АнЫҚтамалық энциклопЕдИя Алматы 2015 1-ТоМ

Г

107

∑

ГЮЙГЕНС – ФРЕНЕЛЬ ПРИНЦИПІ

204

205

Дыбыстың судағы рефракциясы: а – жазда; б –  

қыста

Шағылған және сынған толқындардың қарқындылықтарының қосындысы екі 

ортаның  шекарасына  түскен  бастапқы  толқынның  қарқындылығымен  бірдей 

болады.  Дыбыс  толқынының  шағылысуы  және  сынуы  –  әлгі  екі  ортаның 

физикалық қасиетіне (мысалы, екі ортаның тығыздығы мен ондағы дыбыстың 

таралу жылдамдығына) тәуелді болады. Жаз айларында судың жоғарғы қабаттары 

төменгі қабаттарына қарағанда жылылау болғандықтан, дыбыс толқындары судың 

түбіне қарай көбірек бағытталады да, 

судың  түбінен  кері  шағылысып  өз 

энергиясының  біраз  бөлігінен  ай-

рылады  (1,  a-сызба).  Ал  қыс  айла-

рында  судың  жоғарғы  қабаттары 

тезірек суиды да, төменгі қабаттары 

өз  температурасын  сақтайды. 

Сондықтан  дыбыс  толқындары 

судың  жоғарғы  қабаттарына  қарай 

бағытталып, судың бетінен бірнеше 

рет  қайталап  шағылысып  таралады 

(1,  б-сызба).  Беттік  қабаттағы  ды-

быс толқындары энергиясының шы- 

ғыны  азырақ  болады.  Сол  себептен 

дыбыс  жаз  кездегіден  қыс  кезінде 

едәуір  алысқа  таралады.  Рефракция 

әсерінен  дыбыстың  таралу  жолын-

да  үнсіз  зонасы  («өлі  аймақ»)  (1, 

а-сызбадағы)  «көлеңкелік»  аймақ) 

деп аталатын аймақ пайда болады. Бұл 

зонада дыбыс естілмейді.

Су бетінен төмендеген сайын дыбыс жылдамдығы кеми береді. Белгілі бір 

тереңдікке жеткенде дыбыс ең аз жылдамдықпен таралады. Осы тереңдіктен әрі 

қарай тереңдеген кезде қайтадан дыбыс жылдамдығы артатын болады. Дыбыстың 

ең аз жылдамдықпен таралатын су қабатын 

«су асты дыбыс арнасы» деп атайды. 

Рефракцияның әсерінен осы арнадан жоғары немесе төмен ауытқып кеткен ды-

быс толқыны «су асты «арнасына» қайтып оралуға тырысады. Егер дыбыс көзін 

және дыбыс қабылдағыш әлгі арнаға орналастырылса, онда дыбыстың таралу 

қашықтығы  алыстай  түседі.  Гидроакустиканың  қолданбалық  маңызы  зор.  Су 

астындағы байланыс үшін жиілігі 300 Гц-тен 10000 Гц-ке дейінгі естілетін ды- 

205

ГЮЙГЕНС – ФРЕНЕЛЬ ПРИНЦИПІ

204

205

Г

107

∑

быстармен  қатар  жиілігі  одан  да  жоғары  ультрадыбыстар  да  кеңінен  пайда- 

ланылады. Гидроакустикада көбірек пайдаланылатын құралдың бірі – 

гидро- 

локатор. Ол ультрадыбыс толқынын тік бағытта және көкжиекпен кез келген 

бұрыш жасап та тарала алады. Гидролокатор арқылы теңіз тереңдігі, кемелерге 

жақындап келе жатқан айсберг, т.б. нысандар (объектілер) анықталады. Гидро- 

акустикада  жиі  қолданылатын  құралдың  тағы  біреуі  –  эхолот.  Ол  арқылы 

теңіздердің, өзендердің тереңдігі анықталып, олардың су астындағы картасы жаса-

лады. Эхолот балық үйірінің шоғырланған аймағын табу үшін де пайдаланылады.

ГИДРОАЭРОМЕХАНИКА (грекше «гидро – су», «аер – ауа» + «механикс – 

машина  жасау  өнері»)  –  механиканың  сұйықтар  мен  газ  тәрізді  орталардың 

тепе-теңдігін және қозғалыстарын, сонымен қатар бұлардың өзара және қатты 

денелерді  орағытып  ағуын  зерттеуге  арналған  саласы.  Бұл  сала  теңізде  жүзу 

