Основы Акустики Скучик
- М., 1975; Скучик Е. Основы акустики: В 2. Теоретические основы акустики океана.
- Www.dp5.ru - Скучик Е. Основы акустики.
Специальность: Акустика, код специальности. Основы акустики. М.: Мир, 1976.
ПРОГРАММА-МИНИМУМ кандидатского экзамена по специальности 01.04.06 'Акустика' по техническим и физико-математическим наукам Введение В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: гидродинамика и теория упругости, теория колебаний и волн, физическая акустика, техническая акустика. Программа разработана экспертным советом по физике Высшей аттестационной комиссии при участии Акустического института им.
Н.Н.Андреева и МГУ им. Гидродинамика и теория упругости. Уравнения гидродинамики идеальной и вязкой теплопроводящей жидкости. Пределы применимости приближения сплошной среды, связь с кинетическим описанием.
Акустическая, температурная и вихревая моды теплопроводящей среды. Адиабатическая и изотермическая скорости звука. Коэффициент затухания звука в среде с малыми вязкостью и теплопроводностью. Сжимаемая и несжимаемая жидкость. Потенциальные и вихревые течения идеальной жидкости.
Интегралы Бернулли и Коши-Лагранжа. Теорема Томпсона о циркуляции скорости жидкости. Гравитационно-капиллярные волны на поверхности жидкости. Внутренние гравитационные волны в стратифицированной жидкости; частота Брента-Вяйсяля. Течения вязкой жидкости (Пуазейля, Куэтта).
Затопленная струя. Пограничный слой, уравнения Прандтля. Ударные волны. Изменение параметров среды при переходе через разрыв. Ширина ударного фронта.
Скорость распространения ударных волн по невозмущенной среде. Гидродинамические неустойчивости. Число Рейнольдса. Переход к турбулентности. Развитая турбулентность.
Фракталы, число Фейгенбаума. Гидродинамика сверхтекучей жидкости. Подходы Эйлера и Лагранжа к описанию сплошной среды, основания для использования различных подходов в гидродинамике и теории упругости. Уравнения теории упругости.
Закон Гука для изотропных и анизотропных тел. Линеаризация уравнений для малых возмущений. Продольные и сдвиговые волны в изотропном теле. Волны в твердых средах в присутствии границ (Рэлея, Лэмба, Лява, клиновые волны).
Упругие волны в кристаллах. Волны в пьезо- и сегнетоэлектриках, магнетиках. Теория колебаний и волн. Линейные и нелинейные колебательные системы с одной степенью свободы. Явление резонанса. Импульсная переходная и частотная передаточная характеристики линейной системы.
Резонатор Гельмгольца. Сферически-симметричные колебания газового пузырька в жидкости, уравнение Рэлея.
Колебательные системы с двумя и многими степенями свободы. Нормальные колебания. Вынужденные колебания, теорема взаимности. Колебания периодических цепочек (точечные массы с упругим взаимодействием ближайших соседей). Акустическая и оптическая моды. Собственные и вынужденные колебания распределенных систем конечных размеров.
Разложение вынужденных колебаний по собственным функциям системы (модам). Колебания недеформируемых тел, погруженных в жидкость. Сила сопротивления колебаниям сферы в идеальной и вязкой среде. Волновое уравнение (вывод из уравнений гидродинамики и теории упругости). Плоские однородные и неоднородные волны.
Плотность и поток энергии. Сферические и цилиндрические волны. Пространственно-временной спектр Фурье волнового поля; его представление в виде суммы гармонических плоских волн. Отражение и преломление акустических волн на плоской границе раздела двух сред. Закон Снеллиуса. Формулы Френеля.
Поле в среде при падении под углом, большем критического. Плотность и поток энергии. Акустический импеданс. Отражение от импедансной границы. Распространение волнового пакета в диспергирующей среде. Фазовая и групповая скорости.
Теория дисперсии Мандельштама-Леонтовича. Физические причины появления зависимости скорости звука от частоты.
Принцип Гюйгенса-Френеля. Формулы Грина и Кирхгофа. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Дифракция на круглом и прямоугольном отверстии (экране), принцип Бабине. Излучение звука пульсирующей и колеблющейся сферами. Монопольное и дипольное излучение, сопротивление излучению и присоединенная масса.
Поршневой излучатель в плоском экране. Ближнее и дальнее поле. Характеристика направленности. Волны в средах с крупномасштабными неоднородностями. Приближение геометрической акустики. Уравнения эйконала, переноса, дифференциальное уравнение луча. Лучи и поле волны в слоисто-неоднородных средах.
