БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ВО)
К. А. Наугольных.
Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике)
Волново'е сопротивле'ние 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 ). В. с. является результатом затрат энергии на образование ударных волн . 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 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
(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.
Волновое сопротивление передающих электрич. линий
Волново'е сопротивле'ние 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 . 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 .
Волновое уравнение
Волново'е уравне'ние, дифференциальное уравнение с частными производными, описывающее процесс распространения возмущений в некоторой среде. В случае малых возмущений и однородной изотропной среды В. у. имеет вид:
где х , у , z — пространственные переменные, t — время, u = u (х , у , z ) — искомая функция, характеризующая возмущение в точке (х , у , z ) в момент t , а — скорость распространения возмущения. В. у. является одним из основных уравнений математической физики и широко используется в приложениях. Если u зависит только от двух (одной) пространственных переменных, то В. у. упрощается и называется двумерным (одномерным). В. у. допускает решение в виде «расходящейся сферической волны»:
u = f (t - r /a )/r ,
где f — произвольная функция, a
Особый интерес представляет так называемое элементарное решение (элементарная волна):
u = δ (t - r /a )/r
(где δ — дельта-функция ), дающее процесс распространения возмущения, произведённого мгновенным точечным источником (действовавшим в начале координат при t = 0). Образно говоря, элементарная волна представляет собой «бесконечный всплеск» на окружности r = at , удаляющийся от начала координат со скоростью а с постепенным уменьшением интенсивности. При помощи наложения элементарных волн можно описать процесс распространения произвольного возмущения.
Малые колебания струны описываются одномерным В. у.:
Ж. Д'Аламбер предложил (1747) метод решения этого В. у. в виде наложения прямой и обратной волн: u = f (x - at ) + g (x + at ), а Л. Эйлер (1748) установил, что функции f и g определяются заданием так называемых начальных условий .
Лит.: Тихонов А. Н. и Самарский А. А., Уравнения математической физики, 3 изд., М., 1966.
П. И. Лизоркин.
Волновое число
Волново'е число', величина, связанная с длиной волны λ соотношением: k = 2π/λ (число волн на длине 2π). В спектроскопии В. ч. часто называют величину, обратную длине волны (1/λ).
Волновой вектор
Волново'й ве'ктор, вектор k , направление которого совпадает с направлением распространения бегущей волны , численно равный волновому числу .
«Волновой канал»
«Волново'й кана'л», директорная антенна, бегущей волны антенна в виде ряда параллельных линейных электрических вибраторов длиной, близкой к 0,5 длины волны, расположенных в одной плоскости вдоль линии, совпадающей с направлением максимального излучения (приёма). Иногда её называют антенной Уда-Яги. В этой антенне (рис. ) один из вибраторов (активный) служит для подвода энергии высокочастотных колебаний; в остальных вибраторах (пассивных) наводятся (возбуждаются) электрические токи вследствие пространственной электромагнитной связи между ними и активным вибратором, фаза токов в рефлекторе и директорах, регулируемая изменением их длины, устанавливается таким образом, что вдоль антенны, в направлении от рефлектора к директорам, образуется бегущая волна. При регулировке антенны директоры укорачивают на 4—10%, а рефлектор удлиняют на 5—10% по сравнению с активным вибратором, длина которого немного меньше 0,5; расстояние между вибраторами обычно равно 0,1—0,3 длины рабочей волны. Коэффициент направленного действия такой антенны растёт с увеличением числа пассивных вибраторов и доходит до 20—30. Антенну типа «В. к.» применяют для передачи и приёма преимущественно в диапазоне метровых волн, в частности для приёма телевизионных программ.
Лит.: Метузалем Е. В., Рыманов Е. А., Приёмные телевизионные антенны, М., 1968.
Г. З. Айзенберг, О. Н. Терёшин.
Восьмидиректорная антенна типа «волновой канал»: а — схема (1 — рефлектор; 2 — активный вибратор; 3 — директоры; 4 — направление максимального излучения); б — диаграмма направленности в полярных координатах (Е — напряжённость электромагнитного поля; Emax — напряженность электромагнитного поля в направлении максимального излучения).
Волновой пакет
Волново'й паке'т, распространяющееся волновое поле, занимающее в каждый момент времени ограниченную область пространства. В. п. может возникнуть у волн любой природы (звуковых, электромагнитных и т.п.). Такой волновой «всплеск» в некоторой области пространства может быть разложен на сумму монохроматических волн, частоты которых лежат в определённых пределах. Однако термин «В. п.» обычно употребляется в связи с квантовой механикой.
В квантовой механике каждому состоянию частицы с определённым значением импульса и энергии соответствует плоская монохроматическая волна де Бройля , т. е. волна с определённым значением частоты и длины волны, занимающая всё пространство. Координата частицы с точно определённым импульсом является полностью неопределённой — частица с равной вероятностью может быть обнаружена в любом месте пространства, поскольку эта вероятность пропорциональна квадрату амплитуды волны де Бройля. Это отвечает неопределённостей соотношению , утверждающему, что чем определённее импульс частицы, тем менее определённа её координата.
