VII Міжнародна студентська наукова конференція Студентський науковий форум – 2015

Метою даної є вивчення особливостей ультразвукових хвиль, їх застосування, а також прискорення виробничих процесів за допомогою ультразвуку.

УЛЬТРАЗВУК– це пружні хвилі високої частоти. Людське вухо сприймає пружні хвилі, що поширюються в середовищі, частотою приблизно до 16 000 коливань в секунду (Гц); коливання з вищою частотою є ультразвук (за межею чутності). Зазвичай ультразвуковим діапазоном вважають смугу частот від 20 000 до кількох мільярдів герц [2].

Хоча про існування ультразвуку відомо давно, його практичне використання досить молоде. У наш час ультразвук широко застосовується у різних фізичних та технологічних методах.

За своєю фізичною природою ультразвук є пружними хвилями і в цьому він не відрізняється від звуку. Частотна межа між звуковими та ультразвуковими хвилями тому умовна; вона визначається суб'єктивними властивостями людського слуху та відповідає усередненій верхній межі чутного звуку. Однак завдяки вищим частотам і, отже, малим довжинам хвиль ультразвук має низку особливостей:

1) вимірювання швидкості на ультразвукових частотах дозволяє з вельми малими похибками визначати, наприклад, адіабатичні характеристики швидкоплинних процесів, значення питомої теплоємності газів, пружні постійні тверді тіла [3].

2) можливість отримання великої інтенсивності навіть за порівняно невеликих амплітудах коливань, оскільки за даної амплітуді щільність потоку енергії пропорційна квадрату частоти.Ультразвукові хвилі великої інтенсивності супроводжуються низкою ефектів, які можна описати лише законами нелінійної акустики[1].

3) До важливих явищ, що виникають при поширенні інтенсивного ультразвуку в рідинах, належить акустична Кавітація - Зростання в ультразвуковому полі бульбашок з наявних субмікроскопічних зародків газу або пари в рідинах до розмірів долі мм, які починають пульсувати з частотою У. і закриваються у позитивній фазі тиску. При захлопуванні бульбашок газу виникають великі локальні тиски близько тисяч атмосфер, утворюються ударні сферичні хвилі. Біля пульсуючих бульбашок утворюються акустичні мікропотоки. Явища в кавітаційному полі призводять до низки корисних (отримання емульсій, очищення забруднених деталей та інших.) явищ[1].

4) Фокусування УЗ дозволяє не лише отримувати звукові зображення (системи звукобачення та акустичної голографії), а й концентрувати звукову енергію. За допомогою УЗ-вих фокусуючих систем можна формувати задані характеристики спрямованості випромінювачів та керувати ними [8].

5) Періодична зміна показника заломлення світлових хвиль, пов'язана із зміною щільності в УЗ-хвилі, викликає дифракцію світла на ультразвуку, що спостерігається на частотах ультразвукового діапазону. Ультразвукову хвилю у своїй можна як дифракційну решітку[8].

Швидкість розповсюдження ультразвуку

Швидкість поширення ультразвукових хвиль у необмеженому середовищі визначається характеристиками пружності та щільністю середовища. В обмежених середовищах швидкість поширення хвиль впливає наявність і характер кордонів, що призводить до частотної залежності швидкості (дисперсія швидкості звуку).Зменшення амплітуди та інтенсивності ультразвукової хвилі в міру її поширення в заданому напрямку, тобто згасання звуку, викликається, як і для хвиль будь-якої частоти, розбіжністю фронту хвилі з віддаленням від джерела, розсіюванням та поглинанням звуку. На всіх частотах як чутного, і нечутних діапазонів має місце зване «класичне» поглинання, викликане зсувної в'язкістю (внутрішнім тертям) середовища. Крім того, існує додаткове (релаксаційне) поглинання, що часто істотно перевершує «класичне» поглинання [8].

Застосування ультразвуку

У різних середовищах ультразвук поводиться по-різному. У газах і, зокрема, повітря поширюється з великим згасанням. Рідини і тверді тіла (особливо монокристали) є, як правило, хорошими провідниками ультразвуку, загасання в яких значно менше. Так, наприклад, у воді згасання ультразвуку за інших рівних умов приблизно в 1000 разів менше, ніж у повітрі. Тому області використання ультразвуку відносяться майже виключно до рідин та твердих тіл [1].