Ход лучей в подводном звуковом канале. Физическая акустика. Скорость распространения и механизмы затухания акустических волн в газах, жидкостях, твердых телах, полимерах и биотканях. Способы возбуждения и приема акустических волн в различных средах и частотных диапазонах. Электроакустические преобразователи: электродинамические, пьезоэлектрические, магнитострикционные.
Электромеханические аналогии. Методы измерения характеристик акустических полей: колебательной скорости, акустического давления, скорости распространения, поглощения, интенсивности. Волны в узких трубах переменного сечения, уравнение Вебстера.
Акустические волноводы (плоский слой, волноводы с прямоугольным и круглым сечением). Нормальные волны. Дифракция звука на телах канонической формы (сфера, цилиндр). Дифракция света на ультразвуке.
Рассеяние звука на малых препятствиях, пузырьках газа в жидкостях и неровностях границ. Распространение звука в движущейся среде. Движущиеся источники. Эффект Допплера.
Излучение при сверхзвуковом движении, переходное излучение. Флуктуации амплитуды, фазы и угла прихода луча при распространении звука в случайно-неоднородной среде.
Аэродинамическая генерация звука. Уравнение Лайтхилла. Радиационное давление и акустические течения. Римановы (простые) волны.
Акустическое число Маха. Искажение профилей бегущих волн, генерация гармоник. Взаимодействие плоских волн и пучков.
Пилообразные волны. Нелинейное затухание и эффект насыщения. Учет вязкости.
Уравнение Бюргерса. Акустическое число Рейнольдса. Техническая акустика. Излучающие и приемные электроакустические преобразователи.
Метод электромеханических аналогий. Активные материалы для пьезоэлектрических и магнитострикционных преобразователей. Коэффициент электромеханической связи. Частотные характеристики, коэффициент нелинейных искажений.
Коэффициент полезного действия излучателей и помехоустойчивость приемников. Преобразователи для воздушной среды. Диффузорные и рупорные громкоговорители. Микрофоны - приемники звукового давления и градиента давления. Газодинамические источники звука, свистки, сирены. Гидродинамические излучатели и гидрофоны (приемники акустического давления и градиента давления). Гидроакустические антенны.
Характеристики направленности. Методы электронного формирования характеристик направленности антенных решеток и управления ими.
Профиль скорости звука и структура звукового поля в океане. Подводный звуковой канал.
Приповерхностный канал. Звук в мелком море. Пассивная гидролокация. Шумы океана и корабля. Выделение сигнала из помех. Оптимальная фильтрация.
Уравнение дальности, методы и точность пеленгования. Активная гидролокация. Отражение звука корпусом и кильватерным следом корабля. Виды зондирующих сигналов, их оптимальная обработка в присутствии шумовой и реверберационной помех.
Параметрические излучающие и приемные антенны. Характеристики направленности.
Методы гидроакустической связи, навигации, рыболокации, съемки рельефа дна, определения глубины места и абсолютной скорости движения. Механические, аэродинамические и гидродинамические источники шумов.
Скучик Основы Акустики Том 2 Скачать
Транспортные шумы. Звукопоглощение и звукоизоляция. Звукопоглощающие материалы и конструкции для воздушной среды. Пористые материалы, резонансные поглотители. Активные методы подавления шума.
Статистическая и волновая теория акустики помещений. Оптимальное время реверберации. Акустика больших помещений (неравномерность поля, искажения нестационарных сигналов, явление эхо) и методы ее улучшения. Методы акустических измерений и калибровки преобразователей. Специальные помещения и установки для измерений в воздухе и в воде.
Заглушенная камера, заглушенный гидробассейн. Ультразвуковые технологии (осаждение аэрозолей, очистка поверхностей, дегазация жидкостей, эмульгирование, обработка материалов, сварка). Ультразвуковая медицинская диагностика.
Интенсивный ультразвук в терапии и хирургии. Ультразвуковые методы измерений и неразрушающего контроля. Дефектоскопия промышленных изделий, строительных материалов и конструкций.
Взаимодействие волн пространственного заряда с акустическим полем, акустоэлектрический эффект. Принципы работы акустоэлектронных устройств (усилители ультразвука, линии задержки, фильтры, конвольверы, запоминающие устройства). Возбуждение и прием поверхностных акустических волн (ПАВ), устройства обработки сигналов на ПАВ. Взаимодействия света со звуком. Дифракция Брэгга и Рамана-Ната. Принципы работы устройств акустооптики (модуляторы и дефлекторы света, преобразователи свет-сигнал, акустооптические фильтры), анализаторы спектра и корреляторы.
