Известно, что плотность воды больше плотности водяного льда (ведь лед плавает по поверхности воды, значит он "легче" воды, т.е. плотность льда меньше плотности воды).
В полной, плотно закрытой бочке вода массой M_в, плотностью ρ_в объем воды равен объему бочки Vб.
Т.о объем воды V_в:
V_в=V_б=M_в/ρ_в
Вода замерзает. Масса льда равна массе воды (по закону сохранения вещества масса никуда деваться не может!) Объем льда V_л:
V_л=M_в/ρ_л
Ну, а теперь немного алгебры:
т.к. ρ_в > ρ_л, то
M_в/ρ_в < M_в/ρ_л, значит
V_л > V_в
Но V_в=V_б, значит V_л>V_б.
Объем льда больше объема бочки. Значит вода, превращаясь в лед просто разорвет бочку на части!
Распространение ультразвука - это некий процесс, а именно процесс перемещения, как в пространстве, так и во времени возмущений, вызванных механическим колебанием, которые имеют место в звуковой волне. Ультразвуковая волна, как и звуковая, может распространяться в разных средах. Среди этих сред выделяют: газообразные, жидкие и твердые. Соответственно при распространении ультразвуковая волна вызывает так называемое деформирование среды распространение за счет смещения частиц вещества распространения. Сама же деформация среды может заключаться только в том что происходит последовательное сжатие и разряжение некоторых определенных объемов среды. Расстояние между двумя такими соседними областями соответствует длине волны ультразвука. Так же можно сказать, что степень сжатия и разряжения не постоянна, так как она зависит от величины удельного сопротивления среды. Частицы, которые принимают участие в передачи энергии волны ультразвука, колеблются вблизи своих состояний равновесий. Таким образом, скорость, с которой эти частицы колеблются вблизи этих состояний, названа колебательной скоростью. Эта скорость изменяется в соответствии с уравнением : V = U sin (2pft + G) – Уравнение изменения колебательной скорости ультразвуковой волны где V – сама собственно колебательная скорость (ее значение); U – амплитуда, или как еще ее называют величина отклонения от состояния равновесия; f – частота ультразвуковой волны; t – время, затраченное на период колебания; G – разность фаз между колебательной скоростью частиц и переменным акустическим давлением. Так же существует такое понятие как амплитуда колебательной скорости. Эта амплитуда характеризует максимальную скорость, с которой частицы среды распространения двигаются в процессе передачи энергии волной. Так же эта амплитуда определяется следующим соотношением: U = 2pfA, где А – амплитуда, с которой частицы смещаются при отклонении от состояния равновесия. Кроме этого существует так же скорость распространения волны в среде. Если говорить о тканях человека как среде распространения ультразвуковой волны нужно учитывать, что скорость такого распространения конечна. Это связано с тем что скорость распространения ультразвуковой волны во многом зависит от плотности среды и ее упругих свойств. Если же говорить о каких то однородных средах распространения, то здесь все проще так как в твердых и жидких средах ультразвук распространяется быстрее чем в газообразных средах. Это связано в первую очередь с длина волны ультразвука, которая весьма мала. Таким образом скорость распространения в воздухе, который является хорошим и универсальным примеров газообразной среды, равна примерно 330 м/с, в то время как в воде эта скорость уже равна 1482 м/с. Хочу заметить что скорость распространения так же зависит от температуры среды распространения. Так в горячих телах такая скорость меньше чем в холодных, но это справедливо лишь для жидкостей, с газами все наоборот. В свою очередь для твердых тел эта цифра равна около 4000 м/с. В случае если у нас неоднородные тела либо не стандартные среды распространения тогда нужно использовать формулы для расчеты скорости распространения. Итак скорость звука для газообразных сред: С=sqrt(y*((r*t)/u)) Где Sqrt – квадратный корень Y - среднее давление в среде R - универсальная газовая постоянная T - абсолютная температура U - молекулярный вес газа Эта формула годится лишь для идеальных газов. Для жидких тел формула расчета примет совсем другой вид: С = sqrt(y/(b*ro)) Где Sqrt – квадратный корень Y - среднее давление в среде b - адиабатическая сжимаемость ro – плотность среды Для твердых тел существует две формулы для расчета скорости распространения ультразвуковой волны, для продольной волны и для сдвиговой, и они имеют вид: С = sqrt((K+0.75G)/ro) – для продольной волны C= sqrt(G/ro) – для сдвиговой волны Где Sqrt – квадратный корень К — модуль объёмного сжатия G — модуль сдвига Ro – плотность среды
Лед разорвет бочку на части!
