5.9. ударни вълни
Вълновият енергиен поток, свързан с площта, ориентиранаперпендикулярно на посоката на разпространение на вълната,се нарича плътност на вълновия енергиен поток,или интензитет на вълната:
(5.54)
Единицата за плътност на вълновия енергиен поток еват на квадратен метър(W/m 2 ).
Енергията, пренасяна от еластична вълна, е сумата от потенциалната енергия на деформация и кинетичната енергия на осцилиращите частици.Нека дадем без извод израза за средната обемна плътност на енергията на вълната:
(5,55)
къдетоAе амплитудата на трептенията на точките на средата, е плътността. Замествайки (5.55) в (5.54), имаме
По този начин,плътността на енергийния поток на еластичните вълни е пропорционална на плътността на средата, квадрата на амплитудата на трептенена частиците, квадрата на честотата на трептене и скоростта на разпространение на вълната.
5.9. ударни вълни
Един често срещан пример за механична вълна езвуковата вълна(виж гл.6). Втози случай максималната скорост на трептене на отделна молекула въздух е няколко сантиметра в секунда, дори и при достатъчно висок интензитет, т.е. много по-малка от скоростта на разпространение на вълната (скоростта на звука във въздуха е около 300 m/s). Това съответства, както се казва, на малки смущения на средата.
Въпреки това, при големи смущения (експлозия, свръхзвуково движение на тела, мощен електрически разряд и др.), Скоростта на осцилиращите частици на средата вече може да стане сравнима със скоростта на звука и възниква ударна вълна.
По време на експлозия силно нагрятите продукти с висока плътност разширяват и компресират слоевете на околния въздух. С течение на времето обемът на сгъстения въздух се увеличава. Тънка преходна зона, която разделя сгъстения въздух отневъзмутен, във физиката се наричаударна вълна.Схематично скокът в плътността на газ при разпространението на ударна вълна в него е показан на фиг. 5.22 а. За сравнение същата фигура показва промяната в плътността на средата по време на преминаването на звукова вълна (фиг. 5.22, b).
Ударната вълна може да има значителна енергия, така че при ядрен взрив около50%от енергията на взрива се изразходва за образуването на ударна вълна в околната среда. Следователно ударната вълна, достигаща до биологични и технически обекти, е способна да причини смърт, наранявания и разрушения.