Решение на момент правки #20360 от , автор Valter. Это не текущая версия.

Условие

3.9.8∗. [Вставьте условие задачи]

Решение

Условие

а. На бесконечный стержень в некотором сечении действует внешняя продольная сила . Какие волны скорости и деформации возникают в стержне? Сечение стержня , плотность его материала , скорость волны в стержне .
б. В двух сечениях бесконечного стержня, расположенного на расстоянии друг от друга, действует продольная внешняя сила . Какие волны возникают в стержне? При каких значениях мощность волны в стержне наибольшая? наименьшая? Почему энергия результирующей волны в стержне не равна сумме энергий волн, испускаемых каждым источником в отдельности?

Решение

Часть А. Один источник

1. Волны скорости
Расположим начало координат в сечении, где приложена сила. Внешняя сила генерирует две упругие волны, бегущие в противоположных направлениях.
Волновое (акустическое) сопротивление одного полубесконечного стержня равно . Так как источник вынужден «раскачивать» одновременно два полубесконечных стержня (справа и слева), суммарная сила сопротивления среды равна .
По третьему закону Ньютона внешняя сила уравновешивается этим сопротивлением:

Отсюда находим скорость сечения :

Введем обозначения: амплитуда скорости , волновое число . Тогда уравнения бегущих волн скорости примут вид:
При :

При :

2. Волны деформации
Относительная деформация связана со скоростью частиц .
Для плоской волны, бегущей в положительном направлении (), справедливо соотношение . Для волны, бегущей в отрицательном направлении (), справедливо .
Следовательно, волны деформации описываются уравнениями:
При :

При :

Ответ

[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]