ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET SARAJEVO INŽENJERSKA FIZIKA I 7.1 Zvuk Zvuk je osjećaj koj otče od mehančkh osclacja koje rma uho a regstrra mozak. U zc od zvukom odrazumjevamo sve ojave vezane za mehančke osclacje čje se rekvencje kreću u grancama osjetljvost čula sluha. Ova grana zke nazva se akustka u najšrem smslu rječ obuhvata mehančke valove koj se rostru kroz: gasove, tečnost l čvrsta tjela u osegu zvučnh rekvencja kao valove koj su sa všm nžm rekvencjama od grance čujnost. Granca čujnost nalaz se rblžno na 0 Hz 0.000 Hz. Ove grance su ndvdualne ne treba smatrat da su one strogo određene. Mehančke osclacje koje relaze 0.000 Hz nazvaju se ultrazvuk, a osclacje čja je rekvencja sod 0 Hz nazvaju se nrazvuk. 7.1.1 Zvučn valov Zvučn valov u gasovma tečnostma mogu bt samo longtudnaln dok u čvrstm tjelma mogu bt kako longtudnaln tako transverzaln. To su občno rostorn valov koje u najjednostavnjem slučaju možemo smatrat sernm valovma. Za normalne jačne zvuka ov valov maju malu amltudu koja se kreće oko 10-11 m, što je manje od romjera molekule. I ored malh omjeranja čestca z ravnotežnog oložaja rtsak gasa se ovećava smanjuje u odnosu na normaln. Prema Hookeovom zakonu, romjena rtska = 0, zazva relatvnu deormacju sredne V = B (7.86) V gdje je B zaremnsk modul elastčnost. Znak mnus dolaz zbog toga što se r orastu rtska smanjuje zaremna, odnosno relatvna deormacja je negatvna. Promatrajmo ravn longtudnaln val koj se rostre u lnovtoj sredn (zrak) u smjeru ose x, crtež 7.16 koj možemo redstavt jednadžbom ravnh valova (7.15). Ψ Ψ+ Ψ S S(+ ) x Crtež 7.16 Uzmmo element zaremne V = S x, koj dožvljava deormacje sabjanja stezanja. Relatvna deormacja je V S V = = ψ. Za slučaj da je x 0, relacja (7.86) dobva oblk V S x x 86
ψ = B (7.87) x Derencranjem (7.15) o x, dobvamo zraz za relatvnu deormacju ψ = kasn ( ωt kx) (7.88) x odnosno ω = B Asn( ωt kx) (7.89) v l = 0 sn( ωt kx) (7.90) Izraz kba redstavlja amltudu romjene rtsaka o, tj. o =kba (7.91) Iz (7.90) vdmo da je romjena rtsaka r rostranju longtudnalnog vala kroz lnovtu srednu snusna unkcja. To znač da je u točkama duž ravca rostranja vala u kojma su elongacje maksmalne, romjena rtska = 0, a u točkama gdje je deormacja slojeva gasa nula, romjena rtska maksmalna. Prostranje ovh valova kroz gas zazva nazmjenčnu komresju eksanzju gasa. Amltude romjene rtska r najvećoj jačn zvuka ne relaze 30 N/m,što je 5 N neznatno u odnosu na atmosersk rtsak, koj znos oko 10 m.čovjekovo uho može da osjet zvuk kad amltuda rtska adne na svega 0 µ Pa. Snaga P koja se renos valom, jednaka je kolčn energje koju renos zvučn val u jednc vremena kroz jednčnu ovršnu, normalnu na ravac rostranja vala. Korsteć oće zraze za snagu P = F v sla F = S, dobt ćemo snagu vala koj se renos kroz orečn resjek S. P = Sv (7.9) ošto je ψ v = = ωasn ( ωt kx) (7.93) t Uvrštavanjem (7.91) (7.93) dobt ćemo zraz za snagu P = 0 ASω sn ( ωt kx) (7.94) Da b zračunal srednju snagu, korstt ćemo gotov rezultat za srednju vrjednost snus kvadrata, 1 sn x =. Na osnovu ovoga mamo 1 P SR = 0 AωS (7.95) ω B Korsteć vrjednost za k =, v = o =kba možemo zraz za srednju snagu nasat u v ρ oblku 87
