Волновое сопротивление

I

Волново́е сопротивле́ние

в акустике, в газообразной или жидкой среде — отношение звукового давления р в бегущей плоской волне (См. Волны) к скорости v колебания частиц среды. В. с. характеризует степень жёсткости среды (т. е. способность среды сопротивляться образованию деформаций) в режиме бегущей волны. В. с. не зависит от формы волны и выражается формулой: p/v = ρc, где ρ — плотность среды, с — скорость звука. В. с. представляет собой Импеданс акустический среды для плоских волн. Термин «В. с.» введён по аналогии с В. с. в теории электрических линий; при этом давление соответствует напряжению, а скорость смещения частиц — электрическому току.

В. с. — важнейшая характеристика среды, определяющая условия отражения и преломления волн на её границе. При нормальном падении плоской волны на плоскую границу раздела двух сред коэффициент отражения определяется только отношением В. с. этих сред; если В. с. сред равны, то волна проходит границу без отражения. Понятием В. с. можно пользоваться и для твёрдого тела (для продольных и поперечных упругих волн в неограниченном твёрдом теле и для продольных волн в стержне), определяя В. с. как отношение соответствующего механического напряжения (См. Напряжение), взятого с обратным знаком, к скорости частиц среды.

К. А. Наугольных.

II

Волново́е сопротивле́ние

в гидроаэромеханике.

1) В. с. в газовой динамике, дополнительное Аэродинамическое сопротивление, возникающее, когда скорость газа относительно тела превышает скорость распространения в газе слабых (звуковых) возмущений (т. е. при сверхзвуковом течении (См. Сверхзвуковое течение)). В. с. является результатом затрат энергии на образование ударных волн (См. Ударная волна). В. с. в несколько раз превышает сопротивление, связанное с трением и образованием вихрей. Коэффициент В. с. резко увеличивается при приближении скорости тела v к скорости звука с в среде, иначе говоря, при приближении М-числа (См. М-число) М = v/c к единице. Сила В. с. зависит от формы тела, угла атаки и числа М.

2) В. с. в тяжёлой жидкости, одна из составляющих сил сопротивления жидкости движению тел. В. с. возникает при движении тела вблизи свободной поверхности тяжёлой жидкости или поверхности раздела жидкостей с различной плотностью. В. с. обусловлено образованием на поверхности жидкости волн, создаваемых движущимся телом, которое при этом совершает работу по преодолению реакции жидкости: эта реакция и представляет собой силу В. с. Величина В. с. зависит от формы тела, глубины его погружения под свободную поверхность, скорости движения, а также от глубины и ширины фарватера, где происходит движение. Волнообразование при движении тела зависит от Фруда числа (См. Фруда число)

(v — скорость поступательного движения тела, l — его длина, g — ускорение силы тяжести), которое является критерием подобия при моделировании движений и В. с. геометрически подобных тел. Если для тела (судна) и его модели числа Fr равны, то получается геометрическое подобие картин волнообразования и равенство безразмерных коэффициентов их В. с. Для определения В. с. в обоих случаях пользуются как теоретическими, так и экспериментальными методами.

III

Волново́е сопротивле́ние

передающих электрических линий, отношение напряжения к току в любой точке линии, по которой распространяются электромагнитные волны. В. с. представляет собой сопротивление, которое оказывает линия бегущей волне напряжения. В бесконечно длинной линии или линии конечной длины, но нагруженной на сопротивление, равное В. с., не происходит отражения электромагнитных волн и образования стоячих волн (См. Стоячие волны). В этом случае линия передаёт в нагрузку практически всю энергию от генератора (без потерь). В. с. равно:

где L и С — индуктивность и ёмкость единицы длины линии.

Лит. см. при ст. Длинная линия.