ëè÷åíèåì ñêîðîñòè. Âåëè÷èíà c íàçûâàåòñÿ ñêîðîñòüþ çâóêà. Ñìûñë òàêîãî
íàçâàíèÿ ñòàíîâèòñÿ ïîíÿòíûì, åñëè â M 6 èñêëþ÷èòü ñêîðîñòü è äëÿ äàâëå-
íèÿ ïîëó÷èòü ïîëó÷èòü âîëíîâîå óðàâíåíèå
                        ∂2p
                          2
                            − c2 ∆p = F, F = −c2 ρ0 div f,                 (4.4.2)
                        ∂t
â êîòîðîì c èãðàåò ðîëü ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîçìóùåíèé.

     Âåñüìà èíòåðåñíûìè äëÿ ïðèëîæåíèé ÿâëÿþòñÿ ãàðìîíè÷åñêèå ïðîöåññû,
äëÿ êîòîðûõ çàâèñèìîñòü õàðàêòåðèñòèê çâóêîâîãî ïîëÿ îò âðåìåíè èìååò
âèä:
          p = Re[Φ(x)e−ikct ], v = Re[V(x)e−ikct ], F = Re[ϕ(x)e−ikct ].

 ýòîì ñëó÷àå èç (4.4.2) äëÿ ôóíêöèè Φ ïîëó÷àåòñÿ ñòàöèîíàðíîå óðàâíåíèå
Ãåëüìãîëüöà
                                                    ϕ
                            ∆Φ + k 2 Φ = g, g = −      ,                   (4.4.3)
                                                    c2
ãäå k = ω/c  âîëíîâîå ÷èñëî.