P SR = 1 0 S = const ρv 0 (7.96) Srednja snaga roorconalna je kvadratu amltude romjene rtska. Snaga r emtranju občnog govora znos svega 10-5 W, dok se zvuk može osjett (čulom sluha) do grance 6 10-17 W. 7.1. Brzna zvučnh valova u lnovma Da b zračunal brznu zvučnh valova u gasovma (zrak) ođmo od Hookeovog zraza za zaremnsku deormacju (7.86) nasavš ga u oblku B = V (7.97) V Uzmmo da su romjene rtska beskonačno male, tj. 0 tada V 0 a zraz (7.93) relaz u derencjaln oblk, d B = V dv (7.98) Pr ovome moramo vodt računa da ovećanje rtska (d>0) odgovara smanjenju zaremne (dv<0). Osclacje zvuka vrše se tako brzo da se može smatrat da je sabjanje razrjeđenje lna adjabatsko 1, a rema tome zadovoljava Possonovu (Poason) jednadžbu χ V = const (7.99) c gdje je κ =, odnos secčne tolote gasa r stalnom rtsku secčne tolote r stalnoj cv zaremn. Derencranjem Possonove jednadžbe dobje se κ κ 1 V d + κv dv = 0 (7.100) odakle d = κ dv V (7.101) Zamjenjujuć ovaj zraz u (7.97) dobvamo B = κ (7.10) Znač brzna zvuka u lnovtoj sredn jednaka je v = B κ = ρ ρ (7.103) Korsteć zraz za jednadžbu stanja gasa, V = m M RT (7.104) gdje je m - masa gasa, M - molekularna masa, R = 8,314. J/mol K, unverzalna lnska konstanta T - asolutna temeratura, možemo zračunat gustoću lna M ρ = RT (7.105) Konačno zraz za brznu zvuka dobva oblk RT v = κ = const M l T (7.106) 1 Adjabatska romjena je takva romjena stanja lna kada nema razmjene tolote sa okolnom δq = 0. 88
T v = v0 = 331 T 0 T 73 gdje je v o = 331 m/s, brzna zvuka u zraku na temeratur T o = 73 K. 7.1.3 Dolerov eekt Kada se zvučn zvor, l slušalac, l oboje kreću u odnosu na zrak, vsna (rekvencja) zvuka koju čuje slušalac neće u oćem slučaju bt sta kao kad b zvor slušalac mroval. Poznat je slučaj naglog ada vsne zvuka automoblske srene kada se susreće l rolaz ored automobla koj se kreće u surotnom ravcu. Ova ojava se nazva Dolerov eekt. Neka se brzna romatrača v brzna zvora v nalaze na jednom stom ravcu. Izvor emtra valove rekvencje. Vdjet ćemo da će zavsno o relatvnoj brzn rema zvoru, romatrač zmjert razlčtu rekvencju zvora. Denrajmo smjer brzna kretanja tako da v v maju oztvan smjer ako su usmjerene od romatrača ka zvoru. Brzna rostranja vala u uvjek je oztvna. Uzet ćemo slučaj kad se romatrač nalaz ljevo od zvora valova, tj. jedan drug maju oztvne brzne (smjer od ljeva na desno). Izvor se u času t 1 =0 nalaz u točk A a u trenutku t =t u točk B, crtež 7.17.. U međuvremenu, val emtran od zvora u času t 1 =0 ređe ut u t. Pr ovome majmo na umu da brzna šrenja ovs od medja kroz koj se šr val, dakle ne ovs od brzne kretanja zvora vala u času emtranja. Za vrjeme t =t zvor utujuć z A u B emtrao je t valova gdje je rekvencja zvora. Između B D t se valov gomlaju a zmeđu F B su rašren. Prema tome valna dužna u odručju gomlanja valova (desno od zvora) * ut vt u + v λ = = (7.107) t dok je u odručju gdje se valov šre valna dužna: ut + vt u v λ = = (7.108) t