Co to jest PRĘDKOŚĆ FAZOWA FAL SPRĘŻYSTYCH.

Co to znaczy PRĘDKOŚĆ FAZOWA FAL SPRĘŻYSTYCH.: Prędkością fazową albo prędkością rozchodzenia się fali jednowymiarowej jest szybkość ruchu punktu o ustalonej fazie drgania. W razie fal dwuwymiarowych albo trójwymiarowych będzie to szybkość ruchu linii fazowej albo powierzchni fazowej w kierunku odpowiedniego wektora falowego ( powierzchnia fazowa (falowa). P.f.f.s. zależy od właściwości ośrodka, gdzie fale się rozchodzą. Szybkość fazowa podłużnych fal sprężystych w ośrodku jednorodnym: gdzie K - moduł ściśliwości objętościowej ośrodka, ρ - gęstość ośrodka. Szybkość rozchodzenia się fal poprzecznych w stałym, nieograniczonym ośrodku izotropowym wynosi: gdzie G - moduł sprężystości postaciowej ośrodka, ρ - jego gęstość. Szybkość rozchodzenia się fal podłużnych w pręcie, związanych z jego wzdłużnym odkształceniem jest równa: gdzie E - moduł Younga. Wartość prędkości fazowej w gazie (doskonałym) zależy od rodzaju procesu sprężania gazu. Rozpatruje się dwa skrajne przypadki: a) mechanizm izotermiczny: gdzie R - stała gazowa, T - temp. w skali absolutnej, - masa cząsteczkowa gazu. Po podstawieniu danych dla powietrza w uwarunkowaniach normalnych ( stała gazowa): po = 1013 hPa, ρo = 1,29 kg/m2, otrzymujemy Vt = 280 m/s. Wartość ta nie zgadza się z wartością doświadczalną Vpow = 332 m/s. Przyczyną tej niezgodności jest fakt, iż mechanizm izotermiczny powinien przebiegać bardzo bez pośpiechu (Quasistatycznie). b) mechanizm adiabatyczny: - wykładnik adiabaty, dla powietrza κ = 1,40. Po podstawieniu do wzoru wartości po, ρo, κ otrzymujemy VQ = 322 m/s = Vpow w zgodności z doświadczeniem. W okresie przejścia fali dźwiękowej poprzez gaz sprężanie i rozprężanie gazu zachodzi adiabatycznie ( przemiany gazowe). Podane wzory na szybkość dźwięku nie wprowadzają zależności prędkości rozchodzenia się fali dźwiękowej od jej częstotliwości. Należy jednak mieć na względzie fakt, iż w rzeczywistości szybkość fal sprężystych jest stała tylko w dziedzinie dostatecznie małych częstotliwości, lub odmiennie, w dziedzinie dostatecznie sporych długości fal. W razie ciał stałych zakres ten jest określony warunkiem, w przekonaniu którego długość fali λ musi być wiele większa od stałej sieci krystalicznej a. Szybkość dźwięku nie zależy od częstotliwości tylko wtedy, gdy spełniony jest warunek λ >> a. Jeśli długość fali staje się porównywalna ze stałą sieci, to szybkość rozchodzenia się fali sprężystej rozpoczyna silnie zależeć od częstotliwości fali. Zdarzenie to nazywa się dyspersją fal sprężystych albo dyspersją dźwięku