1. У природі
2. У медицині
3. У військових цілях
4. У фізиці
5. В обробці металів

1Застосування ультразвук у природі

Кажани, що використовують при нічному орієнтуванні ехолокацію (Рис.1), випускають при цьому ротом або носовим отвором, що мають форму параболічного дзеркала, сигнали надзвичайно високої інтенсивності. На відстані 1 - 5 см від голови тваринного тиск ультразвуку досягає 60 мбар, тобто відповідає в чутній нами частотній області тиску звуку, створюваного молотком. Відлуння своїх сигналів кажани здатні сприймати при тиску всього 0,001 мбар, тобто в 10000 разів менше, ніж у сигналів, що випускаються.При цьому кажани можуть обходити при польоті перешкоди навіть у тому випадку, коли на сигнали ехолокації накладаються ультразвукові перешкоди з тиском 20 мбар. Механізм цієї високої стійкості до перешкод ще невідомий. При локалізації кажанів предметів, наприклад, вертикально натягнутих ниток з діаметром всього 0,005 - 0,008 мм на відстані 20см (половина розмаху крил), вирішальну роль відіграють зсув у часі і різниця в інтенсивності між сигналом, що випускається і відбитим [3].

Рис.1 Ехолокація кажанів

2Діагностичне застосування ультразвуку в медицині

Завдяки гарному поширенню ультразвуку в м'яких тканинах людини, його відносної нешкідливості в порівнянні з рентгенівськими променями та простотою використання у порівнянні з магнітно-резонансною томографією, ультразвук широко застосовується для візуалізації стану внутрішніх органів людини, особливо в черевній порожнині та порожнині тазу.

Крім широкого використання в діагностичних цілях (див. ультразвукове дослідження), ультразвук застосовується в медицині (у тому числі регенеративної) як інструмент лікування [3].

Ультразвук має такі ефекти:

• протизапальною, що розсмоктує діями;
• аналгетичним, спазмолітичним діями;
• кавітаційним посиленням проникності шкіри.

Принцип роботи УЗД-сканера (Рис.2)

Частота ультразвуку, необхідна медичної візуалізації, перебуває у діапазоні 1 — 20 МГц. Ці коливання одержують при використанні п'єзоелектричних матеріалів. Коли електричне поле міститься через зрізи, воно розширюється або стискається. При відображенні сигнал повертається, викликаючи змінне електричне поле, що змушує кристал вібрувати[6].

Для досягнення п'єзоелектричного ефекту в УЗД-сканерах використовуються спеціальні елементи з кварцу, титану або барію. Їхня товщина підбирається таким чином, щоб забезпечити краще резонування. На межі двох середовищ відбувається передача або відображення звуку, це залежить від того, наскільки різні тканини, що мають спільну межу. Чим більша різниця, тим сильніше відображатиметься сигнал [6].

рівень опору повітря і води різний, тому щоб отримати більш контрастне зображення, шкіру пацієнта змащують спеціальним гелем, в якому не можуть утворюватися повітряні бульбашки [6].

Отриманий електричний сигнал посилюється та обробляється. Таким чином, фіксується ультразвук, відбитий від перешкоди. Зазвичай кристалів буває два – передавальний та приймальний. Вони обидва вбудовані в генератор, що є пристроєм, що перетворює електричну енергію [6].

Зображення передається на екран приладу у вигляді зрізів, забарвлених у вигляді 64 відтінкової чорно-білої шкали. Ехопозитивні ділянки мають темний, а эхонегативные – білий колір. При зворотній реєстрації зображення відтінки можуть змінюватися[6].

Рис.2 Принцип роботи УЗД

3Застосування ультразвуку у військових цілях

У 1912 році російський інженер До. Ст. Шиловський винайшов прилад для запобігання сутичкам суден з айсбергами та масивними крижинами. Робота приладу ґрунтувалася на принципі підводної звукової ехолокації. Ехолокація заснована на відображенні сигналів різної частоти радіохвиль, ультразвуку та звуку.Перші ехолокаційні системи направляли сигнал у певну точку простору і за затримкою відповіді визначали її віддаленість при відомій швидкості переміщення даного сигналу в даному середовищі та здатності перешкоди, до якого вимірюється відстань, відображати даний вид сигналу, тобто прийому відбитих від об'єкта ехо-сигналів.