Formule (7.107) (7.108) vrjede za valnu dužnu valova koj dolaze od zvora u kretanju. Kolku će rekvencju zmjert romatrač koj se rema zvoru kreće brznom v. Brzna kojom se valov kreću, rema romatraču je u+v, rekvencja kojom romatrač sreće valove je v + u v + u = = (7.109) λ u + v U slučaju da se romatrač nalaz desno od zvora kreće se brznom mjer romatrač bt jednaka u v u v * = = * λ u + v * v, tada će rekvencja koju (7.110) Ch. Doler (1803-1853), austrjsk matematčar zčar 89
Crtež 7.17 Ova dva slučaja možemo rkazat jednom ormulom u + v = u v (7.111) gdje je v oztvno ako se rjemnk rblžava zvoru, a negatvno ako se rjemnk udaljava od zvora. Slčno tome, brzna zvora v je oztvna ako zvor kreće u ravcu rjemnka a negatvna ako se zvor udaljava od rjemnka. Pr tome retostavljamo da se zvor rjemnk kreću duž ravca koj h ovezuje. Uzmmo nekolko secjalnh slučajeva: 1. Promatrač mruje, zvor se kreće rema romatraču, v =0, v >0 u + v = ; > u v. Promatrač mruje zvor se kreće od romatrača, v <0, v =0 u = ; < u + v 3. Izvor mruje romatrač se kreće rema zvoru, v =0, v >0 u + v = ; > u 4. Izvor mruje, romatrač se kreće od zvora, v =0, v <0 u v =, u U slučajevma 1. 3. romatrač mjer veću rekvencju od one kojom zvor emtra valove, a u slučajevma. 4. zmjerena rekvencja je manja. U slučaju u=v sv valov dodruju se u točk S gdje se nalaz zvor. U toj točk nalaz se akumulrana znatna osclatorna energja to je tzv. zvučn zd, slka 7.18. Ako je v >u u dolaz do zvučne ekslozje, slka 7.19. Val koj nastaje r v >u na ovaj načn nema erodčan karakter nego redstavlja jednu oblast komresje koja se šr brznom zvuka. Valov nsu vše sadržan jedan u drugom nego su obuhvaćen konusom AOB tzv. Machov (Mahov) konus. Da b došlo do zvučne ekslozje (roboj zvučnog zda) brzna zvora mora bt veća od brzne zvuka, tj. v z >344 m/s. 90
7.1.4 Zvučn zvor Crtež 7.18 Crtež 7.19 Svak mehančk osclator koj ravlno osclra u osegu rekvencja zvuka nazva se zvučn zvor. Kao najčešć zvor zvučnh vala susreću se zategnute žce zračn stuov. Zategnute žce osclraju transverzalnm osclacjama. Ako se na jednom mjestu zategnute žce zvede transverzalna deormacja, ona će se rostrat duž žce brznom v, koja je jednaka rema (7.41) F v = (7.11) µ gdje je F sla zatezanja žce a µ = m masa jednčne dužne (odužna masa) žce. Na učvršćenm l krajevma žce takav val će se odbt krenut u surotnom smjeru duž žce. Usljed ntererencje ormrat će se stojeć val. Stojeć val će se ormrat ako dužna žce znos (crtež 7.19) λ1 λ 3λ3,,,... odnosno λ l = n n ; = 1,,3, n gdje je λ n valna dužna transverzalnog vala (7.113) Crtež 7.0 91
Frekvencja je jednaka n F n = l µ (7.114) gdje je n= 1,, 3... Za n = 1 mamo osnovn ton. Osclranje zračnh stuova može se ostvart u cjevma koje mogu bt otvorene na jednom kraju l na oba kraja. Ako je cjev otvorena na jednom kraju, onda će se uvjek na otvorenom kraju obrazovat trbuh a na zatvorenom kraju čvor stojećeg vala. Naomenmo da se u zračnm stuovma mogu obrazovat samo longtudnaln stojeć valov koj su na crtežu 7.1 rkazan točkastm lnjama. Crtež 7.1 Oćento možemo sat da je valna dužna zvuka u zatvorenm stuovma 4l λ n =, (n = 0, 1,...) (7.115) n + 1 a odgovarajuća rekvencja n + 1 n = v (7.116) 4 l Ako cjev otvorena na oba kraja onda će se na njma obrazovat, trbus stojećeg vala. Analogno l rethodnom slučaju mamo, za otvorene stuove vrjed da je λ n =, a je rekvencja jednaka: n n n = v, (n = 1,,...) (7.117) l gdje je n - broj čvorova a v brzna zvuka. 