Александр Матанцев - Как писатель XIX века Эфраим Скуайер открыл тайны древних цивилизаций

На этом рисунке обозначена стрелкой А1 – область резонансного формирования низкочастотных волн во внешней части, частота которых обратно пропорциональна размеру А1.

В1 – область резонансного формирования низкочастотных волн во внутренней части, частота которых обратно пропорциональна размеру В1.

F 1прям – прямой поток низкочастотных волн, воздействующих на объект из области А1.

F 2прям – прямой поток низкочастотных волн, воздействующих на объект из области В1.

F 1отраж – отраженный первый поток низкочастотных волн от стенки Со.

F 2отраж – отраженный второй поток низкочастотных волн от стенки Со.

Итак, в результате получаем процесс интерференции или сложения двух низкочастотных волн – прямой и отраженной с близкими амплитудами и частотами. Именно таким образом формируются стоячие волны. Частота этих волн зависит от расстояния ступеней. Так как в данном случае имеются два размера ступеней А1 и А2, то и основные частоты будут две.

Волны, интерферируемые в одной плоскости, но в противоположных направлениях с равными амплитудами и частотами, дают стоячие волны.

Однако здесь есть взаимно перпендикулярной плоскости и взаимно перпендикулярные волны. Всего для случая с 4-х ступенчатой структуры формируется две пары взаимно перпендикулярных волн, определяемые размером или А1 или В1 и соответствующие частоты, и еще четыре сочетания взаимно перпендикулярных волн разной частоты. Эти взаимно перпендикулярные структуры формируют волны с фигурами Лиссажу разного вида, которые будут рассмотрены далее.

Можно сказать так: в 4-х ступенчатой структуре процесс формирования стоячих волн является приоритетным, а в 12-ступенчатой – лишь вспомогательным. В 12-ступенчатых структурах, все наоборот, потому, что там нет двух уровней глубины ступеней.

Стоячей называется волна, возникающая при наложении (суперпозиции) двух встречных плоских волн одинаковой амплитуды и поляризации. Стоячие волны возникают, например, при наложении двух бегущих волн, одна из которых отразилась от границы раздела двух сред.

Пучности и узлы сдвинуты по оси х друг относительно друга на четверть длины волны.

Результирующая стоячая волна показана на рис. 32.

Рис. 32. Стоячая волна

Свойства стоячей волны:

– если рассматривать бегущую волну, то в направлении её распространения переносится энергия колебательного движения;

– для стоячей волны переноса энергии нет, так как падающая и отраженные волны одинаковой амплитуды несут одинаковую энергию в противоположных направлениях;

– в результате процесса интерференции происходит наложение двух встречных плоских волн с примерно равными амплитудами и формирование стоячих волн;

– для стоячих волн характерно расположение чередующихся максимумов и минимумов амплитуды;

– амплитуда стоячей волны зависит от расстояния до отражателя;

– расстояние между двумя узлами или между двумя пучностями равно половине длины волны, а расстояние между пучностью и узлом равно четверти длины волны;

– на границе отражения может формироваться или узел, или пучность, все зависит от соотношения плотностей сред; если среда, где происходит отражение, более плотная, то в месте отражения образуется узел; если менее плотная, то образуется пучность;

– фаза стоячей волны между узлами постоянна и меняется на 180 градусов при переходе через узел,

– длина стоячей волны равна половине бегущей;

– энергия колебаний между двумя узлами остается постоянной, совершается лишь превращение кинетической энергии в потенциальную и наоборот, таким образом нет никакого возмущения по оси х, именно поэтому волна называется стоячей,

– амплитуда стоячих волн может увеличиваться вдвое при равенстве амплитуды падающей и отраженной волны.

Рис. 33. Стоячие волны

На рис. 33 представлены стоячие волны. Их амплитуда зависит от амплитуды бегущих волн в одну сторону – А1, А2, А3, А4 и в отраженную или обратную сторону – В1, В2, В3, В4. Максимальной бегущей и отраженной волне соответствует и максимальная бегущая волна.

Стоячие волны формируют области высокого и низкого звукового давления. Если камень или другой объект находится в области между узлом и пучностью стоячей волны, то он испытывает самую значительную разницу звукового давления и силы разницы звукового давления выталкивают его из этой зоны. Выталкивание может быть направлено вверх и может быть направлено в вниз. Направление выталкивания зависит от расположения зоны звукового давления в центре камня. Если в центре камня расположен узел стоячих волн, т.е. минимальное звуковое давление, то под действием разницы давлений его будет выталкивать вверх, т.е. этот процесс будет способствовать процессу левитации.