Досвідами До. Ст. Шиловського зацікавилося французьке військове відомство. У Парижі російський інженер розпочав широкі дослідження в галузі гідроакустики. Незабаром до цих досліджень підключився французький фізик Поль Ланжевен. Їхня творча співдружність - вченого та інженера - принесла свої плоди: у Середземному морі було випробувано створений ними прилад, здатний виявляти підводний човен на відстані двох кілометрів. Це був перший у світі гідролокатор, прообраз та основа всіх наступних поколінь гідролокаторів (ехолотів), включаючи навіть найсучасніші. Пошук, атака, маневр - всі дії підводних човнів і надводних кораблів залежать тепер від показань гідроакустичних приладів, від чіткої та грамотної роботи гідроакустиків. Гідроакустик першим виявляє супротивника, за даними командир корабля приймає решение[4].

Принцип роботи ехолотів

Ехолот складається з чотирьох основних елементів: передавача (випромінювача), приймача (датчика), перетворювача (тран-дюсера) та екрана (дисплея).

Передавач виробляє високочастотні імпульси, що наступають через певні інтервали часу. У сучасних ехолотах застосовуються частоти 50 та 200 кГц, іноді зустрічається частота 192 кГц. Звукові сигнали, що випромінюються перетворювачем, поширюються у воді зі швидкістю близько 1500 м/сек. і відбиваються від дна, риб, водоростей, каміння та ін. предметів (рис.3).Ехо-сигнали, що досягли до приймача, збуджують в ньому електричні імпульси, які потім посилюються в перетворювачі і надходять в дисплей. Перетворені результати зондування відображаються на екрані приладу у зручній для сприйняття графічної або алфавітно-цифрової форми [7].

Мал. 3. Принцип роботи ехолота

Дисплей відображає результати ультразвукового зондування та керує роботою приладу. Для цього на ньому є рідкокристалічний монохромний або кольоровий екран та клавіатура [7].

4Застосування ультразвуку у фізиці

Ультразвук служить потужним методом дослідження різних явищ у багатьох галузях фізики. Так, наприклад, ультразвукові методи застосовуються у фізиці твердого тіла та фізиці напівпровідників; виникла ціла нова галузь фізики - акусто-електроніка.

Акусто-електроніка - галузь науки і техніки, що вивчає та використовує взаємодію високочастотних (з частотою понад 20 кГц) акустичних хвиль з електричним полем та електронами у твердих тілах [5,1].

У радіоелектронних системах обробки та передачі об'ємні акустичні хвилі використовуються в лініях затримки та кварцових резонаторах для стабілізації частоти. Розроблені і широко застосовуються прилади на поверхневих акустичних хвилях: смугові фільтри, лінії затримки, смугові фільтри для телебачення, синтезатори частоти, підсилювач поверхневої акустичної хвилі типу лампи хвилі, що біжить, акусто-інжекційний транзистор, пристрій з переносом заряду акустичної поперечний акустоелектричний ефект, пристрій зчитування зображень, пам'яті [5,1].

Ультразвук у радіоелектроніці

У радіоелектроніці часто виникає потреба затримати один електричний сигнал щодо іншого. Вдале рішення знайшли вчені запропонувавши ультразвукові лінії затримки (ЛЗ). Дія їх заснована на перетворенні електричних імпульсів на імпульси ультрозвукових механічних коливань, швидкість поширення яких значно менша за швидкість поширення електромагнітних коливань. Після зворотного перетворення механічних коливань електричні імпульс напруги на виході лінії буде затриманий щодо вхідного імпульсу.

Для перетворення електричних коливань в механічні та назад використовують магнітострикційні та п'єзоелектричні перетворювачі. Відповідно до цього ЛЗ поділяються на магнітострикційні та п'єзоелектричні.

Магнітострикційна ЛЗ складається з вхідного та вихідного перетворювачів, магнітів, звукопроводу та поглиначів [8].

Вхідний перетворювач складається з котушки, по якій протікає струм вхідного сигналу, ділянки звукопроводу з магнітострикційного матеріалу, в якому виникають механічні коливання ультразвукової частоти і магніту, що створює постійне підмагнічування зони перетворення. Вихідний перетворювач пристрою майже не відрізняється від вхідного. Звукопровід є стрижнем з магнітострикційного матеріалу, в якому збуджуються ультразвукові коливання, що поширюються зі швидкістю приблизно 5000 м/с. для затримки імпульсу, наприклад, на 100 мкс довжина звукопроводу повинна бути близько 43 см. Магніт необхідний створення початкової магнітної індукції і підмагнічування зони перетворення.

