Скоростта на звука в твърди тела се определя от изразите



Дата24.10.2018
Размер28.99 Kb.
2. Разпространение на звуковите вълни. Скорост на звука и зависимост от свойствата на средата. Шум - измерване. Шумозащита. Ултразвук. Ултразвукови генератори и приемници. Приложение в медицината. Инфразвук. Звукови методи за диагностика.

Източници на звук могат да бъдат всички тела (твърди, течни и газообразни) трептящи с честота 20Hz – 20 kHz. Скоростта на звука зависи от физичните свойства на средата, в която се разпространява (плътност, еластичност, температура). Тя не зависи от честотата, т.е. и ултразвукът, и звукът, и инфразвукът имат еднакви скорости.

Скоростта на звука в твърди тела се определя от изразите:

за надлъжни вълни и за напречни вълни

Тук E и G са съответно модулът на линейна деформация (модул на Юнг) и модулът на деформация при хлъзгане,  е съответно плътността на веществото.

Скоростта на звука в течности и газове се определя :

, където К е модулът на обемна деформация, при газове тази формула добива вид: , където  е адиабатната константа, а p налягането на газа.

Ето някои типични скорости на звука в различни среди:

Въздух – 340m/s, вода – 1500 m/s, кръв 1570 m/s, мускул – 1585 m/s, черепна кост – 4080 m/s, стомана - 5050 m/s, стъкло – 6000 m/s.
При разпространение на звука са му присъщи всички свойства на вълновите движения. Например при преминаване от една среда в друга звуковата вълна търпи отражение и пречупване, отражението е толкова по-голяма колкото по-голяма е разликата в скоростите на звука в двете среди.

При отражение в отворено пространство възниква ЕХО, а при отражение в затворено помещение възниква РЕВЕРБЕРАЦИЯ (послезвучене).

Ако източникът на звука и приемникът се движат, то приемникът приема друга честота, различна от излъчената, явлението се нарича ефект на ДОПЛЕР:

, този ефект лежи в основата на ехографията.

Шумът представлява продължителен звук , със сложен почти непрекъснат спектър, разглежда се като съставен от голямо число непериодични звукови импулси. Спектърът му се мени непрекъснато.. Количествена характеристика – гръмкост, измерва се в децибели dB.

Пример: 0 dB – праг на чуване, 40 dB – разговорна реч, 80 dB – силен вик, шумна улица, 120 dB – пневматичен чук, шум от излитащ самолет, 130 dB - праг на болката.

Звукът се регистрира посредством микрофони, хидрофони, геофони, виброметри. Приемниците работят на основата на различни ефекти и по този признак биват: електродинамични, електростатични, пиезоефект, магнитострикция, оптоакустични.

Шумозащита се осъществява най-лесно с изолиране със силноотразяващи звука повърхности или с нееластични и силно порести тела, които много добре поглъщат звука (стиропор, вата, перлит, газобетон). Характеризират се с коефициент на звукопоглъщане, също в децибели dB се измерва. Шум над 70 dB се понася трудно, , това е норма за промишлени сгради, за болница е 45 dB, за жилищна сграда е 50-55 dB.


Ултразвук – честота над 20 kHz, - характеризира се с къса дължина, лесно се постига висок интензитет. Лесно се насочва и се формира в звуков сноп. Основа на ехографията, която работи с отразен звуков сигнал от тъканите, използва се ултразвук в диапазона 1-10 MHz. Трансдюсерът се състои от пиезокристал, излъчващ кратки ултразвукови импулси въвеждащи се в тялото през контактен гел за намаление на отражението от кожата. Най-често излъчвателят се използва също и за детектор на отразения сигнал. Има преимущества пред рентгенографията, че няма вредно облъчване, не изисква контрастно вещество, ниска цена.

Друго приложение на ултразвука е с използване ефекта на Доплер, основно за измерване на кръвния ток (скоростта на кръвта), измерване на скоростта на различни подвижни органи – например с доплерова ехокардиография се прави диагностика на работата на сърцето.



Приложение на ултразвука за лечение – литотрипсия, за разбиване на камъни в бъбреците, действа с механичен и топлинен ефект, ултрафонофорезата е метод за въвеждане на лекарства през кожата чрез усилване на дифузията и осмозата през клетъчните мембрани.
Инфразвук – честота под 20 Hz, генерира се от много природни явления, вятър, морски вълни. Има голяма дължина на вълната и се поглъща слабо. Не се възприема от слуховия апарат, а от тялото на човека. Много опасно е ако настъпи резонанс, съвпадане на неговата честота със собствената честота на някой орган. Въздействието му върху човека е неблагоприятно, умора, главоболие.


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница