Bjerknesova síla - Bjerknes force - Wikipedia

Bjerknesovy síly jsou translační síly bubliny v zvuk mávat. Tento jev je typem síla akustického záření. Hlavní Bjerknesovy síly jsou způsobeny vnějším zvukovým polem; sekundární Bjerknesovy síly jsou mezi dvojicemi bublin ve stejném zvukovém poli. Poprvé je popsal Vilhelm Bjerknes v jeho 1906 Pole síly.[1]

Teorie

Síla na malé částice ve zvukové vlně je dána vztahem:

kde V je objem částice a P je gradient akustického tlaku na bublině.

Za předpokladu, že sinusový cestovní vlna, časově zprůměrovaný tlakový gradient v jednom akustickém cyklu je nulový, což znamená, že pevná částice (s pevným objemem) nezažije žádnou čistou sílu. Protože je však bublina stlačitelná, oscilační tlakové pole také způsobí změnu jejího objemu; u sférických bublin to lze popsat pomocí Rayleigh-Plessetova rovnice. To znamená, že časově zprůměrovaný součin objemu bubliny a tlakového gradientu může být v průběhu akustického cyklu nenulový. Na rozdíl od síly akustického záření na nestlačitelné částice mohou být generovány síťové síly při absenci útlumu nebo odrazu zvukové vlny.

Bubliny s rezonanční frekvence nad akustickou hnací frekvencí cestujte nahoru tlakovým spádem, zatímco ti s nižší rezonanční frekvencí cestují dolů tlakovým spádem. Akusticky stojaté vlny se pod tlakem hromadí malé bublinky antinody zatímco velká bublina se hromadí pod tlakem uzly.[2]

Reference

  1. ^ Bjerknes, V. (1906). Pole síly. Obecné knihy.
  2. ^ Leighton, T.G., Walton, A.J. a Pickworth, M.J.W., 1990. Primární bjerknesovy síly. European Journal of Physics, 11 (1), s. 47.