Поглиначі зменшення рівня паразитних відбитих сигналів розташовуються на обох кінцях звукопроводу.

Принцип дії магнітострикційної ЛЗ заснований на зміні розмірів феромагнітних матеріалів під впливом магнітного поля.

П'єзоелектричні ЛЗ влаштовані наступним чином. На шляху електричного сигналу ставлять п'єзоелектричний перетворювач, який підійшов до вхідного які потім Розповсюджуються в звукопроводі. Досягши другого перетворювача, ультразвукові коливання знову перетворюються на електричні. ультразвуку та електромагнітних сигналів на певній ділянці [8].

Механічна обробка надтвердих та крихких матеріалів

Якщо між робочою поверхнею УЗ-вого інструменту та оброблюваною деталлю ввести абразивний матеріал, то при роботі випромінювача частинки абразиву будуть впливати на поверхню деталі.

Рис.4 Ультразвукова обробка матеріалів.

1 – ультразвуковий інструмент;

2 – абразивні зерна;

3 – деталь, що обробляється

Кінематика ультразвукової обробки складається з основного руху – різання, тобто. поздовжніх коливань інструменту та допоміжного руху – руху подачі. Поздовжні коливання є джерелом енергії абразивних зерен, які й руйнують оброблюваний матеріал. Допоміжний рух – рух подачі – може бути поздовжнім, поперечним та круговим. Ультразвукова обробка забезпечує більшу точність – від 50 до 1 мк залежно від зернистості абразиву. Застосовуючи інструменти різної форми, можна виконувати не тільки отвори, але й складні вирізи. Крім того, можна вирізати криволінійні осі, виготовляти матриці, шліфувати, гравірувати і навіть свердлити алмаз. Матеріали, що використовуються як абразив – алмаз, корунд, кремінь, кварцовий пісок [8].

Ультразвукове зварювання

З існуючих методів жоден не підходить для зварювання різнорідних металів або якщо до товстих деталей потрібно приварити тонкі пластини. У цьому випадку УЗ-ва зварювання незамінне. Її іноді називають холодною, тому що деталі з'єднуються у холодному стані. Остаточного уявлення про механізм утворення сполук при ультрозвуковому зварюванні немає. У процесі зварювання після введення ультразвукових коливань між пластинами, що зварюються, утворюється шар високопластичного металу, при цьому пластини дуже легко повертаються навколо вертикальної осі на будь-який кут. Але щойно ультразвукове випромінювання припиняють, відбувається миттєве «схоплювання» пластин.

Ультразвукове зварювання відбувається за температури значно меншої температури плавлення, тому з'єднання деталей відбувається у твердому стані. За допомогою УЗ можна зварювати багато металів і сплавів (мідь, молібден, тантал, титан, багато сталі).Найкращі результати виходять при зварюванні тонколистових різнорідних металів та приварюванні до товстих деталей тонких листів. При УЗ-вій зварюванні мінімально змінюються властивості металу в зоні зварювання. Вимоги до якості підготовки поверхні значно нижчі, ніж за інших методів зварювання. УЗ зварюванню добре піддаються і неметалеві матеріали (пластмаса, полімери) [3,8].

Прискорення виробничих процесів за допомогою ультразвуку

Ультразвукова дефектоскопія – один із методів неруйнівного контролю. Властивість УЗ поширюватися в однорідному середовищі спрямовано і без істотних згасань, а на межі розділу двох середовищ (наприклад, метал – повітря) майже повністю відображатися дозволило застосувати УЗ-ні коливання для виявлення дефектів (раковини, тріщини, розшарування тощо) металеві деталі без їх руйнування [8].

Рис.5 Тіньовий метод ультразвукової дефектоскопії.

За допомогою УЗ можна перевіряти деталі великих розмірів, так як глибина проникнення УЗ в металі досягає 810 м. Крім того, ультразвуком можна виявити дуже дрібні дефекти (до 10-6мм). УЗ-ные дефектоскопи дозволяють виявляти як утворилися дефекти, а й визначати момент підвищеної втоми металу.