7.1.5 Osjećaj zvuka Čovjek rma zvuk omoću čula sluha: uha. Uho je vrlo složen organ koj zvučne osclacje renos kroz slušn kanal do bubne one, zatm reko nza složenh oruga do Cortjevog ( Kort ) organa koj se sastoj z vlakana do kojh dolaze slušn nerv. Vlakna maju razlčte dužne naetost, a m odgovaraju određene rezonantne rekvencje. Pod utjecajem zvuka određena vlakna stuaju u rezonantno osclranje nadražuju određene nervne završetke, koj te nadražaje renose od mozga, a čovjek može odvojeno da osjet komonente složenoga zvuka. Postojanje dva organa sluha ( uha ) omogućava čovjeku da ocjen ravac rostranja zvuka. Ovo je osljedca sosobnost mozga da 9
regstrra aznu razlku osclacja koje stžu do ušju. Kod subjektvnog osjećaja zvuka, razlkuju se tr njegove osobne: vsna, boja ntenztet (jačna zvuka). Svak realn zvuk redstavlja ne jednostavno harmončno osclranje već suerozcju harmončnh osclacja, koje se nalaze u danom zvuku, nazva se akustčk sektar. Ako se u zvuku nalaze osclacje svh rekvencja u nekom ntervalu od ' do '', tada se sektar nazva kontnuran ( nerekdan). Ako se zvuk sastoj z dskretnh osclacja (odvojenh konačnm ntervalma) sa rekvencjama 1,,... sektar se nazva lnjsk ( dskontnuran ). Na slc je rkazan nerekdn sektar lnjsk sektar. Crtež 7. Šumov maju nerekdn akustčk sektar. Osclacje sa lnjskm sektrom zazvaju osjećanje zvuka sa vše l manje određenom vsnom zvuka. Takav zvuk se nazva tonaln zvuk. Tonaln zvuk se određuje osnovnom najmanjom rekvencjom. Razlčt sektraln sastav zvuka, koje rozvode razn muzčk nstrument omogućuje da se o sluhu razlkuje, lauta od volne l klavra. 7.1.6 Jačna zvuka Jačna l ntenztet zvuka određuje se srednjom snagom koju val zvuka renos o jednc ovršne normalne na ravac rostranja vala, odnosno kolčna energje koju renos val u jednc vremena kroz ovršnu normalnu na ravac rostranja vala. PSR I = (7.118) S Korsteć zraz za srednju snagu (7.96) dobt ćemo da je ntenztet zvuka jednak 1 0 I = (7.119) ρ v tj. ntenztet zvuka je razmjeran kvadratu amltude rtska a obrnuto razmjeran rozvodu gustoće sredne brzne zvuka. U ovom zrazu se ne ojavljuje amltuda A koja se raktčno teško mjer, što nje slučaj sa amltudom rtska o. Jednca ntenzteta zvuka u SI - sstemu je W/m. Korštenje ove jednce nje ogodno jer je rason ntenzteta zvuka, koj se javlja u svakodnevnom žvotu zražen u ovm jedncama 10 1 uta već od onog mnmalnog koj se može čut. S druge strane čulo sluha detektra zvuk o logartamskom zakonu. Prema zakonu Weber - Fechnerovom (Veber-Fehnerov), shozčk zakon, čulo sluha osjećaja gradacju jačne zvuka rblžno kao logartam ntenzteta zvuka. 93