Объяснение:
Известно, что плотность воды больше плотности водяного льда (ведь лед плавает по поверхности воды, значит он "легче" воды, т.е. плотность льда меньше плотности воды).
В полной, плотно закрытой бочке вода массой M_в, плотностью ρ_в объем воды равен объему бочки Vб.
Т.о объем воды V_в:
V_в=V_б=M_в/ρ_в
Вода замерзает. Масса льда равна массе воды (по закону сохранения вещества масса никуда деваться не может!) Объем льда V_л:
V_л=M_в/ρ_л
Ну, а теперь немного алгебры:
т.к. ρ_в > ρ_л, то
M_в/ρ_в < M_в/ρ_л, значит
V_л > V_в
Но V_в=V_б, значит V_л>V_б.
Объем льда больше объема бочки. Значит вода, превращаясь в лед просто разорвет бочку на части!
Ультразвуковая волна, как и звуковая, может распространяться в разных средах. Среди этих сред выделяют: газообразные, жидкие и твердые. Соответственно при распространении ультразвуковая волна вызывает так называемое деформирование среды распространение за счет смещения частиц вещества распространения. Сама же деформация среды может заключаться только в том что происходит последовательное сжатие и разряжение некоторых определенных объемов среды. Расстояние между двумя такими соседними областями соответствует длине волны ультразвука. Так же можно сказать, что степень сжатия и разряжения не постоянна, так как она зависит от величины удельного сопротивления среды.
Частицы, которые принимают участие в передачи энергии волны ультразвука, колеблются вблизи своих состояний равновесий. Таким образом, скорость, с которой эти частицы колеблются вблизи этих состояний, названа колебательной скоростью.
Эта скорость изменяется в соответствии с уравнением :
V = U sin (2pft + G) – Уравнение изменения колебательной скорости ультразвуковой волны
где
V – сама собственно колебательная скорость (ее значение);
U – амплитуда, или как еще ее называют величина отклонения от состояния равновесия;
f – частота ультразвуковой волны;
t – время, затраченное на период колебания;
G – разность фаз между колебательной скоростью частиц и переменным акустическим давлением.
Так же существует такое понятие как амплитуда колебательной скорости. Эта амплитуда характеризует максимальную скорость, с которой частицы среды распространения двигаются в процессе передачи энергии волной. Так же эта амплитуда определяется следующим соотношением:
U = 2pfA,
где
А – амплитуда, с которой частицы смещаются при отклонении от состояния равновесия.
Кроме этого существует так же скорость распространения волны в среде. Если говорить о тканях человека как среде распространения ультразвуковой волны нужно учитывать, что скорость такого распространения конечна. Это связано с тем что скорость распространения ультразвуковой волны во многом зависит от плотности среды и ее упругих свойств. Если же говорить о каких то однородных средах распространения, то здесь все проще так как в твердых и жидких средах ультразвук распространяется быстрее чем в газообразных средах. Это связано в первую очередь с длина волны ультразвука, которая весьма мала. Таким образом скорость распространения в воздухе, который является хорошим и универсальным примеров газообразной среды, равна примерно 330 м/с, в то время как в воде эта скорость уже равна 1482 м/с. Хочу заметить что скорость распространения так же зависит от температуры среды распространения. Так в горячих телах такая скорость меньше чем в холодных, но это справедливо лишь для жидкостей, с газами все наоборот. В свою очередь для твердых тел эта цифра равна около 4000 м/с.
В случае если у нас неоднородные тела либо не стандартные среды распространения тогда нужно использовать формулы для расчеты скорости распространения.
Итак скорость звука для газообразных сред:
С=sqrt(y*((r*t)/u))
Где
Sqrt – квадратный корень
Y - среднее давление в среде
R - универсальная газовая постоянная
T - абсолютная температура
U - молекулярный вес газа
Эта формула годится лишь для идеальных газов.
Для жидких тел формула расчета примет совсем другой вид:
С = sqrt(y/(b*ro))
Где
Sqrt – квадратный корень
Y - среднее давление в среде
b - адиабатическая сжимаемость
ro – плотность среды
Для твердых тел существует две формулы для расчета скорости распространения ультразвуковой волны, для продольной волны и для сдвиговой, и они имеют вид:
С = sqrt((K+0.75G)/ro) – для продольной волны
C= sqrt(G/ro) – для сдвиговой волны
Где
Sqrt – квадратный корень
К — модуль объёмного сжатия
G — модуль сдвига
Ro – плотность среды