Условие
3.9.5∗ . При какой интенсивности ультразвука в воде при атмосферном давлении начнут появляться вакуумные микрополости?
Решение
Интенсивность волны одной частоты
$$I=\frac{1}{2}\rho A^2\omega^2c,$$
где $\rho$ есть плотность среды, $A,\omega,c$ есть амплитуда смещения, угловая частота, скорость распространения волны.
Звуковую волну считаем бегущей и синусоидальной, так что для амплитуды изменения давления $\Delta P_\text{m}$
$$\Delta P_\text{m}=\rho v_\text{m}c=\rho A\omega c,$$
где $v_\text{m}$ есть амплитуда скорости среды.
Подставляем предыдущую в эту
с $$\Delta P_\text{m}=\sqrt{2\rho с I}.$$
Если $\Delta P_\text{m}=P_0$ (где $P_0$ есть атмосферное давление), то в точках среды с изменением давления $\Delta P=-\Delta P_\text{m}$ случается нулевое действительное давление и начало образования вакуумной микрополости.
Граничная интенсивность поэтому равна
$$I^*=P_0^2/(2\rho c).$$
То есть при интенсивностях
В т м $$I\geqslant P_0^2/(2\rho c)\approx3{,}6\cdot10^3~\text{Вт/м}^2$$
начнут появляться вакуумные микрополости.
У Савченко ответ другой: к В т м $I>3~\text{кВт/м}^2$
Литература
[1] Иродов И.Е. Волновые процессы. 2015.
[2] Сивухин. Д.В. Механика. 1979. (Механика упругих тел.)
Ответ
В т м $$I\geqslant P_0^2/(2\rho c)\approx3{,}6\cdot10^3~\text{Вт/м}^2$$