және әскери істегі қолданбалық сұраныстарға байланысты дамытылды. Біздің 

заманымыздан бұрынғы ІІІ ғасырда сұйықтардың тепе-теңдік теориясының және 

денелердің жүзуінің негізі болған гидростатиканың заңдары ашылған. Дененің 

сұйықтағы қозғалысы кезінде оған әсер ететін кедергілер мен күштерді анықтай- 

тын заңдарды 1687 жылы алғаш рет ағылшын ғылымы Исаак 

Ньютон (1643 – 

1727) тұжырымдады. Осылайша 

теориялық гидродинамиканы қалыптасты- 

руға жол ашылған. Швейцар ғалымы Леонард Эйлер (1707 – 1783) қорытып 

шығарған  гидродинамиканың  идеал  сұйықтар  қозғалысына  арналған 

Эйлер 

теңдеулері  гидроаэромеханиканың  көптеген  мәселелерін  аналитикалық 

әдістермен шешуге мүмкіндік берді. Бірақ тұтқырлығы және жылуөткізгіштігі 

болатын нақты тұтас дене едәуір күрделі 

Навье-Стокс теңдеулеріне бағыныш- 

ты болады. Бұл теңдеулерді шешу іс жүзінде қиын болғандықтан неміс ғалымы 

Людвиг 

Прандтль  (1875  –  1953)  ұсынған шекаралық  қабат  теориясының 

маңызы зор болды. Осы теория бойынша тұтқырлықтың және жылуөткізгіштіктің 

бүкіл әсері сұйықтар мен газдардың тек орағытылып өтетін бетке жанасатын 

жұқа қабатында ғана білінеді. Осы қабаттан тысқары аймақта ағын 

идеал сұ- 

йық теңдеулерімен, ал әлгі қабаттың ішінде Навье-Стокс теңдеулерімен сипат-

талады. Бұл теңдеулер аналитикалық немесе сан жүзіндегі шешімдерді береді.

Гидроаэромеханиканың сығылатын тұтас орталар қозғалыстарын зерттейтін 

саласы газ динамикасы деп аталған. Осы заманғы Гидроаэромеханика тармақтал- 

ған ғылым, көптеген ғылым салаларын қамтыған және де өзге ғылымдармен 

ең  алдымен  физикамен,  математикамен  және  химиямен  тығыз  байланысқан. 

Сығылмайтын сұйықтардың қозғалысы гидродинамикада, ал газдар мен олар- 

дың қоспаларының, оның ішінде ауаның қозғалыстары аэродинамикада зерт- 

Г

107

∑

ГЮЙГЕНС – ФРЕНЕЛЬ ПРИНЦИПІ

206

207

теледі.  Гидроаэромеханиканың  бөліміне  сүзілу  теориясы  мен  сұйықтардың 

толқындық қозғалысының теориясы жатады. Гидроаэромеханиканың техника- 

лық қолданылу саласын гидравлика және қолданбалық газ динамикасы, ал Гид- 

роаэромеханика заңдарын климат пен ауа райына қолдану мәселесімен 

метео- 

рология айналысады. 

Гидроаэромеханиканың  бірінші  негізгі  мәселесі  –  сұйықтар  мен  газдарда 

қозғалатын қатты денелерге және оның бөліктеріне әсер ететін күштерді анық- 

тау және денелердің өте тиімді пішіндерін табу болып табылады.

ГИДРОДИНАМИКА (гидро... + динамика) – гидромеханиканың сығылмайтын 

сұйықтың қозғалыс заңдарын және олардың қатты денелермен өзара әсерлесуін 

зерттейтін  саласы.  Гидродинамика  идеал  сұйықтардың  (тұтқырлық  кедергісі 

ескерілмейтін) және тұтқыр сұйықтардың гидродинамикаларына ажыратылған. 

Гидродинамика сұйықтың жалпы қасиеттеріне механиканың негізгі заңдары мен 

тәсілдерін қолдана отырып сұйық алып жатқан 

тұтас ортаның кез келген нүк- 

тесінің  жылдамдығы,  қысымы  тәрізді  құраушылары  анықталады.  Гидроди- 

намиканың  негізгі  тәсілдері  жылдамдығы  дыбыс  жылдамдығынан  (шамамен  

330 м/сек ≈ 1200 км/сағ) төмен газ қасиеттерін зерттеуге де пайдаланылады.

Сүзілу теориясы, сұйықтар қозғалысының толқындық теориясы, кавитация 

теориясы, глиссирлер (сырғанау) теориясы гидродинамиканың құраушы сала- 

лары болып табылады. Кемелер теориясының негізі болатын жүзбелі денелердің 

тепе-теңдігі  гидростатикада  қарастырылады.  Магнит  өрісі  қатысатын 

электрөткізгіш сұйықтардың қозғалысын магниттік гидродинамика зерттейді. 

Гидродинамиканың әдістері гидравлика, гидрология, гидротехника, гидротурби-

налар, сорғылар, құбырлардың есеп-қисаптары мәселелерін шешеді.

Гидродинамика теориясының тұтастық және аққыштық, сонымен қатар тұт- 

қыр сығылмайтын сұйықтар қозғалысын сипаттау үшін үздіксіздік теңдеуі және 

масса мен қозғалыс мөлшерінің сақталу заңдарының сұйықтардың қарапа- 

йым көлеміне қолданудың салдары болатын Навье-Стокс теңдеулері пайдала-

нылады.

Турбуленттік ағыс кезінде сұйық немесе газ бөлшектері ретсіз қозғалатындық- 

тан,  оның  түрлі  қабаттары  үнемі  араласуда  болады.  Турбуленттік  ағыстың 

жылдамдығы  тез  өзгеретін  толықсымалы  шама  болса,  ламинарлық  ағыстың 

көрші қабаттары бір-бірімен араласпайтын кез келген көлденең қимасындағы 

жылдамдығы сол қиманың ортасынан шетіне қарай біртіндеп кемитін болады. 

Шекаралық  қабат  деп  аталатын  (сұйық  немесе  газ  ағысы  ішіне  орналасқан 

дене төңірегінде пайда болатын) жұқа қабатта жылдамдық нөлден бастап ағыс