Примечание: При подготовке к кандидатскому экзамену по отрасли технических наук внимание соискателей акцентируется на разделе 4 данной программы. Основная литература.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. М.: Наука, 1986; Теория упругости. М.: Наука, 1987. Бреховских Л.М., Гончаров В.В.
Введение в механику сплошных сред. М.: Наука, 1982.
Горелик Г.С. Колебания и волны. Введение в акустику, радиофизику и оптику. М.:Л.: Гостехтеориздат, 1950. Мигулин В.В., Медведев В.И., Мустель Е.Р., Парыгин В.Н.
Основы теорииколебаний. М.: Наука, 1988. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. М.: Наука, 1990.
Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973. Основы акустики. М: Мир, 1976,. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику.
М.: Наука, 1984. М.: Мир, 1982.
Акустика в задачах/Под ред. Гурбатова, О.В.
М.: Наука, 1996. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1980. Ультразвук: Маленькая энциклопедия/Под ред.
Энциклопедия, 1979. Дополнительная литература. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды.
М.: Наука, 1981. Бирюков С.В., Гуляев Ю.В., Крылов В.В., Плесский В.П. Поверхностные акустические волны в неоднородных средах. М.: Наука, 1981. Викторов И.А.
Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука, 1981.
Руденко О.В., Солуян С.И. Теоретическике основы нелинейной акустики. М.: Наука, 1975. Наугольных К.А., Островский Л.А.
Нелинейные волновые процессы в акустике. М.: Наука, 1990. Лепендин Л.Ф. М.: Высшая школа, 1978. Акустические волны. Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. М.: Мир, 1990.
Клещев А.А., Клюкин И.И. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1987. Михайлов И.Г., Соловьев В.А., Сырников Ю.П. Основы молекулярной акустики.
М.: Наука, 1964. Агранат Б.А., Дубровин М.Н., Хавский Н.Н., Эскин Г.И. Основы физики и техники ультразвука. М.: Высшая школа, 1987.
Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Физические основы акустооптики.
М.: Радио и связь, 1985. Иофе В.К., Корольков В.Г., Сапожков М.А. Справочник по акустике. М.: Связь, 1979. Справочник по технической акустике. Л.: Судостроение, 1980. Применение ультразвука в медицине.
Физические основы/Под ред. М.: Мир, 1989.
Акустика АКУСТИКА (от греч. Akustikos - слуховой) - область физики, в к-рой исследуются упругие и волны от самых низких частот (условно от 0 Гц) до предельно высоких (10 12-10 13 Гц), процессы их возбуждения и распространения, взаимодействие их с веществом и разнообразные применения.
А.- одна из самых древних областей знания. Она возникла за неск. Как учение о звуке, т.
Скучик Основы Акустики
Об, воспринимаемых человеческим ухом (отсюда и происхождение назв. Начало становления А. Науки (17 в.) связано с исследованиями системы, музыкальных тонов, их источников (струны, трубы), с измерениями скорости распространения звука. Развивалась как раздел механики.
Создавалась общая теория ме-ханич. Колебаний, и распространения звуковых волн в среде, разрабатывались методы измерений параметров звуковых волн - звукового давления, потока энергии, скорости распространения. Диапазон исследуемых упругих волн расширился и охватил области ниже (инфразвук) и выше области слышимых частот.
Создание методов разложения сложного колебат. Процесса на простые составляющие (метод Фурье) заложило основы анализа звука н синтеза сложного звука из простых составляющих. Весь этот классич. Этап развития А. Подытожен к нач.
Новый этап развития А. Начался в 20-е гг. В связи с развитием радиотехники и радиовещания, к-рые вызвали необходимость разработки методов и средств преобразвания эл-магн.
Энергии в акустическую, и обратно. В связи с развитием электроники и строения вещества возникли новые направления в А. Можно выделить ряд разделов. Общие закономерности излучения, распространения и приёма упругих колебаний п волн изучает теория звука, широко использующая матем.
Методы, разработанные в общей теории колебаний и волн. Наряду с волновым подходом для рассмотрения задач распространения звука в определ. Условиях (малость длины волны по сравнению с масштабом препятствий) пользуются и представлениями о звуковых лучах. По этому методич.
Признаку из общей теории звука выделяется раздел лучевой А., или (аналогично геом. Применительно к различным характерным моделям сред распространения волн и адекватным им методам рассмотрения акустич. Полей сформировались такие направления теории звука, как статистич. А., акустика движущихся сред, кристаллоакустика. Быстро развивается,связанная с изучением волн большой амплитуды, для к-рых свойства среды нельзя, как при классич. Подходе, считать неизменными; сами звуковые волны большой интенсивности возмущают среду, вследствие чего нарушается и возникает взаимодействие разл.
Волновых мод. Развитие нелинейной А. Обусловлено, в частности, мощным техн.
Прогрессом и возникшей необходимостью рассмотрения излучения звука источниками большой мощности. Важнейший раздел А., наиб. Тесно связанный с другими ведущими областями совр. Физики,- физ.
А., занимающаяся изучением особенностей распространения упругих волн в веществе - газообразном, твёрдом или жидком, исследованием взаимодействия волн с веществом на разных уровнях, в частности, акустооптического, фонон-фононного взаимодействия и др. Видов взаимодействия упругих волн с квазичастицами. Подразделами физ. Являются,квантовая А., оптоакустика и др. А.- неотъемлемая часть арсенала эксперим.
Средств совр. Распространение акустич. Волн в естеств. Средах - атмосфере, водах Мирового океана, в земной коре и связанные с этим явления изучаются в атмосферной акустике, гидроакустике, геоакустике. Волны являются важнейшим средством зондирования этих сред, средством получения информации об их строении и о наличии в них разнообразных включений. К гидроакустике тесно примыкает такая важная и широко развитая прикладная область, как.
Изучает вопросы эл-акустич. Преобразований и связана со всеми др. Областями А., т. Аппаратура для разл. Видов акустич. Измерений, как правило, базируется на преобразовании акустич. Сигналов в электрические, а способы излучения звука в большинстве случаев основаны на преобразовании электрич.
Энергии в акустическую. К электроакустике относится и изучение фундам. Вопросов, связанных с эффектами эл-механич.
И эл-акустич. Преобразований в веществе, поэтому здесь она тесно смыкается с физ.
К прикладным областям А. Можно отнести архитектурную А., строительную А., музыкальную А., а также весьма большой раздел совр. А., связанный с изучением и вибраций и созданием методов борьбы с ними. Изучение аэродинамич.
Генерации шумов большой интенсивности относится к проблемам нелинейной акустики; здесь имеется также самая тесная связь с совр. Аэродинамикой, так что иногда говорят о спец. Огромное прикладное значение как в технике физ. Эксперимента, так и в промышленности, на транспорте, в медицине и др.
УЗ-техника (см. ).В устройствах УЗ-техники используются как ультразвуковой, так и гиперзвуковой, а частично и звуковой диапазоны частот.
УЗ применяется как средство воздействия на вещество (напр., УЗ-технология в промышленности, терапия и хирургия в медицине), для получения информации (контрольно-измерит. Применения УЗ, УЗ-диагностика, гидролокация), обработки сигналов ( акустоэлектроника, акустооптика). Особый раздел А.- биол.
А.- занимающаяся вопросами распространения акустич. Волн в живых тканях, воздействия УЗ на биоткань, изучением звукоизлучающих и звукопринимающих органов у живых организмов. Исследованием органов и процессов звуковосприятия и звукоизлучения у человека, а также проблемами речеобразования, передачи и восприятия речи занимается физиологич.
И психологич. Результаты этих исследований используются в звукотехнике, архитектурной А., при разработке систем передачи речи, в теории информации и связи, в музыке, медицине, биофизике и т. Лит.: Стретт Дж. (лорд Рэлей), Теория звука, пер.
С англ., 2 изд., т. 1-2, М., 1955; Михайлов И. Г., Соловьев В. А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Физическая акустика, под ред. Терстона, пер. 1-7, М., 1966-74; Физика и техника мощного ультразвука, под ред.
Розенберга, кн. 1-3, М., 1967-70; Исакович М. А., Общая акустика, М., 1973; Эльпинер И. Е., Биофизика ультразвука, М., 1973; Руденко О. В., Солуян С.
И., Теоретические основы нелинейной акустики, М., 1975; Скучик Е., Основы акустики, пер. 1-2, М., 1976; Тэйлор Р., Шум, пер. С англ., М., 1978; Урик Р. Д., Основы гидроакустики, пер.
С англ., Л., 1978; Бреховских Л. М., Лысанов Ю. П., Теоретические основы акустики океана, Л., 1982; Xаясака Т., Электроакустика, пер. С япон., М., 1982.