Існує кілька методів ультразвукової дефектоскопії, основними з яких є тіньовий, імпульсний, резонансний метод структурного аналізу, ультразвукової візуалізації.

Тіньовий метод заснований на ослабленні проходять УЗ-вих хвиль за наявності всередині деталі дефектів, що створюють УЗ-ву тінь. При цьому методі використовується два перетворювачі. Один із них випромінює ультразвукові коливання, інший приймає їх (рис. 5).Тіньовий метод малочутливий, дефект можна виявити якщо зміна сигналу, що викликається, становить не менше 15...20%. Істотний недолік тіньового методу в тому, що він не дозволяє визначити, на якій глибині знаходиться дефект [8].

Мал. 6 Принцип дії ультразвукового дефектоскопа, що ґрунтується на імпульсному методі.

Імпульсний метод УЗ дефектоскопії заснований на явищі відображення ультразвукових хвиль. Принцип дії імпульсного дефектоскопа показаний (рис.6). Високочастотний генератор виробляє короткочасні імпульси. Посланий випромінювачем імпульс, відбившись, повертається назад до перетворювача, який у цей час працює на прийом. З перетворювача сигнал надходить на підсилювач, а потім на пластини, що відхиляють електроннопроменевої трубки. Для отримання на екрані трубки зображення зондувальних та відбитих імпульсів передбачено генератор розгортки. Роботою високочастотного генератора управляє синхронізатор, який із певною частотою формує високочастотні імпульси. Частота посилки імпульсів може змінюватися з таким розрахунком, щоб відбитий імпульс приходив до перетворювача раніше від посилення наступного імпульсу. Імпульсний метод дозволяє досліджувати вироби за умови одностороннього доступу до них. Метод має підвищену чутливість, відображення навіть 1% УЗ-ної енергії буде помічено. Перевага імпульсного методу полягає ще й у тому, що дозволяє визначити на якій глибині знаходиться дефект [8].

Література:

1) Ультразвук [Електронний ресурс] URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/142769/ (дата звернення: 19.12.14г.).

2) [Електронний ресурс] URL: http://www.slovopedia.com/14/211/1020016.html / (дата звернення: 19.12.14г.).

3) [Електронний ресурс] URL: https://ua.wikipedia.org/wiki/%D3%EB%FC%F2%F0%E0%E7%E2%F3%EA(дата звернення: 19.12.14р.).

4) [Електронний ресурс] URL: http://www.uzo.matrixplus.ru/booksound29.htm

(Дата звернення: 19.12.14г.).

Звукові та ультразвукові коливання у фізиці з прикладами

Звукові явища виникають через механічні коливання різних тіл. Однак не будь-які механічні коливання утворюють звук і не завжди. Розглядаючи коливання маятника, можна побачити, що звукові коливання у разі виникають, хоча амплітуда таких коливань то, можливо досить великий. Отже, амплітуда не є тією основною характеристикою, за якою відрізняються звукові коливання просто механічних.

Найпростіше можна отримати звукові коливання, закріпивши в лещатах сталеву лінійку (пластину), вивести її зі стану рівноваги та різко відпустити (рис. 25).

Досліджуємо коливання генератора звукової частоти, одночасно подаючи їх на гучномовець та на вхід електронного осцилографа (рис. 26). Гучномовець перетворює електричні коливання генератора Г на механічні коливання дифузора Д, які повідомляють коливальний рух частинкам повітря - в навколишньому просторі поширюється звукова хвиля. Ця хвиля сягає органів слуху людини (чи інших приймачів), викликаючи коливання барабанної перетинки. Однак звук ми чуємо не завжди.

Звукові коливання

Почнемо дослідження коливань із невеликих частот – кількох коливань на секунду (рис. 27, а). На екрані осцилографа спостерігаємо графік: дифузор гучномовця вагається, але звуку ми не чуємо. Поступово збільшуємо частоту коливань. За певної частоти виникає звук.Людина починає її чути лише тоді, коли частота коливань досягає 16-20 Гц. Коливання з меншими частотами називаються інфразвуковими.

Продовжимо поступово збільшувати частоту коливань. І тут змінюється фізіологічна характеристика звуку, що називається висотою тону. Таким чином, фізична характеристика звуку - часто ті - відповідає фізіологічна характеристика - висота тону. На малюнку 27, б, зображені графіки звуків різної висоти тону. Частота звуку малюнку 27, велика, відповідно вище тон звуку.

