Особенности распространения ударной волны в упругой среде. Условия возникновения ударных волн

УДАРНАЯ ВОЛНА –этораспространяющийся по среде фронт резкого, почти мгновенного, изменения параметров среды: плотности, давления, температуры, скорости. Ударные волны называют также сильными разрывами или скачками. Причины возникновения ударных волн в газах – полеты со сверхзвуковыми скоростями (звуковой удар), истечения с большими скоростями через сопла, мощные взрывы, электрические разряды, интенсивное горение.

Ударные волны могут возникать и из первоначально непрерывных течений. Любая достаточно интенсивная волна сжатия порождает ударную волну из-за того, что в этих волнах задние частицы движутся быстрее впереди бегущих (нелинейное укручение фронта волны). В твердых телах ударные волны возникают при высокоскоростном соударении тел.

Ударные волны обладают рядом особенностей:

1. при образовании ударных волн наблюдается явление дробления элементов окружающей среды;

2. во фронте ударных волн параметры состояния и движения среды (р, V, Р, Т) изменяются скачком;

3. ударные волны не имеют периодического характера, а распространяются в виде скачка уплотнения, затухая по мере удаления от эпицентра взрыва;

4. ударные волны сопровождаются перемещением среды за ее фронтом в направлении распространения фронта возмущения;

5. скорость распространения ударных волн всегда больше скорости звука в невозмущенной среде.

При распространении волны, частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия.

Вместе с волной от частицы к частице, передается лишь состояние колебательного движения и его энергия. Поэтому основным свойством всех волн независимо от их природы является перенос энергии без переноса вещества.

Волны бывают поперечными (колебания происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения), и продольными (сгущение и разряжение частиц среды происходят в направлении распространения).

Если взаимосвязь между частицами среды осуществляется силами упругости, возникающими вследствие деформации среды при передаче колебаний от одних частиц к другим, то волны называются упругими (звуковые, ультразвуковые, сейсмические и др. волны).

Упругие поперечные волны возникают в среде, обладающей сопротивлением сдвигу, вследствие этого:

• в жидкой и газообразной средах возможно возникновение только продольных волн;

• в твердой среде возможно возникновение как продольных, так и поперечных волн.