Na osnovu ove zakontost ustanovljena je skala nvoa jačne zvuka. Zvučn val koj još može zazvat osjećaj zvuka mora mat mnmalnu vrjednost I o koja se nazva rag čujnost znos 1 W rblžno 10, r rekvencj 1000 Hz. m Nvo jačne zvuka L, denran je na sljedeć načn I L = k log (7.10) I 0 gdje je k koecjent roorconalnost. Stavljanjem k = 1 nvo jačne je zražen u belma rema Grahamu Bellu (Bel). U raks se korst 10 uta manja jednca koja se nazva decbel oznaka db I L = 10 log = 0 log (7.117) I 0 0 Ako je jačna jednog zvučnog zvora jednaka I = I o, rema gornjem zrazu njegov nvo jačne je W jednak nul. Zvuk koj je 10 uta već tj. I = 10 I o ma nvo jačne 10 db. Jačn od 1 m odgovara nvo jačne 10 db. Pr ovm većm ntenztetma, uho restaje da rma val kao zvuk, a uhu se zazva osjećaj bola l rtska, nazva se rag osjećaja bola. Prag čujnost rag osjećaja bola su razlčt za razne rekvencje. Najveća osjetljvost čovjekovog uha je u oblast rekvencje od 3000 do 5000 Hz. U ovom ntervalu rekvencje nalaz se mnmum raga čujnost (-5 db). Prema roračunma, u tom rekventnom odručju, zvučn rtska Brownovog (Braun) molekularnog kretanja je samo za oko 15 db nž od raga čujnost (r temeratur 7 0 C). Izvor zvuka Nvo ntenzteta db Intenztet W m Amltuda romjene rtska N m Prag čujnost 0 10-1 10-5 Th razgovor 40 10-8 10-3 Glasn razgovor 60 10-6 10 - Gust ulčn saobraćaj 80 10-4 10-1 Zakvanje 100 10 - Granca bola 10 1 0 Za ostale rekvencje javlja se velko odstuanje zmeđu zčke jačne zvuka subjektvne jačne zvuka. Iz ovh razloga za subjektvnu jačnu zvuka uvedena je također logartamska skala sa jedncom koja se zove on. Kod 1 000 Hz decbel on se rblžno oklaaju. 94
Crtež 7.3 7.1.7 Asorcja zvuka Kada dođe na grancu zmeđu dvje sredne, zvučn val se u oćem slučaju djelomčno odbja od grance, a djelomčno rodre u drugu srednu rodužuje u njoj da se rostre. Val osteeno slab r rostranju kroz danu srednu energja osclranja relaz u druge oblke energje. U rostorjama srednjh dmenzja zvučn val retr nekolko stotna uzastonh odbjanja od zdova dok njegova energja ne oadne sod grance čujnost. U velkm rostorjama zvuk se može čut u toku nekolko sekund oslje sključenja zvora, usljed ostojanja odbojnh valova. Suvše soro rgušenje ogoršava akustčke osobne rostorje zazva jako odjekvanje al suvše brzo amortzovanje vala također nje ogodno jer se u rostorj dobje slab zvuk. Pr roračunu akustčkh osobna rostorja uotrebljava se vrjeme u toku koga se energja zvuka smanj na 10-6 do rvobtne vrjednost, tj. W=10-6 W 0, ovo vrjeme se nazva vrjeme reverberacje (jeke). Pošto je rgušenje valova razlčto za razlčte rekvencje usvojeno je da se vrjeme reverberacje određuje r rekvencj 51 Hz. Otmalno vrjeme reverberacje za koncertne sale redavaonce je reda velčne 1s.Označmo gustoću zvučne energje u očetnom trenutku sa u o. Označmo sa α koecjent asorcje r odbjanju, neka je broj odbjanja u jednc vremena n. Tada je smanjenje gustoće energje du za vrjeme dt jednako du = αnudt (7.1) Našmo ovaj zraz u oblku du = αndt (7.13) u odnosno d( ln u) = d( αnt) (7.14) Pošto su derencjal dvje velčne međusobno jednak sam velčne se razlkuju za adtvnu konstantu. lnu= α nt+ C (7.15) Pošto je za t = 0, u = u o to je C=lnu o (7.16) a jednadžba (7.11) dobva oblk 95
