Главная > Общая акустика
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 130. Стоячие волны конечной амплитуды

Рассмотрим квадратичную поправку к стоячей волне в узкой трубе, ограниченной крышками с теми или иными акустическими свойствами: например, крышками абсолютно жесткими, абсолютно мягкими или крышками, характеризующимися каким-либо импедансом и т. п. В качестве волны первого порядка будем каждых раз брать стоячую волну линейной теории, полагая, что квадратичная поправка в начальный момент равна нулю. Мы увидим, что характер поправки существенно зависит от свойств крышек.

Пусть длина трубы равна Совместим начало координат с одним из концов трубы. Начнем со случая абсолютно жестких крышек с обеих сторон трубы. В качестве линейного приближения возьмем стоячую волну номера

В этом случае уравнение (124.9) для квадратичной поправки принимает вид

Как нетрудно убедиться прямой подстановкой, квадратичная поправка, удовлетворяющая начальному условию при это волна

Первые два члена в скобках дают давление, распределенное равномерно вдоль трубы и осциллирующее с двойной частотой вокруг среднего значения Третий член — стоячая волна удвоенного номера (вторая гармоника исходной волны) с амплитудой, нарастающей пропорционально времени, протекшему от начального момента. Аналогично случаю бегущей волны квадратичная поправка и здесь представляет собой вековой член — носит резонансный характер, что объясняется наличием в правой части уравнения члена являющегося для заданных граничных условий собственным решением уравнения без правой части.

Иначе обстоит дело в трубе со свободными концами. В такой трубе за волну первого порядка можно принять

Уравнение (124.9) для квадратичной поправки примет вид

В правой части этого уравнения нет слагаемого, совпадающего с решением уравнения без правой части и удовлетворяющего граничным условиям (обращение давления в нуль на концах трубы). Поэтому и решение не имеет резонансного характера: вековой член отсутствует. В самом деле, одним из частных решений уравнения является периодическая функция

Для получения решения, удовлетворяющего начальному условию, т. е. обращающегося в нуль в момент достаточно добавить к этому частному решению неоднородного уравнения решение однородного уравнения, также обращающееся в нуль на концах трубы, которое принимало бы в начальный момент значение

Дадим наглядное объяснение качественному различию результатов для разобранных двух случаев. Мы видели, что появление квадратичной поправки можно трактовать как результат, воздействия на среду сторонних объемных скоростей. В каждой точке трубы сообщаемая второй гармонике мощность равна произведению сторонней объемной скорости на давление в создаваемой волне. Поскольку сторонние объемные скорости имеют двойную частоту по сравнению с исходной волной, возбуждаться может только волна этой двойной частоты, т. е. волна двойного номера по сравнению с исходной. Но совпадения частот стороннего воздействия и волны недостаточно для того, чтобы происходила перекачка энергии в волну. Действительно, распределение объемной скорости вдоль трубы в обоих случаях имеет вид постоянную составляющую можно не учитывать, так как для всех номеров нормальных волн, кроме первого (в трубе с открытыми концами) работа постоянной составляющей равна нулю. В трубе с жесткими крышками распределение давлений в волне двойной частоты также имеет вид и поэтому работа в каждой точке .всей трубы положительна, в результате чего энергия перекачивается во вторую гармонику. Для трубы же с мягкими крышками давление во второй гармонике распределено по закону ортогонально к распределению сторонних объемных скоростей: работа в разных точках трубы имеет разные знаки, а в целом по трубе равна нулю. В результате вековых членов нет.

В трубе с одной абсолютно жесткой и другой абсолютно мягкой крышкой вторая гармоника не возникнет, потому что в наборе собственных колебаний такой трубы нет четных гармоник: частоты различных номеров колебаний относятся как Наконец,

если крышки в трубе не идеальные, а, например, характеризуются каким-либо импедансом, то набор собственных колебаний в такой трубе также вообще негармонический, так что для какого-либо номера собственных колебаний не найдется колебаний двойной частоты. Сторонние же объемные скорости всегда имеют двойную по отношению к исходной волне частоту. Во всех этих случаях (за исключением двух абсолютно жестких крышек) частота возможных нормальных колебаний не совпадает с частотой стороннего воздействия: вековых членов нет. В этом смысле жесткие крышки — исключительный случай.

1
Оглавление
email@scask.ru