Переход на стартовую страницу книги Гликмана А.Г. "Спектральная сейсморазведка - истоки и следствия"
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En
 приобрести книгу 

4.5. Об искусственном создании зон h

     Как было показано, наличие приповерхностных зон h, в которых скорость распространения фронта упругих колебаний плавно уменьшается при приближении к свободной границе, является непременным условием возникновения собственных упругих колебаний.
     Обнаружение зон h и характера звукопроводности этих зон имеет для акустики такое же значение, как обнаружение, в свое время, реактивного характера электропроводности индуктивности и емкости, образующих электрический контур, для объяснения его работы. В электротехнике это открытие привело к созданию теоретической электротехники, в которую существовавшая до того электротехника постоянного тока вошла как составная часть. Аналогичное сейчас происходит и в акустике в связи с открытием реактивной звукопроводности зон h, когда законы геометрической, лучевой акустики оказались справедливыми лишь в частном случае, при условии отсутствия этих зон.
     До сих пор мы исследовали случаи, когда зоны h были сформированы самой Природой. В этом разделе мы посмотрим, что будет, если искусственно сформировать зоны для тех сред, в которых от природы зон h нет.
     Исследованию будут подлежать трехслойные структуры, подобные показанной на рис.4-7, в которых в середине (h2) находится слой из материала ряда оргстекла, а по краям (h1 и h3) - ряда стекла. Суммарная толщина пакета - h.


Рис. 4-7

     В данном варианте наружные, находящиеся у поверхностей пакета зоны h, присущие слоям h1 и h3, так же точно относятся и ко всему пакету, и при наблюдении эффекта АРП, кроме собственных частот, свойственных структурам h1 и h3 будет наблюдаться собственная частота f0h всего пакета по его толщине h даже несмотря на то, что слой h2 в отдельности является слоем-нерезонатором.
     При этом величина собственной частоты f0h будет зависеть от значения скоростей Vsh, присущих всем материалам, входящим в состав трехслойной структуры, с учетом выражения (3), следующим образом:

          (3)

     Если при условии, что обкладки (h1 и h3) сделаны из одного и того же материала, имеющего скорость сдвиговых колебаний Vsh.13, обозначить h1+h3=h13, то, обозначив слой-нерезонатор h2 индексом (n-r), можем написать:

          (4)

     Отсюда следует, что скорость сдвиговых колебаний Vsh может быть определена и для тех сред, структуры из которых резонаторами не являются.
     Из выражения (4):

          (5)

     В таблице 4-1 приведены полученные таким образом с помощью выражения (5) значения Vsh для стекла, оргстекла и, что самое интересное, для воды. Обкладки стеклянные, для которых:

Vsh.13 = 3600 м/с;   h13 = 5 мм

     Полученные результаты позволяют нам еще раз подтвердить то, что наличие двух зон с реактивной (мнимой) звукопроводностью h, расположенных так, как это показано на рис.4-7, является необходимым и достаточным условием для того, чтобы сформированная таким образом структура стала резонатором. При этом не имеет значения, к какому ряду относится находящаяся между этими зонами звукопроводящая среда - к ряду стекла или к ряду оргстекла, а также твердая она, жидкая или газообразная.
     Это очень интересный вывод. Дело в том, что, работая в каменноугольных шахтах и зная уже, что уголь данного конкретного типа является материалом ряда оргстекла, мы не могли понять, почему в угольном пласте возникают собственные колебания. Сейчас стало понятным, что причина этого - наличие с двух сторон угольного пласта пород углевмещающей толщи.

табл. 4-1

N

среда слоя h2

h2 (мм)

f0h (кГц)

Vsh слоя h2 (м/с)

1

стекло

4

400

3600

2

----//----

6

327

3594

3

оргстекло

2

367

1497

4

----//----

4

246

1494

5

----//----

6

186

1505

6

----//----

8

149

1503

7

вода

2

260

814

8

----//----

3

195

802

9

----//----

4

155

790

10

----//----

5

130

793

11

----//----

6

110

779

     При возникновении зон h в толще воды, также образуются слои-резонаторы, и вода теряет свою звукопрозрачность при распространении звука поперек образовавшегося слоя. Гидроакустика при этом перестает функционировать, и это приводит иногда к очень тяжелым последствиям.
     При возникновении зон h в воздухе точно также формируются слои-резонаторы, и это реализуется во многих музыкальных инструментах.


Обсудить статью 



При использовании материалов сайта ссылка на www.newgeophys.spb.ru обязательна Публикации о нас

Начало | О нас | Услуги | Оборудование | Книга 1 Книга 2 Книга 3 |  Примеры | Связь | Карта сайта | Форум | Ссылки | О проекте | En

Поддержка и продвижение сайта "Геофизпрогноз"


Rambler's Top100 Rambler's Top100

Реклама на сайте: