НЕЛИНЕЙНАЯ АКУСТИКА
область
акустики,
изучающая
явления, для описания которых обычные приближения линейной теории звука
недостаточны и необходим учёт нелинейных членов ур-ний гидродинамики и
ур-ния состояния. Обычно такие явления (т. н. нелинейные эффекты) становятся
существенными лишь при достаточно больших амплитудах звуковых волн; в этом
смысле предмет изучения H. а.- звуковые поля большой интенсивности, напр,
распространение мощных ультразвуковых и звуковых (ударных) волн, генерация
интенсивных паразитных колебаний при работе ракетных двигателей и т. п.
Распространение интенсивных звуковых
волн (наз. также волнами конечной амплитуды) обладает рядом существенных
особенностей. Одна из них - изменение формы волны при её распространении
- обусловлена разницей в скоростях перемещения различных точек её профиля:
точки, соответствующие областям сжатия, "бегут" быстрее точек, соответствующих
областям разрежения. Происходит это потому, что скорость звука в области
сжатия больше, чем в области разрежения; кроме того, волна увлекается средой,
к-рая в области сжатия движется в направлении распространения волны, а
в области разрежения - в противоположном направлении. Для волн малой амплитуды
эта разница скоростей пренебрежимо мала, и потому распространение таких
волн происходит практически без изменения их формы, в соответствии с решениями
линейной акустики, принимающей скорость звука постоянной для всех точек
профиля волны. В случае же волн большой интенсивности накапливающийся эффект
изменения формы первоначально синусоидальной волны может привести к такому
увеличению крутизны отдельных участков её профиля, что на каждом периоде
её появятся разрывы и образуется периодическая ударная волна пилообразной
формы (рис.).
Фотография формы первоначально синусоидальной
волны на расстоянии в 100 длин волн от излучателя.
В отличие от волн малой амплитуды,
интенсивные звуковые волны не подчиняются суперпозиции принципу. К
числу нелинейных эффектов относятся также давление звука и акустич.
течения (см.
Акустический ветер), существенные для нек-рых технологич.
процессов.
Лит.: 3 а р е м б о Л. К. и
К р асильников В А, Введение в нелинейную акустику, M , 1966; Физика и
техника мощного ультразвука, под ред. Л. Д. Розенберга, [кн. 2], M., 1968.
А Б В Г Д Е Ё 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