Ультразвуки

Якщо поступово збільшувати частоту звукових коливань, висота тону зростає. При досягненні певної частоти ми не будемо чути звук, хоча коливання досягають наших органів слуху. Людина перестає чути звуки, якщо їх частота перевищує 20 ТОВ Гц. Для різних людей ця межа може бути різною. Звукові коливання, частота яких перевищує 20 кГц, називають ультразвуковими.

Таким чином, звуковими є коливання, частота яких знаходиться в межах 16-20 Гц – 20 кГц.

Деякі тварини, наприклад собаки та кажани, чують ультразвуки. Цю властивість використовують під час дресирування собак, а кажанам воно дає можливість орієнтуватися у просторі.

Не варто думати, що звуки можуть утворюватися лише у разі коливань твердих тіл: ніжок камертону, дифузора гучномовця, струни тощо. п. (Рис. 28). Досить сильні звуки можна отримати від коливання повітря.

Візьміть невелику трубку, закрийте її кінець і подуйте в інший. У вас вийде свисток певної висоти. Якщо хочете змінювати висоту тону звуку, вставте поршень у трубку.Тепер можна змінювати довжину стовпчика повітря у трубці та отримувати звук різної висоти тону. Встановіть залежність висоти тону звуку від довжини стовпчика повітря.

Так можна отримувати не лише звукові, а й інфра- та ультразвукові коливання, що використовують у техніці.

Використовуючи генератор, гучномовець та осцилограф, встановимо, від чого залежить гучність звуку. Якщо амплітуда коливань невелика (мал. 29 а), то гучність звуку невелика. Зі збільшенням амплітуди коливань (мал. 29 б, в) зростає і гучність звуку. Однак коли амплітуда коливань невелика, звуку можна не почути через недостатню чутливість органів слуху. Існує певний поріг чутливості. Коли амплітуда звукових коливань велика, то звуки викликають болючі відчуття.

Складні звуки

Досі ми розглядали лише прості звуки. Але більшість звуків у природі є складними. Складний звук можна розкласти на кілька простих звуків. Основним тоном складного звуку вважають найнижчий, який має найменшу частоту коливань. Складний звук має такий період коливань, як і основний тон. Інші прості тони, які входять у складний звук і мають частоти, великі частоти основного тону (у ціле число разів), називають найвищими гармонійними тонами, або обертонами. Кількість та амплітуди вищих гармонійних тонів утворюють специфічне «забарвлення» звуку, що характеризується поняттям тембр звуку.

Звук у повітрі поширюється зі швидкістю 331 при температурі повітря О°С, у водні (О°С) - 1286 вуглекислому газі (О°С) - 258 . Швидкість поширення звуку у воді (О ° С) 1485 . Звук у твердих тілах поширюється зі швидкістю: у сталі 5100, граніті 3950, деревині 4000.

Кількість та амплітуди вищих гармонійних тонів визначають тембр звуку.

Відлуння

Звукові та ультразвукові хвилі в будь-яких середовищах поширюються з різними швидкостями і можуть відбиватися від різних перешкод (відлуння) (рис. 30). Відображення звукових та ультразвукових хвиль використовується в техніці. Оточення можна спостерігати і живої природи.

Використання ультразвуків

Значення звукових коливань у житті загальновідоме. Не менш важливу роль відіграють у сучасній техніці та наукових дослідженнях та ультразвукові коливання. Ультразвукові методи почали широко використовувати у хірургії, за допомогою ультразвукових коливань можна розрізати та зшивати кісткову тканину.

Ультразвуки ефективно використовуються у хірургії.

Ультразвукові хвилі, поширюючись у пружному середовищі, відбиваються від різних перешкод. Відбиті коливання можна вловлювати приладами. Знаючи швидкість їх поширення у певному середовищі, можна легко визначити відстань до перешкоди. На цьому принципі заснована дія ехолота, який вперше був сконструйований у 1918 році. П. Ланжевеном. На кораблі встановлюють ультразвуковий випромінювач, який посилає в певному напрямку імпульси ультразвукових коливань (рис. 31). Відображені хвилі приймаються та посилюються. Самописець автоматично переносить на паперову стрічку рельєф дна. Якщо на шляху розповсюдження ультразвуку з'явиться одвірок риби, то ультразвук відіб'ється і від нього, і це можна відразу побачити.

