misle.ru страница 1
скачать файл
Министерство образования Российской Федерации
Санкт - Петербургский государственный университет
Физический факультет


Рассмотрено и рекомендовано

на заседании кафедры

радиофизики


УТВЕРЖДАЮ

декан факультета

________________ А.С. Чирцов


Протокол от __________ № _______
Заведующий кафедрой

_____________________Н.Н.Зернов






ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Распространение ультразвука в неоднородных и нелинейных средах

«cпециальности 013900 ( СД.В.02)

Направление 510403 (ЕН…, или ОПД…, или СД…, или ФТД…)

Направление 511500 (ЕН…, или ОПД…, или СД…, или ФТД…)

Направление 511600 (ЕН…, или ОПД…, или СД…, или ФТД…)

Магистерская программа 510419/16 (……………………)

Магистерская программа 510414/38 (……………………)

Магистерская программа 510414/33 (……………………)

Разработчики:

Доцент, канд.физ.-мат.наук _________________ Н.Г.Семенова

Рецензент:

.доцент, канд.физ.-мат.наук _______________ В.В. Фролов__

Санкт - Петербург - 2003 г.



1. Организационно-методический раздел


    1. Цель изучения дисциплины: Обучение студентов основам акустики; изучение физических явлений при прохождения акустических волн через сплошные линейные и нелинейные среды, при взаимодействии с неоднородностями; изучение эффектов, сопровождающих прохождение волн большой интенсивности через реальные среды.



    1. Задачи курса: Вывод и решение волнового уравнения, анализ свойств плоских и сферических волн, решение задач об отражении, рассеянии и поглощении акустических волн. Основные закономерности распространения акустических волн большой интенсивности по сплошной среде. Вторичные эффекты, сопровождающие распространение нелинейных волн ( кавитация, пондеромоторные эффекты).

    2. .3. Место курса в профессиональной подготовке выпускника:

Дисциплина “Распространение ультразвука в неоднородных и нелинейных средах» является необходимой для подготовки специалиста в области прикладной физики, в частности физика, работающего в области медицины, т.к. дает представление об уникальных методах диагностики и лечения некоторых заболеваний.

1.3.4. Требования к уровню освоения дисциплины СД.В.02 - "Распространение ультразвука в неоднородных и нелинейных средах"

-знать содержание дисциплины и иметь достаточно полное представление о возможностях применения линейно-акустического приближения в различных прикладных областях науки и техники;

-уметь правильно выбрать метод для измерения того или иного параметра вещества и оценить его возможную точность;



-уметь рассчитать необходимые основные параметры акустической волны: давление, интенсивность, направленность источника, акустическую мощность.

2.Объем дисциплины, виды учебной работы, форма текущего, промежуточного и итогового контроля





Всего аудиторных занятий

32часов




из них: - лекций

32часов




- практические занятия

часа




Самостоятельная работа студента (в том числе на курсовую работу по дисциплине)

8часов




Итого (трудоемкость дисциплины)

40часов


Изучение дисциплины по семестрам:








1 0 семестр: лекции -32 ч.,

зачет














3. Содержание дисциплины
3.1.1. Темы дисциплин, их краткое содержание и виды занятий

Часть 1. Линейно-акустическая модель.

1. Система уравнений для акустической волны. Линейно- акустическая модель. Уравнение состояния. Волновое уравнение.

2. Решение для плоской волны. Основные соотношения для давления, колебательной скорости. Понятие о волновом сопротивлении и сжимаемости среды. Плотность энергии и плотность потока энергии, интенсивность звука.

3. Линейно-акустическая скорость звука, ее связь с упругими характеристиками вещества. Методы измерения и их погрешности.

4. Изменение температуры в волне.

5. Поглощение звука в вязкой теплопроводящей среде. Релаксационная теория поглощения звука. Методы измерения поглощения.

6. Отражение плоской волны от плоской границы. Формулы Френеля.

7. Рассеяние звуковых волн в жидкостях и газах на неоднородности, отличающейся от среды плотностью, сжимаемостью. Рассеяние звука на малом сильно сжимаемом препятствии (пузырьки газа). Рассеяние от совокупности рассеивателей.

Часть 2. Нелинейные акустические волны и сопровождающие их эффекты.

8. Плоская бегущая волна конечной амплитуды. Скорость распространения. Квадратичная поправка для поля давления. Коэффициент нелинейности. Искажение формы волны. Расстояние образования разрыва.

