Давление звукового излучения

ДАВЛЕНИЕ ЗВУКОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (радиационное давление звука, давление звука), среднее по времени избыточное давление на препятствие, помещённое в звуковое поле. Давление звукового излучения определяется импульсом, передаваемым волной в единицу времени на единицу площади препятствия.

Давление звукового излучения, создаваемое звуковым пучком или лучом, т. е. ограниченной по фронту плоской волной, распространяющейся в безграничной невозмущённой среде, при нормальном падении на полностью отражающую плоскую поверхность (так называемое давление Ланжевена) определяется формулой:

P = pv²/4 = 2E_K ,

где р - плотность невозмущённой среды, v -амплитуда колебательной скорости частиц в пучности скорости стоячей волны, Е_к - средняя по времени и пространству плотность кинетической энергии звуковой волны. Когда средние по времени плотности потенциальной и кинетической энергий равны друг другу, давление звукового излучения пропорционально плотности полной энергии звуковой волны (аналогично давлению света) или интенсивности звука. Давление  звукового излучения - эффект второго порядка малости; оно мало по сравнению с амплитудой переменного звукового давления р₀. Например, в воде при интенсивности звука ≈10 Вт/см² р₀ = 5∙10⁵ Па, а давление звукового излучения Р = 10² Па. В воздухе при интенсивности звука 1 Вт/см² р₀ ≈ 3∙10³ Па, а Р ≈ 10 Па.

Давление  звукового излучения, действующее на границе раздела двух жидких или жидкой и газообразной сред, приводит к вспучиванию поверхности раздела, которое при достаточной интенсивности звука переходит в фонтанирование. Это явление используется при У3-диспергировании жидкостей. Давление  звукового излучения играет важную роль в процессе акустической коагуляции аэрозолей; его используют при определении абсолютного значения интенсивности звука с помощью радиометра акустического. В условиях невесомости давление звукового излучения может применяться для стабилизации предметов в пространстве, перекачки жидкостей и др.

Лит.: Стретт Дж.В. (лорд Рэлей). Теория звука. 2-е изд. М., 1955. Т. 2; Красильников В. А., Крылов В. В. Введение в физическую акустику. М., 1984; Wang Т. G., Lee С. Р. Radiation pressure and acoustic levitation // Nonlinear acoustics. San Diego, 1998. Ch. 6.