Аналогічно працюють і ультразвукові дефектоскопи – прилади для перевірки якості різних деталей, наприклад, після зварювання.Якщо в деталі є тріщини, порожнини та інше, то в цих місцях ультразвук позначиться, що фіксується електронним осцилографом. У техніці використовують різні типи дефектоскопів.

Ультразвук широко використовують і в технологічних процесах, наприклад, для виготовлення емульсій. За звичайних умов дуже важко змішати ртуть і воду або олію і воду, але під дією ультразвукових коливань таке змішування здійснюється швидко і надійно.

Поширено використання ультразвукових вимірювальних приладів: для визначення в'язкості рідин (акустичні віскозиметри), проходження рідин у трубопроводах та інше.

Під дією інтенсивних ультразвукових коливань значно збільшується швидкість деяких хімічних реакцій, що також використовують у техніці.

Ультразвук став надійним помічником людини вже сьогодні, але дослідження її можливостей продовжуються.

Аналогічно дії ехолота працюють ультразвукові дефектоскопи. Ультразвук широко застосовують у технологічних процесах. Достатньо поширені ультразвукові вимірювальні прилади: для визначення в'язкості рідин (акустичні віскозиметри), витрати рідин у трубопроводах та інше.

Незважаючи на те, що людина почала вивчати коливання дуже давно, існують такі галузі коливань, які ретельно досліджуються лише останнім часом. Насамперед це стосується інфразвукових коливань, шкідливий вплив яких на людський організм виявили французькі вчені. Вони довели, що інфразвуки достатньої потужності із частотами 6-9 Гц можуть бути для людини навіть смертельними, оскільки внутрішні органи мають власну частоту коливань саме 6-9 Гц.Внаслідок дії на людину інфразвуку відповідної частоти виникає резонанс, зростає амплітуда коливань тих чи інших органів, що може спричинити смерть. Дія на організм людини коливань різної природи та частоти вивчено ще недостатньо. І в техніці теж існує чимало проблем, пов'язаних із використанням коливань, а також із ліквідацією їх шкідливих проявів.

Ультразвук прискорює хімічні реакції.

Інфразвукові коливання можуть шкодити організму людини.

Підсумки:

• Зміна положення тіла у просторі називається механічним рухом.
• Механічне рух щодо. Показники руху залежать від вибору тіла відліку.
• Кожна точка тіла, що перебуває в русі, описує лінію, яка називається траєкторією.
• Траєкторії можуть мати різну форму. Тому розрізняють прямолінійний та криволінійний рух.
• Вид траєкторії залежить від вибору тіла відліку. Форма траєкторії відносна.
• Рух відбувається у просторі та у часі.
• Рух тіла у просторі характеризує шлях - довжина траєкторії.
• Рух тіла у часі характеризує швидкість - фізична величина, яка дорівнює шляху, пройденому тілом за одиницю часу.
• Одним із видів механічного руху є обертальний, при якому точки тіла описують траєкторії у вигляді кіл.
• Обертальний рух характеризується частотою та періодом обертання.
• Коливальний рух характеризується амплітудою, частотою та періодом коливань.
• Звук – це механічні коливання відповідних частот, які поширюються у пружних середовищах.
• У повітрі звук поширюється із середньою швидкістю 331 м/с.
• Гучність звуку залежить від амплітуди коливань, а висота тону – від їхньої частоти.
• Вухо людини сприймає коливання частотою від 16 Гц до 20 кГц.
• Інфразвуки та ультразвуки використовуються в медицині та техніці.

• Інерція у фізиці
• Маса тіла у фізиці
• Сила у фізиці
• Сили у механіці
• Поляризація світла
• Лінзи у фізиці
• Око як оптична система
• Звук у фізиці та його характеристики

При копіюванні будь-яких матеріалів із сайту evkova.org обов'язкове активне посилання на сайт www.evkova.org

Сайт створений колективом викладачів на некомерційній основі для додаткової освіти молоді

Сайт пишеться, підтримується та керується колективом викладачів

Telegram та логотип telegram є товарними знаками корпорації Telegram FZ-LLC.

Cайт носить інформаційний характер і за жодних умов не є публічною офертою, яка визначається положеннями статті 437 Цивільного кодексу РФ. Ганна Євкова не надає жодних послуг.