9. Нелинейные плоские волны в среде с дисперсией.

10. Поглощение волн конечной амплитуды. Плоская нелинейная волна в среде с диссипацией.

11. Пондеромоторные эффекты в акустических полях ( акустические течения, радиационные напряжения в среде, радиационное давление на неоднородности, звукокапиллярный эффект). Акустические течения в плоской бегущей волне. Акустические течения в вязких волнах.

12. Акустическая кавитация. Динамика колебаний одиночного газового пузырька в жидкости. Кавитационная прочность жидкостей. Макроскопические свойства кавитирующей жидкости. Методы контроля кавитационной активности жидкости ( шумовой, по гармоникам, по изменению импеданса, по сонолюминесценции, звукохимический).

13. Нелинейные акустические свойства сред, в том числе биологических.

у

3.2. Лабораторный практикум отсутствует


Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы

  • Линейно-акустическая скорость звука, ее связь с упругими характеристиками вещества ?

  • Как измерить скорость звука в среде с помощью акустического интерферометра?

  • Как измерить поглощение звука в среде с помощью калориметра?

  • Что является эталоном в акустике?

  • Как устроен гидрофон?

  • В какой ситуации можно наблюдать поперечные вязкие волны в жидкости?

  • Каков поперечник рассеяния газового резонансного пузырька?

  • В каком случае можно избежать отражения акустической волны от границы раздела двух сред?

  • Что такое точность и правильность измерения

  • Чем определяется необходимое число измерений




    1. Темы курсовых работ

  • Раздел 3.4 в данной программе отсутствует.


3.5. Темы рефератов

Раздел 3.5 в данной программе отсутствует.


3.6. Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу
1. Линейно- акустическая модель: вывод уравнения состояния сплошной среды

2. Линейно- акустическая модель: вывод волнового уравнения

3. Линейно- акустическая скорость звука, ее зависимость от свойств среды, температуры Методы измерения скорости звука

4. Изменение температуры среды в акустической волне

5. Решение волнового уравнения для плоских волн Свойства плоских волн

6. Плотность энергии, плотность потока энергии, интенсивность звука.

7. Решение для волны давления и скорости от монопольного источника

8. Акустический импеданс сферического источника

9. Направленные свойства сферического источника первого порядка

10.Отражение плоской волны от границы раздела двух сред, формулы Френеля

11. Поглощение звука, теория Стокса – Кирхгофа

12. Релаксационная теория поглощения звука

13. Методы измерения поглощения звука;

14. Рассеяние звука на препятствии, отличающемся от среды только плотностью

15.Рассеяние звука на препятствии, отличающемся от среды сжимаемостью

16.Рассеяние звука на резонансных сильно сжимаемых препятствиях.

17. Рассеяние звука на совокупности рассеивателей.
23

. Учебно-методическое обеспечение курса
4.1. Перечень обучающих, контролирующих и расчетных программ, диафильмов, слайдфильмов, кино и видио- фильмов

По желанию лектора при изложении части тем применяется проектор для демонстрации слайдов, а также используются демонстрационные лабораторные установки.



4.2. Активные методы обучения

В данном курсе используются классические аудиторные методы и самостоятельное решение студентами заданных на дом задач.

4.3. Материальное обеспечение дисциплины, технические средства обучения и контроля

Стандартно оборудованные лекционные аудитории.



4.4. Методические рекомендации (материалы) преподавателю по организации лабораторных работ

Раздел в программе отсутствует.



    1. Методические указания студенту по лабораторной работе. Раздел в программе отсутствует



    2. Раздел в программе отсутствует.

    3. .

4.6. Методические рекомендации по использованию систем Mathcad и Matlab-Simulink

Раздел в программе отсутствует.



4.7. Литература

      1. Основная

1. Скучик Е.Л., Основы акустики, Мир, М, 1985г.

2. Исакович М.А., Общая акустика, М, Наука,1973г.

3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.А., Гидродинамика, М, Наука, 1988г.

4. Блинова Л.П. Акустические измерения. Л., Стандарты, 1975.


4.7.2. Дополнительная


 При наличии по дисциплине курсовой работы, в разделе "Самостоятельная работа" указывается среднее, ориентировочное время, необходимое студенту на выполнение курсовой работы.
скачать файл


Смотрите также: