Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [25] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ТЕЛА В УЛЬТРАЗВУКОВОМ ПОЛЕ

На концах двух тонких (диаметром около 0,05 мм) медных проволочек, пользуясь паяльником, сделайте из припоя два по возможности одинаковых шарика 1 диаметром 0,5-1 мм. На вибратор магнитострикционного излучателя 3 посередине наденьте резиновое

колечко 5, а поверх него - небольшой отрезок резиновой трубки 4. В резиновую трубку вставьте стеклянную 2 внутренним диаметром 9-10 мм так, чтобы примерно половина вибратора находилась внутри


Ч ~ё

Рис. 44. К опыту, показывающему существование сил притяжения между шариками, помещенными в ультразвуковое поле.

Такое крепление вибратора магнитострикционного излучателя сделано с целью уменьшения потерь при введении ультразвуковой волны в жидкость.

Рис. 45. Силы, действующие на шарики, находящиеся в ультразвуковом поле.

трубки (рис. 44). Следите за тем, чтобы вибратор был закреплен только узким резиновым колечком и не касался стенок стеклянной трубки.

Расположив излучатель вертикально на столе, введите в каркас его обмотки возбуждения вибратор с закрепленной на нем стеклянной трубкой. В трубку до высоты 3--5 см от торца вибратора налейте воды. Опустите в воду заготовленные ранее шарики из



припоя и укрепите на спичке пластилином держащие их проволочки так, чтобы шарики находились на расстоянии около 5 мм от торца вибратора и не касались стенок трубки.

Включите ультразвуковой генератор и настройте его в резонанс с вибратором. При этом шарики немедленно сблизятся и коснутся друг друга. Если выключить ультразвук, шарики вновь займут исходное положение.

Из опыта со всей очевидностью следует, что между двумя шариками, помещенными на пути распространения ультразвуковой волны, действуют силы взаимного притяжения. Попробуем объяснить это интересное явление.

Когда шарики расположены так, что отрезок, соединяющий их центры, перпендикулярен к направлению распространения ультразвука (рис. 45, а), частицы жидкости, совершающие колебательное движение, в области между шариками движутся с большей скоростью, чем в остальном объеме жидкости. При этом по закону Бернулли давление в указанной области снижается. Поэтому на шарики действуют силы, стремящиеся их сблизить.

Если шарики расположить вдоль направления распространения ультразвука (см. рис. 45, б), то колебательная скорость частиц жидкости в области между шариками будет меньше, чем в окружающей их жидкости. Поэтому давление в промежутке между шариками возрастает, что приводит к возникновению сил отталкивания. Таким образом, силы, действующие между двумя частицами, находящимися в области распространения ультразвуковой волны, зависят от взаимного расположения частиц относительно фронта волны. Мы предоставляем вам самостоятельно продумать и поставить опыты, доказывающие это положение, а сейчас опишем еще один интересный эксперимент, иллюстрирующий возникновение сил в ультразвуковом поле.

В пробирку (или стакан) налейте воду и поместите на ее дно небольшие кусочки какого-либо немагнитного материала, например оргстекла. Прикоснитесь к кусочкам оргстекла торцом вибратора и убедитесь, что неработающий вибратор их не притя-



.гивает. Включите ультразвуковой генератор и настройте его в резонанс с вибратором. Расположите излучатель так, чтобы его вибратор находился на расстоянии 1-2 мм от кусочка оргстекла. При этом вы увидите, что оргстекло подскочит и как бы прилипнет к торцу вибратора. Поднимая вибратор, вместе с ним можно поднять и оргстекло вплоть до поверхности воды (иногда удается вынуть вибратор с прилипшим к его торцу кусочком оргстекла даже в воздух). Опыт можно повторить с обрезками винипласта, алюминия и т. п. Это покажет вам, что - в первом приближении - эффект не зависит от материала кусочков.

Притяжение работающим вибратором объясняется тем, что среднее давление в ультразвуковом поле меньше, чем в невозмущенных частях жидкости. За кусочком любого материала ультразвуковая волна менее интенсивна, чем перед ним, и поэтому на кусочек действует сила, направленная к источнику уль тразвука.

Задание 23. Поставьте опыт, доказывающий существование сил отталкивания между сферическими частицами, расположенными вдоль направления распространения ультразвуковой волны.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВЕТЕР

При распространении ультразвуковой волны частицы среды колеблются около своих положений равновесия (если не учитывать беспорядочного теплового движения) и не перемещаются вместе с волной. Это свойство является одним из признаков волнового движения, при котором происходит перенос энергии, а не вещества.

Однако при включении мощного излучателя ульт-. развука частицы среды наряду с колебательным совершают и поступательное движение:- в среде возникает течение, направленное от излучателя и имеющее скорость, много меньшую скорости звука. Такое движение частиц среды получило название ультразвукового ветра. Теория этого интересного явления непроста и еще далека от окончательного завершения. Поэтому



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [25] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52



0.001