Диск Рэлея (:nvt Jzlyx)
Диск Рэле́я (по имени английского физика Дж. У. Рэлея) — прибор для измерения колебательной скорости частиц в звуковой волне и силы звука.
Представляет собой тонкую круглую пластинку из слюды или металла, подвешенную на тонкой (обычно кварцевой) нити[2]. Угол поворота вокруг вертикальной оси определяется при помощи зеркальца. Поворот диска Рэлея в звуковой волне вызывается действием средних по времени гидродинамических сил при обтекании потоком. Вращающий момент, действующий на диск, определяется как[2]:
где ρ - плотность среды; a - радиус диска, v - скорость в потоке за пределами искажения, вносимого диском, θ - угол между нормалью к диску и направлением потока.
Диском Рэлея пользуются как крутильными весами, помещая его обычно под углом θ=45° к направлению колебаний частиц среды, в положении наибольшей чувствительности. Квадратичная зависимость от скорости потока приводит к тому, что диск чувствителен как к постоянному, так и к переменному обтеканию. При распространении звуковых волн диск стремится стать перпендикулярно к направлению колебаний. Это происходит из-за того, что при обтекании пластинки давление по закону Бернулли больше с той стороны диска, где скорость меньше. Силы давления образуют вращающий момент, который уравновешивается за счёт упругости нити. При этом диск устанавливается к направлению потока под углом большим, чем 45°. По углу поворота диска определяют силу звука. В постоянном потоке угол поворота диск Рэлея пропорционален квадрату скорости, при звуковых колебаниях — квадрату амплитуды скорости, причём этот угол не зависит от частоты.
Применяется для измерений звука не только в газах, но и в воде. В этом случае следует учесть поправку на присоединённую массу и на увлечение диска потоком, зависящее от соотношения плотностей среды и диска. При этом массу диска и его момент инерции относительно вертикали следует заменить разностью между этими величинами и массой или моментом инерции среды в объёме диска[2]. Недостатком диска Рэлея является чувствительность к конвекционным течениям[2].
Примечания
[править | править код]- ↑ Lord Rayleigh. XXI. On an instrument capable of measuring the intensity of aerial vibrations (англ.) // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. — 1882-09. — Vol. 14, iss. 87. — P. 186–187. — ISSN 1941-5982. — doi:10.1080/14786448208628426.
- ↑ 1 2 3 4 Физический энциклопедический словарь. Т. 1. / под ред. Б. А. Введенского, Б. М. Вула. — М.: Советская энциклопедия, 1960. — С. 581-582.
Это заготовка статьи о звуке. Помогите Википедии, дополнив её. |