ln u u 0 = αnt odakle je αnt u = u 0 e (7.17) Iz ovoga sljed da gustoća zvučne energje oada sa vremenom o eksonencjalnom zakonu. Na osnovu teorje vjerojatnost može se zračunat broj odbjanja zvučnh valova u toku 1s od retostavkom da se valov rostru u svm mogućm ravcma, račun daje v S n = 4V (7.18) gdje je v brzna, S ovršna rostorje a V njena zaremna. αvs t 4V u u0e = (7.19) Za određvanje vremena reverberacje uzmamo u 6 =10 u0 (7.130) tada je 4V 6 t r = ln10 αvs (7.131) Stavljajuć za v = 340 m/s. vrjednost brzne zvuka u zraku, dobvamo raktčnu ormulu: 4V t r = 0,163 α S (7.13) 7.1.8 Ultrazvuk Da b dobl usmjeren val, blzak ravnom valu, dmenzje zvora vala moraju bt mnogo uta veće od valne dužne. Zvučn valov u zraku maju dužnu otrlke od 15 m do 15 mm. U tečnm čvrstm srednama valna dužna je još veća (brzna rasrostranja zvučnh valova u tm srednama je veća nego u zraku). Naravt zvor koj b stvarao usmjeren val slčne dužne raktčno je nemoguće. Drukčje stoj stvar sa ultrazvučnm valovma, čja je dužna mnogo manja. Sa smanjenjem valne dužne eekt drakcje ostaje zanemarv. Iz ovh razloga ultrazvučn valov mogu bt dobven u oblku usmjerenh snoova, slčnh svjetlosnm snoovma. Za dobvanje ultrazvučnh valova korste se uglavnom dva zkalna eekta: eekt magnetosrkcje ezoelektrčn eekt. Za dobvanje ultrazvuka najčešće koršten načn je bazran na nverznom ezoelektrčnom eektu. Pločce nekh metala (kvarca, ttant barja td.) od djelovanjem elektrčnog olja deormraju se (skuljaju zdužuju ovsno o smjeru olja). Ako stavmo takvu ločcu zmeđu metalnh obloga na koje rključmo zvor nazmjenčne struje, zazvat će se rnudne mehančke osclacje loče, crtež 7.3. 96
Crtež 7.4 Pr čemu je relatvna deormacja loče razmjerna rključenom elektrčnom naonu ( U ~ ) na oblogama kondenzatora d = ku ~ (7.133) d Ove osclacje ostaju naročto ntenzvne ako se rekvencja romjena elektrčnog naona odudara sa rekvencjom vlastth osclacja loče. Kao što smo vdjel osnovn načn osclranja štaa ma valnu dužnu λ = d gdje je d debljna ločce zmeđu elektroda. Pošto brzna zvuka u kvarcu znos v = 5 300 m/s to će nr. ločca debljne jednog mlmetra osclrat rekvencjom v 5300 = = = 1, 35MHz (7.134) λ 0,00 Drug načn dobvanja ultrazvuka sastoj se u tome da se eromagnetn materjal (Fe, N neke legure) r djelovanju romjenjvog magnetnog olja lagano deormraju. Ta ojava nazva se magnetostrkcja. Ako stavmo eromagnetnu šku u romjenjvo olje (nr. unutar ndukconog kalema s nazmjenčnom strujom) mogu se zazvat njene mehančke osclacje, koje će onovo bt naročto ntenzvne r rezonancj. Crtež 7.5 Relatvna deormacja kod magnetostrkcje roorconalna je kvadratu magnetske ndukcje B l l B (7.135) 97
Osnovno svojstvo ultrazvuka o kojem se on razlkuje od zvuka je gotovo ravolnjsko rostranje. Dok se zvuk šr gotovo u svm smjerovma u oblku sernh valova sa zraženm eektom drakcje, kod ultrazvuka se može naravt zvor koj emtra ravne valove kod kojh je eekt drakcje zanemarv. Pored ovoga, ntenztet valova roorconalan je kvadratu rekvencje, što znač da, energja ultrazvučnog vala vsoke rekvencje je znatno veća od energje zvučnog vala nske rekvencje ste amltude. Pločce kvarca r rekvencj 1,5 MHz mogu rozvest zvučnu energju jačne do 0W/cm. Značajna osobna, koja je btna za korštenje ultrazvuka, je mala asorcja r rolazu ultrazvuka kroz čvrsta tečna tjela. Prmjena ultrazvuka. Ultrazvuk se u metalma drugm čvrstm tjelma rostre sa relatvno malm gubcma, tj. sa malom asorcjom. Na ovoj osobn zasnovane su važne rmjene ultrazvuka u stvanju homogenost materjala (deektoskoja). Prjenos normacja u vod moguć je sključvo ultrazvučnm valovma, jer rado valov maju velku asorcju u vod. Djelovanje ultrazvuka zasnva se na tr eekta: kavtacja, koagulacja termčko djelovanje. Koje će se djelovanje soljt u kojoj mjer, zavs od vše aktora od kojh su najvažnj sljedeć: sredna u kojoj djeluje ultrazvuk, rekvencja, ntenztet zračenja vrjeme zračenja. Sve rmjene ultrazvuka u tečnostma zasnvaju se na djelovanju kavtacje, koja nastua r određenom ntenztetu. Pod kavtacjom u hdrodnamc se odrazumjeva obrazovanje mjehurća u ludu, usljed vrtloženja zagrjavanja. Ultrazvučn val dovoljnog ntenzteta, rozveden u tečnost. U az dlatacje, stvort će se otrtsak koj će dovest do obrazovanja mjehurća u tečnost koja je od djelovanjem ultrazvučnog vala. Gasn mjehurć se onašaju kao mehančk osclatorn sstem koj mogu bt asorber energje. Na osnovu eekta kavtacje ultrazvuk se može rmjent za: Obrazovanje emulzja kod kolodnh rastvora, ravljenje legura, Čšćenje odmašćvanje stnh redmeta, osebno u ndustrj oluvodča recznoj mehanc. Lemljenje alumnja. Poznato je da se ovršna redmeta od alumnja brzo obrazuje oksdn sloj koj ne dozvoljava meko lemljenje. Ako se redmet od alumnja oto u rastoljen kalaj u kojem se ntenzvno rostru ultrazvučn valov, tada će usljed kavtacje doć do razaranja oksdnog sloja kalaj će se vezat na ovršn. Obrada metala, stakla keramke. Ultrazvuk se sa velkm usjehom korst za obradu tvrdh materjala (metala, stakla keramke). Na crtežu 7.6 dana je shema uređaja, bazranog na eektu magnetostrkcje, za obradu tvrdh materjala. Transdjuser (retvarač) retvara elektrčnu energju z generatora u mehančku energju osclranje jezgre retvarača. Pretvarač možemo redstavt štaom koj je učvršćen u sredn u kojem se ormra stojeć val sa trbusma na krajevma štaa. Kraj štaa završava se alatom čja konguracja ma željen oblk. Gustoća ultrazvučne energje, zahvaljujuć stojećm valovma, ma maksmum na samom vrhu alata. Između objekata koj se obrađuje alata stavlja se voden rastvor stnog raha karborunduma 3 l djamanata. Čestce karborunduma l djamanta rmaju ultrazvučnu energju onašaju se kao mal čekć koj velkom brznom udaraju u objekt (desetne hljada uta u sekund) razaraju ga na željenom mjestu. Na ovaj načn omogućeno je ravljenje najrazlčtjh oblka otvora u tvrdm materjalma. Uređaj za ultrazvučno lemljenje zasnovan je na stom rncu samo što se alat uranja u kadu sa rastoljenm kalajem. Zahvaljujuć kavtacj razbja se oksdn sloj rastoljen kalaj ranja na alumnju. 3 Karborundum, vrlo tvrd materjal. 98
Crtež 7.6 99